炼钢工艺及设备
2.1概述
联众(广州)股份有限公司建设年产80万t的不锈钢专业厂，工程分两期建设，一期建设30万t的冷轧不锈钢厂；二期工程建设炼钢厂、热轧厂和第二冷轧厂，最终形成年产80万t不锈钢热轧钢坯、 12.6万t不锈钢热轧黑皮钢卷和16.8万t不锈钢热轧白皮钢卷、
根据产品要求，炼钢系统考虑采用电炉—AOD转炉数据抽取
—VOD炉三步法冶炼工艺，形成年产82万t不锈钢钢水的规模；主要生产钢种为奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢。炼钢厂内主要工艺设备有：150t超高功率交流电弧炉1座；170tAOD转炉1座；170tVOD真空脱气装置1座；板坯连铸机1台。原料条件：43％碳钢废钢+12％不锈钢废钢+45%合金(高碳FeCr)。电炉设计冶炼周期75min，AOD转炉冶炼周期65~75min，VOD炉精炼周期65min。炼钢车间年有效工作天数252天。 2.2 生产规模及产品
炼钢车间生产全不锈钢，年产不锈钢钢水82万吨，生产规模及产品大纲见表2-1。
生产规模及产品大纲 表2-1
序号 | 钢 种 | 代表钢号 | 钢水产量（万电玉粉t/a） | 比例 ％ |
视频直播系统 高清1 | 奥氏体不锈钢 | 200系列 | 4.1 | 5 |
JIS304 | 49.2 | 60 |
| | JIS304L | 4.1 | 5 |
| | JIS316 | 4.1 | 5 |
| | JIS316L |
2 | 铁素体不锈钢 | 400系列 | 20.5 | 25 |
| 合计 | | | 100 |
| | | | |
代表钢种化学成分表 表2-2
代表钢号 | [C] (%) | [Si] (%) | [Mn] (%) | [P] (%) | [S] (%) | [N] (%) | [Cr] (%) | [Ni] (%) | [Mo] (%) | [Ti] (%) |
304 | 0.035-0.055 | 0.5-0.6 | 1.0-1.3 | ≤0.03 | ≤0.01 | ≤0.06 | 18.05-18.3 | 8.03-8.15 | | |
304L | 0.015-0.25 | 0.35-0.55 | 1.3-1.5 | ≤0.03 | ≤0.01 | 0.035-0.055 | 18.05-18.3 | 8.03-8.15 | | |
316L | ≤0.025 | 0.55-0.7 | 0.7-0.9 | ≤0.03 | ≤0.004 | 0.025 | 16.1-16.3 | 10.05-10.15 | 2.05-2.25 | |
409 | ≤0.015 | 0.4-0.6 | ≤0.5 | ≤0.035 | 肥皂生产设备≤0.004 | ≤0.012 | 11.1-11.3 | ≤0.3 | | 7x(C+N) |
430 | 0.035-0.05 | 0.25-0.4 | 0.45-0.55 | ≤0.03 | ≤0.008 | 0.035-0.055 | 16.1-16.3 | ≤0.2 | | |
| | | | | | | | | 自制cd架 | |
2.3 炼钢工艺确定及主要设备
2.3.1不锈钢冶炼工艺
目前世界上不锈钢的冶炼有三种方法，即一步法，二步法，三步法。
一步法：即电炉一步冶炼不锈钢。由于一步法对原料要求苛刻（需返回不锈钢废钢、低碳铬铁和金属铬），生产中原材料、能源介质消耗高，成本高，冶炼周期长，生产率低，产品品种少，质量差，炉衬寿命短，耐火材料消耗高，因此目前很少采用此法生产不锈钢。
