!"#精炼不锈钢工艺发展
郭家祺 刘明生
(太原钢铁集团公司)
摘 要 论述了国外 !"#精炼不锈钢技术的发展。总结了太钢 !"#精炼不锈钢在品种、质量、工
艺研究方面的成果。对 !"#炉材质进行了分析。
关键词 !"#精炼工艺 不锈钢 发展
!"#$%&’#( #) *+, -.#/011 )#. 2&3’($011 2&00$ 40)’(’(5
$%& ’()*( +(% ,(-./01-.
(2)(3%)- 45&- 6 78119 :&5;<)
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联系人:郭家祺,工程师,山西省太原市(EFEEEF)太原钢铁集团公司不锈钢炼钢厂
; 前 言
不锈钢因其具有不锈、耐蚀、高寿命、可回收,
低的寿命周期成本、美观等优良性能而广泛用于
国计民生的各个领域。随着精炼技术、连续铸钢
技术,新型的热轧、冷轧技术,自动化控制技术,检
测技术的发展,使不锈钢的品种、质量、成本、生产
规模发生了巨大的变化。
世界不锈钢每年以 G H I J H的增长速率,
于 KLLL年生产量达到 K MEE万 8,其生产能力达到
N FEE万 8。
我国经过改革开放之后,不锈钢的生产能力
大幅度提高,在 NEEE 年粗钢达到 ON < G 万 8,材达
到 JL
2 2? 2= 2? 2= 20
氮气 9 .>2 )- )- , , ,
氩气 9 .>2 - $* )2 )’ )2
石灰 9 :; 4) 0* 0* 0* 2’
萤石 9 :; 0 0 0 0 0
白云石砖 9 :; -<4 ?<) -<4 ?<) -<4
镁铬砖 9 :; 4<0 0<0 4<0 0<0 4<0
铬收得率 9 ( ==<0 ==<0 ==<0 ==<0 ==<0
金属收得率 9 ( =’ =’ =’ =’ =’
兑钢到出钢 9 >8@ 4= 0? 4= 0’ 4?
) <$ <) !"#工艺理论的发展
$=04 年美国的联合碳化尼亚加拉金属实验
室发现氩氧脱碳原理。$=-’ 年第一台工业化
!"#在美国乔士林(现名史莱特)不锈钢公司投
产,当时的脱碳原理是建立在热力学基础上,并没
有考虑动力学,如图 $。
图 $ 脱碳的热力学模型
!"#脱碳按以下方式进行:
[%&)"2]A 2[%]B )[%&]A 2%""
当钢水中含 !(%&)$’ (温度为 $ ?*0 C时,
与平衡的碳因 %"的分压不同而异,%"分压力为
* <*$ DEF 时,!(%)为 * < *0 (。%" 为 * < $ DEF
时,!(%)为 * <0 (。因此用 !&(.))降低 %"分压
就可以达到降碳保铬的目的,而无须提高温度。
动力学研究认为脱碳还与碳与 %&)"2 的传递
速度有关,特别是钢中含碳量高时,脱碳已不单是
%&)"2来完成,这时脱碳所需的氧主要由吹入的氧
气供给。因此 !"# 供气方式已由最初的 "):!&
(.))2:$,$:$,$:),$:2。而发展为高碳区主气路
供纯氧及多台阶式供气方式。当采用智能炼钢
时,供气是连续的变化曲线,无比例、无台阶。
)<$ <2 !"#精炼技术的发展
($)脱碳工艺的改进
新日铁光制铁所当 !([%])#* < ? (时,在
-* G !"# 采用纯氧吹炼,温度 H $ 0’* C时,!
(%&))* (,首先氧化碳,当 !([%])!* (,采用
");!&(.))连续变化方式脱碳,当 !([%])!
