160 t电炉+50 t中频炉冶炼不锈钢预熔液工艺实践★

2018-07-09王建昌冯焕林陈景锋王新录

山西冶金 2018年3期

王建昌，冯焕林，陈景锋，王新录

（山西太钢不锈钢股份有限公司，山西太原 030003）

近年来，中国不锈钢市场需求和产能均呈快速增长趋势[1]，中国已成为不锈钢生产及消费大国，2016年我国不锈钢产量2494万t，其中300系不锈钢生产量1269万t，占比50.9%，目前我国300系不锈钢主要采用电炉—AOD二步法工艺生产。由于不锈废钢资源较少，价格高，目前国内不锈钢生产企业普遍采用铬镍生铁+高铬作为电炉主原料，EAF—AOD二步法工艺生产300系铬镍不锈钢，大量使用铬镍生铁替代纯镍或其他高品位镍，可以降低不锈钢冶炼成本[2-4]。

山西太钢不锈钢股份有限公司（以下简称太钢）在炼钢二厂北区开发出以铬镍生铁为主原料的奥氏体不锈钢冶炼技术，该技术摒弃了以镍铁、不锈钢废钢为主原料的传统奥氏体不锈钢冶炼工艺，采用铬镍生铁、高铬为主原料，冶炼形成供AOD使用的含铬镍的不锈钢初始熔液（下文称预熔液），再进行精炼。由于铬镍生铁、高铬为块状合金，密度大，电炉冶炼过程中穿井困难，熔化速度慢，造成电炉电耗高，冶炼时间长，电极消耗高等现象，同时电炉吹氧助熔时加重了铬元素的氧化。为此，太钢于2013年新上3台50 t高功率中频炉，用于熔化高铬，电炉熔化铬镍生铁，2个炉子熔化后的预溶液兑入同一钢包内，再兑入AOD进行精炼。

1 电炉、中频炉工艺参数

1.1 160 t电炉功能及主要参数

太钢炼钢二厂2×160 t不锈钢电炉投产于2006年10月，主要冶金功能是熔化合金、铬镍生铁、不锈废钢、渣钢等不锈钢原料，为AOD提供不锈钢预溶液，主要用于镍钢生产，电炉主要参数见表1。

表1 160 t UHP电炉主要设备参数

1.2 50 t中频炉功能与主要参数

太钢炼钢二厂50 t中频炉具有熔化速度快、生产效率高；使用灵活、适应性强；金属烧损少、贵重元素收得率高等特点。中频炉主要技术参数见表2。

表2 50 t中频感应炉主要技术参数

2 冶炼工艺

2.1 工艺流程

中频炉+电炉双联熔化预溶液兑AOD炉冶炼不锈钢工艺，主要生产镍铬系不锈钢，工艺路线见图1。

图1 电炉+中频炉双联生产镍不锈钢工艺流程

2.2 中频炉冶炼特点

中频炉主要熔化高碳铬铁，高碳铬铁装入量为45～50 t，根据计算选择合理的高碳铬铁种类，保证预熔液中铬含量、硅含量达到目标值，典型304不锈钢配料结构见表3。

表3 典型304不锈钢电炉、中频炉配料结构

在熔化合金过程中，高碳铬铁分批加入，中频炉连续送电熔化，不进行吹氧，高碳铬铁全部熔化后，测温达到1 630℃，停电出钢到不锈钢包内，出钢时不进行成分分析。

2.3 电炉冶炼特点

160 t电炉炉料主要是铬镍生铁、不锈废钢、渣钢等，装入量125 t，典型304炉料配料结构见表3。电炉冶炼过程中吹氧脱硅助熔，加快炉料熔化，同时加入石灰、轻烧白云石进行造渣，保证炉渣碱度1.5，当炉料全部熔化，钢液中w（Si）≤0.5%，温度1650℃，停电出钢，电炉钢渣混出到接有高铬熔液的钢包内，出钢过程在钢流充分搅拌下，炉渣与铬铁熔液中的硅发生还原反应，渣中Cr2O3被还原，出钢结束后进行扒渣，兑入AOD进行精炼。

3 讨论分析

用电炉+中频炉双联熔化不锈钢预熔液，在冶炼不锈钢的工艺方面开拓了新思路，与传统的电炉熔化不锈钢预熔液的冶炼工艺相比，具有以下特点：

1）缩短了冶炼时间。传统工艺中电炉中加入铬镍生铁、高铬、渣钢等难熔固体原料，通电时间长，且在电炉出钢时炉内加硅铁进行还原炉渣中NiO、Cr2O3，这样使得电炉冶炼的过程相对延长，一般要90 min冶炼一炉，而AOD冶炼时间在75 min左右，造成电炉与AOD生产节奏不匹配。在新的双联工艺中，电炉与中频炉分工别熔化不同种类炉料，中频炉熔化高碳铬铁，当温度合适时即可出钢，一般冶炼时间70 min。160 t电炉主要熔化铬镍生铁、不锈钢废钢，由于装入量减少45～50 t，电炉装料由两次变为一次，生产效率提高，冶时缩短为60 min，电炉冶炼过程可适当减少吹氧量，降低金属和铬元素吹损。电炉+中频炉双联工艺的实施，实现了电炉与AOD炉冶炼节奏匹配。

2）提高了铬的回收率。传统工艺中由于部分高碳铬铁在电炉配料时加入，电炉熔化过程吹氧时会造成铬氧化损失，回收率偏低，一般在93%左右。采用新工艺后，电炉不再加入高碳铬铁，减少了电炉吹氧铬损失。在电炉出钢时，将装有高铬熔液的钢包吊到电炉出钢位，利用出钢钢流冲击进行充分搅拌，使高铬溶液中的2.5%硅与电炉渣中Cr2O3发生还原反应，提高了铬收得率，铬的收得率达到95%以上。中频炉+电炉双联工艺钢包内还原渣中Cr2O3工艺与未使用中频炉工艺成分及铬收得率对比见表4。