AOD炉冶炼400系超低碳不锈钢的 工艺改进,冯文甫,邢台钢铁有限责任公司,铁水直兑AOD炉冶炼400系不锈钢最主要的难点是由于在AOD炉内加入大量的合金和渣料引发冶炼过程温度不足，只能依靠氧化铬升温来弥补热量，同时又因为石灰质量的影响，未能实现全程加料致使在脱碳末期快速脱碳时引发熔池温度急剧升高，直接制约着AOD炉炉龄的提高和生产成本的降低 通过研究、分析、讨论生产数据并结合实时生产情况，在对原料标准、设备参数和操作模式等做出调整后，不仅仅AOD炉炉龄和平均连浇炉数等关键经济指标得到了提高，同时也利用余热成功消耗了大量的固体返回料，延续了不锈钢的生产，同时也提高了市场竞争力序言,,,,,,,,,,,,,,,,DEC1,DEC2,DEC3,DEC4,DEC5,DEC6,RED,,,,,一、AOD炉冶炼不锈钢的工艺,,氧气,,氮气,,氩气,,碳含量,,温度,铁水直兑AOD炉冶炼400系不锈钢的难点： 过程温度不足→ 氧化铬升温； 石灰质量的影响，未能实现全程加料→引发熔池温度急剧升高Cr含量,高碳合金及渣料,,硅铁、萤石,,直接制约着AOD炉炉龄的提高和生产成本的降低；,,,,,二、400系不锈钢试生产阶段冶炼模式及主要指标,邢钢不锈钢生产线的主体设备有脱磷站、电炉、AOD炉、LF、连铸机，于2011年5月份正式生产不锈钢，逐步开发了300系、400系和200系不锈钢，代表钢种有304、304HC、304B、ER308L、0Cr17、0Cr13C、1Cr13、2Cr13、G6811等。
其中，生产400系不锈钢时采用‘脱磷铁水+AOD炉’一步法的冶炼工艺在试生产初期AOD炉主要依靠外方的二级计算模型进行冶炼，由于计算机模型的单一性，其计算过程对于生产、原料、设备等条件变化考虑不足，导致在生产之初AOD炉的生产难度较大，各种物料消耗居高不下；,按照上述生产模式和冶炼工艺不锈钢毫无市场竞争力和存活力三、AOD炉冶炼400系超低碳不锈钢的生产工艺模式的改进及其效果,通过借鉴300系的生产模式，同时结合实际生产情况，对原料、设备、冶炼模型、操作标准等进行修改和改进；,热补偿技术的应用和改进； 中包块等返回废料的合理应用； 抛物线式气体比例模型以及特殊的全程加料模式的应用 ；,AOD炉全铁水冶炼400系不锈钢时存在6%-10%的热量缺口，在不依靠铬氧化升温的前提下，通过使用高硅铬铁、三孔顶枪等，前期温度基本上满足了AOD炉脱碳保铬的需求原料 在炼钢过程中，焦炭、铝块、硅铁三者作为常用的发热剂被应用到实际生产中，其进行氧化反应被氧化时的ΔH0（标准状态下：KJ/g）[1]如下： C+1/2O2=CO（g） ΔH0= -9.2KJ/g （1） Al+3/4O2=1/2Al2O3（s） ΔH0= -62.02KJ/g （2） Si+O2=SiO2（s） ΔH0= -32.5KJ/g （3） 在上述3种发热剂中， Al的发热量最高，Si次之，C最低，相比较而言，Al元素产生的Al2O3夹杂将影响不锈钢产品质量，C则需要消耗大量的氧气，使吹炼时间增加，因此，在通常情况下使用硅铁作为发热剂应用在AOD全铁水冶炼400系不锈钢中，但是该模式又额外增加硅铁的加入，导致冶炼过程的不确定性和操作不稳定性，随开发了使用含硅量较高、廉价的高碳铬铁来增加熔池中Si含量的热补偿工艺。
1、热补偿技术的应用和改进,1、梁英教.物理化学.冶金工业出版社，2001.,三孔枪的应用 AOD炉在顶枪脱碳过程中产生了大量的CO气体，其进行燃烧反应时能够产生较高的热效应（如式4所示），通过使用三孔顶枪、提高枪位的等措施增加CO二次燃烧的比例至10-20%，在冶炼过程中为熔池补给了温度约60-80°，充分的利用了CO这一廉价、便捷的能源 CO+1/2 O2=CO2（g） ΔH0= -10.1 KJ/g （4）,小结： 通过改进和应用‘高硅铬铁补充熔池Si含量、三孔顶枪增加CO二次燃烧比例’等热补偿技术，在2012年6-10月份生产过程中，AOD炉提顶枪温度明显升高，而此时熔池中的[Cr]氧化量较小，如图所示（以410S和0Cr17钢种为例）：,受氩气、设备量程等条件制约，AOD炉在脱碳末期为了提高脱碳效率、缩短冶炼周期，氩气与氧气的气体比例只能设定为1：3或1：4，但是在此类气体比例下其烟气等所带走热量远小于氧化铬所产生的热量，往往会造成脱碳末期温度急剧升高 为了降低脱碳末期温度，在冶炼0Cr17钢种进行了脱碳末期加中包块来控制熔池温度的试验，其利用大块中包块在熔池内一层一层缓慢熔化的原理，使其温降值略大于或等于末期氧化铬的升温值。
利用这一原理进行了初步试验，试验结果符合预期目标，具体如下表所示：,2、中包块的应用试验,按照上述方案，在随后生产过程中进行了改进和推广，其不仅还原后温度平均降低25°，并且平均冶炼周期也降低了11.2分钟（如下图所示：0Cr17钢种），最大限度降低了高温钢、渣对炉衬侵蚀的风险，同时也提高了AOD炉的作业效率3、抛物线式气体比例模型以及特殊的全程加料模式的应用,虽然在应用热补偿技术和中包块后，热量得到满足、脱碳末期温度得到控制，但是从整体上来说，提顶枪温度还是存在较高和不稳定的现象，常常出现温度有较大的富余量（前两图所示），在此种情况下，对气体比例模型和加料模式进行了改进和优化：,气体比例模型改进： 根据铁水温度和物料加入量，提前约100-200m³氧气结束顶枪吹炼，改为5：1吹炼模式，该操作模式能够有效的解决了因铁水温度和碳较高、顶枪末期二次燃烧比例不稳定所造成提顶枪温度高的冶炼难题； 脱碳末期根据火焰检测状况适时调整为1：5的气体比例模型，减少末期升温值；,加料模式： 在对前期的生产进行分析后，对加料模式进行改进：部分石灰移至DEC3阶段来控制提顶枪后的温度，利用中包块缓慢熔化的原理来控制脱碳末期的温度，使熔池温度更加趋近于平稳，具体如表4所示：,通过上述调整，整个吹炼过程气体比例趋近于平滑的抛物曲线，而不是之前的跃进式气体比例，同时在应用了特殊的全程加料模式之后，过程温度和Cr的氧化都得到了有效的控制，如下表和图所示；,小结：,在AOD炉冶炼400系不锈钢冶炼过程中，通过改进和应用热补偿技术促使热量满足AOD炉脱碳保铬的基本要求，并结合调整、改进气体比例模型和加料模型，使之热量能够合理有效的控制和利用，最大限度的降低了AOD炉的冶炼成本和操作难度。
四、结语,汇报完毕，谢谢！,。