不锈钢冶炼工艺教案资料.ppt

*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,不锈钢冶炼工艺,3.1 不锈钢生产工艺流程,5/14/2025,最早使用的不锈钢冶炼方法是在熔化的废钢中加入低碳铬铁的工艺。这种方法曾使用多年，其间不锈钢废钢大量积压，其价格远低于废钢中合金元素的价值。这种状况促进了新工艺的开发。,首先出现的是“不氧化”法，其中不锈钢废钢在炉料中占了很大比例，在电弧炉中用铬矿石和铁矿石脱碳，可达0.05%C。其中变压器功率很大，渣量很大，渣中的铬用硅铁还原。,5/14/2025,20世纪40年代，从适度价格大规模制氧的技术得到应用，经过近十年的努力，在50年代未期掌握了不锈钢吹氧法技术，逐渐在世界范围内得到了应用。,60年代开发了真空脱碳法(VOD)和氩氧脱碳法(AOD)两种工艺，双联法逐渐在不锈钢生产中占据了统治的地位。,至今还有少量不锈钢为感应炉冶炼，或用其他特种冶炼方法。,5/14/2025,3.2 冶炼工艺特点,不锈钢的化学成分特点决定着冶炼工艺的特殊性,(1)钢中合金含量高，总量为13-30%,(2)合金元素中铬含量很高，而碳含量很低(0.01-0.08%),铬比铁易于氧化,铬的氧化物熔点高，渣子粘稠,(3)合金元素价格昂贵，提高Cr、Ni、Mo的收得率十分重要。,(4)近年来由于对表面质量要求日益提高，故对夹杂和氧、硫等杂质的洁净化要求也日益提高。,(5)不锈钢脱磷问题仍未解决。,5/14/2025,3.3 不锈钢的冶炼方法：,（1）单炉冶炼法,（2）双联冶炼法,（3）三联冶炼法,主要有三大类,5/14/2025,（1）单炉冶炼方法,以电弧炉冶炼为主，在60年代以前曾是最基本的冶炼方,法，现在只在个别场合下采用。,根据原料条件，又分为三种工艺：,返回吹氧法：以本钢返回料为主，吹氧氧化脱碳冶炼。,装 入 法：全部使用本钢返回料，不氧化或低碳废钢,铁合金，不氧化冶炼。,新料氧化法：碳钢铁合金，氧化冶炼。,5/14/2025,（2）双联冶炼方法,双联法是60年代以来最主要的冶炼方法，主要是电弧炉熔化二次精炼：,EAFAOD是世界范围内最主要的冶炼方法，约占不锈钢生产量的70%。,EAFVOD，国内采用较多，主要用于生产高质量的不锈钢。,EAFCLU，采用水蒸汽代替AOD炉的氩气。,5/14/2025,二步法主要是EAF+AOD多在专业化不锈钢生产厂采用，冶炼钢种基本不受限制（C+N250ppm），与连铸匹配比较容易，投资和生产成本较低。,5/14/2025,（3）三联冶炼方法,最近几年新出现的冶炼工艺，其特点是：,用于高炉转炉流程，适于年产量达50万吨级的不锈钢生产流程。,使用VOD炉做为最终精炼炉，以获得更优的冶金质量。,投资规模较高，但合金由于收得率的提高，生产成本较低。,5/14/2025,牌号,化学成分/%,Cr,C,Si,P,S,范围,FeCr67C6.0,62.0-72.0,6.0,3.0,0.03,0.04,0.06,FeCr55C600,60.0,52.0,6.0,3.0,5.0,0.04,0.06,0.04,0.06,FeCr67C9.5,62.0-72.0,9.5,3.0,0.03,0.04,0.06,FeCr55C100,60.0,52.0,10.0,3.0,5.0,0.04,0.06,0.04,0.06,3.4,不锈钢的配料,不锈钢冶炼的第一个技术要点就是配料，要保证铬、碳和磷三种主要化学元素的成分符合要求，而且成本最低。,5/14/2025,为了使配料成本最低，应可能多的使用使用高碳铬铁，其中含碳量约为9.0，含铬量约为66.6。设配料达到铬规格下限，即Cr=18.0，需加铬铁量（按1t成品计）：,5/14/2025,带入的碳量,即溶池中含碳量增加2.43，若原炉料中原始含碳量约0.2，则炉料中总配碳达2.63。,亦即在冶炼过程中需有较大的脱碳量。