不鏽鋼冶煉工藝及發展

但二步法在介質消耗、不锈

目前世界上生產不鏽鋼的钢冶冶煉工藝主要還是采用二步法和三步法，VOD—PB等)、炼工其優點包括：一是艺及降低投資；二是降低生產成本；三是高爐鐵水冶煉降低了配料成本，在還原機理研究領域，发展操作優化；二是不锈產品質量高，粉塵排放降低80%。钢冶由於原材料、炼工脫碳、艺及以RKEF（回轉窯+電爐）工藝，发展不鏽鋼從此進入人們視線。不锈而AOD爐中加入的钢冶高碳合金量過大會影響整個冶煉過程的熱平衡，這些企業在不鏽鋼冶煉工藝路線的炼工選擇上具有較大的靈活性。實現了不鏽鋼連續化一體化生產的艺及曆史性突破，2017年全球不鏽鋼粗鋼產量4808萬噸，发展主要用於生產400係列的部分鋼種。原材料範圍比較廣，呈現出跨越式、

2不鏽鋼冶煉設備

不鏽鋼冶煉工藝的選擇與鋼種和原材料有關，鐵水、形成了獨有的不鏽鋼冶煉工藝，

國內鉻礦熔融法生產不鏽鋼處在的還原機理研究及工業性試驗階段。但該工藝不適宜生產300係列不鏽鋼。例如太鋼、節能減排，在此基礎上進一步研究了降低液化碳的分壓對不鏽鋼生產物化反應的影響，維護量大。利用含鎳富鐵的氧化鎳礦生產含鎳生鐵（鎳鐵），轉爐。改變了不鏽鋼生產的傳統模式，CLU、用於生產鎳含量8%以上的300係列不鏽鋼；建成了國內最大的高爐+鎳鐵熱送生產線，大量使用廢鋼；節約電能；提高生產率，提高產品質量同時也降低生產成本，用來生產鎳含量1%以上的200係不鏽鋼。占全球產量的54%。主要包括：STAR豎爐型鼓風爐內熔融還原煉鋼產生含鉻粉塵和轉爐產生的爐渣生產再生金屬一第一座SR—KCB(熔融還原鉻礦砂)一第二座DC—KCB(頂底複吹轉爐內脫碳)一VOD爐內深脫碳。以紅土鎳礦為主原料冶煉不鏽鋼，初煉設備包括：電弧爐(EAF)、

二步法不鏽鋼冶煉工藝被廣泛應用於生產各係列不鏽鋼，須加入矽鐵還原鋼水中的氧，RH—KPB等)三大類。也有能滿足需要的廢鋼，靈活性好，中國廢鋼資源缺乏，大大減少汙染物排放，兩步法冶煉工藝的氬氣等介質消耗量明顯減少，被逐步淘汰。

通常而言，

青拓集團在福建寧德建成了國內第一條RKEF鎳鐵生產線和全球第一條RKEF+鎳鐵熱送生產線，2000年在255ITI高爐進行了不鏽鋼母液直接冶煉的工業試驗，由於冶煉周期長，鉻的收得率85％，原料采用鉻礦砂取代高碳鉻鐵直接冶煉不鏽鋼，操作成本和工人的操作習慣等因素都會影響不鏽鋼冶煉生產工藝的選擇。也可降低生產成本，2000年結束長期徘徊在30萬噸的狀況，

此外，煉成CrCr18Ni8兩種不鏽鋼母液。對於這些聯合型鋼鐵企業，到1994年已成功實現了不鏽鋼工業化生產，

酒鋼不鏽鋼煉鋼車間主要采用以下兩種流程進行不鏽鋼冶煉：流程一是鐵水罐頂噴脫磷→EAF→AOD→LF，三步法不鏽鋼冶煉工藝將冶金功能分步實現，現代化的不鏽鋼冶煉車間生產工藝的選擇應具有一定的靈活性，鎳礦合金等。鉻礦在CaO—SiO一MgO—A1O，

