-- 不銹鋼冶煉工藝流程的分析與比較 當前，我國作為不銹鋼生產和消費大國，不銹鋼種類繁多，根據 鋼種用途及原材料的不同形成了不同的冶煉工藝路線。近幾年來，我 國不銹鋼冶煉技術沿著提高生產率、簡化工藝、降低生產成本和提高 鋼水質量的方向發(fā)展，在原材料和工藝裝方面得以不斷優(yōu)化。 三種冶煉工藝各有優(yōu)缺 目前世界上生產不銹鋼的冶煉工藝主要分為一步法、二步法和三 步法，其中 EAF+AOD（電弧爐+氬氧精煉爐）的兩步法工藝約占 70%，三步法工藝約占 20%。隨著低磷鐵水被廣泛應用于不銹鋼生 產，新型一步法不銹鋼冶煉工藝也被越來越多的不銹鋼生產企業(yè)采 用。為適應不銹鋼市場的激烈競爭，提高產品質量同時也降低生產成 本，我國各企業(yè)應根據自身的實際情況選擇合適的不銹鋼冶煉工藝。 一步法不銹鋼冶煉工藝。早期的一步法不銹鋼冶煉工藝，是指在 一座電爐內完成廢鐵熔化、脫碳、還原和精煉等工序，將爐料一步冶 煉成不銹鋼。隨著爐外精煉工藝的不斷發(fā)展以及 AOD 爐在不銹鋼生 產領域的廣泛應用，這種僅用電爐冶煉不銹鋼的一步法冶煉生產工藝 由于冶煉周期長、作業(yè)率低、生產成本高，被逐步淘汰。 目前很多不銹鋼生產企業(yè)采用部分低磷或脫磷鐵水代替廢鋼，將 鐵水和合金作為原料進入 AOD 爐進行不銹鋼的冶煉，由此形成了新 型一步法冶煉工藝。新型一步法冶煉工藝與早期一步法相比在生產流 程上取消了電爐這一冶煉環(huán)節(jié)，其優(yōu)點包括：一是降低投資；二是降 低生產成本；三是高爐鐵水冶煉降低了配料成本，降低了能耗，提高 -- 了鋼水純凈度；四是廢鋼比低，適應現有的廢鋼市場；五是對于冶煉 系列不銹鋼尤為經濟。 但新型一步法對原料條件和產品方案具有一定要求：一是要求 AOD 入爐鐵水磷含量低于 0.03%以下，因此冶煉流程中須增加鐵水 脫磷處理環(huán)節(jié)；二是不適用于成分復雜、合金含量高的不銹鋼品種。 新型一步法不銹鋼生產工藝目前被廣泛應用于生產 系列不 銹鋼。作為發(fā)展中國家，我國廢鋼資源缺乏，又是極度貧鎳的國家， 加之 系列不銹鋼在日常生活和工業(yè)生產領域的應用范圍越來越 廣，這些客觀條件都使得新型一步法不銹鋼冶煉被越來越多的生產企 業(yè)采用。 二步法不銹鋼冶煉工藝。二步法不銹鋼代表工藝路線為 EAF→ AOD、EAF→VOD（電弧爐→VOD 真空精煉爐）。EAF→AOD 工藝 的產能目前占世界不銹鋼產能的 70%左右，其中 EAF 爐主要用于熔 化廢鋼和合金原料，生產不銹鋼預熔體，不銹鋼預熔體再進入到 AOD 爐中冶煉成合格的不銹鋼鋼水。 二步法不銹鋼冶煉工藝被廣泛應用于生產各系列不銹鋼，其優(yōu)點 包括：電爐對原材料要求不高，生產周期相對于一步法工藝稍短，靈 活性好，可生產除了超低碳、氮不銹鋼外 95%的不銹鋼品種。 但二步法在介質消耗、品種方案等方面仍須注意以下三點：一是 近年來隨著冶煉工藝的進步和操作水平的提高，兩步法冶煉工藝的氬 氣等介質消耗量明顯減少，但相比一步法和三步法其氬氣等介質消耗 仍稍大；二是 AOD 爐脫碳到終點時，鋼水中氧含量較高，不銹鋼加工件須加入硅 -- 鐵還原鋼水中的氧，因此硅鐵耗量高；三是目前還不能用于生產超低 碳、氮不銹鋼，且鋼中含氣量較高。 三步法不銹鋼冶煉工藝。三步法的基本工藝流程為：初煉爐→復 吹轉爐/AOD 爐→真空精煉裝置。三步法是冶煉不銹鋼的先進方法， 產品質量好，適用于專業(yè)化的生產家，也適用于聯合鋼鐵企業(yè)的不 銹鋼生產。 不銹鋼三步法是在二步法的基礎上增加了深脫碳的環(huán)節(jié)，其冶煉 工藝優(yōu)點為：一是各環(huán)節(jié)分工明確，生產節(jié)奏快，操作優(yōu)化；二是產 品質量高，氮、氫、氧和夾雜物含量低，可生產的品種范圍廣；三是 可采用鐵水冶煉，對原料的要求也不高，原料選擇靈活。不銹鋼加工件 不過，三步法不銹鋼冶煉工藝將冶金功能分步實現，對生產投資 會產生以下影響：一是增加了工藝環(huán)節(jié)，投資和生產成本較高；二是 真空裝系統(tǒng)復雜，維護量大。 