不銹鋼冶煉工藝有兩種方法:一種是20紀70年代初開發的二步法,即EAF+AOD法或VOD法(圖3-1);另一種是20世紀80年代開發的三步法,即EAF+轉爐(MRP,K-OBM或LD-OB)+VOD法(圖3-2).這兩種方法各具特點。二步法主要是EAF+AOD多在專業化不銹鋼生產廠采用,冶煉不銹鋼(gang)鋼(gang)種(zhong)基本不受限制(除C+N≤250ppm),與連鑄匹配比較容易,投資和生產成本較低。
1. 復(fu)吹(chui)轉(zhuan)爐的特點
復吹轉爐的爐型有很多種。其方法的選擇實際上只是氣源、供氣元件和供氣壓力的選擇。對于不銹鋼三步法中的復吹轉爐都是使用強攪拌的復吹工藝。底吹供氣強度為0.2~1.7Nm3/(t·min)[頂槍4.6 Nm3/(t·min)].有的復吹轉爐底部可以供氧,例如K-OBM,LD-OB等,底吹強攪拌和供氧可以提高脫碳速度和鋼水收得率(93%)。
2. 復吹轉爐的吹煉(lian)工藝
經過脫(tuo)硅、脫(tuo)磷、脫(tuo)硫的鐵(tie)水(shui),溫(wen)度1250℃以上倒(dao)人轉爐(lu)(lu),經過EAF熔化的合(he)金鐵(tie)水(shui)也倒(dao)入轉爐(lu)(lu)。混合(he)的鐵(tie)水(shui)在復(fu)吹轉爐(lu)(lu)中進(jin)行脫(tuo)碳粗煉,當鋼中碳含量約達到0.3%,鋼水(shui)溫(wen)度1650℃,經過還原后出(chu)鋼送入VOD爐(lu)(lu)進(jin)行精煉。
復(fu)(fu)吹(chui)(chui)轉爐脫碳(tan)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)目(mu)標是(shi)減(jian)(jian)少(shao)(shao)鉻的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化,提高脫碳(tan)速度(du)(du)。對此(ci),復(fu)(fu)吹(chui)(chui)工(gong)藝(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)核心(xin)是(shi)頂(ding)(ding)(ding)、底吹(chui)(chui)煉氧(yang)(yang)(yang)氣的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)例和與惰性氣體的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)例。首先,在高碳(tan)區脫碳(tan)復(fu)(fu)吹(chui)(chui)工(gong)藝(yi)(yi)與單獨頂(ding)(ding)(ding)吹(chui)(chui)或底吹(chui)(chui)比(bi)(bi)較,其脫碳(tan)速度(du)(du)和減(jian)(jian)少(shao)(shao)鉻的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化都(dou)具有(you)明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)優(you)越性。另外,頂(ding)(ding)(ding)、底復(fu)(fu)吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)例,底吹(chui)(chui)比(bi)(bi)應小于0.5.加(jia)大(da)頂(ding)(ding)(ding)吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)比(bi)(bi)例有(you)利(li)于提高脫碳(tan)速度(du)(du),但有(you)可能加(jia)大(da)鉻的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化。在頂(ding)(ding)(ding)吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)(de)條件下(xia),增加(jia)底吹(chui)(chui)氮(氬)流量可以減(jian)(jian)少(shao)(shao)鉻的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化。另外,在頂(ding)(ding)(ding)吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)(yang)中混合少(shao)(shao)量的(de)(de)(de)(de)氮氣對減(jian)(jian)少(shao)(shao)鉻的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化有(you)利(li)。
三步法 VOD爐要求的(de)入爐鋼水碳含(han)量約在(zai)0.3%左右,所(suo)以復吹(chui)轉爐在(zai)碳含(han)量為0.4%~0.25%的(de)中(zhong)碳區應停止頂吹(chui),其底吹(chui)的(de)氧/氮(dan)(氬)的(de)比例(li)應控制在(zai)2/1~1/1的(de)范圍(wei)。
復吹轉爐使用的惰性氣體應根據冶煉鋼種或成品鋼中氮含量的要求所決定。VOD爐去氮能力是很強的,對于304不(bu)銹(xiu)鋼(gang)復吹轉爐可以使用氮氣吹煉,對于限制氨的鋼種,應根據其含量在吹煉后期使用氬氣吹煉。