* <$* (用纯氩吹炼,用钢中余氧及渣中的 %&)"2
进一步脱碳。
光制铁所采用这种方法,前期氧利用率与传
统方法一致,但脱碳速度得到提高,氧枪没有出现
熔损加大问题,后期氧利用率 %IJ提高 - (,结
果 6718消耗降低了 * :; 9 G。
())深脱硫工艺
按照传统的 !"#操作,脱碳终了加入 6718进
行 %&)"2的还原操作,然后扒去 ’0 (以上的渣子
再加入 %F"、%F6) 及粉状 6718或 %F18进行脱硫的
精炼操作,这样对成本、精炼时间、操作条件都十
分不利。新日铁光制所采用 !K代替 6718进行脱
硫,取得满意的效果,!(1)L $* + $*, -,还原精炼
时间缩短 0 3 $? >8@,如图 )。
渣子碱度要求 %F" A D;" 9 18") A !K)"2 B ) < ’
3 2 <0
(2)以 .)代 !&及供氧强度的提高
!&作为 !"# 精炼的主要气体,因其价格较
高,在不锈钢精炼时用 .) 代 !&,其代 !& 率达到
)* ( 3 4* (,对于 !([.])为 4** + $*, - 3 ’** +
$*, -的钢可以在脱碳一期、二期代 !&,产品 !
([.])要求 $ 0** + $*, - 3 ) 0** + $*, -,脱碳期全
部用 .)代 !&,产品 !([.])要求 2 *** + $*, -,可
以全程用 .) 代 !&。日本太平洋金属八户厂在生
产 2*4钢时代 !&率达到 ’* (,产品 !([.])L
·20·第 )期 郭家祺等:!"#精炼不锈钢工艺发展
万方数据
!"# $ %#& ’,小于该钢允许 !([(])’!# $ %#& ’的要
求。
)*+供氧强度提高:供氧强度 (,- . ,/0·1是提
高脱碳速度,缩短精炼时间,废钢加入量多少 及降
低成本的关键工艺参数。经过不断研究,供氧强度
已由过去 #2 " (,- . ,/0·1提高到% 3 %2!(,- . ,/0·1,
有顶枪时应大于 4 (,- . ,/0·1。供氧强度提高后,
熔池温度的控制,国际上普遍采有加入 ! 5 3 %# 5
的清洁废钢或铁合金的办法,这样初炼炉(电炉)的
冶炼时间及电耗也得到了改善。
图 4 深脱硫工艺
(6))*+ 7顶枪()*+ & 89法)(:89 & ;法)
日本大同特殊钢公司星崎工场,依据不同元
素与氧反应产生的热量及相对成本进行比较,发
现只有碳生成 8*后再氧化为 8*4 时,其反应热
最高,相对成本最低。这是钢水中 ;/、<0、8=、)>、
?@氧化结果所不如。于是发明了 )*+ & 89 工
艺,与传统工艺相比,升温速度由 A B . ,/0 提高
到 %A 2 ! B . ,/0。8CD 提高 ! 5,脱碳速度由
# 2#!! 5 . ,/0提高到 # 2 #"A 5 . ,/0,电耗降低
A" EF·G . 1,?@;/减少 4! 5,时间减少 %% ,/0,炉龄
达到 4-!炉。
顶吹工艺有软吹硬吹两种方式,硬吹即进入
熔池的氧全部与钢水进行反应,软吹即 ’# 5进行
反应,6# 5与 8*进行二次燃烧生产 8*4。硬吹工
艺比传统的 )*+工艺其脱碳时间缩短 66 5。软
吹可缩短 -% 5,但是软吹可以提高废钢加入量,
降低 ?@;/消耗及电耗。
日本往友金属和歌山工厂 H# 1 )*+ 在 %H"4
年即进行复吹技术,精炼时间缩短 4# ,/0,?@;/降
到 A 2! EI . 1,氩耗降到 %% 2- (,- . 1。