聯合型鋼企工藝選擇較靈活 不銹鋼生產企業(yè)的原材料條件、生產規(guī)模、產品方案、操作成本 和工人的操作**慣等因素都會影響不銹鋼冶煉生產工藝的選擇。由于 原材料、操作成本和產品方案等因素受市場波動影響較大，現代化的 不銹鋼冶煉車間生產工藝的選擇應具有一定的靈活性，能根據市場條 件調整生產工藝和產品方案。 我國大型不銹鋼生產企業(yè)大部分都是聯合型鋼鐵企業(yè)，例如太 鋼、酒鋼和寶鋼等企業(yè)，均是既生產不銹鋼同時也生產碳鋼。對于這 些聯合型鋼鐵企業(yè)，原材料范圍比較廣，既有充足的鐵水供應，也有 -- 能滿足需要的廢鋼，這些企業(yè)在不銹鋼冶煉工藝路線的選擇上具有較 大的靈活性。 太鋼不銹鋼冶煉工藝。太鋼設有 3 個不銹鋼冶煉車間，即第三煉 鋼、第二煉鋼南區(qū)和第二煉鋼北區(qū)。 第三煉鋼采用的冶煉工藝流程為：EAF→AOD，主要生產雙相 不銹鋼、耐熱鋼、高合金不銹鋼和高附加值不銹鋼種。第二煉鋼南 區(qū)采用的冶煉工藝流程為：鐵水預處理→K-OBM-S 爐→VOD→LF 爐，主要用于生產鐵素體和馬氏體不銹鋼。第二煉鋼北區(qū)采用的冶 煉工藝流程為：脫磷轉爐→AOD→LF 爐/VOD 和電爐→AOD→ LF/VOD。第二煉鋼北區(qū)工藝路徑靈活，既可以采用新型一步法， 也可以采用兩步法和三步法生產不銹鋼。 酒鋼不銹鋼冶煉工藝。酒鋼不銹鋼煉鋼車間冶煉生產工藝配置 為：1 座鐵水罐頂噴脫磷站、1 座脫磷轉爐、1 座 EAF、2 座 AOD、 2 座 LF 精煉爐。其產品覆蓋范圍廣，包括 200 系、300 系和 系 不銹鋼。 酒鋼不銹鋼煉鋼車間主要采用以下兩種流程進行不銹鋼冶煉：流 程一是鐵水罐頂噴脫磷→EAF→AOD→LF，為兩步法生產工藝，主要 用于生產 200 系和 300 系不銹鋼；流程二是脫磷轉爐→AOD→LF， 為新型一步法生產工藝，主要用于生產 系列的部分鋼種。 寶鋼股份不銹鋼分冶煉工藝。寶鋼股份不銹鋼分不銹鋼 生產工藝配置為：2 座鐵水罐頂噴脫磷站、2 座 120tEAF、2 座 135tAOD、1 座 LTS 處理站和 1 座 120tVOD。 -- 寶鋼股份不銹鋼分采用的工藝流程比較多樣化。不銹鋼加工件流程一：鐵 水罐頂噴脫磷→EAF→AOD→LTS 處理站/VOD，生產 200 系、300 系和 系不銹鋼；流程二：鐵水罐頂噴脫磷→AOD→VOD，生產 200 系和 系的部分鋼種；流程三：電爐→AOD→LTS 處理站 /VOD，生產 200 系、300 系和 系不銹鋼。 從上述對比分析來看，我國大型不銹鋼生產企業(yè)均以新型一步法 和二步法作為不銹鋼生產的主要工藝流程，只有在生產超低碳、氮等 高品質不銹鋼時才使用三步法工藝流程。 因地制宜選擇工藝路線 不銹鋼冶煉工藝路線的確定，首先應以產品大綱為出發(fā)點，以不 銹鋼冶煉的原料組成和不銹鋼精煉機理為依據，選擇合適的不銹鋼冶 煉工藝路線。對于大型不銹鋼生產企業(yè)，車間工藝設的配置應能滿 足多樣化工藝路線的選擇要求，從而滿足原料價格大幅波動的需要， 適時更新和選擇的原料配比方案，同時冶煉設應能滿足不同原 料配比的冶煉工藝。 由于我國不銹鋼廢鋼資源缺乏，以廢鋼為主原料的不銹鋼冶煉過 程配料成本高，加上全廢鋼冶煉能耗高，以及廢鋼品質不好帶入鋼水 有害元素多等原因，我國越來越多的不銹鋼生產企業(yè)傾向于利用經脫 磷的高爐鐵水冶煉不銹鋼。特別是鋼鐵聯合型企業(yè)，利用碳鋼系統(tǒng)的 高爐供部分鐵水給不銹鋼冶煉系統(tǒng)，可有效降低噸鋼原材料成本。與 此同時，脫磷處理設施被普遍應用于不銹鋼生產工藝。脫磷處理設施 的應用既可降低不銹鋼生產對原材料的要求，也可降低生產成本，從 -- 而使高爐鐵水、普通廢鋼、高磷生鐵和高磷合金能被大量用于不銹鋼 的生產。
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