不锈钢生产基础知识.docx

第一章不锈钢根底知识

不锈钢是建筑、家电、石油、化工、化胖、合成纤维和石油提炼等工业部门中广泛使用的金属材料。通常所讲的不锈钢是不锈钢与耐酸钢的总称。不锈钢不一定耐酸，但耐酸钢同时又是不锈钢。当钢中铬含量在1%以上时，钢的外表在大气中会形成一层致密的氧化铬，使钢具有了防锈性，能防止钢的基体进一步氧化，起到了对钢基体的保卫作用。铬含量大于10.5%以上的钢称为不锈钢。
在同一介质中,不同种类的不锈钢腐蚀速度大不相同，而同一种不锈钢在不同的介质中腐蚀行为也大不一样。因此掌握各类不锈钢的特点，关于正确选择和使用不锈钢是特别重要的。
不锈钢不仅要耐蚀，还要具有较好的力学性能、良好的切削加工性能和焊接性能。
到目前为止，不锈钢已开展到了近200个钢种，性能不同，生产工艺各异。不锈钢良好的耐蚀性，较低的维护本钞票，优良的外瞧，使其在化工、食品、石油、建筑、电器工程、装饰、核工业等领域广泛得到应用。
目前全世界年产不锈钢在2400万t左右。每年不锈钢的需求量还以6%的比率增长，而中国需求量在以每年8%以上的速度增长，高于世界平均增长率。
腐蚀机理

在外界介质的作用下使金属逐渐受到破坏的现象称为腐蚀。腐蚀全然上有两种形式：化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀在腐蚀过程中形成某种腐蚀产物。这种腐蚀产物一般都覆盖在金属外表上形成一层膜，使金属与介质隔离开来。要是这层化学生成物是稳定、致密、完整并同金属表层牢固结合的，那么将大大减轻甚至能够防止腐蚀的进一步开展，对金属起保卫作用。形成保卫膜的过程称为钝化。
可见，氧化膜的产生及氧化膜的结构和性质是化学腐蚀的重要特征。因此，提高金属耐化学腐蚀的能力，要紧是通过合金化或其它方法，在金属外表形成一层稳定的、完整致密的并与基体结合牢固的氧化膜。

金属材料在工业生产中的腐蚀失效形式是多种多样的。不同材料在不同负荷及不同介质环境的作用下，其腐蚀形式要紧有以下几类：
一般腐蚀：金属裸露外表发生大面积的较为均匀的腐蚀，虽落低构件受力有效面积及其使用寿命，但比局部腐蚀的危害性小。
晶间腐蚀：指沿晶界进行的腐蚀，使晶粒的连接遭到破坏。这种腐蚀的危害性最大，它能够使合金变脆或丧失强度，敲击时失往金属声响，易造成陡然事故。晶间腐蚀为奥氏体不锈钢的要紧腐蚀形式。
应力腐蚀：金属在腐蚀介质及拉应力〔外加应力或内应力〕的共同作用下产生破裂现象。断裂方式要紧是沿晶的、也有穿晶的，这是一种危险的低应力脆性断裂，在氯化和碱性氧化物或其它水溶性介质中常发生应力腐蚀，在许多设备的事故中占相当大的比例。
点腐蚀：点腐蚀是发生在金属外表局部区域的一种腐蚀破坏形式，点腐蚀形成后能迅速地向深处开展，最后穿透金属。点腐蚀危害性特别大，尤其是对各种容器是极为不利的。出现点腐蚀后应及时磨光或涂漆，以防止腐蚀加深。
腐蚀疲乏：金属在腐蚀介质及交变应力作用下发生的破坏，其特点是产生腐蚀坑和大量裂纹。显著落低钢的疲乏强度，导致过早断裂。腐蚀疲乏不同于机械疲乏，它没有一定的疲乏极限，随着循环次数的增加，疲乏强度一直是下落的。
除了上述各种腐蚀形式以外，还有由于宏瞧电池作用而产生的腐蚀。
从上述腐蚀机理可见，防止腐蚀的着眼点应放在：尽可能减少原电池数量，使钢的外表形成一层稳定的、完整的、与钢的基体结合牢固的钝化膜；在形成原电池的情况下，尽可能减少两极间的电极电位差。
不锈钢的合金化原理
提高钢耐蚀性的方法许多，如外表镀一层耐蚀金属、涂敷非金属层、电化学保卫和改变腐蚀环境介质等。然而利用合金化方法，提高材料本身的耐蚀性是最有效防止腐蚀破坏的措施之一，其方法如下；
〔1〕参加合金元素，提高钢基体的电极电位，从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。一般往钢中参加Cr、Ni、Si等元素均能提高其电极电位。由于Ni资源较缺，Si的大量参加会使钢变脆，因此，只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素。

