至德鋼業(yè)不銹鋼板坯冶煉和連鑄制造工程

 浙江至德鋼業(yè)有限公司將原料（廢鋼、合金鐵等）按照一定配比混合后裝入爐內(nèi)，在電爐里靠電弧產(chǎn)生的熱進行熔煉，并進行脫氧、脫硫以及溫度和成分的調(diào)整。電爐出鋼后的鋼液通過中間包倒入AOD爐內(nèi)，加入精煉劑除氧，吹進惰性氣體氬氣，降低碳及硫的含量，同時調(diào)節(jié)化學成分?；蛘邔⒔?jīng)過電爐預脫碳的鋼水裝入VOD，在一定的真空度下繼續(xù)脫碳和還原精煉，生產(chǎn)出符合要求的不銹鋼。對冶煉要求較高的超低碳、超低氮不銹鋼，可采用EAF+AOD+VOD三步法的工藝流程。精煉后的不銹鋼水通過連鑄機生成不銹鋼板坯。

一、不銹鋼冶煉

  不銹鋼冶煉的核心問題是解決“降碳”和“保鉻”的矛盾。在高鉻鋼液中鉻比碳優(yōu)先氧化，在正常冶煉溫度下，要把碳降到0.03%以下，則平衡的鉻只能保持在4%左右。提高冶煉溫度固然能適當提高鉻的平衡含量，但耐火材料卻難以承受，比如含鉻18%的鋼液要做到脫碳保鉻，溫度要達到1900℃以上。

  采用的方法有兩種，一是在真空下精煉；二是向鋼液中吹入氬氣、氮氣等惰性氣體稀釋爐氣中的一氧化碳。根據(jù)這兩種思想，60年代先后開發(fā)了VOD和AOD等爐外精練新技術(shù)，實現(xiàn)了在較低的溫度下不使鉻大量氧化而迅速降碳，從而比較好的解決了“降碳”和“保鉻”的矛盾。當然，爐外精練的作用還不僅僅如此，在脫氫、脫氧、脫硫、去除夾雜物、提高鋼質(zhì)純度等方面也顯示了很大的優(yōu)越性。

  AOD是氬氧脫碳法（Argon Oxygen Decarburization）的簡稱，一般都是和電爐進行雙聯(lián)煉鋼。是通過向鋼液中吹入氬氣、氮氣等惰性氣體降低脫碳時產(chǎn)生的一氧化碳分壓，提高高碳鋼水的脫碳效率，而且鉻不會被大量氧化。具有以下優(yōu)點：a、脫碳速度高，很容易將碳從高碳區(qū)降至很低，生產(chǎn)效率高；b、能大量使用高碳鉻鐵等較低廉的合金料，冶煉成本低；c、鉻的氧化較少，回收率比電爐高，因此還原劑的使用量相對較少，有利于降低成本；d、鋼水攪拌力強，有利于脫硫和脫氧。AOD爐的缺點是脫氮比較困難，超低氮鋼一般用VOD爐冶煉。

  VOD是真空吹氧脫碳法（Vaccum Oxygen Decarburization）的簡稱，是一種采用真空裝置降低一氧化碳分壓進行脫碳的爐外精練法。因為在真空裝置中脫碳，一般是從0.4%～0.6%碳的范圍開始，需要先經(jīng)過電爐或轉(zhuǎn)爐預脫碳。具有以下優(yōu)點：a、降碳、保鉻效果好，通過控制真空度，可在鉻幾乎不被氧化的情況下脫碳；b、由于是在鋼包中精練，精煉后不吸收氮、碳，更適合冶煉超低碳、超低氮的不銹鋼；c、脫氧效果良好，但脫硫效果遠不如AOD，生產(chǎn)效率也比AOD低。

 目前不銹鋼絕大多數(shù)采用EAF（電弧爐）→AOD二步冶煉法，冶煉超低碳、超低氮不銹鋼時也采用EAF→AOD→VOD三步煉鋼法。

二、不銹鋼連鑄

 不銹鋼的鑄造有模鑄和連鑄兩種方法。1960年以前，各國生產(chǎn)的不銹鋼大部分采用模鑄，從60年代以后大規(guī)模普及連鑄技術(shù)，到1985年全世界不銹鋼的連鑄比已達到70%以上，西方工業(yè)發(fā)達國家已基本上用連鑄取代了模鑄。從模鑄到連鑄，是不銹鋼澆鑄工藝的一次大飛躍。它不僅顯著提高了鋼水收得率，從而使綜合成材率提高10%以上，而且還省略了開坯工序，大量節(jié)約了能耗；與爐外精煉相配合，也顯著提高了生產(chǎn)效率。爐外精煉+連鑄已成為現(xiàn)代化不銹鋼煉鋼工藝的主要標志。

