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常見的不銹鋼冶煉方法有AOD精煉法、KAWASAKI-BOP法、CLU 法、金屬精煉法、克虜伯復合吹煉法等五種,下面本文就來介紹下這些方法各自的優勢與特點。
AOD精煉法
AOD是一種轉爐,在冶煉時通過轉爐側面的風口噴吹氧氣、氮氣、氬氣、空氣和二氧化碳氣,并從爐頂氧槍噴吹氧氣、氬氣和氮氣。這種方法的特點是能夠使用大量的廢鋼和高碳鉻鐵來冶煉不銹鋼。初始碳含量是3%,冶煉后能夠降到 0.015%。經電爐冶煉的不銹鋼水通過鋼包送入AOD爐,向熔池噴吹氧氣和氬氣,從而減少其中的碳含量,增加鉻的氧化。為了確保快速脫碳,降低鉻的損耗,節約氬氣,吹煉初期應采用低的氬氧比。隨著碳含量的降低,提高氬氧比。添加氧化物( 如硅鐵)、熔劑(如石灰和螢石),通過加強吹氬攪拌,將氧化鉻轉化為金屬,以生產低硫不銹鋼。
比如生產AISI304不銹鋼,典型的消耗量是:氬氣約12Nm3/t鋼,氮氣約10Nm3/t 鋼,氧氣約>6Nm3/t鋼,石灰約5kg/t鋼,晶石約3kg/t 鋼,鋁約2kg/t鋼,還原用硅約8kg/t鋼,脫碳金屬料約135kg/t ,從裝料到出鋼的時間通常為60min左右。采用AOD法,鉻的收得率約為96% ,錳為88%,總的金屬收得率為95%。
CLU法
該種轉爐法使用蒸汽作為稀釋氣體,而不是一般使用的氬氣。這種轉爐從底部吹氧氣、蒸汽、氮氣和氬氣,另外還從爐頂吹氧氣、氮氣和氬氣。脫碳時,開始吹氧氣-蒸汽混合氣體。由于蒸汽和熔融金屬的吸熱反應而且鉻損耗比AOD法要大得多,所以這種工藝的效率較低。采用這種轉爐,耗氬量降低,但耗硅量卻很高,而且鋼中氫含量增加。目前的趨勢是用更多的氬氣來取代蒸汽,以提高這種轉爐的效率。
用這種轉爐生產AISI304不銹鋼,耗氧量約為2Nm3/t鋼,氮氣約為13 .5Nm3/t鋼,蒸氣為10.4Nm3/t鋼,氬氣為 7Nm3/t鋼,還原用硅約為15.5kg/t鋼,氫含量為5 .9×10-6。
金屬精煉法
此種轉爐工藝包括含鉻、鎳熔融金屬的裝料,采用氧和惰性氣體脫碳。通過轉爐底部的風口交替地吹氣,氧氣未經惰性氣體稀釋,只是吹氧后再吹惰性氣體,降低一氧化碳分壓,加快脫碳率,提高鉻的收得率,降低耗硅量和渣中的氧化鉻。MRP-L轉爐是一種改進型,氧氣從爐頂吹入,惰性氣體從轉爐底部的多孔塞吹入并可取代底部風口。該工藝可采用比 AOD法更高的噴吹率,而且風口侵蝕少。在轉爐中的熔融金屬的中間碳達到一定水平后,轉入脫碳。
KAWASAKI-BOP和KAWASAKI-OBM-S法
KAWASAKI-BOP轉爐類似于從爐頂氧槍吹氧的BOF氧氣轉爐,有7個可以吹氧的底部風口,用丙烷氣冷卻風口 (氣體裂化)。通過轉爐的風口還可噴吹石灰粉。
Kawasaki-OBM-S轉爐是由奧鋼聯開發的,是BOP法的發展,風口安裝于轉爐的側面或底部,還裝有頂部氧槍。頂部氣體采用氧氣、氮氣和氬氣,通過底部風口噴吹氧氣、氮氣、氬氣和烴類氣體。氣和丙烷用于風口保護和提高耐火材料的壽命。用這種轉爐精煉 AISI304,典型消耗量是:氧氣29Nm3/t鋼,氮氣約為13Nm3/t鋼,氬氣約為 16.5Nm3/t鋼,用于還原的硅約為11kg/t鋼,石灰約為50kg/t 鋼,白云石20kg/t鋼,螢石約為8kg/t鋼。
克虜伯復合吹煉法
該工藝由克虜伯鋼廠研發,是BOF轉爐的改進型,通過氧槍和轉爐側壁的風口進行復合吹煉,另外導入工藝氣體以提高脫碳率。吹煉開始時,同時從爐頂氧槍和側壁風口吹氧,吹氧達到一定溫度后,加入鐵合金和廢鋼。碳含量達到臨界值后降低工藝氣體的氧含量,加入惰性氣體,如氮氣或氬氣,比例為 4:1,2:1,1:1,1:2 和1:4,逐漸降低碳含量。碳含量達到0.15%時,中斷氧槍,只從風口導入工藝氣體。達到目標碳含量時,加硅以降低渣中的氧化鉻,加石灰和熔劑,降低溶解氧含量,優化脫硫。