Quá trình nấu chảy và phát triển thép không gỉ

Quá trình nấu chảy và phát triển thép không gỉ

nước tôi đã trở thành một nước lớn về tiêu thụ và sản xuất thép không gỉ, và việc sản xuất thép không gỉ cần được tổ chức theo các giống và loại nguyên liệu khác nhau. Hiện nay, hướng phát triển sản xuất thép không gỉ của nước ta là nâng cao chất lượng, giảm giá thành, tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải, đồng thời tiếp tục tối ưu hóa việc khớp nối nguyên liệu và thiết bị kỹ thuật. Trong bài báo này, một số quy trình nấu chảy điển hình của thép không gỉ được so sánh và phân tích.

Do khả năng chống ăn mòn và các đặc tính toàn diện tuyệt vời của nó, thép không gỉ ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp và dân dụng khác nhau. sản xuất thép không gỉ của nước tôi bắt đầu muộn và kết thúc vào năm 2 000 khi nó dao động ở mức 300.000 tấn trong một thời gian dài, cho thấy một xu hướng phát triển nhảy vọt và nhảy vọt. Năm 2017, sản lượng thép không gỉ thô toàn cầu là 48,08 triệu tấn và sản lượng thép không gỉ của Trung Quốc đạt 25,7737 triệu tấn, chiếm 54% sản lượng toàn cầu. Với việc nâng cao năng lực sản xuất, việc nâng cao năng lực cạnh tranh trên thị trường của doanh nghiệp bằng cách tối ưu hóa quy trình công nghệ và giảm chi phí nguyên vật liệu là điều sắp xảy ra.

1. Phát triển luyện thép không gỉ

Vào đầu thế kỷ 20, Sheffield, Anh, đã nấu chảy và đúc thành công loại thép không gỉ thương mại đầu tiên, và thép không gỉ bắt đầu được mọi người chú ý kể từ đó. Đến những năm 1940, Hilty người Mỹ (DCHilty), thông qua nghiên cứu cân bằng nhiệt độ Cr-C, đã đề xuất lý thuyết khử cacbon và giữ crom trong điều kiện nhiệt độ cao, đặt cơ sở lý thuyết về nấu chảy thép không gỉ, và nghiên cứu sâu hơn trên cơ sở này. Ảnh hưởng của việc giảm áp suất riêng phần của cacbon hóa lỏng đối với phản ứng hóa lý của quá trình sản xuất thép không gỉ đã dẫn đến sự tiến bộ của công nghệ nấu chảy thép không gỉ. Đến giữa những năm 1960, nhà máy Edel của Công ty Witten ở Đức đã phát triển thành công phương pháp chân không VOD, và phương pháp pha loãng AOD của Công ty United Carbide ở Hoa Kỳ, giúp giảm đáng kể chi phí nấu chảy thép không gỉ, cải tiến. hiệu quả sản xuất thép không gỉ và cho phép sản xuất thép không gỉ quy mô lớn. trở nên khả thi.

2. Thiết bị nấu chảy thép không gỉ

Sự lựa chọn của quá trình nấu chảy thép không gỉ có liên quan đến các loại thép và nguyên liệu thô. Các nguyên liệu thô này chủ yếu bao gồm: thép phế liệu, sắt nóng chảy, quặng crom, hợp kim quặng niken, v.v.

Thiết bị được sử dụng trong nấu chảy thép không gỉ được chia thành hai loại: thiết bị nấu chảy sơ cấp và thiết bị tinh luyện. Các thiết bị luyện sơ cấp bao gồm: lò điện hồ quang (EAF), lò cảm ứng không chân không (thường dùng cho sản xuất quy mô nhỏ), lò hồ quang chìm, bộ chuyển đổi. Thiết bị tinh luyện chủ yếu bao gồm thiết bị tinh luyện kiểu gáo (VOD, SS-VOD, VOD-PB, v.v.), thiết bị tinh luyện kiểu chuyển đổi (AOD, VODC, VCR, CLU, KCB-S, KOBMS, K-BOP, MRP-L, GOR, v.v.) và thiết bị tinh chỉnh mở rộng chức năng RH (RH-OB, RH-KTB, RH-KPB, v.v.) ba loại.

