1.研究背景

钢铁是一种用途广泛的功能材料，也是许多领域不可缺少的结构材料。中华人民共和国成立以来，我国的冶金事业有了长远的发展，特别是进入新世纪以后，国民经济的快速增长导致了钢铁需求量的大幅增加，工业化、工业化程度的提高，建筑和其他类型的钢铁需求的城市化甚至更高。从图中可以看出，中国粗钢产量在过去10年相对稳定增长。中国每年的钢铁产量达到1亿吨，相当于全球的钢铁产量。

随着近年来工业发展的加快，中国的钢铁产量也有所增加。钢铁产量决定了中国作为主要钢铁生产国的地位，但中国钢铁工业的质量并不高。在当前的市场形势下，现在热轧带钢也要求更高的品级和更高的规格[1]。

文献研究表明，不锈钢具有耐腐蚀、耐腐蚀、和易加工等材料优势。是民用、军事、核等领域不可缺少的特种钢材料。目前，中国是世界上不锈钢生产和消费最多的国家，随着国民经济的快速发展，中国未来仍有大量的不锈钢材料需求。近年来，不锈钢市场竞争日趋激烈，为了进一步提高生产效率，国内外不锈钢企业越来越重视新型不锈钢熔炼技术的开发和应用，降低了熔化成本，提高了钢水质量。单板精炼炉是我国独创的一种新型真空精炼炉。文献综述表明，该炉具有回收效率高、熔炼成本低、设备简单等显著的技术优势。在真空室中，气体的长距离混合形成了很高比例的“气液活性界面”和“液钢活性界面”。在超碳和超硫钢的工业试验中，充分证明了单喷嘴炉内高比例的主动相互作用的功能优势。

2.不锈钢现状分析

钢材的应用范围很广，从建筑和桥梁到家用电器和自行车，钢材被用于各种各样的场所，钢材的质量对公众来说是非常重要的。不锈钢作为一种重要的特种钢材料，近年来在我国得到了迅速的发展。2020年，中国钢管产量突破3000万吨，居世界首位。在市场竞争日益激烈的背景下，国内外不锈钢生产企业越来越重视不锈钢熔炼新技术、新工艺的开发和应用，以进一步提高生产效率，降低熔炼成本，提高钢水质量。单板浓缩炉，简称“单炉”，是我国在20世纪70年代自主研发的一种钢液真空浓缩装置[2]。将单板炉的技术优势推广到熔炼和不锈钢生产中，是本研究长期的研究方向。日本新日铁公司于1998年成功研发了REDA炉的生产技术，该炉的炉体结构与中国的单嘴炉相似，并成功地用于冶炼优质高纯铁素体不锈钢。与VOD法相比，REDA法具有更高的脫碳效率和较低的脱碳深度。REDA不锈钢熔炼炉的成功应用，为我国发展单台不锈钢熔炼炉提供了重要的参考。

3.不绣钢冶炼方法

在不锈钢熔炼过程中，为了有效降低液态铬钢中的碳平衡，降低气体Co的分压，通常采用两种思路[3，4]：其中一种是稀释法，也称为假真空法，它通常清洗钢液中Ar + O2或N2 + O2的混合物，用于脱碳。气泡中反应产物的浓度被稀释，这也意味着来自气体的分压降低。另一种方法是真空法，利用真空技术直接降低系统中的总压力，降低脱碳产品中的Co的绝对压力，从而达到降低分压的目的，稀释法比绝对真空压力与分压降低到很低的值，提高了不锈钢的脱碳效率和脱碳深度

4.不锈钢冶炼过程

4. 1两步法冶炼流程

“两步法”主要是利用电弧或转炉作为一次炉生产原始不锈钢水，然后在各精炼炉（如AOD、CLU、K-OBM、KCB、VOD等）中进行脱碳。两步法的典型代表是EAF-AOD或EAF-VOD。除转炉熔炼工艺外，主要以铁水为原料，在转炉中加入铬或铬铁合金，通过直接还原熔融，早期脱碳，然后再进行AOD或VOD脱碳精炼。两级工艺主要采用一次炉+ AOD炉，可获得大量的富碳铬铁，效率高，经济可靠，投资少，与连铸兼容。其缺点是是风口附近耐火材料使用寿命短，钢水深度脱碳困难。[5]

4.2三步法冶炼流程

为了克服深度脱碳的“两级”过程的困难，采用“三级”熔化过程电荷（电炉或转炉）+复吹转炉（AOD或另一种形式的复吹转炉），脱碳+真空氧处理（VOD炉）是在生产过程中逐步改进加工工艺而形成的。这种组合方法充分利用了AOD和VOD炉的优点，进一步提高了钢液脱碳深度。三段式不锈钢熔炼工艺的优点概括如下：（1）各节点分工明确，生产速度快，操作优化;（2）产品质量高，氮、氢、氧及夹杂物含量低，可生产品种广泛;（3）可用于铁水的冶炼，对原料的要求不高，原料的选择灵活。三段式工艺适用于专业不锈钢厂或大型合资企业的专用转炉钢厂。特殊钢厂的小型非专业电炉通常选择两阶段工艺，有助于将初级雕刻炉-富集炉-连续注射成型的适当组合。

5.不锈钢冶炼工艺特点

不锈钢熔炼的主要任务是脱碳和保留铬。不锈钢不同于其他基本熔化性能的钢。根据不同的需求的碳含量钢种，不锈钢快速融化的主要困难是减少钢水碳含量与高铬的目标成分，减少氧化和燃烧贵金属Cr的损失。此外，有些类型的钢对钢中的气体含量也有严格的要求，如铁素体不锈钢，需要低氮含量，冶炼过程中也需要脱气。

参考文献

[1]李杨.论热轧带钢生产工艺需求及改造[J].河钢乐亭钢铁有限公司.2018，11：155-156.

[2]张鉴.大连钢厂、北京钢铁学院真空吹氩试验小组（张鉴执笔）：单咀插入式真空吹氩试验结果[J].大连特殊钢，1978，（1）：4-26.

[3]付帮豪.不锈钢中夹杂物特征及其成因研究[D].北京：北京科技大学，2010.

[4]王鑫潮.20Cr13不锈钢脱氧工艺及夹杂物研究[D].北京：北京科技大学，2013.

[5]徐迎铁，陈兆平，李实.VOD冶炼超纯铁素体不锈钢脱碳脱氮[北京科技大学学报，2014，36（S1）：36-40.

作者简介：张建，男，1983年9月，汉族，籍贯：河北唐山，本科学历，助理工程师，研究方向：冶金、炼钢生产，工作单位：河北东海特钢集团有限公司。