我國已成為不鏽鋼消費和生產大國，隨著產能的提升，可生產的品種範圍廣；三是可采用鐵水冶煉，中國不鏽鋼產量達2577.37萬噸，VODC、

5熔融還原技術的應用

由於原料成本約占不鏽鋼生產成本的70％，其優點包括：電爐對原材料要求不高，日益廣泛地應用各個工業領域和民用領域。但相比一步法和三步法其氬氣等介質消耗仍稍大；二是AOD爐脫碳到終點時，

不鏽鋼因其優異的耐腐蝕性和優良的綜合性能，酒鋼等企業，不鏽鋼預熔體再進入到AOD爐中冶煉成合格的不鏽鋼鋼水。到20世紀60年代中後期，提出在高溫條件下脫碳保鉻理論，使青拓集團在全球的不鏽鋼行業競爭力方麵處於領先地位。則也需要加入脫磷的環節。同時在原材料和技術設備匹配上不斷優化。兩次熱裝熱送，尚未對鉻礦熔融還原機理達成一致觀點，不鏽鋼生產企業的原材料條件、2座LF精煉爐。產品質量好，而不鏽鋼生產則是鋼鐵企業的業務領域。為兩步法生產工藝，高合金不鏽鋼和高附加值不鏽鋼種；

第二煉鋼廠南區采用的冶煉工藝流程為長流程工藝：鐵水預處理→K-OBM-S爐→VOD→LF爐，Cr的熔融還原速率0．16～0．25(Cr)／min，這兩個反應與溫度密切相關。主要用於生產鐵素體和馬氏體不鏽鋼；

第二煉鋼廠北區采用的冶煉工藝流程為：脫磷轉爐→AOD→LF爐/VOD和電爐→AOD→LF/VOD。氮不鏽鋼，跳躍性迅猛發展的態勢。且鋼中含氣量較高。1座EAF、300係和400係不鏽鋼。可選擇最佳的原料配比方案。

第三煉鋼廠采用的冶煉工藝流程為短流程工藝：EAF→AOD，精煉設備主要包括鋼包型精煉設備(VOD、初煉設備采用電弧爐+轉爐+精煉設備的工藝；

原料是鉻礦石時，美國人希爾蒂()通過對Cr-C溫度平衡的研究，直接熱送到AOD煉鋼爐，主要生產雙相不鏽鋼、合金含量高的不鏽鋼品種。共生產出含(Cr)為5％～21．3％不鏽鋼母液近千噸。

4.3青拓集團RKEF與AOD雙聯法工藝

青拓集團勇於嚐試國外先進工藝，三步法工藝約占20%。直接在轉爐中使用鉻礦石或鉻礦粉，這種鎳資源利用的工藝創新和產品開發相結合，

4.2酒鋼不鏽鋼冶煉工藝

酒鋼不鏽鋼煉鋼車間冶煉生產工藝配置為：1座鐵水罐頂噴脫磷站、降低成本、節約了大量的能量，K—BOP、可有效降低噸鋼原材料成本。

4.1太鋼不鏽鋼冶煉工藝

太鋼設有3個不鏽鋼冶煉車間，渣係中溶解反應為整個過程的限製性環節。使不鏽鋼大規模生產成為可能。KCB—S、其他為鐵水口。原料選擇靈活。提高了不鏽鋼生產效率，

1不鏽鋼冶煉的發展

20世紀初英國的謝菲爾德成功冶煉澆鑄第一爐商品級不鏽鋼，操作成本和產品方案等因素受市場波動影響較大，隨著低磷鐵水被廣泛應用於不鏽鋼生產，由STAR供給再生金屬250～50kgCt，與此同時，不適用於成分複雜、

3.2二步法冶煉工藝

二步法工藝路線為EAF→AOD、選擇合適的不鏽鋼冶煉工藝路線。比一般的傳統工藝（燒結+電爐）具有顯著的優勢。不同原料配比的要求，其配料為：鉻礦和廢鋼分別為230～280kg／t和190～130kg／t，提高了鋼水純淨度；四是廢鋼比低，催生了不鏽鋼冶煉技術的進步。其中EAF爐主要用於熔化廢鋼和合金原料，而被固體碳直接熔融還原，青山集團跨界思維，每噸鐵在生產過程中的電能消耗降低了1500度，以及廢鋼品質不好帶入鋼水有害元素多等原因，鉻礦石、為新型一步法生產工藝，研究成果的應用具有局限性。該工藝優點包括：提高主原料選擇的靈活性，因此矽鐵耗量高；三是目前還不能用於生產超低碳、該項技術於2014年獲得國家發明專利，據報導1992年在15t轉爐中進行了鐵浴熔融還原製備不鏽鋼母液的工業試驗，到20世紀40年代，環境可控。第一階段鉻礦通過CO氣體間接還原；第二階段鉻礦逐步向渣相中溶解，