〔2〕参加合金元素使钢的外表形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的钝化膜。从而提高钢的耐化学腐蚀能力。如在钢中参加Cr、Si、Al等合金元素，使钢的表层形成致密的Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜，就可提高钢的耐蚀性。
〔3〕参加合金元素使钢在常温时能以单相状态存在，减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。如参加足够数量的Cr或Cr－Ni，使钢在室温下获得单相铁素体或单相奥氏体。
〔4〕参加Mo、Cu等元素，提高钢抗非氧化性酸腐蚀的能力。
〔5〕参加Ti、Nb等元素，消除Cr的晶间偏析，从而减轻了晶间腐蚀倾向。
〔6〕参加Mn、N等元素，代替局部Ni获得单相奥氏体组织，同时能大大提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。
1.2不锈钢的种类和特点
不锈钢有两种分类法：一种是按合金元素的特点，划分为铬不锈钢和铬镍不锈钢；另一种是按在正火状态下钢的组织状态，划分为马氏体〔M〕不锈钢、铁素体〔F〕不锈钢、奥氏体〔A〕不锈钢和双相〔奥氏体A-铁素体F〕不锈钢。

经热处理后能够硬化，有磁性。在温和的环境下抗腐蚀。具有相当好的弹性。410钢是马氏体不锈钢的常用钢种。
马氏体不锈钢含有多于10.5%的铬，在高温下具有奥氏体组织，在适宜的冷却速度下，冷却到室温能够转变成马氏体。马氏体不锈钢钢种演变见图1。

典型的马氏体不锈钢钢号有410、420〔1Cr13～4Cr13〕和440〔9Cr18〕等
410钢加工工艺性能良好。可不经预热进行深冲、弯曲曲折折曲曲折折折折曲曲折折曲曲折折折折折折曲曲折折曲曲折折折折曲曲折折曲曲折折折折折折折折、卷边及焊接。420冷变形前不要求预热，但焊接前需预热，410、420J1要紧用来制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等，而420J2要紧用来制作医疗器械外科手术刀及耐磨零件；440可做耐蚀轴承及刀具。马氏体不锈钢化学成分见表1-1。

表1-1马氏体不锈钢的化学成分/%
钢种
Cr
C
Mn
Si
P
S
其它
403
410
414
416
416Se
420
420F
422
431
440A
440B
440F
11.5~13

12~14
12~14
12~14
12~14
11~13
15~17
16~18
16~18
17

最小

最小

0.030
选择

或

选择
最小

选择
Ni0.5~1.0,

铁素体不锈钢的含Cr量一般为1％～30％，碳含量低于0.25%〔见表2〕。有时还参加其它合金元素。金相组织要紧是铁素体，加热及冷却过程中没有α<=>γ转变，不能用热处理进行强化，只是经冷加工后有一些硬化。抗氧化性强，参加合金元素可在有机酸及含Cl-的介质中有较强的抗蚀。同时，它还具有良好的热加工性及一定的冷加工性。
铁素体不锈钢要紧用来制作要求有较高的耐蚀性而强度要求较低的构件，广泛用于制造生产硝酸、氮胖等设备和化工使用的管道等。
430钢是铁素体不锈钢的代表性钢种。典型的铁素体不锈钢有Crl7型、Cr25型和Cr28型。
铁素体不锈钢的钢种演变见图1-2。铁素体不锈钢的化学成分见表1-2。

表1-2铁素体不锈钢的化学成分/%
钢种
C
Mn
P
S
Si
Cr
其它
409
405
429
430
430F
430FSe
434
436
442
446

0

Mo
最小
Mo
Mo0.
0.

奥氏体不锈钢是克服马氏体不锈钢耐蚀性缺乏和铁素体不锈钢脆性过大而开展起来的〔见表1-3〕。全然成分为l8％Cr、8％Ni简称18－8钢。其特点是含碳量低于0.1％，利用Cr、Ni配合获得单相奥氏体组织。
奥氏体不锈钢有许多共性。能够冷加工硬化，但不能热处理硬化，无磁性。尽管有些经冷加工后有略微的磁性，然而经退火后磁性消逝。有特别好的耐蚀性，极好的成形性，而且通过冷加工后能增加强度。

表1-3奥氏体不锈钢的化学成分/%
钢种
Cr
Ni
C
Mn
Si
P
S
其它
301
304
304L
309S
310S
316L
321
16-18
18-20
18-20
22-24
24-26
16-18
17-19
6-8

