-- 不锈钢冶炼工艺流程的分析与比较 当前，我国作为不锈钢生产和消费大国，不锈钢种类繁多，根据 钢种用途及原材料的不同形成了不同的冶炼工艺路线。近几年来，我 国不锈钢冶炼技术沿着提高生产率、简化工艺、降低生产成本和提高 钢水质量的方向发展，在原材料和工艺装方面得以不断优化。 三种冶炼工艺各有优缺 目前世界上生产不锈钢的冶炼工艺主要分为一步法、二步法和三 步法，其中 EAF+AOD（电弧炉+氩氧精炼炉）的两步法工艺约占 70%，三步法工艺约占 20%。随着低磷铁水被广泛应用于不锈钢生 产，新型一步法不锈钢冶炼工艺也被越来越多的不锈钢生产企业采 用。为适应不锈钢市场的激烈竞争，提高产品质量同时也降低生产成 本，我国各企业应根据自身的实际情况选择合适的不锈钢冶炼工艺。 一步法不锈钢冶炼工艺。早期的一步法不锈钢冶炼工艺，是指在 一座电炉内完成废铁熔化、脱碳、还原和精炼等工序，将炉料一步冶 炼成不锈钢。随着炉外精炼工艺的不断发展以及 AOD 炉在不锈钢生 产领域的广泛应用，这种仅用电炉冶炼不锈钢的一步法冶炼生产工艺 由于冶炼周期长、作业率低、生产成本高，被逐步淘汰。 目前很多不锈钢生产企业采用部分低磷或脱磷铁水代替废钢，将 铁水和合金作为原料进入 AOD 炉进行不锈钢的冶炼，由此形成了新 型一步法冶炼工艺。新型一步法冶炼工艺与早期一步法相比在生产流 程上取消了电炉这一冶炼环节，其优点包括：一是降低投资；二是降 低生产成本；三是高炉铁水冶炼降低了配料成本，降低了能耗，提高 -- 了钢水纯净度；四是废钢比低，适应现有的废钢市场；五是对于冶炼 系列不锈钢尤为经济。 但新型一步法对原料条件和产品方案具有一定要求：一是要求 AOD 入炉铁水磷含量低于 0.03%以下，因此冶炼流程中须增加铁水 脱磷处理环节；二是不适用于成分复杂、合金含量高的不锈钢品种。 新型一步法不锈钢生产工艺目前被广泛应用于生产 系列不 锈钢。作为发展中国家，我国废钢资源缺乏，又是极度贫镍的国家， 加之 系列不锈钢在日常生活和工业生产领域的应用范围越来越 广，这些客观条件都使得新型一步法不锈钢冶炼被越来越多的生产企 业采用。 二步法不锈钢冶炼工艺。二步法不锈钢代表工艺路线为 EAF→ AOD、EAF→VOD（电弧炉→VOD 真空精炼炉）。EAF→AOD 工艺 的产能目前占世界不锈钢产能的 70%左右，其中 EAF 炉主要用于熔 化废钢和合金原料，生产不锈钢预熔体，不锈钢预熔体再进入到 AOD 炉中冶炼成合格的不锈钢钢水。 二步法不锈钢冶炼工艺被广泛应用于生产各系列不锈钢，其优点 包括：电炉对原材料要求不高，生产周期相对于一步法工艺稍短，灵 活性好，可生产除了超低碳、氮不锈钢外 95%的不锈钢品种。 但二步法在介质消耗、品种方案等方面仍须注意以下三点：一是 近年来随着冶炼工艺的进步和操作水平的提高，两步法冶炼工艺的氩 气等介质消耗量明显减少，但相比一步法和三步法其氩气等介质消耗 仍稍大；二是 AOD 炉脱碳到终点时，钢水中氧含量较高，不锈钢加工件须加入硅 -- 铁还原钢水中的氧，因此硅铁耗量高；三是目前还不能用于生产超低 碳、氮不锈钢，且钢中含气量较高。 三步法不锈钢冶炼工艺。三步法的基本工艺流程为：初炼炉→复 吹转炉/AOD 炉→真空精炼装置。三步法是冶炼不锈钢的先进方法， 产品质量好，适用于专业化的生产家，也适用于联合钢铁企业的不 锈钢生产。 不锈钢三步法是在二步法的基础上增加了深脱碳的环节，其冶炼 工艺优点为：一是各环节分工明确，生产节奏快，操作优化；二是产 品质量高，氮、氢、氧和夹杂物含量低，可生产的品种范围广；三是 可采用铁水冶炼，对原料的要求也不高，原料选择灵活。不锈钢加工件 不过，三步法不锈钢冶炼工艺将冶金功能分步实现，对生产投资 会产生以下影响：一是增加了工艺环节，投资和生产成本较高；二是 真空装系统复杂，维护量大。 