Nói chung, khi nguyên liệu thô nấu chảy là thép phế liệu, thiết bị nấu chảy chính áp dụng quy trình dòng chảy ngắn của lò điện hồ quang cộng với thiết bị tinh luyện;

Khi nguyên liệu thô là sắt nóng chảy, thiết bị tinh luyện chính thông qua quá trình chuyển đổi cộng với thiết bị tinh luyện;

Khi nguyên liệu thô là thép phế liệu cộng với sắt nóng chảy, thiết bị nấu chảy chính áp dụng quy trình lò điện hồ quang cộng với bộ chuyển đổi cộng với thiết bị tinh luyện;

Khi nguyên liệu thô là quặng crom, thiết bị tinh luyện chính áp dụng quy trình chuyển đổi khử nấu chảy cộng với chuyển đổi khử cặn cộng với thiết bị tinh luyện (hiện tại quy trình này do Kawasaki Steel ở Nhật Bản lựa chọn);

Khi quặng niken đá ong trong nước được sử dụng làm nguyên liệu, thiết bị tinh luyện sơ cấp áp dụng quy trình lò sấy cộng với lò quay cộng với lò hồ quang chìm cộng với bộ chuyển đổi cộng với thiết bị tinh luyện.

3. Đường dẫn quy trình nấu chảy thép không gỉ

Hiện nay, quy trình nấu chảy để sản xuất thép không gỉ chủ yếu được chia thành phương pháp một bước, phương pháp hai bước và phương pháp ba bước.

3.1 Quy trình nấu chảy một bước

Quy trình nấu chảy thép không gỉ một bước ban đầu đề cập đến việc hoàn thành các quy trình nấu chảy, khử cacbon, khử và tinh chế phế liệu trong lò điện và điện tích được nấu chảy thành thép không gỉ trong một bước. Quy trình sản xuất nấu chảy một bước chỉ sử dụng lò điện để nấu chảy thép không gỉ này dần bị loại bỏ do chu kỳ nấu chảy dài, tốc độ vận hành thấp và chi phí sản xuất cao. Với sự phát triển không ngừng của quy trình tinh luyện ngoài lò và ứng dụng rộng rãi của lò nung AOD, nhiều doanh nghiệp sản xuất thép không gỉ hiện đang sử dụng một số sắt nóng chảy có hàm lượng phốt pho thấp hoặc sắt nung chảy để thay thế thép phế, và sử dụng sắt nóng chảy và hợp kim làm nguyên liệu đầu vào. lò AOD để nấu chảy thép không gỉ. Quy trình nấu chảy một bước mới.

So với quy trình nấu chảy một bước trước đây, quy trình nấu chảy một bước mới loại bỏ liên kết nấu chảy của lò điện trong quá trình sản xuất. Ưu điểm của nó bao gồm: thứ nhất, đầu tư thấp hơn; thứ hai, hạ giá thành sản phẩm; tiêu thụ và cải thiện độ tinh khiết của thép nóng chảy; thứ tư, tỷ lệ phế liệu thấp, phù hợp với thị trường phế liệu hiện có; thứ năm, nó đặc biệt kinh tế cho việc nấu chảy thép không gỉ dòng 400.

Tuy nhiên, phương pháp một bước mới có một số yêu cầu nhất định về điều kiện nguyên liệu và dung dịch sản phẩm: Thứ nhất, hàm lượng phốt pho của sắt nóng chảy trong lò AOD được yêu cầu nhỏ hơn 0 03 phần trăm, do đó, sự khử photpho sắt nóng chảy phải được thêm vào quá trình nấu chảy; thứ hai, hợp kim được sử dụng làm nguyên liệu trong phương pháp một bước mới. Nó được thêm vào lò AOD, và lượng hợp kim cacbon cao được thêm vào lò AOD quá nhiều sẽ ảnh hưởng đến cân bằng nhiệt của toàn bộ quá trình nấu chảy, và không phù hợp với các loại thép không gỉ có thành phần phức tạp và hàm lượng hợp kim cao.

Quy trình sản xuất thép không gỉ một bước mới hiện đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thép không gỉ series 400. Là một quốc gia đang phát triển, Trung Quốc thiếu nguồn thép phế liệu và cực kỳ nghèo niken. Ngoài ra, thép không gỉ series 400 được sử dụng rộng rãi trong sinh hoạt và sản xuất công nghiệp. Những điều kiện khách quan này làm cho phương pháp luyện thép không gỉ một bước mới ngày càng trở nên phổ biến. Nhiều nhà sản xuất sử dụng nó.

