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    300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝分析

    2022-04-25 01:11:42嚴峰
    新疆有色金屬 2022年2期
    關鍵詞:鉻鐵精煉爐高碳

    嚴峰

    (江蘇德龍鎳業(yè)有限公司,江蘇鹽城 224600)

    300系列不銹鋼是不銹鋼產(chǎn)品中應用范圍最廣、市場用量最大的不銹鋼品種,每年約占我國不銹鋼產(chǎn)量的60%左右。當前,300 系列不銹鋼生產(chǎn)中,主要使用廢鋼與鎳、鉻鐵合金等材料,此類材料占據(jù)了整個不銹鋼冶煉成本的70%。而全冷料冶煉主要遵循著中頻爐熔化至轉爐型精煉爐再至爐外精煉LF的工藝流程,該冶煉工藝是目前行業(yè)中常用的冶煉技術方案之一。但是,從300系列不銹鋼的全冷料冶煉現(xiàn)狀來看,其工藝技術仍然有待提高,尤其是我國作為鎳資源缺乏的國家,在300系列不銹鋼全冷料冶煉中一直面臨著諸多問題亟待解決,如原料需求量大、冶煉成本高、冶煉所得元素率低等等。因此,本文以300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝特點為抓手,逐一提出其發(fā)展方法,以期為我國冶煉行業(yè)提高價值性參考。

    1 300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝現(xiàn)狀

    300 系列不銹鋼是一種含有鐵、碳、鎳和鉻的合金材料,一種無磁性不銹鋼材料,它與400 系列不銹鋼相比,具有更好的可鍛特性。由于300系列不銹鋼屬于奧氏體結構,因此它在很多環(huán)境中具有很強的抗腐蝕性能、抗斷裂性能、耐熱性能等。300 系列下的不銹鋼品種,有著各自的優(yōu)勢性能,如304 不銹鋼的通用性強、302 不銹鋼的成型性好、304N 不銹鋼的剛度強等等[1]。目前,300 系列不銹鋼的全冷料冶煉中,通常采用一步法、兩步法、三步法的冶煉工藝,即單獨使用電弧爐完成所有的冶煉作業(yè);采用初煉爐與轉爐型精煉爐結合的方法進行不銹鋼冶煉;采用深脫碳裝備與初煉爐、轉爐型精煉爐結合的方法進行冶煉。雖然冶煉方案較多,但是仍然存在著諸多問題亟待解決,如:含鎳鐵水脫磷效果有限、電爐冶煉周期延長引起的電爐爐況質量差、電耗與耐火材料消耗大等問題。因此,針對目前300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝現(xiàn)狀,需要對其進一步優(yōu)化與改觀,從而創(chuàng)新冶煉工藝方案[2]。

    2 300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝方法

    2.1 采用全冷料中頻爐熔化技術,高碳鉻鐵與鎳生鐵分開融化

    目前,縱觀我國300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝,大多是采用一步法、兩步法、三步法,其中,一步法主要是通過使用電弧爐完成所有不銹鋼冶煉任務,包括廢鋼、合金的熔化與脫碳精煉、鋼渣還原等等工作。由于該工藝方式結構單一,有著冶煉時間長、冶煉成本高、耐火材料燒損嚴重等特點,目前已經(jīng)被我國冶煉市場所淘汰。與一步法相對應的就是兩步法冶煉工藝,即全冷料中頻爐熔化技術,該工藝方法與傳統(tǒng)的冶煉工藝相比,不僅對耐火材料的消耗性減少,更大幅度的縮短了冶煉周期,提高了各類元素的金屬收得率。該工藝方法的運營主要遵循著兩步法原則,即:準備好鎳生鐵、不銹廢鋼、爐料鉻鐵、高碳鉻鐵、返回料等原料,將其投送至中頻爐熔化,再將所得的高碳鉻鐵、鎳板等轉至轉爐型精煉爐中,通過爐外精煉LF,最后進入連鑄環(huán)節(jié)。該技術方法與傳統(tǒng)的冶煉工藝相比,所生產(chǎn)的不銹鋼母液冷料均在中頻爐中熔化,中頻爐在整個工藝流程中發(fā)揮著熔化功能,根據(jù)合金的熔化難易程度,先熔煉易熔化合金,然后再對難熔煉合金處理,整個熔煉過程中不吹氧,因此,有效的提高了各類元素的所得率,增強了300 系列不銹鋼的冶煉效果[3]。其中,關于300 系列不銹鋼的全冷料中頻爐熔化工藝流程機制如圖1所示。

    圖1 300系列不銹鋼的全冷料中頻爐熔化工藝流程圖

    2.2 全冷料電爐+中頻爐熔化工藝,提高不銹鋼原材料適應性

    目前,300 系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝,主要采用全冷料電爐+中頻爐熔化工藝,該工藝技術的特點是將鉻、鎳原料進行了分開熔化,轉變了傳統(tǒng)的熔化流程與機制。與傳統(tǒng)的全冷料熔化工藝相比,該工藝方法有效避免了鉻的大量氧化,從而提高了鉻元素的收得率,從工藝流程上提高了冶煉效益。該冶煉工藝關鍵點在于全冷料電爐與中頻爐的配合,一方面,在不銹鋼材料冶煉前,準備好所冶煉的原料,如鎳生鐵、不銹廢鋼、返回料等等,然后,將原料投放至電爐中熔化,在符合電爐熔化的標準下,將高碳鉻鐵或爐料、鉻鐵材料轉送至中頻爐中,經(jīng)過中頻爐的精細化處理,再將高碳鉻鐵、鎳板等材料投送至轉爐型精煉爐中,經(jīng)過爐外精煉LF,最后實施連鑄,實現(xiàn)300 系列不銹鋼成品的驗收[4]。另一方面,全冷料中頻爐熔化技術的特點在于它將鉻鎳原料分開融化,電爐只對鎳原料進行處理,中頻爐負責熔化含鉻原料。由于該工藝體系中將鉻、鎳原料進行了分開融化,因此,與傳統(tǒng)的300 系列不銹鋼冶煉技術相比,其增加了電爐內的氧氣量,實地爐料燃燒更旺,有利于爐料的快速熔化[5]。其中,關于300 系列不銹鋼的全冷料電爐+中頻爐熔化工藝流程機制如下圖2 所示。

    圖2 300系列不銹鋼的全冷料電爐+中頻爐熔化工藝流程圖

    3 結束語

    綜上所述,300系列不銹鋼作為目前不銹鋼產(chǎn)品中應用范圍最廣的材料,一直有著工藝要求高、鎳資源需求量大等特點。目前我國使用全冷料冶煉工藝對300系列不銹鋼進行冶煉的過程中,雖然在冶煉流程與技術方案上進行了完善,但是仍然存在著諸多技術難點。因此,針對300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝現(xiàn)狀,提出了全冷料中頻爐熔化技術、高碳鉻鐵與鎳生鐵分開融化、全冷料電爐+中頻爐熔化工藝的方法,更好的促進300系列不銹鋼全冷料冶煉工藝的運用與發(fā)展。

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