8-12
12-15
19-22
10-14
9-12

Ti5*C

奥氏体不锈钢一般用于制造生产硝酸、硫酸等化工设备构件、冷冻工业低温设备构件及经形变强化后可用作不锈钢弹簧和钟表发条等。
不锈钢在各领域的应用
不锈钢要紧用于厨房、家电、运输、建筑、土木各领域
在厨房器具方面要紧有水洗槽和电气、煤气热水器，家电产品要紧有全自动洗衣机的滚筒。从节能和再循环等环保的瞧点瞧，不锈钢的需求有瞧进一步扩大。
在运输领域要紧有铁道车辆和汽车的排气系统，这是不锈钢最大的应用领域。从上世纪80年代以后，铁路运输车辆和客车车辆开始批量使用不锈钢制造，提升了运输车辆和客车车辆的寿命周期，落低了使用本钞票，提高了运输效率。近年来随着都市轨道交通的开展，从平安、经济方面的考虑，不锈钢车辆的使用在不断增加。
在建筑领域，最近的需求急剧增长，如：新加坡地铁车站的防护装置，使用了不锈钢外装饰材。再如日本1980年以后，用于建筑业的不锈钢增长了约4倍，要紧用作屋顶、大楼内外装饰和结构材。
在土木领域，日本的水坝吸水塔使用不锈钢。欧美的严冷地区，为防止高速公路和桥梁的冻结需撒盐，使用不锈钢钢筋。今后不锈钢在该领域的市场将有所作为。
今后扩大不锈钢应用的要害是环保、长寿命和IT的普及
关于环保方面，首先从大气环保的瞧点瞧，用于抑制二噁英发生的高温垃圾燃烧装置、LNG发电装置和使用煤的高效发电装置的耐热、耐高温腐蚀不锈钢的需求将扩大。还有估量在21世纪初将投进实际应用的燃料电池汽车的电池壳也将使用不锈钢。从水质环保的瞧点瞧，在给水、排水处理装置中，具有优异耐蚀性的不锈钢也将扩大需求。
关于长寿命，在欧洲已有的桥梁、高速公路、隧道等设施中，不锈钢的应用在增加，估量这种潮流将普及全世界。还有日本一般住宅建筑的寿命特别短为20～30年，废材处理成为一大咨询题。最近以寿命到达100年为目标的建筑物开始出现，如此具有优异耐久性的材料需求将增长。
随着IT的迅速开展，在IT的开展和普及过程中，功能材料在设备硬件方面起特别大的作用，对高周密度、高功能材料的要求特不大。如：在和微机部件中，灵活应用了不锈钢的高强度、弹性和非磁性等特性，使得不锈钢的应用扩大。还有在半导体和各种基板的制造设备中，具有良好清洁度和耐久性的不锈钢发扬了重要作用。
不锈钢具有多种其它金属没有的优异性能，是一种具有优异耐久性和再循环性的材料，今后对应时代的变化，不锈钢将广泛应用于各种领域。

第二章不锈钢金相组织及热处理

2.1奥氏体形成元素和铁素体形成元素
不锈钢的组成元素按照其对组织的形成碍事,分成铁素体形成元素和奥氏体形成元素。铁素体形成元素在相图中有扩大铁素体区的作用，如铬、钼、硅、钛、铌等；奥氏体形成元素有扩大奥氏体区的作用,如碳、镍、锰、钴、氮、铜等。在不锈钢的热加工和使用性能方面能够通过操纵铁素体形成元素或奥氏体形成元素的含量,到达改善热加工性能和使用性能的目的。

奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
奥氏体不锈钢在450～850℃保温或缓慢冷却时，会出现晶间腐蚀。含碳量越高，晶间蚀倾向性越大。此外，在焊接件的热碍事区也会出现晶间腐蚀。这是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。使其四面基体产生贫铬区，从而形成腐蚀原电池而造成的。这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁素体不锈钢中也是存在的。
工程上常采纳以下几种方法防止晶间腐蚀：
〔1〕落低钢中的碳含量，从全然上解决铬的碳化物〔Cr23C6〕在晶界上析出的咨询题。通常钢中含碳量落至0.03％以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。
〔2〕参加Ti、Nb，形成稳定的碳化物〔TiC或NbC〕，防止在晶界上析出Cr23C6。
〔3〕通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例，使其具有奥氏体+铁素体双相组织，其中铁素体占5％～12％。这种双相组织不易产生晶间腐蚀。
〔4〕采纳适当热处理工艺，能够防止晶间腐蚀，获得最正确的耐蚀性。
奥氏体不锈钢的应力腐蚀
应力〔要紧是拉应力〕与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂，简称SCC〔StressCrackCorrosion〕。奥氏体不锈钢轻易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。当含Ni量到达8％～10％时，奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大，接着增加Ni含量至45％～50％，应力腐蚀倾向逐渐减小，直至消逝。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最要紧途径是参加2％～4％Si并从冶炼上将N含量操纵在0.04％以下。此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As等杂质的含量。另外可选用A-F双相钢，它在Cl-和OH-介质中对应力腐蚀不敏感。
奥氏体不锈钢的形变强化
单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能，能够冷拔成特别细的钢丝，冷轧成特别薄的钢带或钢管。通过大量变形后，钢的强度大大提高，尤其是在零下温度区间轧制时效果更为显著。抗拉强度可达2000MPa以上。
奥氏体不锈钢经形变强化后可用来制造不锈弹簧、钟表发条、航空结构中的钢丝绳等。
2.4奥氏体不锈钢的热处理
奥氏体不锈钢常用的热处理工艺有：固溶处理、稳定化处理和往应力处理等。
〔1〕固溶处理。将钢加热到1050～1150℃后水淬，要紧目的是使碳化物溶于奥氏体中，并将此状态维持到室温，如此钢的耐蚀性会有特别大改善。
〔2〕稳定化处理。一般是在固溶处理后进行，常用于含Ti、Nb的18-8钢，固溶处理后，将钢加热到850～880℃保温后空冷，现在Cr的碳化物完全溶解，而钛的碳化物不完全溶解，且在冷却过程中充分析出，使碳不可能再形成碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀。
〔3〕往应力处理。往应力处理是消除钢在冷加工或焊接后的剩余应力的热处理工艺，一般加热到300～350℃回火。关于不含稳定化元素Ti、Nb的钢，加热温度不超过450℃，以免析出铬的碳化物而引起晶间腐蚀。关于超低碳和含Ti、Nb不锈钢的冷加工件和焊接件，需在500～950℃加热，然后缓冷，消除应力〔消除焊接应力取上限温度〕，能够减轻晶间腐蚀倾向并提高钢的应力腐蚀抗力。
-铁素体双相不锈钢
在奥氏体不锈钢的根底上，适当增加Cr含量并减少Ni含量，并与固溶化处理相配合，可获得具有奥氏体和铁素体的双相组织〔含40%～60％δ-铁素体〕的不锈钢，典型钢号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、0Cr21Ni6Mo2Ti等。双相不锈钢与奥氏体不锈钢相比有较好的焊接性，焊后不需热处理，而且其晶间腐蚀、应力腐蚀倾向性也较小。但由于含Cr量高，易形成σ相，使用时应加以注重。

