不锈钢冶炼工艺ppt课件

不锈钢冶炼工艺不锈钢冶炼工艺3.1 3.1 3.1 3.1 不锈钢生产工艺流程不锈钢生产工艺流程不锈钢生产工艺流程不锈钢生产工艺流程5/22/202423.1 不锈钢生产工艺流程8/4/20232 最最早早使使用用的的不不锈锈钢钢冶冶炼炼方方法法是是在在熔熔化化的的废废钢钢中中加加入入低低碳碳铬铬铁铁的的工工艺艺。这这种种方方法法曾曾使使用用多多年年，其其间间不不锈锈钢钢废废钢钢大大量量积积压压，其其价价格格远远低低于于废废钢钢中中合合金金元元素素的价值。这种状况促进了新工艺的开发。的价值。这种状况促进了新工艺的开发。首首先先出出现现的的是是“不不氧氧化化”法法，其其中中不不锈锈钢钢废废钢钢在在炉炉料料中中占占了了很很大大比比例例，在在电电弧弧炉炉中中用用铬铬矿矿石石和和铁铁矿矿石石脱脱碳碳，可可达达0.05%C0.05%C。其其中中变变压压器器功功率率很很大大，渣渣量很大，渣中的铬用硅铁还原。量很大，渣中的铬用硅铁还原。5/22/20243 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2020世世纪纪4040年年代代，从从适适度度价价格格大大规规模模制制氧氧的的技技术术得得到到应应用用，经经过过近近十十年年的的努努力力，在在5050年年代代未未期期掌掌握握了了不不锈钢吹氧法技术，逐渐在世界范围内得到了应用。锈钢吹氧法技术，逐渐在世界范围内得到了应用。6060年年代代开开发发了了真真空空脱脱碳碳法法(VOD)(VOD)和和氩氩氧氧脱脱碳碳法法(AOD)(AOD)两两种种工工艺艺，双双联联法法逐逐渐渐在在不不锈锈钢钢生生产产中中占占据据了了统治的地位。统治的地位。至至今今还还有有少少量量不不锈锈钢钢为为感感应应炉炉冶冶炼炼，或或用用其其他他特特种冶炼方法。种冶炼方法。5/22/2024420世纪40年代，从适度价格大规模制氧的技术得到应用，3.2 3.2 3.2 3.2 冶炼工艺特点冶炼工艺特点冶炼工艺特点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不锈钢的化学成分特点决定着冶炼工艺的特殊性不锈钢的化学成分特点决定着冶炼工艺的特殊性不锈钢的化学成分特点决定着冶炼工艺的特殊性(1)(1)钢中合金含量高，总量为钢中合金含量高，总量为13-30%13-30%(2)(2)合金元素中铬含量很高，而碳含量很低合金元素中铬含量很高，而碳含量很低(0.01-0.08%)(0.01-0.08%)铬比铁易于氧化铬比铁易于氧化铬的氧化物熔点高，渣子粘稠铬的氧化物熔点高，渣子粘稠(3)(3)合金元素价格昂贵，提高合金元素价格昂贵，提高CrCr、NiNi、MoMo的收得率十分重要。的收得率十分重要。(4)(4)近近年年来来由由于于对对表表面面质质量量要要求求日日益益提提高高，故故对对夹夹杂杂和和氧氧、硫等杂质的洁净化要求也日益提高。硫等杂质的洁净化要求也日益提高。(5)(5)不锈钢脱磷问题仍未解决。不锈钢脱磷问题仍未解决。5/22/202453.2 冶炼工艺特点不锈钢的化学成分特点决定着冶炼工艺的3.3 不锈钢的冶炼方法：不锈钢的冶炼方法：（1 1）单炉冶炼法）单炉冶炼法）单炉冶炼法）单炉冶炼法（2 2）双联冶炼法）双联冶炼法）双联冶炼法）双联冶炼法（3 3）三联冶炼法）三联冶炼法）三联冶炼法）三联冶炼法主要有三大类主要有三大类5/22/202463.3 不锈钢的冶炼方法：（1）单炉冶炼法主要有三大类8/4（1 1 1 1）单炉冶炼方法）单炉冶炼方法）单炉冶炼方法）单炉冶炼方法 以电弧炉冶炼为主，在以电弧炉冶炼为主，在6060年代以前曾是最基本的冶炼方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。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：根据原料条件，又分为三种工艺：n n返回吹氧法：以本钢返回料为主，吹氧氧化脱碳冶炼。返回吹氧法：以本钢返回料为主，吹氧氧化脱碳冶炼。n n装装 入入 法：全部使用本钢返回料，不氧化或低碳废钢法：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。