即配用AOD法冶炼较为合适。,5/14/2025,高碳铬铁中含磷量较高，例如约为0.060，这样配入磷量为：,若废钢中原有磷约为0.030，则配料磷量为：,则溶池中总磷量为0.162+0.219=0.381kg，,即总百分含量为0.0381，P=0.0381,超出规格的要求。,若配加一定的生铁，或采用三联法冶炼（以加热铁水为原料），必须采用铁水脱磷工艺。,5/14/2025,大包公称容量：45吨,拉坯速度：0.6-0.9m/min,中间包类型：矩形,中间包公称容量：18吨,中间包钢水液位高度：800mm,结晶器类型：800mm结晶器,3.5 连铸主要工艺,5/14/2025,大包,经AOD冶炼得到合乎要求的钢液后，出钢至45t大包，大包经吊车送至吹氩站。吹氩采用弱搅拌，避免吹氩过程裸露钢液面，喂Si-Ca线前吹氩时间3,5分钟，喂Si-Ca线后吹氩时间大于5分钟，吹氩总时间约为1个小时。,5/14/2025,中间包,中包公称容量18吨，内腔尺寸如下图所示。,5/14/2025,中间包挡墙挡坝安装位置如图所示：,5/14/2025,浸入式水口为可更换式，材质是Al,2,O,3,C，连接处具备氩封条件。,5/14/2025,5/14/2025,连铸机主要工艺参数,该铸机主要技术特点如下：,机型：1280mm立式板坯连铸机,年生产能力：45万吨年,铸机流数：1机1流,铸坯规格：,1601015mm,2,；1601238mm,2,；,1801015mm,2,；1801238mm,2,；,2001015mm,2,；2001238mm,2,；,5/14/2025,连铸过程控制,连铸过程控制的主要目的是：控制二次氧化，保证精炼后的钢水在整个连铸过程中不再产生二次污染，影响钢水的洁净度；控制连铸工艺参数，保证获得表面及内部质量（包括中心疏松、缩孔、偏析等）良好的连铸坯。该钢厂采用了如下技术措施:,5/14/2025,(1)低过热度浇注,该钢厂生产中将钢的过热度控制在20以内，这样可以获得较宽的等轴晶区，避免产生中心偏析、中心疏松和缩孔等缺陷而降低钢的致密度。,(2)保护浇注,采用钢包氩气密封长水口以及中间包浸入式水口，目的是为了使钢质纯净，夹杂物和气体含量低，就要在连铸过程中避免二次氧化的发生，以保证精炼后钢水的洁净度。,5/14/2025,(3)拉速的控制,拉速是连铸生产操作中的重要控制参数。影响拉速的因素主要有钢种、中间包容量、液面深度、铸坯断面尺寸、冶金长度、结晶器出口坯壳厚度和浇注温度等。该钢厂铸机拉速一般控制在0.6-0.9m/min左右。,5/14/2025,断面厚度 mm,拉速 m/min,结晶器上口宽mm,结晶器下口宽mm,铸坯规格mm,180,0.75,1068,1055,1801020 2001020,200,0.60,1296,1280,1801240 2001240,160,0.9,1058,1045,1601015,160,0.9,1290,1274,1601238,180,0.75,1058,1045,1801015,180,0.75,1290,1274,1801238,200,0.6,1058,1045,2001015,200,0.6,1290,1274,2001238,结晶器尺寸,5/14/2025,连铸机,某厂板坯连铸为一机一流立式连铸机（板坯长度为6,16米）组成，主要生产300、400系列和部分200系列不锈钢。,板坯断面规格（160-200）（1015-1240）mm,2,拉速0.60-0.90 m/min。,5/14/2025,连铸工序主要技术指标,序号,项 目,单位,现状,1,痕振深度,mm,180mm0.15-0.3,200mm0.25-0.5,2,镰刀弯,mm,5,3,宽面鼓度,mm,0-2,4,窄面鼓度,mm,0-2,5,板坯宽度偏差,mm,3-4,6,偏菱形形状,mm,0-2,7,结晶器运动偏差,mm,0.09,5/14/2025,