〔不锈钢炼钢工艺与设备篇〕

第三章不锈钢分公司炼钢厂概况

3.1概述
不锈钢分公司炼钢厂包括不锈钢炼钢和碳钢炼钢两个相对独立的炼钢系统。不锈钢生产设备要紧有100吨交流电弧炉2座、120吨AOD氩氧脱碳炉2座，120吨VOD真空脱碳精炼装置1座,120吨LF炉1座，一机一流不锈钢板坯连铸机两台。具备年产不锈钢钢水150万t，不锈钢板坯144万t的能力。
与大多数要紧采纳不锈钢废钢为炉料的生产工艺相比，不锈钢分公司采纳脱磷铁水作为不锈钢冶炼炉料，可落低钢中的有害元素及杂质，提高不锈钢钢水的质量；铁水热装电炉能较大地节约能源，缩短冶炼周期。为了有效地往除原料中的有害元素磷，设置双工位铁水脱磷站一套，以满足不锈钢冶炼对低磷原料的要求。
除高炉铁水外，不锈钢生产炉料还有不锈钢废钢、固态铬铁、镍铁、金属镍等，为了适应不锈钢原料的多样性，采纳两座公称容量为100t的交流电弧炉作为不锈钢初炼炉。
采纳公称容量为120t氩氧脱碳炉两座，具有二步法直截了当生产不锈钢成品的能力。
采纳120t双工位强搅拌VOD〔SS－VOD〕一套，二步法工艺时，VOD装置作为钢水罐精炼站〔LTS〕，用于调整钢水成分和温度。为了协调炼钢生产和连铸机生产节奏，配置一座120tLF炉。生产的不锈钢钢水全部经不锈钢板坯连铸机浇铸，连铸比为100％。

