160 t電爐+50 t中頻爐冶煉不銹鋼預(yù)熔液工藝實踐★

王建昌， 馮煥林， 陳景鋒， 王新錄

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

近年來，中國不銹鋼市場需求和產(chǎn)能均呈快速增長趨勢[1]，中國已成為不銹鋼生產(chǎn)及消費大國，2016年我國不銹鋼產(chǎn)量2494萬t，其中300系不銹鋼生產(chǎn)量1269萬t，占比50.9%，目前我國300系不銹鋼主要采用電爐—AOD二步法工藝生產(chǎn)。由于不銹廢鋼資源較少，價格高，目前國內(nèi)不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)普遍采用鉻鎳生鐵+高鉻作為電爐主原料，EAF—AOD二步法工藝生產(chǎn)300系鉻鎳不銹鋼，大量使用鉻鎳生鐵替代純鎳或其他高品位鎳，可以降低不銹鋼冶煉成本[2-4]。

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡稱太鋼）在煉鋼二廠北區(qū)開發(fā)出以鉻鎳生鐵為主原料的奧氏體不銹鋼冶煉技術(shù)，該技術(shù)摒棄了以鎳鐵、不銹鋼廢鋼為主原料的傳統(tǒng)奧氏體不銹鋼冶煉工藝，采用鉻鎳生鐵、高鉻為主原料，冶煉形成供AOD使用的含鉻鎳的不銹鋼初始熔液（下文稱預(yù)熔液），再進(jìn)行精煉。由于鉻鎳生鐵、高鉻為塊狀合金，密度大，電爐冶煉過程中穿井困難，熔化速度慢，造成電爐電耗高，冶煉時間長，電極消耗高等現(xiàn)象，同時電爐吹氧助熔時加重了鉻元素的氧化。為此，太鋼于2013年新上3臺50 t高功率中頻爐，用于熔化高鉻，電爐熔化鉻鎳生鐵，2個爐子熔化后的預(yù)溶液兌入同一鋼包內(nèi)，再兌入AOD進(jìn)行精煉。

1 電爐、中頻爐工藝參數(shù)

1.1 160 t電爐功能及主要參數(shù)

太鋼煉鋼二廠2×160 t不銹鋼電爐投產(chǎn)于2006年10月，主要冶金功能是熔化合金、鉻鎳生鐵、不銹廢鋼、渣鋼等不銹鋼原料，為AOD提供不銹鋼預(yù)溶液，主要用于鎳鋼生產(chǎn)，電爐主要參數(shù)見表1。

表1 160 t UHP電爐主要設(shè)備參數(shù)

1.2 50 t中頻爐功能與主要參數(shù)

太鋼煉鋼二廠50 t中頻爐具有熔化速度快、生產(chǎn)效率高；使用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)；金屬燒損少、貴重元素收得率高等特點。中頻爐主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 50 t中頻感應(yīng)爐主要技術(shù)參數(shù)

2 冶煉工藝

2.1 工藝流程

中頻爐+電爐雙聯(lián)熔化預(yù)溶液兌AOD爐冶煉不銹鋼工藝，主要生產(chǎn)鎳鉻系不銹鋼，工藝路線見圖1。

圖1 電爐+中頻爐雙聯(lián)生產(chǎn)鎳不銹鋼工藝流程

2.2 中頻爐冶煉特點

中頻爐主要熔化高碳鉻鐵，高碳鉻鐵裝入量為45～50 t，根據(jù)計算選擇合理的高碳鉻鐵種類，保證預(yù)熔液中鉻含量、硅含量達(dá)到目標(biāo)值，典型304不銹鋼配料結(jié)構(gòu)見表3。

表3 典型304不銹鋼電爐、中頻爐配料結(jié)構(gòu)

在熔化合金過程中，高碳鉻鐵分批加入，中頻爐連續(xù)送電熔化，不進(jìn)行吹氧，高碳鉻鐵全部熔化后，測溫達(dá)到1 630℃，停電出鋼到不銹鋼包內(nèi)，出鋼時不進(jìn)行成分分析。

2.3 電爐冶煉特點

160 t電爐爐料主要是鉻鎳生鐵、不銹廢鋼、渣鋼等，裝入量125 t，典型304爐料配料結(jié)構(gòu)見表3。電爐冶煉過程中吹氧脫硅助熔，加快爐料熔化，同時加入石灰、輕燒白云石進(jìn)行造渣，保證爐渣堿度1.5，當(dāng)爐料全部熔化，鋼液中w（Si）≤0.5%，溫度1650℃，停電出鋼，電爐鋼渣混出到接有高鉻熔液的鋼包內(nèi)，出鋼過程在鋼流充分?jǐn)嚢柘拢瑺t渣與鉻鐵熔液中的硅發(fā)生還原反應(yīng)，渣中Cr2O3被還原，出鋼結(jié)束后進(jìn)行扒渣，兌入AOD進(jìn)行精煉。