铁合金，不氧化冶炼。n n新料氧化法：碳钢铁合金，氧化冶炼。新料氧化法：碳钢铁合金，氧化冶炼。5/22/20247（1）单炉冶炼方法 以电弧炉冶炼为主，在60年代以前曾（2 2 2 2）双联冶炼方法）双联冶炼方法）双联冶炼方法）双联冶炼方法 双联法是双联法是6060年代以来最主要的冶炼方法，主年代以来最主要的冶炼方法，主要是电弧炉熔化二次精炼：要是电弧炉熔化二次精炼：n nEAFEAFAODAOD是世界范围内最主要的冶炼方法，约是世界范围内最主要的冶炼方法，约占不锈钢生产量的占不锈钢生产量的70%70%。n nEAFEAFVODVOD，国内采用较多，主要用于生产高质，国内采用较多，主要用于生产高质量的不锈钢。量的不锈钢。n nEAFEAFCLUCLU，采用水蒸汽代替，采用水蒸汽代替AODAOD炉的氩气。炉的氩气。5/22/20248（2）双联冶炼方法 双联法是60年代以来最主要的冶炼方 二二步步法法主主要要是是EAF+AODEAF+AOD多多在在专专业业化化不不锈锈钢钢生生产产厂厂采采用用，冶冶炼炼钢钢种种基基本本不不受受限限制制 （C+N250ppmC+N250ppm），与与连连铸铸匹匹配配比较容易，投资和生产成本较低。比较容易，投资和生产成本较低。5/22/20249 二步法主要是EAF+AOD多在专业化不锈钢生产厂采用（3 3 3 3）三联冶炼方法）三联冶炼方法）三联冶炼方法）三联冶炼方法最近几年新出现的冶炼工艺，其特点是：最近几年新出现的冶炼工艺，其特点是：n n用用于于高高炉炉转转炉炉流流程程，适适于于年年产产量量达达5050万万吨吨级级的的不不锈锈钢生产流程。钢生产流程。n n使用使用VODVOD炉做为最终精炼炉，以获得更优的冶金质量。炉做为最终精炼炉，以获得更优的冶金质量。n n投投资资规规模模较较高高，但但合合金金由由于于收收得得率率的的提提高高，生生产产成成本本较低。较低。5/22/202410（3）三联冶炼方法最近几年新出现的冶炼工艺，其特点是：8/牌号牌号牌号牌号化学成分化学成分化学成分化学成分/%/%CrCrC CSiSiP PS S范围范围范围范围 FeCr67C6.0FeCr67C6.062.0-72.062.0-72.06.06.03.03.00.030.030.040.040.060.06FeCr55C600FeCr55C60060.060.052.052.06.06.03.03.05.05.00.040.040.060.060.040.040.060.06FeCr67C9.5FeCr67C9.562.0-72.062.0-72.09.59.53.03.00.030.030.040.040.060.06FeCr55C100FeCr55C10060.060.052.052.010.010.03.03.05.05.00.040.040.060.060.040.040.060.063.4 不锈钢的配料不锈钢的配料 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。5/22/202411牌号化学成分/%CrCSiPS范围FeC 为为了了使使配配料料成成本本最最低低，应应可可能能多多的的使使用用使使用用高高碳碳铬铬铁铁，其其中中含含碳碳量量约约为为9.09.0，含含铬铬量量约约为为66.666.6。设设配配料料达达到到铬铬规规格格下下限限，即即Cr=18.0Cr=18.0，需需加加铬铬铁铁量量（按（按1t1t成品计）：成品计）：5/22/202412 为了使配料成本最低，应可能多的使用使用高碳铬 带入的碳量带入的碳量 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。5/22/202413 带入的碳量 即溶池中含碳量增加2.43，若 高碳铬铁中含磷量较高，例如约为高碳铬铁中含磷量较高，例如约为0.0600.060，这样配入，这样配入磷量为：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。