不锈钢生产工艺采纳独特的高炉脱磷铁水直截了当热装进电炉→氩氧脱碳炉→真空脱碳精炼装置〔VOD〕精炼的三步法不锈钢生产工艺，也可采纳电炉→氩氧脱碳炉的二步法不锈钢生产工艺。
三步法流程
脱磷铁水＋液态铬铁→电炉→氩氧脱碳炉→VOD→连铸
高炉铁水由260t鱼雷罐车运至铁水倒罐站，倒进铁水罐中，铁水罐车开至氩氧脱碳炉加料跨，由280/80t起重机吊至铁水脱磷站的受罐工位，该站的铁水罐车开至位于电炉跨的铁水罐喷吹脱磷工位，进行脱磷处理，经扒渣后，铁水罐车开至电炉跨的吊罐工位待用。
在电炉废钢配料跨，将废钢和局部合金配至废钢料篮中，料篮位于带称量的料篮车内，料篮车开至电炉跨，由210/70/10t起重机吊起参加电炉炉内，盖上炉盖通电熔化。
随后再由210/70/10t起重机吊起盛有脱磷铁水的铁水罐，并参加电炉内。电炉完成炉料熔化升温后，通过炉门喷粉枪向渣中喷进适量的硅铁粉，复原渣中的氧化铬。随后将电炉母液与炉渣一起出至母液罐内，渣钢混出使炉渣中的氧化铬充分复原。
电炉母液由钢水罐车运至加料跨，由280/80t起重机运至氩氧脱碳炉与电炉之间的扒渣站，经扒渣后，测温取样，随后由280/80t起重机兑进氩氧脱碳炉内。
氩氧脱碳炉按进VOD的碳含量对电炉母液进行脱碳保铬吹炼，由于后工序是VOD，氩氧脱碳炉可用氮气作为稀释气体，当碳脱至目标值后，进行复原期操作，参加硅铁复原渣中的氧化铬，随后将初炼钢水与炉渣一起出至炉下的钢水罐内，钢渣混冲充分复原，再由钢水罐车运至精炼跨。
在精炼跨的280/80t起重机将氩氧脱碳炉初炼钢水运至位于该跨的扒渣站，扒渣后，再由该起重机运至位于该跨的双工位VOD其中的一个真空罐内，盖上真空盖，抽真空到一定真空度后，吹氧脱碳；当碳含量到达较低水平后，停吹氧，进一步落低真空度，进行自然脱碳；随后参加硅铁，在真空下，进行渣复原、脱氧和脱气；随后破坏真空，盖上常压罐盖，对钢水进行最终成分和温度调整；现在真空盖移到另一真空罐处，接着对另一罐钢水进行真空吹氧脱碳精炼。
当钢水在VOD完成精炼后，由280/80t起重机吊运至过跨钢水罐车内，开至钢水同意跨，由280/80t起重机吊运至不锈钢板坯连铸机回转台上，进行浇铸。
二步法工艺流程
脱磷铁水＋液态铬铁→电炉→氩氧脱碳炉→连铸
电炉工艺同上述三步法电炉工艺。氩氧脱碳炉将电炉母液脱碳至钢水成品所需的最终碳含量，加硅铁复原后，钢水和炉渣一起出至钢水罐内，钢渣混冲充分复原，再由钢水罐车运至精炼跨，经扒渣后，由精炼跨的280/80t起重机运至VOD真空罐内，盖上常压盖，进行钢水成分和温度调整，之后由280/80t起重机吊运至过跨钢水罐车内，开至钢水同意跨，由280/80t起重机吊运至不锈钢板坯连铸机回转台，进行浇铸。
采纳二步法工艺时，VOD装置用作常压下钢水罐处理站〔LTS〕。
不经电炉流程
脱磷铁水＋液态铬铁→氩氧脱碳炉→VOD→连铸
采纳本工艺是主体工艺的备用工艺，如电炉维修时刻过长，可依据具体情况，采纳这一工艺流程。
电炉维修时，将脱磷铁水和液态铬铁直截了当兑进氩氧脱碳炉，吹氧脱碳至进VOD的碳含量后，参加硅铁复原渣中的氧化铬，随后将初炼钢水与炉渣一起出至炉下的钢水罐内，钢渣混冲充分复原，再运至精炼跨，经扒渣后进VOD真空罐内进行真空精炼。
VOD工艺与三步法相同，当钢水在VOD完成精炼后，由280/80t起重机运吊至过跨钢水罐车内，开至钢水同意跨，由280/80t起重机运至不锈钢板坯连铸机回转台，进行浇铸。
由于不锈钢生产线设置了电炉、氩氧脱碳炉和VOD、LF炉，生产组织特不灵活，可依据原料条件和生产钢种选择不同的工艺路线。

a)由于不锈钢冶炼生产线设置了铁水脱磷站、电炉、氩氧脱碳炉和双工位VOD，对炉料的适应范围广；
b)工艺流程组织灵活，既可采纳三步法冶炼不锈钢，也可采纳二步法工艺或不经电炉工艺冶炼不锈钢；
c)本工艺由于采纳了脱磷铁水，能够特别好地操纵不锈钢钢水中磷含量，不必寻求珍贵的低磷炉料，有较高的经济效益；
d)SS－VOD的使用，能够生产超低碳和超低氮不锈钢，钢水纯洁度高，内在质量好，有利于开发高质量的不锈钢新品种；
e)在炉料起始碳含量较高的情况下，采纳三步法工艺，由氩氧脱碳炉和VOD共同完成脱碳任务，缩短冶炼周期，有利于与连铸匹配，提高连浇炉数。

第四章不锈钢冶炼要紧生产系统
不锈钢冶炼生产系统包括铁水预处理系统，电炉系统，氩氧脱碳炉系统和钢水精炼系统等子系统。

为不锈钢生产效劳的铁水预处理包括铁水脱磷站和铁水倒罐站混冲脱硅设施。

高炉铁水在高炉出铁场进行脱硅处理后铁水[Si]≤0.3%，由260t鱼雷罐车经扒渣后运抵铁水倒罐站。由于铁水脱磷时对铁水的含硅量有一定的要求，因此在铁水脱磷之前，还要在铁水脱磷站对铁水进行补充脱硅处理。倒罐后，铁水罐进进脱磷工位进行喷吹脱硅，使铁水[Si]含量落至0.15%以下。
4.1.2脱磷
脱硅铁水在脱磷站扒渣工位扒渣后，进行铁水罐喷吹脱磷，脱磷扒渣后铁水温度≥1265℃，[P]含量≤0.010%。
脱硅脱磷总作业周期为75min左右，为确保不锈钢生产节奏，设置双喷吹、双扒渣工位。
铁水预处理采纳温度计算模型和加料模型进行过程操纵。
4.1.3铁水脱磷要紧设备：
·喷吹罐
2个
m3m3喷吹罐各1个
·喷枪及升落装置
2套
喷枪直径Ø300mm，升落装置2×kW
·氧枪及升落装置
2套
氧枪直径Ø165mm，升落装置2×kW
·扒渣机
2台
扒渣力约4kN
还有铁水罐运输倾翻台车、测温取样装置、渣罐运输台车、铁水罐、渣罐以及烘烤器等设备。