由于顶吹氧突出的优点,新建或改造 )*+都
把顶吹作为必备的工艺手段。
日本和歌山工厂 H# 1 )*+不同工艺比较见表 4。
(!))*+ & J8C法(J & )*+法)
)*+精炼工艺在生产 !([8])!-## $ %#& ’
的不锈钢时,优越性十分突出,但是生产 !([8 7
(])"-## $ %#& ’时就非常困难,其结果是精炼时
间长,氩气消耗高,炉衬寿命低,?@;/消耗高。经
济性差。
表 ! "# 1 )*+不同工艺比较
项目 )*+原工艺 )*+7顶枪
顶吹氧枪 . (,-·G& % ——— 最大 " ###
炉底喷咀
数目 ! 4
供氧
. (,-·G& %
最大 - ’## 最大 % "##
!([8])!#2-! 5 - ’## . % #!# 6 ### 7 % "## . 6##
#2%4 5" !([8])"#2-! 54 6## . 4 4## # 7 % "## . % ###
!([8])K #2%4 5 % 4## . 4 !## # 7 !## . % -##
注:供气为 *4 . )=
日本新日铁光制铁厂,日本大同特殊钢公司
经过研究开发了 )*+ 7真空的精炼方法,大同制
钢于 %HH#年在涩川厂投产 4# 1 )*+ & J8C,%HH4
年在知多厂投 产 A# 1 )*+ & J8C,光制铁厂于
%HH’年投产 ’# 1 J & )*+。
其工艺技术为,当钢中 !([8])L #2% 5时按
传统工艺由底侧处风枪吹入 *4 . )=((4),当 !
([8])K #2% 5时停止吹氧改由 )=((4),同时将真
空罩套在 )*+炉帽上,真空度为 4 2 # 3 4 2 ’A EMN,
·6!· 炼 钢 第 %"卷
万方数据
底吹 !" #($%)流量为 %& ’ (& $)( # )*+,在强大的搅
拌下,钢水中的余氧及渣中的氧化物,进行脱碳,
经过 ,& ’ %& )*+,熔池温降 -& ’ .& /,钢中 !([0
1 $])达到 ,&& 2 ,&3 4以下。
不同钢种应用 !563 708的碳、氮浓度见表 (。
!563 708 其底吹搅拌能力是 99 3 756 的
,( ’ %&倍,是 7560的 (% ’ ::倍,因此创造了脱
碳、脱氮动力学及热力学条件,若达到同样[0]、
[$]质量分数,99 3 756需 :& )*+ 以上。若要求
!([0])!,-& 2 ,&3 4,!([$])!(&& 2 ,&3 4,采用
!56—708 比 !56 可以缩短精炼时间 %, ;。
!56与 !56—708消耗比较见表 :。
表 ! 应用 !56" 708时[0]、[$]、[0# $]的质量分数
!< # 2 ,&3 4 ,(0" %&0" ,= 3 =
[0] %& %& %&
[$] %& ’ :& .& ’ >& 4& ’ =&
[0 1 $] :& ’ 4& >& ’ ,,& =& ’ ,&&
表 $ !56与 !56" 708消耗比较
钢种 精炼方法
?@9*
# AB·C 3 ,
!"
# $)(·C 3 ,
$%
# $)(·C 3 ,
电耗
# ADE·C 3 ,
(&:
(,4F
!56 .G= :G= ,%G, (=
!563 708 4G= &G= ,(G= -,
比较 # ; 3 ,%G= 3 =(G( 1 ,: 1 (:G%
!56 ,,G= ,.G( .G> ,-
!563 708 .G- (G% ,-G. %.
