160 t電爐+50 t中頻爐冶煉不銹鋼預熔液工藝實踐★

王建昌， 馮煥林， 陳景鋒， 王新錄

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司， 山西 太原 030003）

近年來，中國不銹鋼市場需求和產能均呈快速增長趨勢[1]，中國已成為不銹鋼生產及消費大國，2016年我國不銹鋼產量2494萬t，其中300系不銹鋼生產量1269萬t，占比50.9%，目前我國300系不銹鋼主要采用電爐—AOD二步法工藝生產。由于不銹廢鋼資源較少，價格高，目前國內不銹鋼生產企業普遍采用鉻鎳生鐵+高鉻作為電爐主原料，EAF—AOD二步法工藝生產300系鉻鎳不銹鋼，大量使用鉻鎳生鐵替代純鎳或其他高品位鎳，可以降低不銹鋼冶煉成本[2-4]。

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡稱太鋼）在煉鋼二廠北區開發出以鉻鎳生鐵為主原料的奧氏體不銹鋼冶煉技術，該技術摒棄了以鎳鐵、不銹鋼廢鋼為主原料的傳統奧氏體不銹鋼冶煉工藝，采用鉻鎳生鐵、高鉻為主原料，冶煉形成供AOD使用的含鉻鎳的不銹鋼初始熔液（下文稱預熔液），再進行精煉。由于鉻鎳生鐵、高鉻為塊狀合金，密度大，電爐冶煉過程中穿井困難，熔化速度慢，造成電爐電耗高，冶煉時間長，電極消耗高等現象，同時電爐吹氧助熔時加重了鉻元素的氧化。為此，太鋼于2013年新上3臺50 t高功率中頻爐，用于熔化高鉻，電爐熔化鉻鎳生鐵，2個爐子熔化后的預溶液兌入同一鋼包內，再兌入AOD進行精煉。

1 電爐、中頻爐工藝參數

1.1 160 t電爐功能及主要參數

太鋼煉鋼二廠2×160 t不銹鋼電爐投產于2006年10月，主要冶金功能是熔化合金、鉻鎳生鐵、不銹廢鋼、渣鋼等不銹鋼原料，為AOD提供不銹鋼預溶液，主要用于鎳鋼生產，電爐主要參數見表1。

表1 160 t UHP電爐主要設備參數

1.2 50 t中頻爐功能與主要參數

太鋼煉鋼二廠50 t中頻爐具有熔化速度快、生產效率高；使用靈活、適應性強；金屬燒損少、貴重元素收得率高等特點。中頻爐主要技術參數見表2。

表2 50 t中頻感應爐主要技術參數

2 冶煉工藝

2.1 工藝流程

中頻爐+電爐雙聯熔化預溶液兌AOD爐冶煉不銹鋼工藝，主要生產鎳鉻系不銹鋼，工藝路線見圖1。

圖1 電爐+中頻爐雙聯生產鎳不銹鋼工藝流程

2.2 中頻爐冶煉特點

中頻爐主要熔化高碳鉻鐵，高碳鉻鐵裝入量為45～50 t，根據計算選擇合理的高碳鉻鐵種類，保證預熔液中鉻含量、硅含量達到目標值，典型304不銹鋼配料結構見表3。

表3 典型304不銹鋼電爐、中頻爐配料結構

在熔化合金過程中，高碳鉻鐵分批加入，中頻爐連續送電熔化，不進行吹氧，高碳鉻鐵全部熔化后，測溫達到1 630℃，停電出鋼到不銹鋼包內，出鋼時不進行成分分析。

2.3 電爐冶煉特點

160 t電爐爐料主要是鉻鎳生鐵、不銹廢鋼、渣鋼等，裝入量125 t，典型304爐料配料結構見表3。電爐冶煉過程中吹氧脫硅助熔，加快爐料熔化，同時加入石灰、輕燒白云石進行造渣，保證爐渣堿度1.5，當爐料全部熔化，鋼液中w（Si）≤0.5%，溫度1650℃，停電出鋼，電爐鋼渣混出到接有高鉻熔液的鋼包內，出鋼過程在鋼流充分攪拌下，爐渣與鉻鐵熔液中的硅發生還原反應，渣中Cr2O3被還原，出鋼結束后進行扒渣，兌入AOD進行精煉。