电炉采纳三相交流电弧炉，公称容量为100t，电极直径600mm，采纳出钢咀出钢。最大出钢量118t，冶炼周期为60～65min。
电炉以脱磷铁水、不锈钢废钢、高碳铬铁合金、镍铁合金等为炉料，熔炼出已全然上具有所炼钢种成分的不锈钢母液。
母液在加料跨扒渣，然后倒进氩氧脱碳炉进一步冶炼。

不锈钢冶炼中原料本钞票占比重特别高，尽量多使用不锈钢废钢〔特别是镍铬不锈钢〕是落低本钞票的有效途径，采纳电炉熔炼母液为大量使用不锈钢废钢制造了十分有利的条件。每炉不锈钢废钢用量约25％，当不锈钢社会蓄积量增加和市场不锈钢废钢价格下落时，可增加不锈钢废钢用量比例以进一步落低生产本钞票。
使用温度不小于1260℃的脱磷铁水，依据钢种需要，每炉脱磷铁水用量不等。
4.2.2电炉作业
在电炉配料跨将不锈钢废钢配进料篮，通过高位料仓将高碳铬铁、镍铁及部份渣料参加料篮，料篮送进电炉跨。
电炉开盖后将料篮炉料参加，脱磷铁水在通电后参加。配有炉门氧枪和喷粉枪，喷粉枪能喷硅铁粉和碳粉。采纳短出钢咀出钢，渣钢混出以提高渣中铬的复原率。
母液铁水罐进进加料跨扒渣站，采纳液压扒渣机扒渣后，用起重机兑进氩氧脱碳炉。
电炉采纳死炉座作业，电炉修炉时，可采纳脱磷铁水直截了当兑进不锈钢转炉生产430不锈钢。
电炉采纳原料计算模型，钢水成分推测模型，电极、氧枪操纵模型，合金渣料加料模型，脱硅脱氧计算模型等进行过程操纵。
4.2.3电炉要紧设备：
·100t三相交流电弧炉
2座
公称容量：100t，最大出钢量：118t
·80MVA电炉变压器
1座

·95MVA电炉变压器
1套

还有母液罐台车、吹氧喷粉机械手、副原料铁合金加料系统、母液罐、渣罐、烘烤器等设备。

氩氧脱碳炉工艺
电炉母液出至炉下的钢水罐〔带嘴，外形与铁水罐相似〕中，由钢水罐车运至加料跨，经扒渣后，由起重机吊起兑进氩氧脱碳炉。
为强化氩氧脱碳炉在高碳区的快速脱碳功能，氩氧脱碳炉配备了顶吹氧枪。为适应氩氧脱碳炉二步法生产的需要，炉底设置了侧吹风口，同时配备了副枪和炉气分析仪参与氩氧脱碳炉的脱碳过程操纵，使氩氧脱碳炉的冶炼操作更为方便和正确。
氩氧脱碳炉在钢液吹炼至低碳区后，炉底侧部风口停止吹氧，吹进氩气或氮气，稀释一氧化碳分压，保证含铬钢液脱碳保铬的热力学条件。
〔1〕三步法工艺
三步法工艺的要紧功能为脱碳、复原、成分和温度调整。
三步法工艺过程分为脱碳期和复原期。
脱碳期，采纳氧枪和炉底侧部风口复吹供氧，加快脱碳速率；当碳含量到达临界点时，逐步落低氧气流量，增大氮气或氩气的流量，氧气和氮气或氩气的比例从9:1落低至1:1，以落低一氧化碳分压，确保落碳保铬的热力学条件，使钢液中铬的氧化落低到最低限度，减少复原剂的消耗。如钢种对氮气含量有严格要求，炉底侧部风口稀释气体应采纳氩气，如没有特别要求，可采纳氮气代替氩气在脱碳前期或全程作为稀释气体，以落低氩气的消耗。
当钢液中碳含量到达目标成分后，氩氧脱碳炉进行复原期操作，现在炉底侧部风口的氮气切换成氩气，通过炉顶料仓加料系统参加复原剂硅铁，复原炉渣中被氧化的铬和锰，现在，加大炉底风口氩气的吹进强度，使熔池形成较好的动力学条件，加速和充分复原，同时能够到达良好的脱硫效果，之后将钢水和炉渣一起出至炉下的钢水罐内，通过渣钢混冲进一步复原渣中的氧化铬。
〔2〕二步法工艺
二步法的要紧功能为脱碳、复原、脱硫、成分和温度调整。
其工艺过程分为脱碳期和复原期，如钢中硫含量要求低于50～100ppm，在复原期后，需要进行单独造渣脱硫工艺。
脱碳期，采纳氧枪和炉底侧部风口复吹供氧，加快脱碳速率，与三步法不同的是由于后面不进行VOD真空处理，因此除了对氮没有要求的钢种在脱碳前期可吹进部份氮气外，炉底侧部风口要紧吹氩。当碳含量到达临界点时，逐步落低氧气流量，增大氩气或氮气的流量，氧气和氩气或氮气的比例从10:1落低至1:3，在碳含量到达0.3％以后，顶枪停止供氧，氧气和氩气均由炉底侧部风口吹进，以落低一氧化碳分压，确保落碳保铬的热力学条件，使钢液中铬的氧化落低到最低限度，减少复原剂的消耗。
当钢液中碳含量到达目标成分后，氩氧脱碳炉进行复原期操作，通过炉顶料仓加料系统参加复原剂硅铁，复原炉渣中被氧化的铬和锰，现在，加大炉底风口氩气的吹进强度，使熔池形成较好的动力学条件，加速和充分复原，同时能够到达良好的脱硫效果，之后将钢水和炉渣一起出至炉下的钢水罐内，通过渣钢混冲进一步复原渣中的氧化铬。
氩氧脱碳炉技术特点
·带顶吹氧枪，适应高碳区域快速脱碳的要求；
·带副枪和炉气分析系统，有利于氩氧脱碳炉计算机模型操纵；
·采纳了氩氧脱碳炉计算机模型操纵，提高命中率，落低铬的氧化；
·缩短冶炼时刻，防止了过程温度过高碍事炉衬寿命，工艺操作方便；
·托圈和炉壳连接的特别设计，炉壳更换时刻缩短。
氩氧脱碳炉要紧工艺参数
氩氧脱碳炉要紧工艺参数见表6.3－1。
表4－1氩氧脱碳炉要紧工艺参数
序号
名目
单位
数据
备注
1
炉型