3.2 Quy trình nấu chảy hai bước

Lộ trình quy trình gồm hai bước là EAF → AOD, EAF → VOD (lò điện hồ quang → lò tinh luyện chân không VOD). Năng lực sản xuất của quy trình EAF → AOD chiếm khoảng 70% năng lực sản xuất thép không gỉ của thế giới. Lò EAF chủ yếu được sử dụng để nấu chảy thép phế liệu và nguyên liệu hợp kim để sản xuất thép không gỉ trước khi nấu chảy, sau đó được nấu chảy thành thép nóng chảy thép không gỉ đủ tiêu chuẩn trong lò AOD. .

Trong quy trình hai bước, nếu hàm lượng phốt pho của nguyên liệu thô đi vào lò điện tương đối cao, cần phải thêm một liên kết khử photpho nóng chảy trước bằng thép không gỉ giữa lò điện và lò AOD. Các quy trình khử photpho trước khi nóng chảy được sử dụng phổ biến nhất là khử photpho trong bộ chuyển đổi và khử photpho phun trên bình kim loại nóng. Khi phương pháp hai bước sử dụng sắt nóng chảy lò cao làm nguyên liệu chính để luyện thép không gỉ, nếu hàm lượng photpho trong lò cao cao thì cũng cần thêm liên kết khử photpho.

Quá trình nấu chảy thép không gỉ hai bước được sử dụng rộng rãi trong sản xuất các loạt thép không gỉ khác nhau. 95 phần trăm thép không gỉ đa dạng.

Tuy nhiên, phương pháp hai bước vẫn cần chú ý ba điểm sau đây về tiêu thụ trung bình và kế hoạch giống: Thứ nhất, với sự tiến bộ của quá trình nấu luyện và sự cải thiện của trình độ hoạt động trong những năm gần đây, việc tiêu thụ argon và các phương tiện truyền thông khác trong quy trình nấu chảy hai bước đã được giảm thiểu đáng kể. Tuy nhiên, so với phương pháp một bước và phương pháp ba bước, lượng tiêu thụ argon và các phương tiện khác vẫn lớn hơn một chút; thứ hai, khi lò AOD khử cacbon đến cuối, hàm lượng oxy trong thép nóng chảy tương đối cao, và phải thêm ferrosilicon vào để giảm lượng oxy trong thép nóng chảy, do đó, lượng ferrosilicon tiêu thụ thứ ba là nó không thể được sử dụng để sản xuất thép không gỉ cacbon và nitơ cực thấp hiện nay, và hàm lượng khí trong thép tương đối cao.

3.3 Quy trình nấu chảy ba bước

Quy trình cơ bản của phương pháp ba bước là: lò luyện sơ cấp → bộ chuyển đổi thổi kép / lò AOD → thiết bị tinh luyện chân không. Phương pháp ba bước là phương pháp nấu chảy thép không gỉ tiên tiến, cho chất lượng sản phẩm tốt, phù hợp với các nhà sản xuất chuyên nghiệp và sản xuất thép không gỉ trong các xí nghiệp gang thép liên doanh.

Phương pháp ba bước của thép không gỉ bổ sung thêm một bước khử cacbon sâu trên cơ sở của phương pháp hai bước. Ưu điểm của quá trình luyện là: thứ nhất, sự phân công lao động trong từng mắt xích rõ ràng, nhịp điệu sản xuất nhanh, tối ưu hóa hoạt động; Hàm lượng oxy và tạp chất thấp, và phạm vi sản xuất rộng rãi; thứ ba là sắt nóng chảy có thể dùng để nấu chảy, yêu cầu đối với nguyên liệu không cao, việc lựa chọn nguyên liệu rất linh hoạt.

Tuy nhiên, quy trình luyện thép không gỉ ba bước thực hiện chức năng luyện kim từng bước sẽ có những tác động đến đầu tư sản xuất như sau: thứ nhất, tăng liên kết quy trình, đầu tư và chi phí sản xuất tương đối cao; thứ hai, hệ thống thiết bị chân không phức tạp và số lượng bảo dưỡng lớn.

