針對不銹鋼原材料價格居高不下、電極價格不斷上漲、不銹鋼成本居高不下的現(xiàn)狀，分析了鎳鉻生鐵、高碳鉻鐵、鑄鐵等原材料的特點，以及研究了Si和C元素在原料中的優(yōu)化利用。將電爐、AOD等工藝相結(jié)合，開發(fā)出1601電雙爐+501中頻爐法生產(chǎn)不銹鋼預熔工藝。將高碳鉻鐵和鉻鎳生鐵分開熔煉，縮短電爐熔煉時間，中頻爐與AOD率相匹配；電爐+雙中頻爐該工藝用于在鋼包電爐渣中開展CrO還原工藝，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0.8kgt，降低了不銹鋼鑄造成本。
近年來，我國不銹鋼市場需求和產(chǎn)能均呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。中國已成為不銹鋼的主要生產(chǎn)國和消費國。 2018年我國不銹鋼產(chǎn)量2670萬噸，其中300系不銹鋼產(chǎn)量1282萬噸，占比48%。 300系列不銹鋼主要用電烤箱
-AOD生產(chǎn)過程分兩步。由于不銹鋼廢料資源少、價格高，國內(nèi)不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)普遍采用鉻鎳+高鉻生鐵作為電爐的主要原料。 EAF-AOD兩步法生產(chǎn)300系鉻鎳不銹鋼，大量使用鉻鎳生鐵代替純鎳或其他優(yōu)質(zhì)鎳，可降低不銹鋼鑄造成本。
太鋼在二鋼二廠北區(qū)開發(fā)了以鉻鎳生鐵為主要原料的奧氏體不銹鋼鑄造工藝。該技術(shù)摒棄了用鎳鐵和不銹鋼鑄造奧氏體不銹鋼的傳統(tǒng)工藝。廢鋼為主要原料。以鎳生鐵和高鉻含量為主要原料，熔合形成用于AOD的初始含鉻鎳不銹鋼熔體（以下簡稱預熔體），然后精煉。由于鉻鎳生鐵和含鉻量高的塊狀合金，密度大，在電爐熔煉過程中難以穿井，熔煉速度慢，導致電爐能耗高，熔煉時間長，電極消耗高同時電爐吹氧助熔鉻的氧化加劇。為此，太鋼于2013年投產(chǎn)3臺50t大功率熔煉高鉻中頻爐和熔煉鉻鎳生鐵電爐3臺。兩個爐子熔化的預溶液在同一個鋼包中混合，然后與AOD混合進行精煉。
1 電爐和中頻爐工藝參數(shù)
1.1160t電爐功能及主要參數(shù)太鋼二鋼2160t不銹鋼電爐于2006年10月投產(chǎn)，主要冶金功能為熔煉合金、鉻鎳生鐵、不銹鋼廢鋼、渣鋼等不銹鋼原料，為AOD提供不銹鋼預溶，主要用于鎳鋼的生產(chǎn)。電爐主要參數(shù)見表1。
1.250t中頻爐功能及主要參數(shù)
太鋼二鋼50t中頻爐具有熔煉速度快、生產(chǎn)效率高、使用靈活、適應(yīng)性強、金屬燒損低、貴元素回收率高等特點。中頻爐主要技術(shù)參數(shù)見表2。
2 鑄造工藝
2.1 工藝流程
中頻爐+電爐，AOD爐不銹鋼冶煉工藝雙熔預溶，主要生產(chǎn)鎳鉻不銹鋼，工藝路線如圖1所示。
2.2 中頻爐熔煉特性
中頻爐主要熔煉高碳鉻鐵。高碳鉻鐵可裝4550t。根據(jù)計算，選擇合理型號的高碳鉻鐵，確保預熔液中鉻和硅的含量達到目標值典型304不銹鋼成分結(jié)構(gòu)見表3 在合金熔煉過程中，高碳鉻鐵分批加入，中頻爐連續(xù)進料熔化，無需吹氧。高碳鉻鐵完全熔化后，溫度達到1630，斷電后鋼在不銹鋼鋼包中，不進行成分分析。
2.3 電爐冶煉特點
