電爐和精煉爐VOD雙聯法冶煉不銹鋼工藝
無錫不銹鋼板廠家無錫漢能不銹鋼2020年3月13日訊 以前冶煉超低碳不銹鋼通常采用兩種工藝方法:一種是電爐提供粗煉鋼水，電爐調整鎳鉬成分，在精煉爐調整鉻、錳、硅，然后倒入另一個精煉包進行VOD操作；另一種是在電爐冶煉粗煉鋼水時除調整鎳鉬外，部分調整鉻、錳、硅合金，在精煉爐繼續調整鉻成分，最后倒入另一個精煉包進行VOD操作。以上兩種方法存在工藝煩瑣，冶煉時間長等缺點。在冶煉Z3CN20-09M鋼上我們進行了一次重大工藝改進，即兩臺電爐分別熔煉低磷鋼水及合金，合兌后簡單微調成分即進行VOD操作。
我公司新改造的VOD設備，是在原130 t VD鋼包精煉爐的基礎上自行設計改造的。原VD爐的真空蓋上配置有拉瓦爾管式水冷氧槍、爐氣溫度顯示儀及微氧含量分析儀，為VOD終點碳控制提供保證。真空蓋上還裝有電子視頻監視系統，實時觀察爐內反應進行狀況及噴濺情況。有兩個500 kg真空加料倉，可在VOD結束后加造渣材料及脫氧合金。真空抽氣設備為500 kg蒸汽噴射泵，分為四級，真空度可達到133 Pa以下。
提供粗煉鋼水的電弧爐是40 t的EBT和30 t的EAF電弧爐。
試驗鋼種Z3CN20-09 M，鋼水冶煉量70 t。成品成分及粗煉鋼水要求見表1所示。
2. 1工藝流程
用40 t的偏心爐底電爐為VOD精煉爐提供不調整任何合金元素的純低磷氧化鋼水，同時用30 t電爐專門熔化合金。工藝流程如圖1所示。
表1 Z3CN20-09M鋼的主要化學成分(質量分數，%)
圖1 Z3CN20-09M鋼試驗工藝流程圖
為了盡量回收渣中的鉻，30 t電爐的合金直接帶渣翻入LF精煉鋼包。為盡量減少精煉期的回P，40 t電爐冶煉的低磷氧化鋼水采用卡渣法兌入精煉包，并嚴格控制進渣量。進行成分微調后將鋼水倒入另一個精煉包卡渣，然后進行VOD操作，VOD之后進行成分微調和溫度控制，最后進行澆注。
2. 2 30 t EAF電爐冶煉工藝要點
(1)配料
30 t電爐的任務是熔化所需合金。由于在合金熔化過程中碳不能氧化，所以必須使用中碳及低碳鉻合金。配料結構見表2。
表2 30 t電爐的配料結構
(2)操作要點
在熔化合金過程中，Cr，Ni都按成品規格調整。整個冶煉過程中由于沒有標鋼只能分析鋼中的碳含量。造渣量5%，石灰和螢石比例為4: l。熔化中要避免增碳，可適當吹氧。熔清后分批少量加入FeSi粉還原渣中鉻。熔清后和出鋼前的化學成分見表3。
表3 30 t電爐熔清后和出鋼前化學成分(質量分數，%)
2. 3 40 t EBT電爐冶煉工藝要點
(1)配料
其配料結構見表4。
(2)操作要點
40 t EBT電爐為von精煉提供低磷粗煉鋼水，關鍵在于造好氧化渣。保證爐渣的堿度和鋼液的溫度，達到快速去磷的目的。要求碳、磷盡可能低，并要保證一定的脫碳量。
當鋼液中P≤0. 003%、C≤0. 03%，鋼液溫度≥1660℃時，可以出鋼。出鋼過程中利用包車電子秤及所需鋼水量嚴格卡渣，兌鋼時也要卡渣。出鋼前成分見表5。
表4 40 t電爐的配料結構
表5 40 t電爐出鋼前化學成分(質量分數，%)
2. 4精煉爐冶煉工藝要點
(1)倒包前操作
在精煉爐工位，要準備兩個精煉包。其中一個是用鎂碳磚砌筑的，用于LF操作，另一個是用鎂鉻磚砌筑的，用于VOD操作。精煉包烘烤溫度要求大于800℃。將30 t粗煉爐的合金翻入，再卡渣兌入40 t粗煉爐粗煉鋼水，然后造還原渣給電升溫。取樣微調成分達到表1要求，將溫度升至1 680℃以上，進行倒包，倒包時嚴格卡渣。倒包后進入VOD工位進行VOD吹煉。合兌后成分見表6。
(2) VOD操作
VOD吹煉工藝流程見圖2。
從圖2可以看出，在VOD吹氧后可以在真空下進行爐渣調整，然后將真空度升到133 Pa以內，保持15-20 min進行VD操作。出真空后再微調合金，溫度合適即可出鋼。
表6 合兌后化學成分(質量分數，%)
圖2 VOD吹煉工藝流程圖
VOD過程的主要工藝參數見表7。
VOD操作前后的化學成分見表8。
表7 VOD過程工藝參數
表8 VOD操作前后化學成分(質量分數，%)
用雙聯法成功試煉Z3CN20-09M鋼，為我公司在冶煉不銹鋼的工藝方面開拓了新思路。與傳統的VOD不銹鋼冶煉工藝相比，雙聯法+VOD法具有以下特點:
(1)縮短了冶煉時間
總結幾年來的VOD生產，電爐冶煉周期相對偏長。由于傳統工藝中粗煉鋼水需將鉻預調一部分，并要在電爐內進行脫磷及還原，這樣使得電爐冶煉的過程相對延長，一般要4h-5h個小時冶煉一爐。精煉爐合金加入量大，冶煉時間也大大延長。
而在新的工藝中，電爐分工合作。化合金的電爐按計算數量裝好合金，不需要分析化學成分和脫磷，當溫度合適時即可出鋼。一般冶煉時間在2h-2. 5h。40t EBT電爐負責提供氧化鋼水，不需要調合金，只要C、P溫度達到工藝要求即可。它的冶煉時間一般在2.5h-3h。粗煉鋼水和兌后，主要成分和溫度基本達到工藝要求，合金加入量很少，這樣使冶煉時間大大縮短，一般3h-4h。傳統工藝冶煉時間則在5h-7h。
(2)提高了鉻的回收率
傳統工藝中由于部分鉻在電爐粗煉鋼水時加入，回收率偏低，一般在90%左右。采用新工藝后，由于熔化合金的電爐鋼水是全包帶渣翻入精煉包中，這樣渣中的鉻可以做到盡可能地被還原回收，回收率一般在97%-99% 。
(3)還能進一步改進工藝
在制定試驗方案時，為穩妥起見我們采用了倒包。其實粗煉鋼水合兌后，成分和溫度就已經符合了VOD操作條件，