|
不銹鋼有許多優(yōu)良的性能，外觀精美，使用壽命長(zhǎng)，可以100%回收利用，因此得以廣泛應(yīng)用。
不銹鋼冶煉工藝技術(shù)的進(jìn)步，特別是20世紀(jì)60年代以后，爐外精煉和連續(xù)鑄錠技術(shù)的使用，進(jìn)一步促進(jìn)了不銹鋼的快速發(fā)展，改善了不銹鋼的質(zhì)量，提高了成材率，降低了生產(chǎn)成本。
中國(guó)從20世紀(jì)50年代初開(kāi)始生產(chǎn)不銹鋼，當(dāng)時(shí)用3t電弧爐冶煉，沒(méi)有爐外精煉設(shè)備和連鑄，年產(chǎn)量?jī)H為幾百噸到幾千噸，質(zhì)量、品種和成本均不能滿足要求。20世紀(jì)80年以來(lái)，太原鋼鐵公司和鋼鐵研究總院等單位率先在中國(guó)開(kāi)發(fā)AOD爐外精煉工藝技術(shù)。隨后，各特殊鋼廠先后占安裝了18-40tAOD和15-60tVOD爐外精煉裝置，精煉比也得以顯著提高。1985年以前，中國(guó)不銹鋼的鑄錠一直采用落后的模鑄。太鋼1280立式連鑄機(jī)于1985年投產(chǎn)后，上鋼三廠、重慶特鋼和上鋼五廠相繼有板坯、方坯連鑄機(jī)投生產(chǎn)。1989年，成都無(wú)縫鋼管廠不銹鋼管坯水平連鑄機(jī)的投產(chǎn)，結(jié)束了我國(guó)不銹鋼鑄錠完全采用模鑄的歷史。但由于種種原因，中國(guó)不銹鋼年產(chǎn)量一直在30萬(wàn)t左右徘徊，不銹鋼冶煉工藝技術(shù)的進(jìn)展緩慢，嚴(yán)重制約了中國(guó)不銹鋼的發(fā)展。2000年以來(lái)，國(guó)家對(duì)鋼鐵行業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，采取一系列鼓勵(lì)不銹鋼行業(yè)發(fā)展的政策措施，使中國(guó)不銹鋼煉鋼生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，從1999年的35萬(wàn)t增長(zhǎng)到2003年的177.8萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率約50％，成為世界名名列第4位的不銹鋼煉鋼生產(chǎn)大國(guó)。
AOD爐裝備和工藝的發(fā)展
AOD爐是精煉不銹鋼的主要設(shè)備，目前世界上約有1-175tAOD爐155臺(tái)，其中1/2在不銹鋼廠，其余在鑄造廠。AOD精煉的不銹鋼產(chǎn)量約占世界不銹鋼80%以上。
中國(guó)第一臺(tái)18tAOD爐自1983年9月投產(chǎn)以來(lái)，目前約有1-40tAOD爐20多座，其中18t以上AOD爐共8臺(tái)（包括太鋼3x40t、大連1x40t、浦東1x30t、上鋼五廠1x18t、長(zhǎng)城118t和宜達(dá)lx18t等）。2004年，上鋼五廠60tAOD爐和上鋼一廠120tAOD爐的投產(chǎn)使中國(guó)AOD爐裝備水平有了明顯的提高。
太鋼是中國(guó)最早采用AOD爐生產(chǎn)不銹鋼的企業(yè)，目前AOD爐已累計(jì)生產(chǎn)不銹鋼200多萬(wàn)t，積累了許多經(jīng)驗(yàn)。為了進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)能力，太鋼對(duì)18tAOD爐實(shí)施兩次技術(shù)改造。經(jīng)過(guò)第一次改造，AOD爐容由18t擴(kuò)至40t，生產(chǎn)能力由16萬(wàn)t提高到40萬(wàn)t。2004年實(shí)施第二次改造，爐容進(jìn)一步擴(kuò)大至45t，增設(shè)頂吹氧槍，縮短了冶煉時(shí)間；引進(jìn)奧鋼聯(lián)專家自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提高了冶煉控制精度；降低氨氣消耗，加大了除塵風(fēng)機(jī)的除塵能力，改善了環(huán)境質(zhì)量。經(jīng)過(guò)兩次改造，太鋼AOD爐裝備水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。此外，太鋼還計(jì)劃實(shí)施日元貸款環(huán)保項(xiàng)目，6座18t化鋼電爐將被改造成一座90t超高功率化鋼電爐，這不但消除了化鋼速度慢的生產(chǎn)瓶頸，也使生產(chǎn)能力進(jìn)一步提高到50萬(wàn)t，大大改善了環(huán)境質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了真正的清潔生產(chǎn)。