160t電爐的負荷主要是鉻鎳生鐵、不銹鋼廢料、渣鋼等。裝料量為125t，典型的304批量裝料結(jié)構(gòu)見表3，電爐冶煉過程中采用吹氧脫硅加速裝料熔化。同時加入石灰和輕燒白云石進行磨粒，保證爐渣的堿度為1.5。爐料完全熔化時，鋼水中Si0.5%，溫度1650。通電后，電爐中的鋼渣在與高鉻熔體相連的鋼包中混合。在穿線過程中，鉻鐵熔體中的爐渣和硅在鋼流的完全攪拌下發(fā)生還原反應(yīng)。爐渣中的Cr2O被還原排出。鋼精煉完成后，將爐渣去除并與AOD 混合進行精煉。
3 討論與分析
傳統(tǒng)的鎳基不銹鋼生產(chǎn)工藝為兩步法，將廢鋼、鉻鎳生鐵、高鉻含量等合金在電爐中熔化。在聚變過程中，氧氣被吹入以幫助聚變。熔化時間長，鉻鎳元素燒壞。開發(fā)的電爐+中頻爐雙熔不銹鋼預熔工藝，實現(xiàn)鉻鎳元素分步熔煉。與傳統(tǒng)電爐熔煉不銹鋼預熔工藝相比，具有以下特點：
(1) 縮短施法時間
傳統(tǒng)工藝是在電爐中加入鉻鎳生鐵、高鉻、礦渣鋼等耐火固體原料。燒成時間長，電爐敲擊時，在電爐中加入硅鐵。爐中減少爐渣中的NiO和CrO3，這使得電爐熔煉過程相對較長，一般熔一個爐需要90分鐘，而AOD熔煉時間約為75分鐘，這導致電爐和ODA產(chǎn)率不匹配。在新的雙工工藝中，電爐和中頻爐分別熔化不同類型的爐料。中頻爐熔煉高碳鉻鐵，溫度適宜即可出鋼。一般熔化時間為70分鐘。
160t電爐主要熔煉鎳鉻生鐵和不銹鋼廢料。由于減少了45-50t，電爐的負荷由二變一。提高生產(chǎn)效率，縮短鑄造時間。在60 分鐘。電爐熔煉過程可適當減少吹氧量。減少金屬和鉻元素的吹損。電爐+中頻爐雙工藝的實施，匹配了電爐和AOD爐的熔煉速度。
(2)提高鉻回收率。
原工藝電爐的原料主要是鉻鎳生鐵、高碳鉻鐵、不銹鋼廢料等高鉻材料。電爐熔煉過程中吹氧助熔，元素鉻燃燒嚴重，回收率低，一般在93%左右爐渣中Cr2O含量較高（實測為6%~10%） ，這與負載結(jié)構(gòu)直接相關(guān)）。長期以來，電爐不銹鋼冶煉總是將初期渣通過渣門排到渣槽，再將渣送入渣槽處理。在排渣過程中，不可避免地會有一定量的鋼水混入渣中，從而產(chǎn)生鉻。性能很差。
中頻爐熔煉高碳鉻鐵后，電爐不再添加高碳鉻鐵，減少了電爐氧化鉻的損失。電爐初期的爐渣不再排入渣槽，而是在放氣時從中頻爐中排入鐵鉻熔體的預熔鋼包中，采用放氣鋼流充分攪拌以獲得2.5%的高鉻溶液。
電爐渣中的硅和Cr2O發(fā)生還原反應(yīng)，提高了鉻收率，鉻收率達到95%以上。在雙中頻爐+電爐工藝中，爐渣中Cr2O的還原、工藝組成以及工藝與未使用中頻爐的鉻性能對比見表4。
(3)減少電烤箱的電極消耗。
原工藝電爐裝料量為175噸，裝料含高碳鉻鐵50噸。電爐熔煉困難，熔煉時間長，電極消耗高。新工藝電爐承載能力為125t，中頻爐熔煉高水平鉻無電極消耗，電爐電極消耗+中頻爐預熔液降低與原始工藝相比減少了0.8 kg。
4。結(jié)論
(1) 開發(fā)出160t電爐+50t中頻爐雙法生產(chǎn)鎳基不銹鋼技術(shù)，開展高碳鉻鐵和鉻生鐵-鎳分熔工藝，縮短了鎳基不銹鋼熔煉時間電爐，實現(xiàn)電爐與AOD的節(jié)奏匹配；
(2)開發(fā)了雙電爐+中頻爐法，以減少電爐爐渣中的Cr2O。該工藝提高了鉻回收率，降低了電極消耗。與原工藝相比，鉻回收率提高2.2%，電極消耗降低0.8kgt。顯著降低不銹鋼鑄造成本。