比较 # ; 3 (4G: 3 =,G- 1 -- 1 =&
(4)使用不同原料的 !56精炼工艺
HI 3 !56法:用经过脱磷,脱硅的铁水直接
兑入 !56 的 精 炼 方 法,要 求 铁 水 !( J)
!& G&,- ;,!( 9*)! & G %& ;,铁水温度 K
, (&& /。第一阶段 08L 达到 >& ;与 F6 3 !56
相比,生产成本降低 : ;。
用液态 ?@0"、?@$* 直接生产不锈钢方法:日
本太平洋公司八户工场为了节约原料,降低能耗
而研制这种方法。通过调查不同炉型的热效率发
现,电弧炉为 :. ;,F6为 4= ;,相反 !56 则为
=& ;,所以把初炼炉定为 !56。
通过把液态 ?@0"、?@$*兑入 !56 3 0<中进行
精炼取得了明显效果,铬回收率达到 >> ;,脱碳速
度提高 &G &,= ; # )*+,升温提高 %& ; ’ .& ;,?@9*
消耗减少 ,& ; ’ ,- ;,以 $%代 !"率达到 =: ;。
!56吹炼过程中加铬矿石法:日本往友金属和
歌山厂采用脱磷,脱硅铁水兑入 !56中,同时加入
铬矿,最大加入量为 -& AB # C,铁水中的碳可以还原
:& ; ’ =& ;的氧化铬,其余加入 ?@9*还原,不足的
铬用 ?@0"调整,实践证明生产成本明显降低。
(.)不同能源介质的 !56—MH法
日本大同特殊钢采用顶枪油 1 氧烧咀产生
% 4&& /高温,升温速度提高 ,:& ;,0"损失明显
减少。
(=)!56精炼方法在不锈钢脱磷研究方面也
取得进步。目前正在开展的工作还有溅渣护炉,
风口喷粉(石灰、?@%5()技术,风口蘑菇头的控制
技术,风口不规则形状的研究,侧吹流体力学的研
究,使炉体几何尺寸、风口位置、供气等达到优化。
%G, G: !56精炼控制及检测的进步
(,)!56 的控制技术已由手动控制,气动控
制,JF0控制,发展到第四代智能控制,即动态控
制,可以在 &G%- N内对输入熔池中的氧及其反应后
碳及温度的变化进行控制、调整,要求 08L 达到
=& ;以上,终点碳及温度的控制精度达到 ,&& ;。
(%)!56 通过风眼进行连续测温已用于生
产,彻底改变了点测及炉墙埋入式非接触式测温
的缺点,风眼处红外线连续测温为智能炼钢提供
可靠的温度参数。
(()冷却气压力的控制:每个风枪的冷却气压
力都单独进行测量及控制,随时与主供气路压力
进行比较。经过!J的大小确定风口是否堵塞,
还是即将漏钢,操作人可通过计算机的提示进行
处理。
(:)炉衬厚度的激光测量技术:采用激光测量
技术后可向操作工人提供残砖厚度,浸蚀速度,被
浸蚀厚度,同时可提供被浸蚀后熔池的容积变化、
深度变化,从而对钢水量、炉龄、吹炼方式提供操
作指令。
对炉衬浸蚀情况全部测量约需 %- ’ (& )*+,
若对重点部位测量如耳轴、渣线、风眼区,可在出
钢后的间隙进行,然后进行喷补,并对修补结果进
行检测。
%G% 太钢 !56精炼技术的发展
太钢于 ,>.(年对氩氧精炼进行研究试验,先
后在 ( C、4 C !56 进行试生产,,>=( 年建成 ,= C
!56炉并投入生产,经过 %&余年的实践,积累了
丰富的
经验
班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验
,创造了巨大的经济效益。
,>>>年对 ,= C进行改造,先后建成 :& C !56
三座,生产能力达到 (& ’ (- 万 C。今年预计不锈
·--·第 %期 郭家祺等:!56精炼不锈钢工艺发展
万方数据
钢产量达到 !"万 #,连铸坯 "$万 #,模注 %万 #。
太钢不断对精炼技术进行改进,使品种、质量
得到提高,成本逐年下降。
