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hmdep-kobms-vod生产不锈钢工艺分析 aef-aod（argonoxygencha收款）/vod（vacuumoxygencha收款）于20世纪60年代由德国开发。hmdep（德国phoronononon有机材料）-ld（立离器探测装置）/rhob（rhbop）-vod是20世纪80年代日本开发的东西食品。 山西太钢不锈钢股份有限公司(太钢)原有1条EAF-AOD二步法生产线,这也是国内第1条二步法不锈钢生产线,并于1984年生产出中国第1块不锈钢连铸坯。1999年通过18 t AOD扩容改造(扩容后AOD容量为40 t),不锈钢年产量首次超过10万t达到13.5万t。 2002年,太钢将原用于生产碳钢的K-OBM(Kombiniertes=Combined Oxygen Bottom-Blowing Maxhutte Process)转炉改造成KOBMS,并新建铁水预处理三脱装置、VOD真空处理装置和直弧型方板坯兼容连铸机,采用HM DEP(铁水预处理脱磷)-KOBMS-VOD(KOBMS、VOD公称容量80 t)三步法工艺生产不锈钢,具备年产50万t不锈钢生产能力。 2007年7月,太钢新建两条采用EAF-AOD(AOD公称容量180 t)二步法工艺、年产200万t不锈钢生产线投产。太钢成为拥有世界先进的二步法、三步法不锈钢生产工艺的现代化不锈钢生产厂,具备年产300万t不锈钢的生产能力,生产品种涵盖普通400系、300系、耐热不锈钢、双相不锈钢、超纯铁素体不锈钢和核电专用不锈钢等几大类不锈钢,2011年太钢不锈钢产量达到302万t。 1 三个步骤和两个步骤的生产工艺特点的比较 1.1 钢水化效果出钢 三步法生产工艺流程HM DEP-KOBMS-VOD-LF-CCM的冶炼步骤:(1)高炉铁水采用喷吹法进行脱硅、脱磷预处理;(2)脱磷后预处理铁水兑入KOBMS转炉进行脱碳升温、合金化后出钢;(3)钢水在VOD深脱碳、脱氮精炼;(4) VOD精炼钢水在LF进行成分、温度微调和夹杂物去除精炼,然后至板坯连铸浇铸。 二步法生产工艺流程EAF(铬镍系不锈钢)/BOF(400系铬不锈钢)-AOD-LF-CCM的冶炼步骤:(1)含镍生铁、不锈钢废钢、高铬合金在电弧炉(EAF)熔炼成不锈钢母液/高炉铁水经转炉(BOF)脱磷;(2) EAF不锈钢母液/BOF脱磷钢水兑入AOD进行脱碳、合金化精炼;(3) AOD精炼钢水在LF进行成分、温度微调及夹杂物去除精炼,然后交板坯连铸浇铸。 从生产效率和成本比较,三步法比二步法更有优势(表1)。 1.2 不锈钢的生产 因KOBMS转炉使用高炉铁水经脱磷处理为原料,脱磷铁水中不含Cr、Ni,所有合金需要在转炉冶炼过程加入,生产不同钢种合金加入量不同,因而转炉内的热平衡和冶炼时间都不相同。通过热平衡计算和实际生产证明,生产Cr13系时转炉热量基本平衡,而生产304(Cr18Ni8)时需要加入1.5 t焦炭用于升温,当然实际的焦炭加入量需要根据脱磷铁的温度和碳含量来确定。304的冶炼时间平均69 min/炉,而0Cr13平均冶炼时间仅49 min/炉。 通过表2数据对比证明,采用三步法工艺生产铬系不锈钢,转炉工序各项指标明显优于生产铬镍不锈钢如304钢。 VOD精炼装置通过降低系统真空度来促进脱碳反应的进行,可以在较低的温度下得到更低的碳含量,同时在脱碳过程中还具有一定的脱氮能力,因而更适用于要求超低碳、氮含量的超纯铁素体不锈钢的生产。 AOD工艺通过吹入氩气、氮气等气体用以稀释系统内的Pco来达到促进脱碳反应的目的,而在C≤0.05%的低碳区域,碳的传质成为脱碳反应的限制性环节,生产C≤0.01%的超低碳钢主要靠延长反应时间(同时需要吹入大量氩、氮等气体,O2/Ar比为1/6～1/7),因而生产超低C、N含量的钢种,不仅冶炼时间长,而且氩气消耗大(数据比较见表2、表3)。生产超纯铁素体不锈钢一般不采用AOD工艺。 1.3 铁素体不锈钢的生产 (1)与三步法KOBMS工序比较,二步法AOD工序生产304、316L等铬镍不锈钢冶炼时间短、石灰消耗低。AOD生产409L钢冶炼时间长达90 min、氩气消耗高达48 m3/t(三步法KOBMS对应数据为49 min和21 m3/t),因而采用AOD生产Cr含量大于17%的超纯铁素体不锈钢更为困难。 (2)EAF-AOD二步法工艺,EAF作为初炼炉有充足的热量来源,因而在熔炼不锈钢母液过程中可以大量使用含镍生铁、含铬镍渣钢等低价原料,降低不锈钢生产成本。与三步法工艺相比,生产300系铬镍钢种成本可降低约500元/t。 (3)二步法工艺可以更便于生产氮含量为0.1%～0.4%的控氮不锈钢种。奥氏体、双相不锈钢普遍使用氮进行合金化。超级奥氏体不锈钢、超级双