5/22/202414 高碳铬铁中含磷量较高，例如约为0.060，n n大包公称容量：大包公称容量：4545吨吨n n拉坯速度：拉坯速度：0.6-0.9m/min0.6-0.9m/minn n中间包类型：矩形中间包类型：矩形n n中间包公称容量：中间包公称容量：1818吨吨n n中间包钢水液位高度：中间包钢水液位高度：800mm800mmn n结晶器类型：结晶器类型：800mm800mm结晶器结晶器3.5 连铸主要工艺连铸主要工艺5/22/202415大包公称容量：45吨3.5 连铸主要工艺8/4/202315大包大包 经经AODAOD冶冶炼炼得得到到合合乎乎要要求求的的钢钢液液后后，出出钢钢至至45t45t大大包包，大大包包经经吊吊车车送送至至吹吹氩氩站站。吹吹氩氩采采用用弱弱搅搅拌拌，避避免免吹吹氩氩过过程程裸裸露露钢钢液液面面，喂喂Si-CaSi-Ca线线前前吹吹氩氩时时间间3 35 5分分钟钟，喂喂Si-CaSi-Ca线线后后吹吹氩氩时时间间大大于于5 5分分钟钟，吹氩总时间约为吹氩总时间约为1 1个小时。个小时。5/22/202416大包 经AOD冶炼得到合乎要求的钢液后，出中间包中间包 中包公称容量中包公称容量1818吨吨 ，内腔尺寸如下图所示。，内腔尺寸如下图所示。5/22/202417中间包 中包公称容量18吨，内腔尺寸如下图所示。8中间包挡墙挡坝安装位置如图所示：中间包挡墙挡坝安装位置如图所示：中间包挡墙挡坝安装位置如图所示：中间包挡墙挡坝安装位置如图所示：5/22/202418中间包挡墙挡坝安装位置如图所示：8/4/202318 浸入式水口为可更换式，材质是Al2O3C，连接处具备氩封条件。5/22/202419 浸入式水口为可更换式，材质是Al2O3C，5/22/2024208/4/202320连铸机主要工艺参数连铸机主要工艺参数 该铸机主要技术特点如下：该铸机主要技术特点如下：n n机型：机型：1280mm1280mm立式板坯连铸机立式板坯连铸机n n年生产能力：年生产能力：4545万吨年万吨年n n铸机流数：铸机流数：1 1机机1 1流流n n铸坯规格：铸坯规格：1601015mm1601015mm2 2；1601238mm 1601238mm2 2；1801015mm 1801015mm2 2；1801238mm 1801238mm2 2；2001015mm 2001015mm2 2；2001238mm 2001238mm2 2；5/22/202421连铸机主要工艺参数 该铸机主要技术特点如下：8/4/连铸过程控制连铸过程控制连铸过程控制连铸过程控制 连连铸铸过过程程控控制制的的主主要要目目的的是是：控控制制二二次次氧氧化化，保保证证精精炼炼后后的的钢钢水水在在整整个个连连铸铸过过程程中中不不再再产产生生二二次次污污染染，影影响响钢钢水水的的洁洁净净度度；控控制制连连铸铸工工艺艺参参数数，保保证证获获得得表表面面及及内内部部质质量量（包包括括中中心心疏疏松松、缩缩孔孔、偏偏析析等等）良良好好的的连连铸铸坯坯。该该钢钢厂厂采采用用了了如如下下技技术术措施措施:5/22/202422 连铸过程控制8/4/202322 (1)(1)(1)(1)低过热度浇注低过热度浇注低过热度浇注低过热度浇注 该该钢钢厂厂生生产产中中将将钢钢的的过过热热度度控控制制在在2020以以内内，这这样样可可以以获获得得较较宽宽的的等等轴轴晶晶区区，避避免免产产生生中中心心偏偏析析、中中心疏松和缩孔等缺陷而降低钢的致密度。心疏松和缩孔等缺陷而降低钢的致密度。(2)(2)(2)(2)保护浇注保护浇注保护浇注保护浇注 采采用用钢钢包包氩氩气气密密封封长长水水口口以以及及中中间间包包浸浸入入式式水水口口，目目的的是是为为了了使使钢钢质质纯纯净净，夹夹杂杂物物和和气气体体含含量量低低，就就要要在在连连铸铸过过程程中中避避免免二二次次氧氧化化的的发发生生，以以保保证证精精炼炼后后钢钢水的洁净度。水的洁净度。5/22/202423 (1)低过热度浇注8/4/202323 (3)(3)(3)(3)拉速的控制拉速的控制拉速的控制拉速的控制 拉拉速速是是连连铸铸生生产产操操作作中中的的重重要要控控制制参参数数。影影响响拉拉速速的的因因素素主主要要有有钢钢种种、中中间间包包容容量量、液液面面深深度度、铸铸坯坯断断面面尺尺寸寸、冶冶金金长长度度、结结晶晶器器出出口口坯坯壳壳厚厚度度和和浇浇注注温温度等。