1. 連鑄機結(jié)構(gòu)

  連鑄機各個組成單元的作用和工作原理為：

 a. 鋼包回轉(zhuǎn)臺 

    安裝在澆鑄平臺上，用以放置鋼水包，做澆鑄前的準備工作(吹氬氣、測溫、稱量等)?；剞D(zhuǎn)臺上可同時放置兩個鋼水包，一個作業(yè)，一個做準備工作。

 b. 中間包

   用以接受鋼水包的鋼液，然后使鋼液流向結(jié)晶器進行澆鑄。它的主要功能是：保持鋼流穩(wěn)定、溫度均勻和夾雜物的上浮。

 c. 結(jié)晶器

  結(jié)晶器是連鑄機的核心部分，鋼水在其中凝固結(jié)晶和成形。結(jié)晶器形狀和尺寸根據(jù)鑄坯的設定規(guī)格制作，通常寬度可調(diào)。

 d. 結(jié)晶器振動機構(gòu)

  為防止凝固殼或鋼液與結(jié)晶器壁粘結(jié)和加大結(jié)晶器內(nèi)的熱傳導，鑄機上設置有結(jié)晶器振動裝置。利用該機構(gòu)的反復運動，使結(jié)晶器在澆鑄過程中以一定的頻率和振幅上下振動。

 e. 二次冷卻裝置（二冷段）

  鑄坯在結(jié)晶器下形成硬殼的厚度大約為20mm，內(nèi)部仍為液芯，需要噴水加速冷卻，使其完全凝固。為破壞和限制連鋅坯中心部分柱狀晶的發(fā)展，減小偏析，不銹鋼連鑄機在二冷段的上部裝設有電磁攪拌裝置。為取得更好的鑄坯組織，有的連鑄機除二冷段設置電磁攪拌外，在結(jié)晶器外圍也安裝了電磁攪拌裝置。

 f. 夾送輥(支撐輥)

  使鑄坯以一定速度拉拔移動，同時矯直鑄坯。

 g. 火焰切割機

  夾送輥拉出的連鑄坯經(jīng)過輸送輥道送入火焰切割機，切割成定尺坯。

  h. 引錠桿

  澆鑄前，引錠桿的頭部作為結(jié)晶器的“活底”將其下口堵住，并用石棉繩塞好間隙。在引錠桿頭上放些廢鋼板、碎鋼等，以使鑄坯與引錠頭既連接牢固又有利于脫錠。而引錠桿的尾部則應夾在拉矯機中。開始澆鑄時，引錠桿頭部逐漸與鑄坯凝結(jié)在一起。拉坯時，拉矯機將強制地從結(jié)晶器中拉出引錠桿及與其連在一起的鑄坯，直至鑄坯被矯直、脫掉引錠桿為止。其后的拉坯將通過拉矯輥夾緊鑄坯連續(xù)拉出，而引錠桿會被送離連鑄生產(chǎn)線存放、清理好以備再用。

 2. 連鑄生產(chǎn)流程

   進行連續(xù)澆注時鋼包中的鋼液經(jīng)過中間包注入結(jié)晶器，結(jié)晶器的底部由引錠承托，結(jié)晶器采用水冷，由于冷卻水的強烈冷卻作用使鋼液迅速冷卻為具有一定坯殼厚度的鑄坯，并與引錠凝為一體。當鋼液澆至規(guī)定高度時，開動拉矯機，拉輥以一定速度拉著引錠把鑄坯拉出結(jié)晶器。為了防止鑄坯坯殼被拉斷，并減少結(jié)晶器內(nèi)的拉坯阻力，在澆注過程中結(jié)晶器始終要進行往復振動。鑄坯出結(jié)晶器以后，進入噴水冷卻的二次冷卻區(qū)直到完全凝固。當鑄坯進入拉矯機后，脫去引錠，鑄坯經(jīng)過矯直，再經(jīng)切割機切成定尺長度，由輸送輥道運走。隨著鋼液的不斷注入，鑄坯不斷向下伸長，并被切割運走，形成了連續(xù)澆注的過程。