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第92章 炼钢技术的发展(科普章)(2 / 3)

长、耐火材料烧损严重、成本高等原因已经被淘汰;二步法是指以初炼炉(如转炉、电弧炉)熔化废钢及合金料生产不锈钢母液,然后在转炉(电炉)精炼炉中精炼成合格的不锈钢钢水;三步法是在两步法的基础上增加了深脱碳的装备,用以生产超低碳或超低碳氮不锈钢。

2.2 电炉炼钢

我国电弧炉炼钢20世纪70年代前,电炉一般都是30t以下的普通功率电炉。20世纪80年代开始建设50t~75t普通功率和高功率电炉,同时引进建设了50~150t高功率和超高功率电炉。配备不同型式的炉外精炼装置,炼钢工艺由传统的电炉一步炼钢法转变为电炉与炉外精炼配合的二步炼钢法,电炉承担熔化任务,还原精炼移到了炉外精炼装置中进行。工艺流程由传统的电炉炼钢—模铸的生产流程演变成采用高功率或者超高功率电炉—炉外精炼—连续铸钢的新流程。

电炉炼钢在这70年中,其发展速度虽然比不上20世纪60年代后转炉发展的那样快,但随着电炉炼钢技术的进步,大型超高功率电炉技术的发展以及炉外精炼技术的采用,使电炉炼钢技术有了长足进步,电炉钢产量及其占比有所增长。目前我国最大电炉已达220吨(最大电渣重熔炉已达450吨;最大的真空感应熔炼炉已达13吨),这为我国核电站、高温合金、航天航空材料等特殊材料需求提供了保证。

目前我国炼钢企业中,转炉炼钢仍然占据主导地位,而电炉炼钢仅仅占炼钢总量的11%左右,远远低于世界平均水平。随着我国废钢产量的增加以及电力成本的降低,我国电弧炉炼钢产量有很大的成长空间。然而我国真正开始大力发展电弧炉则是在20世纪80年代~90年代初,电炉正在成为转炉炼钢的一个竞争者。目前电弧炉除电极提供能量外,还可以通过氧枪和燃料燃烧器补充(如二次燃烧技术),电弧炉是最有效的废钢熔化炉(可采用废钢预热技术,以减少能量需求),减少碳排放量,鉴于电弧炉炼钢产能的增加,社会上也要求减少碳排放量,以及他的灵活操作方式,电炉还是有潜力和发展前景的炼钢方法。

2.3 精炼

我国早在20世纪50年代~60年代上钢五厂、大连、抚顺、太钢等一些特钢厂就在炼钢生产中采用高碱度合成渣在出钢过程中脱硫冶炼轴承钢、钢包静态脱气等初步精炼技术,但没有精炼的装备,受当时工艺技术的限制效果不够理想。1967 年大冶钢厂从西德引进第一代 RH(循环法)真空处理设备,在我国特钢企业中率先采用炉外精炼技术,20世纪70年代后期,我国又从瑞典、西德、 日本引进了多种炉外精炼设备,并自行研制开发了 LF、VOD、VD、 AOD 等精炼炉,各特钢厂根据自己生产的品种和质量要求,以及具体条件纷纷建设多种形式的炉外精炼装置。如太钢炼钢采用电炉—AOD 生产不锈钢,经济效益显著;上钢三厂与长城钢厂用VOD 生产不锈钢效益也很好;上钢五厂与大冶钢厂用LFV 和VHD/VOD(实际按LF/VD 使用)生产轴承钢、齿轮钢等,使钢中气体含量降至 H≤2ppm,O≤10ppm,N≤20ppm;钢水中S≤0.005%,P≤0.008%,达到国际轴承钢的水平。能生产高质量品种,炉外精炼成为不可缺少的手段,炉外精炼在生产中的效能充分发挥。以炉外精炼技术为核心的“三位一体”短流程工艺广泛应用于国内各钢铁企业,取得了很好的效果。初炼(转炉或电炉)→精炼→连铸,成了现代化典型的工艺短流程。

但我国真正拥有钢包精炼技术是从1975年包钢引进端典两台ASEA-SKF型钢包精炼炉开始的。1979年我国设计了第一台40吨LF/V钢包精炼炉,其配套用的200kg/h六级蒸汽喷射泵也是由国内设计制造。从此,50t以下的钢包精炼炉被各钢厂推广使用。但大型的钢包精炼炉还是依靠进口。在1991年6月天津钢管公司引进一套150吨LF/VD大型钢包精炼炉(真空脱气)投产;1996年我国具备了设计制造大型钢包精炼炉的能力,上海浦钢、上钢五厂、武钢等投产了大型国产LF/VD钢包精炼炉,这样我国的钢包炉设计的技术和装备水平可以替代进口。

20世纪80 年代以来,我国炉外精炼发展很快,我国钢铁企业建设精炼炉突飞猛进,尤其是重点钢铁企业已普遍装备了炉外精炼,全面向炼钢(转炉、电炉)—炉外精炼—连铸方向发展。1983 年我国上钢五厂第一台40吨LF 精炼炉研制成功后,大部分电炉炼钢厂都开始配备LF 炉,生产能力也可提高 15%~30%,钢厂炉外精炼所需的真空脱气(真空脱碳)与成分精确微调等功能,均由精炼装置来实现,目前国内应用最多的精炼装置有 LF、RH、VD、AOD、VOD等。(VOD 则主要用于超低碳不锈钢的精炼)。从炼钢厂的总体工艺与其生产的品种质量角度考虑,以满足绝大部分钢水脱氢、脱氧和去除夹杂的质量要求,并可通过真空脱碳反应冶炼超低碳钢,并有利于去除夹杂和促进脱硫反应、成分微调功能,对某些成分控制要求

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