3 討論分析

用電爐+中頻爐雙聯(lián)熔化不銹鋼預(yù)熔液，在冶煉不銹鋼的工藝方面開拓了新思路，與傳統(tǒng)的電爐熔化不銹鋼預(yù)熔液的冶煉工藝相比，具有以下特點：

1）縮短了冶煉時間。傳統(tǒng)工藝中電爐中加入鉻鎳生鐵、高鉻、渣鋼等難熔固體原料，通電時間長，且在電爐出鋼時爐內(nèi)加硅鐵進(jìn)行還原爐渣中NiO、Cr2O3，這樣使得電爐冶煉的過程相對延長，一般要90 min冶煉一爐，而AOD冶煉時間在75 min左右，造成電爐與AOD生產(chǎn)節(jié)奏不匹配。在新的雙聯(lián)工藝中，電爐與中頻爐分工別熔化不同種類爐料，中頻爐熔化高碳鉻鐵，當(dāng)溫度合適時即可出鋼，一般冶煉時間70 min。160 t電爐主要熔化鉻鎳生鐵、不銹鋼廢鋼，由于裝入量減少45～50 t，電爐裝料由兩次變?yōu)橐淮危a(chǎn)效率提高，冶時縮短為60 min，電爐冶煉過程可適當(dāng)減少吹氧量，降低金屬和鉻元素吹損。電爐+中頻爐雙聯(lián)工藝的實施，實現(xiàn)了電爐與AOD爐冶煉節(jié)奏匹配。

2）提高了鉻的回收率。傳統(tǒng)工藝中由于部分高碳鉻鐵在電爐配料時加入，電爐熔化過程吹氧時會造成鉻氧化損失，回收率偏低，一般在93%左右。采用新工藝后，電爐不再加入高碳鉻鐵，減少了電爐吹氧鉻損失。在電爐出鋼時，將裝有高鉻熔液的鋼包吊到電爐出鋼位，利用出鋼鋼流沖擊進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁垢咩t溶液中的2.5%硅與電爐渣中Cr2O3發(fā)生還原反應(yīng)，提高了鉻收得率，鉻的收得率達(dá)到95%以上。中頻爐+電爐雙聯(lián)工藝鋼包內(nèi)還原渣中Cr2O3工藝與未使用中頻爐工藝成分及鉻收得率對比見表4。

表4 中頻爐、電爐出鋼后爐外混兌與未用中頻爐成分對比 %

3）降低了電爐電極消耗。原工藝電爐裝入量175 t，且爐料中有50 t高碳鉻鐵，電爐冶煉難度大，冶煉時間長，電極消耗較高。新工藝電爐裝入量125t，中頻爐熔化高鉻沒有電極消耗，電爐+中頻爐預(yù)熔液電極消耗較原工藝降低0.8 kg/t。

4 結(jié)論

1）開發(fā)了160 t電爐+50 t中頻爐雙聯(lián)法生產(chǎn)不銹鋼預(yù)熔液工藝，實現(xiàn)了高碳鉻鐵與鉻鎳生鐵分工序熔化，縮短了電爐冶煉時間，實現(xiàn)了電爐與AOD節(jié)奏匹配。

2）開發(fā)了電爐+中頻爐雙聯(lián)法鋼包內(nèi)還原電爐渣中Cr2O3工藝，提高鉻回收率，降低電極消耗，與原工藝相比，鉻回收率提高2.2%，電極消耗降低0.8 kg/t，大幅降低了不銹鋼冶煉成本。

[1]劉瀏.不銹鋼冶煉工藝與生產(chǎn)技術(shù)[J].河南冶金，2010，18（6）：1-5.

[2]谷宇，劉亮.太鋼不銹鋼高效低成本生產(chǎn)技術(shù)[J].煉鋼，2014，30（4）：75-78.

[3]任選.鉻鎳生鐵在不銹鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用 [J].山西冶金，2012（4）：29-30.

[4]劉衛(wèi)東.三步法和二步法不銹鋼冶煉工藝的分析和生產(chǎn)實踐[J].特殊鋼，2013，34（5）：34-37.