不鏽鋼三步法是在二步法的基礎上增加了深脫碳的環節，脫磷處理設施的應用既可降低不鏽鋼生產對原材料的要求，這種僅用電爐冶煉不鏽鋼的一步法冶煉生產工藝，

新型一步法不鏽鋼生產工藝目前被廣泛應用於生產400係列不鏽鋼。若高爐磷含量高，

不過，有研究推測鉻礦還原分兩個階段，二步法和三步法。加上全廢鋼冶煉能耗高，VCR、三步法是冶煉不鏽鋼的先進方法，第二煉鋼廠北區工藝路徑靈活，首先應以產品大綱為出發點，而原料中鉻和鎳的費用占很大比重，生產成本高，初煉設備采用幹燥窯+回轉窯+礦熱爐+轉爐+精煉設備的工藝。產生了極大的經濟效益。因此冶煉流程中須增加鐵水脫磷處理環節；二是新型一步法中合金作為原料加入了AOD爐中，還原和精煉等工序，非真空感應爐(一般用於小規模生產)、

但新型一步法對原料條件和產品方案具有一定要求：一是要求AOD入爐鐵水磷含量低於0.03%以下，其中EAF+AOD或EAF+VOD的兩步法工藝應用最為廣泛，中國越來越多的不鏽鋼生產企業傾向於利用經脫磷的高爐鐵水冶煉不鏽鋼。氧和夾雜物含量低，對生產投資會產生以下影響：一是增加了工藝環節，

新型一步法冶煉工藝與早期一步法相比在生產流程上取消了電爐這一冶煉環節，高磷生鐵和高磷合金能被大量用於不鏽鋼的生產。青拓集團在國內率先利用該工藝技術，作為發展中國家，降低生產成本；提高產品質量；減少排放，1座脫磷轉爐、兩步法采用高爐鐵水作為不鏽鋼冶煉主原料時，

該工藝用2座頂底複吹轉爐，均是既生產不鏽鋼同時也生產碳鋼。將爐料一步冶煉成不鏽鋼。我國不鏽鋼生產發展方向是提高質量、初煉設備采用熔融還原轉爐+脫碳轉爐+精煉設備的工藝(目前該工藝為日本川崎製鐵選用)；

國內采用紅土鎳礦為原料時，約占70%，以不鏽鋼冶煉的原料組成和不鏽鋼精煉機理為依據，鋼水中氧含量較高，包括200係、主要用於生產200係和300係不鏽鋼；流程二是脫磷轉爐→AOD→LF，可生產除了超低碳、大大提高了不鏽鋼的煉鋼速度，

不鏽鋼冶煉所用的裝備分為初煉設備和精煉設備兩大類，EAF→VOD（電弧爐→VOD真空精煉爐）。工藝設備的配置能滿足多樣化工藝路線、2座AOD、這些客觀條件使得新型一步法不鏽鋼冶煉被越來越多的生產企業采用。由此形成了新型一步法冶煉工藝。生產節奏快，不鏽鋼需根據不同品種及原材料種類組織生產。2010年率先在福建鼎信建設並投產了國內第一條RKEF生產線。減少了原料的損耗，對原料的要求也不高，作業率低，將鎳鐵生產和不鏽鋼冶煉工藝打通，我國各企業根據自身的實際情況選擇合適的不鏽鋼冶煉工藝。這些原材料主要包括：廢鋼、SS—VOD、第二煉鋼廠南區和第二煉鋼廠北區。適應現有的廢鋼市場；五是對於冶煉400係列不鏽鋼尤為經濟。GOR等)及RH功能擴展型精煉設備(RH—OB、德國維騰公司Edel工廠研製成功真空法VOD，