"&" &’ 太钢不锈钢的发展概况
太钢自 ’($!年投产 ’$ # )*+至今已累计生产
’%,万 #不锈钢,铬镍钢占 $- .,铬钢占 "- .,冷轧
可生产 -&! / ! 00的板卷,% / %&, 00冷板。可生产
1 / %-00热轧中板,!’$ / 1""00,壁厚为 ’ / "00的
焊管,还可生产锻材及线材、中型轧材。
不锈钢品种可以生产 "--系列、!--系列、%--
系列的通用牌号,并成功的生产出 !([2])为
’ ,-- 3 ’- 4 1 / ’ 5-- 3 ’- 4 1的 ’$—$ 型不锈钢及
%-(6铁素体不锈钢。不锈钢的产品质量如表 ,。
表 ! 太钢不锈钢产品质量
牌号
!7 8 3 ’-4 1
[*] [9] [2] [:]
!-% %1 !&%( %-% ,-
!"’ %5 , ’%- %-
%’- ,! "&%’ ’’! ,-
)*+的产品结构:
奥氏体 $- .(其中 !-% 5- .,!"’ ’- .),铁素体
及马氏体 "- .。!([;])< !-- 3 ’-41占 ! . / % .。
"&" &" )*+精炼工艺的改进
通过提高供氧强度,提高碱度,降低氧化末期
温度,控制冷却气的流量,因此改善了熔池内的物
化反应,对传统的氧氩比由过去的 " / !个台阶,
增为 % / 1 个,脱碳初期 *" 8 )=(2")由 !:’ 改为
1:’。双渣法操作改为单渣法操作,其结果使铬的
回收率达到 (( .。)*+在合理的工艺要素控制
下同时又对炉型、耐材质量、砌筑方面进行改进,
使炉龄达到 $-次以上,工艺改进及效果见表 1。
表 " #$ # )*+炉的变化及效果
项目
变化与效果
改进前 改进后
供氧强度 8 20!·(0>?·#)4 ’ - &11 -&$!
!-%氧化末温度 8 @ ’5!, ’5-(
预还原碱度 8(;A* 8 :>*") -&1, ’&,"
铬回收率 8 . (1 ((
炉龄 8次 !" $-
" &" &! 新工艺、新技术
(’)采用吹氩喂 B>线工艺
’((!年含 B> 钢进行吹氩喂 B> 线工艺,使 B>
的回收率由钛铁合金化的 %- .,提高到 $- .。
生产 !"’、--;=’"B> 等含 B> 钢用低 )C!-B> 或
5-B>线合金化,包芯线单重!%!- D 8 0,外径为
!’! 00,铁粉比 ’:! &,。喂线速度 ! 0 8 E。)=流量
",- 6 8 0>?,压力 - & ’ / - & " FGA,喂 B> 时间 " / !
0>?,经济效益显著,每吨钢降低成本 5-元。
("))*+进行顶侧吹
’((,年进行顶侧吹的试验至 ’((1 年共进行
",-炉试验。顶侧枪采用金属自耗式,结构同底
枪,内管为紫铜管,外管为不锈钢管,由熔池上方
插入,与水平夹角 %,H,!([;])I -& !- .进行顶
侧吹氧,2" 8 *" J ’", 8 ’$- / "%-,二期停吹仅通入
氮气,吹炼效果明显,升温速度提高 !1 & ,, .,脱
碳速度提高 !( .,精炼时间缩短 % 0>?,;*的燃
烧率达到 !$ .,钢中 !([*])减少 %- .。
(!)采用 )*+ 4 ;7工艺
’((5年在 ’$ # )*+进行 %"炉的顶吹试验,钢
种有 !-%、!"’、%’- 等,在 氧 化 前 期 顶 枪 氧
’ "-- 20! 8 K,吹 ’- 0>?。底氧 %$- 20! 8 K,)=(2")
%$- 20! 8 K,精炼结果见表 5。
表 % 精炼结果比较
项 目 )*+4 ;7法 )*+
粗钢碳 8 . ’&!,, ’&! / ’&1-
兑入温度 8 @ ’,$" !’,,-
冶炼周期 8 0>? ,1&5 1$
顶吹时间 8 0>? ’-&"1 —