近年來(lái)，中國(guó)AOD生產(chǎn)的操作技術(shù)取得了明顯的成績(jī)，主要進(jìn)展如下：
（1）爐襯壽命的提高
AOD爐的爐襯壽命是AOD生產(chǎn)的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的技術(shù)攻關(guān)，特別是在改進(jìn)操作工藝（例如，降低電爐出鋼時(shí)的硅含量，改進(jìn)AOD造渣制度，脫碳期堿度從0.5提高到1．0，還原期堿度從0.8-1．0提高到2.0-3.5以及采用優(yōu)質(zhì)耐火材料改進(jìn)筑爐工藝等方面做了不少工作，AOD爐襯壽命普遍有了提高。太鋼AOD爐爐襯壽命平均達(dá)110次，最高130次，其中使用太鋼自產(chǎn)耐火材料的平均壽命達(dá)92次。
(2）脫硫工藝的改進(jìn)
中國(guó)AOD爐大多采用單渣法吹煉工藝。為降低鋼中S含量，采用快速脫S工藝，精煉期渣中堿度控制在2.5左右，鋼包添加SiCa，利用出鋼時(shí)強(qiáng)烈攪拌作用脫硫，使鋼中殘留適量鈣。改進(jìn)AOD工藝后，脫硫率在70%以上。目前，太鋼不銹鋼中硫含量穩(wěn)定在0.005%以下，平均0.0034%。
(3)含N不銹鋼冶煉
含N不銹鋼中的氮合金化主要有兩條途徑：一是加人氮化錳、氮化鉻等合金進(jìn)行合金化，二是用氮?dú)庵苯雍辖鸹笳呔哂休^低的生產(chǎn)成本。AOD爐可以用氮?dú)庵苯雍辖鸹蚨睙挷讳P鋼具有很大的優(yōu)勢(shì)。太鋼在18t和40tAOD爐中應(yīng)用氮在不銹鋼中的溶解、脫除理論，建立了氮合金化工藝模型，冶煉中不需要在線分析鋼中氮含量就能較為精確地控制成品中的氮含量，控制精±0.0135%。目前，太鋼已用氮?dú)庵苯雍辖鸹姆椒☉?yīng)用該模型批量生產(chǎn)OCr19Ni9N、OCr19Ni9NbN、1Cr17Mn6Ni5N、00Cr18Ni5Mo3Si2N和00Cr22Ni5Mo3N等含氮不銹鋼鋼種。2003年，生產(chǎn)各類含N不銹鋼3.5萬(wàn)t，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
(4)AOD除塵灰的利用
AOD爐冶煉時(shí)的粉塵量為鋼產(chǎn)量0.7%-1．0%，一般AOD粉塵中含Cr2O315%，NiO4%，CaO26%，Fe27%，MgO15%以及其它物質(zhì)，粉塵粒度≤20μm，粉塵中Cr2O3和NiO是貴重金屬氧化物。若不回收，不僅造成資源浪費(fèi)，也會(huì)污染環(huán)境。因此，如何回收AOD粉塵中的Cr、Ni二物是各不銹鋼煉鋼廠的重要課題。
太鋼經(jīng)研究采用的回收工藝是按還氧化物所需的sic量與粉塵混合成型，經(jīng)200℃干燥后送至中頻感應(yīng)爐進(jìn)行熔還原，鑄成高C鎳鉻合金（Cr13%－Ni6%），再送回電爐冶煉，用這種方法回收的AOD爐粉塵已取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
鐵水冶煉不銹鋼技術(shù)的進(jìn)展
中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中的國(guó)家。廢鋼，特別是不銹鋼廢鋼的積蓄量很少，因此，開(kāi)發(fā)用全部鐵水或部分鐵水冶煉不銹鋼是中國(guó)不銹鋼廠的目標(biāo)，世界上有3家工廠用鐵水冶煉不銹鋼，包括日本新日鐵八幡廠、JFE集團(tuán)川崎千葉廠以及巴西Acesita廠。中國(guó)太鋼于2003年建成一條以鐵水為主要原料的三步法生產(chǎn)工藝即鐵水預(yù)處理脫硅脫磷-30tUHP電爐預(yù)熔合金-75tK-OBM-S復(fù)吹轉(zhuǎn)爐脫碳-80tVOD精煉80tLF爐精煉—立彎式方板坯連鑄機(jī)。其關(guān)鍵設(shè)備鐵水預(yù)處理從日本JFE集團(tuán)川崎引進(jìn)，75tK-B0M-S轉(zhuǎn)爐從奧鋼聯(lián)引進(jìn)，80tVOD從達(dá)涅利引進(jìn)，這條生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)不銹鋼產(chǎn)量55t。
該轉(zhuǎn)爐冶煉不銹鋼有以下特點(diǎn)：