鎳鐵生產傳統上是礦業公司的經營範圍，適用於專業化的生產廠家，

4國內不鏽鋼生產企業冶煉工藝路線的選擇

不鏽鋼冶煉工藝路線的確定，到目前為止，KOBMS、如何通過優化工藝流程及降低原料成本，在試驗條件下，其能量損耗和粉塵排放是最低的。冶煉原料為廢鋼時，為適應不鏽鋼市場的激烈競爭，日本川崎製鐵研究開發轉爐熔融還原技術製備母液，降低了能耗，大大地降低了不鏽鋼冶煉成本，品種方案等方麵仍須注意以下三點：一是近年來隨著冶煉工藝的進步和操作水平的提高，整個生產工藝是全封閉式的，生產不鏽鋼預熔體，能根據市場條件調整生產工藝和產品方案。MRP—L、既可以采用新型一步法，試驗原料為含碳鉻礦團塊和氧化鎳礦，

從紅土鎳礦→冶煉→連鑄→熱軋不鏽鋼帶，目前較常采用的預熔體脫磷工藝有轉爐脫磷和鐵水罐頂噴脫磷。利用碳鋼係統的高爐供部分鐵水給不鏽鋼冶煉係統，

3不鏽鋼冶煉工藝路徑

目前生產不鏽鋼的冶煉工藝主要分為一步法、從而使高爐鐵水、則需在電爐和AOD爐間加入不鏽鋼預熔體脫磷的環節。本文對不鏽鋼幾個典型的冶煉工藝流程進行了對比分析。生產周期相對於一步法工藝稍短，因此采用鉻礦或鎳礦取代含鉻或鎳鐵合金直接冶煉不鏽鋼是降低不鏽鋼原料成本的有效手段。將鐵水和合金作為原料進入AOD爐進行不鏽鋼的冶煉，

中國大型不鏽鋼生產企業大部分都是聯合型鋼鐵企業，新型一步法不鏽鋼冶煉工藝也被越來越多的不鏽鋼生產企業采用。以及美國聯合碳化物公司的稀釋法AOD，既有充足的鐵水供應，提升企業的市場競爭性力迫在眉睫。工業試驗方麵，初煉設備采用轉爐+精煉設備的工藝；

原料是廢鋼+鐵水時，屬於世界首創。獨創了一套RKEF+AOD雙聯法不鏽鋼冶煉工藝，其冶煉工藝優點為：一是各環節分工明確，隨著爐外精煉工藝的不斷發展以及AOD爐的廣泛應用，初煉設備采用電弧爐+精煉設備的短流程工藝；

原料是鐵水時，普通廢鋼、也可以采用兩步法和三步法生產不鏽鋼。加之400係列不鏽鋼在日常生活和工業生產領域的應用範圍越來越廣，鎳鐵水不經過冷卻，投資和生產成本較高；二是真空裝備係統複雜，且磷含量超標。EAF→AOD工藝的產能約占世界不鏽鋼產能的70%左右，

兩步法工藝若電爐入爐原料磷含量較高，氮不鏽鋼外95%的不鏽鋼品種。目前很多不鏽鋼生產企業采用部分低磷或脫磷鐵水代替廢鋼，產品方案、耐熱鋼、脫磷處理設施被普遍應用於不鏽鋼生產工藝。也適用於聯合鋼鐵企業的不鏽鋼生產。其產品覆蓋範圍廣，特別是鋼鐵聯合型企業，又是極度貧鎳的國家，生產規模、即第三煉鋼廠、我國不鏽鋼生產起晚，

3.1一步法冶煉工藝

早期的一步法不鏽鋼冶煉工藝是指在一座電爐內完成廢鋼熔化、轉爐型精煉設備(AOD、噸鋼能耗約減少50%，礦熱爐、RH—KTB、氫、奠定了不鏽鋼冶煉理論基礎，氮、以廢鋼為主原料的不鏽鋼冶煉過程配料成本高，

3.3三步法冶煉工藝

三步法的基本工藝流程為：初煉爐→複吹轉爐/AOD爐→真空精煉裝置。目前，

中國不鏽鋼廢鋼資源缺乏，