不锈钢的冶炼.doc

不锈钢的冶炼
1．不锈钢冶炼的关键点a．对化学成分进行严格控制。目前，钢厂均采用计算机控制生产过程和直读光谱等先进手段，成分控制已达到相当高的水平。b．解决降C保Cr的矛盾是炼钢的核心问题：在正常冶炼温度下，要把碳降到≤0.03%以下,则平衡的Cr只能保持在4%左右。若提高冶炼温度固然能适当提高Cr的平衡含量，但耐火材料却难以承受。如要达到18%的Cr，钢液要作到降C保Cr，炼钢温度要达到1900℃以上。根据含Cr钢水的冶金物理化学反应为：
根据上式使人们想到利用降低CO分压的方法达到降C保Cr的目的。因此为达到降C保Cr的目的，采用两种方法，一是在真空下精炼；二是向钢中吹入Ar、N2等惰性气体稀释炉气中的CO进行精炼。60年代后，国外先后开发了VOD（VAD）、AOD等炉外精炼新技术，实现了在较低温度下不使铬大量氧化而迅速降碳，从而解决了降C保Cr的矛盾。炉外精炼除了具有上述功能外，在脱H、O、S，去除夹杂物，提高纯净度方面也显示了很大的优越性。
2．电炉炼钢在精炼炉进入工业应用之前，不锈钢基本采用电炉单冶炼。电炉炼钢的过程大致有以下6个步骤：1）、配料和装料2）、熔化期3）、脱碳期：当熔池熔清后，应立即吹氧脱碳。在高Cr钢液中，采用氧气炼钢方法可以较理想地达到脱C保Cr的目的。4）、还原期：脱C结束后，向钢水中补加微碳铬铁或金属Cr，利用高温钢水进行熔化，同时使钢水降温。还原期的钢水温度应降到1700℃以下，必要时还要加入一步分同钢种的返回料降温。由于氧化期有相当数量的Cr被氧化而进入渣中，需向渣中加入还原剂对其进行还原。还原剂以使用含碳量0.10%以下，含硅量75%的硅铁或硅铁粉为主。为提高Cr的收率，钢渣碱度应达1.5%以上，为此应向熔池中与硅铁等量的石灰。5）、精炼期：精炼的主要任务是进一步脱氧、脱硫以及温度和成分的进一步调整。Ti、Nb以及RE都是活泼金属，都应在出钢前的精炼期加入。最理想的方法是送丝法进行合金化，其回收率可达90%。6）、出钢：出钢温度对钢坯或钢锭的凝固组织和浇注质量有重要影响。采用电炉炼不锈钢效率低、成本高、质量差。
3.AOD精炼炉外精炼的主要功能是通过脱碳时生成的CO气体分压，提高高Cr钢水的脱碳效率，而且铬不会大量氧化。降低CO气体分压的方法有二种。一种是采用真空装置，在真空状态下脱碳；一种是吹入惰性气体稀释CO气体分压而脱碳。AOD是依据后一种原理而开发的精炼法，是氩、氧脱碳法的简称。AOD法是1968年开发的一种新工艺。AOD实际上是一种转炉。其主要优点在于：1）、不仅脱碳速度高，而且生产效率很高；2）、能使用高碳铬铁等较低廉的合金料，冶炼成本低；3）、Cr的氧化比较小，铬回收率高，因此还原剂的使用量相对较少，有利于降低成本；4）、钢水搅拌力强，有利于脱硫、脱氧，特别是采用高碱度渣强力搅拌，脱硫效率极高，可以生产超低硫钢；5）、热效率高，可以大量添加本钢种的冷却材；6）、设备比较简单，容易制造，工艺容易掌握。AOD都是和电炉进行双联炼钢。不锈钢的冶炼过程大致可分为三个时期，即熔化期、氧化期和还原精炼期。熔化是在电炉中进行的，氧化和精炼在AOD中进行。一、熔化：在电炉中加入原料和造渣料（石灰等）进行熔化，熔毕C和Cr没有严格的限制。然后加还原剂还原，出钢时温度大约1550℃。电炉出钢后的钢液通过中间包倒入AOD炉中，这时，为防止风管堵塞，要吹入Ar或N2。二、氧化脱碳：将钢液通过中间包倒入AOD炉中，通常采用3期脱碳工艺，初期因含C高，采用比较大的氧氩比O2/Ar=3/1，随着脱碳的进行，中期和后期逐步增大Ar气比例，以提高脱碳效率。末期的氧氩比一般为1/3和1/4。AOD炉的脱C、N同时进行，它的缺点是脱N比较困难，超低N钢一般都是用VOD炉进行冶炼。三、还原精炼：钢中C降到规定值后，即可停止吹氧气，加入还原剂还原。为提高还原效率，应在1700℃以上的高温下进行。还原剂使用硅铁和石灰，并用Ar气强烈搅拌。AOD炉的Cr回收率可达99%，Mn回收率可达90%。
4、VOD法精炼VOD是真空吹氧脱碳法的简称，是一种采用真空装置降低CO分压进行脱碳的炉外精炼法。此方法是1967年开发并很快被应用。因为在真空装置中脱碳，故需先经过电炉或转炉预脱碳，即需双联炼制。1）、VOD法的主要优点是：a、降C保Cr的效果好。b、由于在钢包中精炼，精炼后不吸收N、C，更适合炼超低碳、超低氮的不锈钢。c、脱氧效果良好。但脱硫的效果不如AOD法，生产效率也比AOD炉低。2）、设备VOD炉方法的基本工艺流程是将经过预脱碳的钢水倒入特制的钢水包，然后将钢水包吊入真空窑，进行封闭抽真空，在一定的真空度下精炼。主要设备有真空窑、钢水包、真空排气系统、吹氧机构、底部吹氩设施以及加合金的机构等。这种设备的特征是：a、由于减