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不锈钢AOD炉装备和工艺的发展

不锈钢AOD炉装备和工艺的发展

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中国从20世纪50年代初开始生产不锈钢。2000年以来,国家对钢铁行业结构进行了调整,采取一系列鼓励不锈钢行业发展的政策措施,使中国不锈钢炼钢生产实现跨越式发展,从1999年的35t增长到2003年的177.8t,年均增长率约50%,成为世界名名列第4位的不锈钢炼钢生产大国。

  AOD炉是精炼不锈钢的主要设备,目前世界上约有1-175tAOD155台,其中1/2在不锈钢厂,其余在铸造厂。AOD精炼的不锈钢产量约占世界不锈钢80%以上。

  中国第一台18tAOD炉自19839月投产以来,目前约有1-40tAOD20多座,其中18t以上AOD炉共8台。2004年,上钢五厂60tAOD炉和上钢一厂120tAOD炉的投产使中国AOD炉装备水平有了明显的提高。

  目前AOD炉已累计生产不锈钢200多万t,积累了许多经验。经过第一次改造,AOD炉容由18t扩至40t,生产能力由16t提高到40t2004年实施第二次改造,炉容进一步扩大至45t,增设顶吹氧枪,缩短了冶炼时间;引进奥钢联专家自动化控制系统,提高了冶炼控制精度;降低氨气消耗,加大了除尘风机的除尘能力,改善了环境质量。经过两次改造,太钢AOD炉装备水平达到国际先进水平。此外,太钢还计划实施日元贷款环保项目,618t化钢电炉将被改造成一座90t超高功率化钢电炉,这不但消除了化钢速度慢的生产瓶颈,也使生产能力进一步提高到50t,大大改善了环境质量,实现了真正的清洁生产。

  近年来,中国AOD生产的操作技术取得了明显的成绩,主要进展如下:

  炉衬寿命的提高

  AOD炉的炉衬寿命是AOD生产的主要技术经济指标,经过多年来的技术攻关,特别是在改进操作工艺(例如,降低电炉出钢时的硅含量,改进AOD造渣制度,脱碳期碱度从0.5提高到10,还原期碱度从0.8-10提高到2.0-3.5以及采用优质耐火材料改进筑炉工艺等方面做了不少工作,AOD炉衬寿命普遍有了提高。太钢AOD炉炉衬寿命平均达110次,最高130次,其中使用太钢自产耐火材料的平均寿命达92次。

  含N不锈钢冶炼

  含N不锈钢中的氮合金化主要有两条途径:一是加人氮化锰、氮化铬等合金进行合金化,二是用氮气直接合金化,后者具有较低的生产成本。AOD炉可以用氮气直接合金化,因而,冶炼不锈钢具有很大的优势。太钢在18t40tAOD炉中应用氮在不锈钢中的溶解、脱除理论,建立了氮合金化工艺模型,冶炼中不需要在线分析钢中氮含量就能较为精确地控制成品中的氮含量,控制精±0.0135%。目前,太钢已用氮气直接合金化的方法应用该模型批量生产OCr19Ni9NOCr19Ni9NbN1Cr17Mn6Ni5N00Cr18Ni5Mo3Si2N00Cr22Ni5Mo3N等含氮不锈钢钢种。2003年,生产各类含N不锈钢3.5t,取得了明显的经济效益。

  AOD除尘灰的利用

  AOD炉冶炼时的粉尘量为钢产量0.7%-10%,一般AOD粉尘中含Cr2O315%NiO4%CaO26%Fe27%MgO15%以及其它物质,粉尘粒度≤20μm,粉尘中Cr2O3NiO是贵重金属氧化物。若不回收,不仅造成资源浪费,也会污染环境。因此,如何回收AOD粉尘中的CrNi二物是各不锈钢炼钢厂的重要课题。