Hiện nay, quy trình nấu luyện thép không gỉ trên thế giới chủ yếu áp dụng phương pháp hai bước và phương pháp ba bước. Trong số đó, phương pháp hai bước EAF cộng AOD hoặc EAF cộng VOD được sử dụng rộng rãi nhất, chiếm khoảng 70 phần trăm và phương pháp ba bước chiếm khoảng 20 phần trăm. Vì sắt nóng chảy có hàm lượng phốt pho thấp được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thép không gỉ, quy trình nấu chảy thép không gỉ một bước mới cũng được ngày càng nhiều doanh nghiệp sản xuất thép không gỉ áp dụng. Để thích ứng với sự cạnh tranh gay gắt trên thị trường thép không gỉ, nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm giá thành sản phẩm, các doanh nghiệp ở nước ta lựa chọn quy trình luyện thép không gỉ phù hợp với điều kiện thực tế của mình.

4. Lựa chọn lộ trình luyện cho các doanh nghiệp sản xuất thép không gỉ trong nước

Việc xác định lộ trình quá trình luyện thép không gỉ trước tiên cần lấy phác thảo sản phẩm làm điểm xuất phát, và lựa chọn lộ trình quá trình luyện thép không gỉ thích hợp dựa trên thành phần nguyên liệu của quá trình luyện thép không gỉ và cơ chế tinh luyện thép không gỉ. Các yếu tố như điều kiện nguyên liệu, quy mô sản xuất, kế hoạch sản phẩm, chi phí vận hành và thói quen vận hành của công nhân trong doanh nghiệp sản xuất thép không gỉ sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn quy trình sản xuất luyện thép không gỉ. Do các yếu tố như nguyên vật liệu, chi phí vận hành và kế hoạch sản phẩm bị ảnh hưởng nhiều bởi biến động thị trường nên việc lựa chọn quy trình sản xuất trong xưởng luyện thép không gỉ hiện đại cần có sự linh hoạt nhất định, quy trình sản xuất và kế hoạch sản phẩm có thể được điều chỉnh tùy theo điều kiện thị trường.

Hầu hết các doanh nghiệp sản xuất thép không gỉ quy mô lớn của Trung Quốc là các doanh nghiệp thép tổng hợp, chẳng hạn như Taiyuan Iron and Steel Co., Ltd., Jiuzhou Iron and Steel Co., Ltd., sản xuất cả thép không gỉ và thép carbon. Đối với các xí nghiệp gang thép liên hợp này, cấu hình thiết bị quá trình có thể đáp ứng yêu cầu của các lộ trình công nghệ đa dạng và tỷ lệ nguyên liệu khác nhau. Phạm vi của nguyên liệu tương đối rộng. Có đủ nguồn cung cấp sắt nóng chảy và thép phế liệu có thể đáp ứng nhu cầu. Các nguyên liệu thô tốt nhất có thể được lựa chọn. Kế hoạch phù hợp. Các doanh nghiệp này có sự linh hoạt hơn trong việc lựa chọn các tuyến đường quy trình luyện thép không gỉ.

Do thiếu nguồn phế liệu thép không gỉ ở Trung Quốc, chi phí cao của các thành phần trong quá trình nấu chảy thép không gỉ sử dụng phế liệu làm nguyên liệu chính, cùng với việc tiêu thụ năng lượng cao của tất cả quá trình nấu chảy phế liệu và chất lượng phế liệu kém. đưa nhiều nguyên tố có hại vào thép nóng chảy, ngày càng nhiều sản xuất thép không gỉ ở Trung Quốc Các doanh nghiệp có xu hướng sử dụng sắt nấu chảy trong lò cao được khử photpho để nấu chảy thép không gỉ. Đặc biệt trong các xí nghiệp liên hợp gang thép, việc sử dụng lò cao của hệ thống thép cacbon để cung cấp một phần sắt nóng chảy cho hệ thống luyện thép không gỉ có thể giảm giá thành nguyên liệu trên một tấn thép một cách hiệu quả. Đồng thời, các công trình xử lý khử photpho được sử dụng rộng rãi trong các quy trình sản xuất thép không gỉ. Việc áp dụng các cơ sở xử lý khử photpho không chỉ có thể giảm yêu cầu về nguyên liệu thô trong sản xuất thép không gỉ, mà còn giảm chi phí sản xuất, do đó sắt nấu chảy trong lò cao, thép phế liệu thông thường, gang có phốt pho cao và các hợp kim phốt pho cao có thể được sử dụng lớn. số lượng trong sản xuất thép không gỉ.