终点碳 8 . -&"5 -&!-
平均脱碳速度 8 ;.·0>?4 ’ - &’-! -&-1
平均升温速度 8 @·0>?4 ’ ’5&%% 5&"
氩消耗 8 20!·# 4 ’ ""&" !-&,
试验效果突出,脱碳速度提高 5’ & 15 .,升温
速度提高 ’%" .,氩气消耗减少 $ &"( 0! 8 #,精炼时
间减少 ’’ &! 0>?。
(%)微机控制炼钢
我厂自 ’($!年进行微机控制炼钢,经过多次
试验,其命中率仅为 5- .,’((%年进行第四次研
究,在统计分析基础上建立了新的控制程序。通
过 ’’1 炉的试验,终点碳及温度分别达到 (5 .、
$’ .的命中率,精炼时间缩短 ’" .,铬回收率提
高 ’ &1’ .,LM:>减少 " &’( ND 8 #,氩减少 " 20! 8 #。
(,)采用铁水直接兑入 )*+进行炼钢
太钢因连注比提高后废钢短缺,而铁水充裕,
为此采用未经三脱的铁水进行试验。"--’ 年 %
·1,· 炼 钢 第 ’$卷
万方数据
月进行 !炉试验。
铁水成分:!(")为 # $ %& ’、!(()为
) $)!* ’、!(+,)为 ) $ -. ’,铁水温度 & #!) / &
!))0,兑入 123!& .!)0。
工艺流程:铁水"123脱 "、("扒渣"加高
"4————"进行精炼
电炉粗钢水———— #
吹炼 工 艺:顶 吹 氧 & .)) 56% 7 8,底 氧
. ))) 56% 7 8,兑入电炉钢水后,顶氧 & ))) 56% 7 8,
底氧. ))) 56% 7 8。
!炉试验结论:
!可以在 123—"9炉中进行铁水脱 (。
"#) : 123精炼时间为 ;) 6,<。
#钢中[2]、[5]与 123方式相同。
$钢中 (的质量分数可以达到较低水平,脱
磷效率达到 -) ’以上。
%气体消耗增大,%)#钢 14耗为 %& 56% 7 :,2.
为 !.56% 7。:
(=)123除尘灰的利用
123 精炼时粉尘量为钢产量的 ) $ - ’ /
& ’,其成分的质量分数,"4.2% 为 &! ’,5,2 为
# ’,">2为 .= ’,?@A为 .- ’,BC2为 &! ’,粉
尘粒度$.)&。
粉尘中 "4.2%,5,2 是贵重的氧化物,若不回
收不仅造成浪费,而且使环境污染,"4.2% 是有毒
物质。
我厂于 &;;)年进行 123粉尘及 123炉帽渣
进行回收利用,(炉帽渣中 !("4.2%)为 !. ’)。
回收工艺是按还原氧化物所需的 +,"量与粉
尘混合成型,经 .)) 0干燥后送中频感应炉进行
熔化还原,铸成高碳镍铬合金。
其产品中 !("4)为 &% ’,!(5,)D = ’。
&;;%年生产这种合金 ;! :,扣除生产费用,创
效益 #!万元。
(-)开展新产品研制工作
))"4&.?,的生产
#);E主要用于汽车排气系统,美国 #);E占其不
锈钢总量的 .) ’,日本也占到 &* ’,根据我国小轿
车的发展,.)&)年达到 #))万辆,需 #);E ;万 :。
太钢于 &;;; 年在 123生产 #);E,经与国外
同类产品进行对比,太钢的综合评比优于日本、法
国,见表 *。#);E .))&年上半年生产 ! &)) :。
含氮不锈钢 )"4&;5,;5(%)#5)的生产
氮是扩大奥氏体的元素,提高钢的耐蚀性及
强度,不锈钢中氮的加入方法,过去用氮化铬铁,
氮化锰铁加入,其成本高,效率低,采用 123生产
已是国际通用方法。
表 ! "#$E性能比较
!([" F 5])
7 G &) H =
!(?,)
7 ’
’I 7 BJ> ’K 7 BJ>(7 ’外观
太钢 ..= )$.# &;; #)- %- 良好
日本 &= )$.& .%* #.# %- 一般