该钢厂铸机拉速一般控制在度等。该钢厂铸机拉速一般控制在0.6-0.9m/min0.6-0.9m/min左右。左右。5/22/202424 (3)拉速的控制8/4/202324断面厚度断面厚度断面厚度断面厚度 mm mm mm mm拉速拉速拉速拉速 m/min m/min m/min m/min结晶器上口宽结晶器上口宽结晶器上口宽结晶器上口宽mmmmmmmm结晶器下口宽结晶器下口宽结晶器下口宽结晶器下口宽mmmmmmmm铸坯规格铸坯规格铸坯规格铸坯规格mmmmmmmm1801801801800.750.750.750.75106810681068106810551055105510551801020 1801020 1801020 1801020 20010202001020200102020010202002002002000.600.600.600.60129612961296129612801280128012801801240 1801240 1801240 1801240 20012402001240200124020012401601601601600.90.90.90.91058105810581058104510451045104516010151601015160101516010151601601601600.90.90.90.91290129012901290127412741274127416012381601238160123816012381801801801800.750.750.750.751058105810581058104510451045104518010151801015180101518010151801801801800.750.750.750.751290129012901290127412741274127418012381801238180123818012382002002002000.60.60.60.61058105810581058104510451045104520010152001015200101520010152002002002000.60.60.60.6129012901290129012741274127412742001238200123820012382001238结晶器尺寸结晶器尺寸 5/22/202425断面厚度 mm拉速 m/min结晶器上口宽mm结晶器下口宽m连铸机连铸机 某厂板坯连铸为一机一流立式连铸机（板坯长度为某厂板坯连铸为一机一流立式连铸机（板坯长度为6 61616米）组成，主要生产米）组成，主要生产300300、400400系列和部分系列和部分200200系列不锈钢。系列不锈钢。板坯断面规格（板坯断面规格（160-200160-200）（1015-12401015-1240）mmmm2 2,拉速拉速0.60-0.90 m/min0.60-0.90 m/min。5/22/202426连铸机 某厂板坯连铸为一机一流立式连铸机（板连铸工序主要技术指标连铸工序主要技术指标连铸工序主要技术指标连铸工序主要技术指标 序号序号序号序号项项项项 目目目目单位单位单位单位现状现状现状现状1 1 1 1痕振深度痕振深度痕振深度痕振深度mmmmmmmm180mm0.15-0.3180mm0.15-0.3180mm0.15-0.3180mm0.15-0.3200mm0.25-0.5200mm0.25-0.5200mm0.25-0.5200mm0.25-0.52 2 2 2镰刀弯镰刀弯镰刀弯镰刀弯mmmmmmmm55553 3 3 3宽面鼓度宽面鼓度宽面鼓度宽面鼓度mmmmmmmm0-20-20-20-24 4 4 4窄面鼓度窄面鼓度窄面鼓度窄面鼓度mmmmmmmm0-20-20-20-25 5 5 5板坯宽度偏差板坯宽度偏差板坯宽度偏差板坯宽度偏差mmmmmmmm3-43-43-43-46 6 6 6偏菱形形状偏菱形形状偏菱形形状偏菱形形状mmmmmmmm0-20-20-20-27 7 7 7结晶器运动偏差结晶器运动偏差结晶器运动偏差结晶器运动偏差mmmmmmmm0.090.090.090.095/22/202427连铸工序主要技术指标 序号项 目单位现状1痕振深度m