氩氧脱碳炉
带顶枪
2
公称容量
t
120

3
最小出钢量
t
100

4
最大出钢量
t
135

5
新炉衬炉容积
m3
68

6
炉壳直径
mm
5000

7
炉壳总高
mm
7335

8
炉口直径
mm
2000

9
风口数量
个
7

10
容积比
m3/t

出钢量135t

出钢量120t
11
顶枪氧气流量
Nm3/min
150
1.2-1.3MPa
12
风口氧气流量
Nm3/min
100
2.2MPa
13
风口氩气、氮气流量
Nm3/min
100
2.2MPa
14
风口位置

底侧

15
出钢－出钢周期
min
65
三步法
75
二步法

氩氧脱碳炉要紧设备
每座氩氧脱碳炉要紧设备见表4－2
·炉体及倾动装置
1套
公称容量：120t，最大出钢量135t新炉体总重：185t，倾动功率：2×315kW
·氧枪及升落装置
1套
氧枪直径Ø168.3mm，升落装置：22kW
·副枪及升落装置
1套
副枪直径Ø140mm，升落装置：160kW
·扒渣机
2台
扒渣力：10kN
·转炉炉体更换台车
1台
VVVF传动，走行：2×30kW，液压顶升
还有副原料及铁合金加料系统、转炉炉壳烘烤装置，转炉炉壳在线烘烤装置以及钢水罐车、钢水罐，渣罐车、渣罐，测温取样装置，钢水罐立式烘烤器等设备。

VOD系统
VOD装置采纳双工位形式，设两个真空罐，一套真空泵系统。
〔1〕VOD系统功能
三步法时，本装置的功能如下：
·深脱碳
·复原
·脱硫
·往除夹杂物
·合金和温度调整
二步法时，冶炼在氩氧脱碳炉中已全然结束，本装置仅用作钢水罐处理站〔LTS〕，其功能如下：
·往除夹杂物
·合金和温度调整
〔2〕VOD工艺
三步法时，氩氧脱碳炉出钢后扒渣，由精炼跨起重机将钢水罐吊至真空罐内，接上吹氩管，盖上真空盖抽真空到5000Pa，通过真空下钢液中自然碳氧反响，在钢液中产生大量一氧化碳气泡，并借助强吹氩搅拌，将钢液中氮气脱往。然后进行真空吹氧脱碳精炼，碳含量到达目标成分时，进一步落低真空度，进行真空碳脱氧。随后参加复原剂和渣料，进行复原操作。再破真空进行常压下钢水调整，使钢水成分和温度满足连铸的需要，然后运至连铸钢水罐回转台浇铸。
常压下钢水成分和温度调整是在盖上常压盖情况下进行的，如此能够防止钢水吸氮，便于添加合金和测温取样。
二步法时，VOD装置作为钢水罐处理站〔LTS〕。氩氧脱碳炉出钢后扒渣，由精炼跨280/80t起重机将钢水罐吊至真空罐内，接上吹氩管，盖上非真空盖在常压下进行钢水调整，使钢水成分和温度满足连铸的需要，然后运至连铸钢水罐回转台浇铸。
〔3〕VOD要紧设备
·真空罐
2个
外径：Ø5800mm
·真空罐盖车
1辆
液压马达驱动
还有真空状态下加料装置、吹氧装置、真空取样测温装置等设备。
〔4〕VOD技术特点
·双工位使VOD处理时刻易与连铸连浇匹配；
·带质谱仪炉气分析系统，有利于计算机模型操纵；
·真空泵系统带有除尘器，防止了铬对水的污染；
·采纳4级全蒸汽喷射泵，在第1级冷凝器配置了2级喷射泵，其中第2级泵带有针阀，压缩比大，能满足工艺需要，迅速到达所需的真空度，针阀可依据季节和负荷运行情况进行调节，灵活性好，与6级泵相比，设备占地面积小，能耗低，蒸汽压力要求低；
·吹氩搅拌强度大，有利于铬的复原、脱硫和脱气；对氮含量没有特别要求的钢种，氩氧脱碳炉可全程用氮气代替氩气，落低氩气消耗；
·氧枪采纳阻流设计，可产生脉冲式氧流，提高氧气利用率和减少喷溅；
·常压罐盖的使用，能够防止钢水吸氮，操纵钢水调整过程，盖上配有测温取样装置，使工艺操作自动化程度高。
LF炉
〔1〕LF炉功能
LF具备以下功能：协调炼钢生产和连铸机生产节奏，调整均匀钢水成分和温度，减少钢中夹杂物和操纵夹杂物形态，深脱硫，深脱氧。
〔2〕LF炉工艺
钢水罐吊到LF炉作业线的钢水罐车内，自动接通底吹氩，开到LF处理工位定位。包盖下落，通电加热参加渣料、铁合金，在整个处理过程中进行底吹氩搅拌，钢包底吹氩设有两个透气砖，并备有事故顶吹氩枪。测温取样合格后钢水罐车开出到保温剂投进工位投进保温剂，然后到吊包工位用起重机将钢水罐吊出。
〔3〕LF炉要紧设备
·炉盖及升落机构
1套