联合型钢企工艺选择较灵活 不锈钢生产企业的原材料条件、生产规模、产品方案、操作成本 和工人的操作**惯等因素都会影响不锈钢冶炼生产工艺的选择。由于 原材料、操作成本和产品方案等因素受市场波动影响较大，现代化的 不锈钢冶炼车间生产工艺的选择应具有一定的灵活性，能根据市场条 件调整生产工艺和产品方案。 我国大型不锈钢生产企业大部分都是联合型钢铁企业，例如太 钢、酒钢和宝钢等企业，均是既生产不锈钢同时也生产碳钢。对于这 些联合型钢铁企业，原材料范围比较广，既有充足的铁水供应，也有 -- 能满足需要的废钢，这些企业在不锈钢冶炼工艺路线的选择上具有较 大的灵活性。 太钢不锈钢冶炼工艺。太钢设有 3 个不锈钢冶炼车间，即第三炼 钢、第二炼钢南区和第二炼钢北区。 第三炼钢采用的冶炼工艺流程为：EAF→AOD，主要生产双相 不锈钢、耐热钢、高合金不锈钢和高附加值不锈钢种。第二炼钢南 区采用的冶炼工艺流程为：铁水预处理→K-OBM-S 炉→VOD→LF 炉，主要用于生产铁素体和马氏体不锈钢。第二炼钢北区采用的冶 炼工艺流程为：脱磷转炉→AOD→LF 炉/VOD 和电炉→AOD→ LF/VOD。第二炼钢北区工艺路径灵活，既可以采用新型一步法， 也可以采用两步法和三步法生产不锈钢。 酒钢不锈钢冶炼工艺。酒钢不锈钢炼钢车间冶炼生产工艺配置 为：1 座铁水罐顶喷脱磷站、1 座脱磷转炉、1 座 EAF、2 座 AOD、 2 座 LF 精炼炉。其产品覆盖范围广，包括 200 系、300 系和 系 不锈钢。 酒钢不锈钢炼钢车间主要采用以下两种流程进行不锈钢冶炼：流 程一是铁水罐顶喷脱磷→EAF→AOD→LF，为两步法生产工艺，主要 用于生产 200 系和 300 系不锈钢；流程二是脱磷转炉→AOD→LF， 为新型一步法生产工艺，主要用于生产 系列的部分钢种。 宝钢股份不锈钢分冶炼工艺。宝钢股份不锈钢分不锈钢 生产工艺配置为：2 座铁水罐顶喷脱磷站、2 座 120tEAF、2 座 135tAOD、1 座 LTS 处理站和 1 座 120tVOD。 -- 宝钢股份不锈钢分采用的工艺流程比较多样化。不锈钢加工件流程一：铁 水罐顶喷脱磷→EAF→AOD→LTS 处理站/VOD，生产 200 系、300 系和 系不锈钢；流程二：铁水罐顶喷脱磷→AOD→VOD，生产 200 系和 系的部分钢种；流程三：电炉→AOD→LTS 处理站 /VOD，生产 200 系、300 系和 系不锈钢。 从上述对比分析来看，我国大型不锈钢生产企业均以新型一步法 和二步法作为不锈钢生产的主要工艺流程，只有在生产超低碳、氮等 高品质不锈钢时才使用三步法工艺流程。 因地制宜选择工艺路线 不锈钢冶炼工艺路线的确定，首先应以产品大纲为出发点，以不 锈钢冶炼的原料组成和不锈钢精炼机理为依据，选择合适的不锈钢冶 炼工艺路线。对于大型不锈钢生产企业，车间工艺设的配置应能满 足多样化工艺路线的选择要求，从而满足原料价格大幅波动的需要， 适时更新和选择的原料配比方案，同时冶炼设应能满足不同原 料配比的冶炼工艺。 由于我国不锈钢废钢资源缺乏，以废钢为主原料的不锈钢冶炼过 程配料成本高，加上全废钢冶炼能耗高，以及废钢品质不好带入钢水 有害元素多等原因，我国越来越多的不锈钢生产企业倾向于利用经脱 磷的高炉铁水冶炼不锈钢。特别是钢铁联合型企业，利用碳钢系统的 高炉供部分铁水给不锈钢冶炼系统，可有效降低吨钢原材料成本。与 此同时，脱磷处理设施被普遍应用于不锈钢生产工艺。脱磷处理设施 的应用既可降低不锈钢生产对原材料的要求，也可降低生产成本，从 -- 而使高炉铁水、普通废钢、高磷生铁和高磷合金能被大量用于不锈钢 的生产。
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