3 討論分析

用電爐+中頻爐雙聯熔化不銹鋼預熔液，在冶煉不銹鋼的工藝方面開拓了新思路，與傳統的電爐熔化不銹鋼預熔液的冶煉工藝相比，具有以下特點：

1）縮短了冶煉時間。傳統工藝中電爐中加入鉻鎳生鐵、高鉻、渣鋼等難熔固體原料，通電時間長，且在電爐出鋼時爐內加硅鐵進行還原爐渣中NiO、Cr2O3，這樣使得電爐冶煉的過程相對延長，一般要90 min冶煉一爐，而AOD冶煉時間在75 min左右，造成電爐與AOD生產節奏不匹配。在新的雙聯工藝中，電爐與中頻爐分工別熔化不同種類爐料，中頻爐熔化高碳鉻鐵，當溫度合適時即可出鋼，一般冶煉時間70 min。160 t電爐主要熔化鉻鎳生鐵、不銹鋼廢鋼，由于裝入量減少45～50 t，電爐裝料由兩次變為一次，生產效率提高，冶時縮短為60 min，電爐冶煉過程可適當減少吹氧量，降低金屬和鉻元素吹損。電爐+中頻爐雙聯工藝的實施，實現了電爐與AOD爐冶煉節奏匹配。

2）提高了鉻的回收率。傳統工藝中由于部分高碳鉻鐵在電爐配料時加入，電爐熔化過程吹氧時會造成鉻氧化損失，回收率偏低，一般在93%左右。采用新工藝后，電爐不再加入高碳鉻鐵，減少了電爐吹氧鉻損失。在電爐出鋼時，將裝有高鉻熔液的鋼包吊到電爐出鋼位，利用出鋼鋼流沖擊進行充分攪拌，使高鉻溶液中的2.5%硅與電爐渣中Cr2O3發生還原反應，提高了鉻收得率，鉻的收得率達到95%以上。中頻爐+電爐雙聯工藝鋼包內還原渣中Cr2O3工藝與未使用中頻爐工藝成分及鉻收得率對比見表4。

表4 中頻爐、電爐出鋼后爐外混兌與未用中頻爐成分對比 %

3）降低了電爐電極消耗。原工藝電爐裝入量175 t，且爐料中有50 t高碳鉻鐵，電爐冶煉難度大，冶煉時間長，電極消耗較高。新工藝電爐裝入量125t，中頻爐熔化高鉻沒有電極消耗，電爐+中頻爐預熔液電極消耗較原工藝降低0.8 kg/t。

4 結論

1）開發了160 t電爐+50 t中頻爐雙聯法生產不銹鋼預熔液工藝，實現了高碳鉻鐵與鉻鎳生鐵分工序熔化，縮短了電爐冶煉時間，實現了電爐與AOD節奏匹配。

2）開發了電爐+中頻爐雙聯法鋼包內還原電爐渣中Cr2O3工藝，提高鉻回收率，降低電極消耗，與原工藝相比，鉻回收率提高2.2%，電極消耗降低0.8 kg/t，大幅降低了不銹鋼冶煉成本。

[1]劉瀏.不銹鋼冶煉工藝與生產技術[J].河南冶金，2010，18（6）：1-5.

[2]谷宇，劉亮.太鋼不銹鋼高效低成本生產技術[J].煉鋼，2014，30（4）：75-78.

[3]任選.鉻鎳生鐵在不銹鋼生產中的應用 [J].山西冶金，2012（4）：29-30.

[4]劉衛東.三步法和二步法不銹鋼冶煉工藝的分析和生產實踐[J].特殊鋼，2013，34（5）：34-37.