法国 .) )$&! ..! #.% ## 一般
注明:日本、法国用 L23生产
我们于 &;;* 年在 &* : 123 成功的进行了
%)#5的生产,产品 !([5])为 & !)) G &)H = / & -))
G &)H =,通过生产已掌握了氮的溶解、清除规律。
在 123精炼条件下,氮的活动与气体配比、温度、
脱碳及化学元素的浓度有关。
含锰不锈钢 )"4&-B<=5,!5(.)&)的生产
.)&是 .))系列的代表钢号,是节 5,型钢号,
印度不锈钢的增长速度最快达到 .= ’,主要是发
展节 5,的 .))系列,&;;# / &;;!年共生产 #)万 :,
占世界 .))系列的 *) ’。
.)&的性能与 %)#接近,&;;;年太钢生产-.) :
冷轧薄带,.))系列有良好的机械性能及耐蚀性,
其深冲性、成型性、焊接性良好,可以代替 %)# 不
锈钢。
(*)#) : 123炉型改进
#) : 123熔池形状及风枪布置经水模试验,
确定为平炉底,%个枪成水平布置,夹角 !#M,总夹
角 &)*M,距炉底 &!) 66。
熔池采用镁铬砖,试验初期炉龄在 %)次波动。
#) : 123炉壳风眼区后墙由原倒圆锥台式改
为直筒式,周角为 &!)M,风眼砖由原 !%) 66加长为
*%) 66,熔池全部改为镁白云石砖,经试验炉龄提
高到 =.次,但是 &!)M周角处就成薄弱部份,于是周
角增大为 &*)M,炉龄达到 *)次以上,最高炉龄达到
&)#次,国产砖寿命 -=次,进口砖 *-次。
.$% 123用耐火材料及太钢使用分析
.$% $& 123精炼特点
123是在常压下,用氩等气体稀释 "2分压,
达到脱碳保铬的目的以生产不锈钢。
精炼条件苛刻,熔池温度在 & -!) 0波动,因
吹入大量气体(& / .$! 56% 7 6,<·:),使耐火材料承
受严重的冲刷,在一个精炼周期按氧化还原方式
进行,炉渣碱度在 & $! / %变化,生产是间歇式,等
钢水期间炉温下降到 & %)) 0左右,因为是金属自
·-!·第 .期 郭家祺等:123精炼不锈钢工艺发展
万方数据
耗式风枪,其位于炉体底侧部,高温液体流场产生
的热点在风眼区。因生产品种要求,因此耐材中
碳不允许配入,因不锈钢对磷有高的亲和力,所以
磷酸盐类结合剂不能使用。
!"# "! $%&用耐火材料及寿命
早期应用’( ) *+砖,因价格高且产生公害而
发展镁白云石砖(理化指标见表 ,)。
砌筑方式分:’( ) *+砖炉衬(理化指标见表
-.),镁白云石炉衬,熔池后墙用 ’(% ) *+ 砖,炉
身炉底用镁白云石混砌等 #种形式。
由 $%&精炼特点,要求耐材具有抗熔渣浸蚀
性、高温强度及抗热震性,因此耐材应杂质低,主晶
相含量高,显微结构致密,对镁白云石砖要防水化。
’( ) *+砖高温强度高,但抗热震性能及碱度
! / -"0的耐浸蚀性不如镁白云石砖。
镁白云石砖高温性能好,因 ’(%及 *1%的最
低共熔点 ! #2. 3,所以保证主晶相,减少 45%!、
$6!%#、78!%#是提高其耐火度的关键。
镁白云石砖可以适应碱性渣的大范围波动,
因为 *1%与 45%! 生成 *!4 的致密层保护砖不再
浸蚀,而且可以承受 - 20. 3以上的高温。
因 *1%在高温下有较大的蠕变性,可以延缓
温度冲击热应力裂纹的产生 。
镁白云石砖可起到脱硫作用。
但镁白云石砖,高温强度,防水化不如镁铬
砖,然而因价格低,无公害及其他优点在 $%&耐
材中得到推广应用。
表 ! 镁白云石砖的理化指标
项目
"9 : ;
’(% *1% 45%! $6!%# 78!%# ’<#%=
体密 : (·>?) # 显气孔率 : ;
常温耐压强度
: @·??) !