二步法：1965年和1968年，VOD和AOD精炼装置相继产生，它们对不锈钢生产工艺的变革起了决定性的作用。前者是真空吹氧脱碳，后者是用氩气和氮气稀释气体来脱碳。将这两种精炼设施的任何一种与电炉相配合，这就形成了不锈钢的二步法生产工艺。
采用电炉与VOD二步法炼钢工艺生产不锈钢具有如下优点：
1）VOD炉不仅可以生产不锈钢的所有品种，包括C＋N≤150ppm的低碳低氮不锈钢，而且钢水含氮含氢量低，钢水质量较好；
2）VOD炉氧气耗量(10Nm3/t钢)、氩气耗量(0.3Nm3/t钢)、还原硅铁耗量(4kg/t钢)较少；
3）VOD炉设备投资少，仅5800万元，且对厂房适应性也较好；
4）VOD炉不需设置庞大的除尘系统、炉渣运输及处理系统。
其缺点：
1）由于VOD要求初炼钢水含C<0.6%左右，要求电炉出钢C在0.6%以下，因此需要采用高价中低碳FeCr以及20％不锈钢废钢进行配料，增加操作成本；
2）由于脱C速度较慢，精炼时间长（80-120分钟），生产率低；
3）电炉＋VOD炉结合综合生产成本较高。
目前该法仅用于生产少量不锈钢，采用VOD炉生产不锈钢的厂家的产量约占不锈钢总产量的5.8%左右。因此VOD炉比较适合小规模多品种的兼容厂的不锈钢生产。
采用电炉+AOD的二步法工艺生产不锈钢具有如下优点：
1）AOD生产工艺对原材料要求较低，电炉出钢含C可达到2%左右，因此可以采用廉价的高碳FeCr和20％不锈钢废钢作为原料，降低了操作成本；
2）AOD法可以一步将钢水中的碳脱到0.01％，且不锈钢中95％的品种都可以生产；
3）不锈钢生产周期较短，灵活性较好；
4）生产系统设备总投资较VOD贵，但比三步法少5800万元；
5）AOD炉生产一步成钢，人员少、设备少，所以综合成本较低。
其缺点：
1）由于侧吹风口的耐材熔损较快，炉衬使用寿命短（仅130-200炉）；
2）还原硅铁消耗大（14kg/t钢）；
3）目前还不能生产超低C、超低N不锈钢，且钢种含气量较高；
4）氩气耗量大（12-20Nm3/t钢）；
目前世界上88%不锈钢采用二步法生产，其中76%不锈钢是通过AOD炉生产。因此它比较适合大型不锈钢专业厂使用。
三步法：即电炉+复吹转炉+VOD三步冶炼不锈钢。其特点是电炉作为熔化设备，只负责向转炉提供含Cr、Ni的半成品钢水；复吹转炉主要任务是吹氧快速脱碳，以达到最大地回收Cr的目的；VOD真空吹氧负责进一步脱碳、脱气和成份微调。三步法与传统的二步法电炉＋AOD相比，有如下优点：
1）氩气消耗量低（0.6～2.0Nm3/t）；
2）还原硅铁消耗低（8～10Kg/t）；
3）复吹转炉炉衬寿命高（约900～1500炉，最高2000炉）；
4）精炼周期短（60～70分），生产率高，易于连铸配合实现全连浇；
5）生产品种多（可以冶炼所有不锈钢产品）；
6）钢水气体含量低，[N]=40-70ppm、[H]≤2ppm；
7）生产成本低，据国外比较三步法生产不锈钢比二步法节约9美元/t坯，据上钢三厂比较，节约160元/t坯。
因此三步法比较适合氩气供应比较短缺的地区，且生产低C、低N不锈钢比例较大的专业厂采用。
综合比较，考虑到新建钢厂100％生产不锈钢，生产规模大，生产品种多，且联众公司在三步法生产不锈钢的管理和生产实践上有着丰富的经验，因此设计采用电炉＋AOD转炉＋VOD的三步法不锈钢冶炼工艺。
2.3.3熔剂及铁合金加料系统工艺方案
由于冶炼不锈钢电炉、转炉及钢包炉需要散料较多，采用垂直皮带机系统集中供料。EAF、AOD、钢包精炼炉分别采用3组高位料仓，熔剂及铁合金加料系统经垂直皮带机集中上料、分散供料给各高位料仓，再经过转运皮带机分别给电炉、炉后钢包及LF、VOD系统。