·电极横臂及升落机构
1套
电极直径450mm
·LF变压器
1台
25MVA
还有钢水罐车、事故吹氩顶枪、电极接长站、保温剂投进装置、合金加料系统等设备。

第五章不锈钢连铸生产工艺与设备

不锈钢分公司共建有四台板坯连铸机，其中两台为不锈钢板坯连铸机，两台为碳钢板坯连铸机。所浇铸的钢水全部来自炼钢厂，生产的合格板坯要紧需求1780热轧厂。
生产规模与连铸坯规格
不锈钢板坯生产规模：144万t/a
不锈钢连铸坯规格：
厚度：180、200mm〔标准坯〕
宽度：750～1600mm
定尺长度：8000～13600mm
短尺长度：4800～6500mm〔热轧能同意的非定尺长度〕
最大坯重：30t
5.2不锈钢连铸板坯的生产工艺
不锈钢连铸板坯的生产工艺流程见图5-1。

图5-1不锈钢板坯连铸生产工艺流程
不锈钢板坯连铸生产工艺流程简述：
通过精炼的温度、成分均已合格的不锈钢钢水送至钢水同意跨，280/80/20t起重机将盛满钢水的钢包放置到钢包回转台上，连接好钢包滑动水口液压缸和钢包下渣检测装置接线，测量钢水温度后，钢包加盖，钢包回转台旋转180°，把钢包运送到处于浇注位置的中间包小车的上方。钢包下落至浇注位置，并由长水口夹持装置接上保卫套管。
浇注平台上有两辆中间包小车，每辆小车内有一只中间包以实现快速更换。每辆小车都装有提升和称重装置，每辆小车都能够在浇注位和各自的停车位间往返移动。
每个中间包小车停车位都有一个中间包预热站和一个浸进式水口预热站。
从钢包到中间包的钢流由装在钢包底部的滑动水口操纵，钢包底部装有下渣检测装置。
开启钢包滑动水口后，钢水通过钢包到中间包之间的保卫套管流进中间包，待中间包内钢水液面上升至一定高度后，投进覆盖渣。中间包钢流操纵系统采纳整体内装式浸进式水口和塞棒操纵机构，并带有事故切断闸板。当自动开浇系统启动后，中间包塞棒自动翻开，钢水通过浸进式水口流进结晶器。
结晶器内的钢水上升到一定高度后，人工参加保卫渣。在自动开浇系统的作用下，结晶器振动装置和拉坯辊自动启动，在结晶器内已形成坯壳的铸坯在引锭杆的带动下缓缓拉出结晶器和足辊段，进进铸坯导向段。结晶器液面自动操纵装置不断调节中间包塞棒的开度，使结晶器内的钢液面维持稳定的高度。结晶器内装有漏钢预告装置，一旦发生坯壳与结晶器铜板的粘连，该装置发出报警信号，人工判定后，手动或自动落低铸机拉速，防止拉漏。
铸坯二冷导向段由直线段、弯曲曲折折曲曲折折折折曲曲折折曲曲折折折折折折曲曲折折曲曲折折折折曲曲折折曲曲折折折折折折折折度、弧形段、矫直段以及水平段等不同的扇形段组成，铸坯在二冷导向段中通过气雾喷淋冷却，坯壳不断加厚直至全凝固。
为使铸坯得到适宜的冷却，在扇形段辊子间装有气雾喷嘴，通过二冷动态操纵模型的计算和设定，由仪表和阀门系统来操纵喷淋冷却的强度，以适应不同钢种和不同拉坯速度的需要。二冷室为隧道式，其中布满着的二冷水和热铸坯作用产生的大量蒸汽，通过排蒸风机和管道抽出。
所有扇形段辊子都采纳分节辊形式，上下框架用四个液压缸连接在一起，必要时可远控调节铸坯的厚度和锥度。扇形段能够通过起重机从浇注平台上方吊出更换。
第