$型砖 A! #2 ."0 ."# ."2 ."! !",B -# AA
9型砖 #, 0, ."2B ."=2 ."2B ."-A !",0 -!"A -.0
表 "# 镁铬砖理化指标
"9 : ;
’(% *+!%# 45%! 78!%#
体密 : (·>?) # 显气孔率 : ;
常温耐压强度
: @·??) !
荷软 : 3
/ A0 -B C !. D -"! -= #"! D -A !0. !- 2..
$%&的寿命是温度与精炼时间的函数,若氧
化末期温度在 - 2!. 3左右,炉龄就与时间成正
比,因此国外在控制温度、碱度的同时尽力缩短精
炼时间,因此 $%& ) *9法已普遍采用,南韩浦项
公司 $%& ) *9(有顶枪),精炼周期 A. ?5<,平均炉
龄 !=.次,最高 !2.次,该厂最初也只有 0.次。
!"# "# 影响 $%&耐材寿命的因素分析
(-)耐材的耐火度、高温强度、气孔率杂质含
量、砖型尺寸、内部疏松裂纹、镁白云石砖的防水
化问题,都严重影响炉衬寿命。每块砖的质量稳
定性也十分重要,生产使用中经常遇到,因为一两
块砖的质量而影响一个炉役的使用寿命。
(!)炼钢厂影响炉衬寿命因素分析
工艺因素分析:砖型设计不合理,砌筑砖缝 /
! ??,烘炉温度低于 - ... 3,升温速度 / -.. 3 : E。
精炼温度 / - 20. 3(熔池温度在 - 2.. 3时,
每提高 0. 3,耐材被浸蚀速度提高一倍)
镁白云石砖渣子碱度 D -"B,’(% D B ;。
风枪夹角不合理:冷却气供气压力流量不合
理,使蘑菇头过大,冷却气流分散,当停炉间隙至
使风枪周围耐材温度急降为 B0. 3以下。若冷却
气环缝堵塞,失掉冷却效果。风眼砖迅速浸蚀成
窝状而漏钢。
生产 "([*])D #.. F -.) A的钢种,其冶炼时
间为 #.=钢的 - "! C - "0倍。
操作事故如低温返吹,粗钢水成分不合需大
量补加冷料,连注钢水回炉返吹等。
设备因素:因无顶枪使吨钢供氧强度低于
- @?# : ?5<,精炼时间长,气路设计不合理,流量分
配不均,风枪结构不合理,自动上料系统不完善,
微机控制炼钢精度不够。
$ 结 语
$%&精炼工艺经过多年的研究开发,已得到
了进一步完善,用其工艺生产的不锈钢已占到世
界总产量 B. ;。当氩氧及不锈钢废钢货源充足
时,采用 $%&生产不锈钢是适宜的,提高炉龄及
降低氩耗仍然是研究的课题。
(收稿日期:!..- ) .B ) -A)
·B0· 炼 钢 第 -B卷
万方数据