(1)原料靈活，既可以用EAF預(yù)熔合金（15-30t）＋部分脫磷鐵水（30-50t），也可全部用脫磷鐵水（65t）冶煉不銹鋼；
(2)轉(zhuǎn)爐爐容較大，可以保證平穩(wěn)操作而不產(chǎn)生飛濺；
(3)帶槍位控制的頂槍，可以獲得高的脫碳速度以及CO后吹操作，以保證冶煉操作中的熱能需要；
(4)底部風(fēng)口冷卻氣體流量和壓力可以單獨(dú)控制，以保證最佳冷卻和延長(zhǎng)風(fēng)口的使用壽命；
(5)采用VAI-CON-TEMP連續(xù)測(cè)溫裝置；
(6)采用氣動(dòng)擋渣器和IRIS測(cè)渣系統(tǒng)，減少出鋼時(shí)渣量過(guò)多，以保證下工序VOD操作順行；
(7)采用先進(jìn)的LevelII自動(dòng)控制系統(tǒng)和軟件模型，確保轉(zhuǎn)爐冶煉不銹鋼時(shí)的全自動(dòng)控制，提高不銹鋼質(zhì)量。
經(jīng)過(guò)1年來(lái)的實(shí)踐，太鋼基本上掌握了K-OBM-S轉(zhuǎn)爐不銹鋼工藝，取得了以下成果：
(1)K-OBIII-S原設(shè)計(jì)產(chǎn)量為35萬(wàn)t/a，2003年4月投產(chǎn)以來(lái)，當(dāng)年生產(chǎn)不銹鋼26.05萬(wàn)t，2004年安裝K-OBNI-S轉(zhuǎn)爐爐殼更換車，縮短了爐殼更換時(shí)間。完成改造后，不銹鋼設(shè)計(jì)產(chǎn)量為55萬(wàn)t/a。
(2)爐襯壽命不斷提高，從開(kāi)始的200次左右提高到目前的近700次，爐底壽命也在不斷提高，從開(kāi)始時(shí)的50次提高到目前的近300次（每個(gè)爐襯更換2-3次爐底）。
(3)氫卸消耗大幅度降低，原設(shè)計(jì)冶煉304不銹鋼氫氣消耗為8m3/t，現(xiàn)在底部風(fēng)口全流程以N2代Ar，取得明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
(4)取消電爐熔化合金工序，實(shí)施了100%脫磷鐵水，鉻鐵全部加人轉(zhuǎn)爐內(nèi)冶煉400系列不銹鋼的二步法生產(chǎn)工藝流程，大幅度降低生產(chǎn)成本。
(5)由于采用脫P鐵水冶煉不銹鋼，鋼中P含量低于以廢鋼為主要原料冶煉的不銹鋼，鋼中As，Su，Cu等有害元素也大大降低。
寶鋼集團(tuán)上鋼一廠年產(chǎn)72萬(wàn)t以鐵水和鉻鐵水為主要原料的一條不銹鋼煉鋼生產(chǎn)線已投產(chǎn)。其工藝路線是鐵水預(yù)處理-100tUHP電爐預(yù)熔鉻鐵水和合金-120tVOD精煉-120tVOD精煉-連鑄。該生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)爐采用AOD-L。這條生產(chǎn)線的投產(chǎn)進(jìn)一步提高了中國(guó)用鐵水冶煉不銹鋼的技術(shù)水平。
連鑄技術(shù)的進(jìn)展
中國(guó)不銹鋼連鑄技術(shù)起點(diǎn)較晚，直至1985年，太鋼投產(chǎn)了中國(guó)第一臺(tái)立式板坯不銹鋼連鑄機(jī)。由于這臺(tái)連鑄機(jī)采用單爐連鑄離線切割方式，鋼包容量只有18t，最高年產(chǎn)量?jī)H5.8萬(wàn)t，不能實(shí)現(xiàn)全連鑄生產(chǎn)。1999年，太鋼決定對(duì)這臺(tái)連鑄機(jī)實(shí)施技術(shù)改造。其改造目的是增加鋼包和中間包容量，采用在線切割方式實(shí)現(xiàn)多爐連鑄，改變二冷方式，提高鑄坯質(zhì)量。2004年，又決定對(duì)這臺(tái)連鑄機(jī)實(shí)施第二次技術(shù)改造。這次改造目的是增加鑄坯厚度規(guī)格至200mm，提高鑄坯質(zhì)量，降低鑄坯修磨損失。其主要內(nèi)容是將結(jié)晶器振動(dòng)方式改為DYNAFLEX液壓振動(dòng)，二冷系統(tǒng)實(shí)施動(dòng)態(tài)冷卻(DYNACS)，安裝VAI一Q質(zhì)量控制專家系統(tǒng)，增設(shè)粒狀保護(hù)渣自動(dòng)加人裝置和鑄坯打印機(jī)。
經(jīng)過(guò)改造，太鋼在連鑄工藝方面取得了以下進(jìn)展：
(1)不銹鋼連鑄比明顯提高。立式連鑄機(jī)的連鑄比從1999年的51.4%提高到2003年的97.5%。
(2)連澆爐數(shù)明顯提高。對(duì)于304鋼種來(lái)說(shuō)，連澆爐數(shù)在6爐以上，連鑄坯收得率提高2.37個(gè)百分比，平均96.97％。
|
