寶鋼不銹鋼分公司海外培訓(xùn)教材

寶鋼不銹鋼分公司海外培訓(xùn)教材

（不銹鋼基礎(chǔ)知識(shí)篇）

2006年12月15日

第一章不銹鋼基礎(chǔ)知識(shí)

不銹鋼是建筑、家電、石油、化工、化肥、合成纖維和石油提煉等工業(yè)部

門(mén)中廣泛使用的金屬材料。通常所講的不銹鋼是不銹鋼與耐酸鋼的總稱。不銹

鋼不一定耐酸，但耐酸鋼同時(shí)又是不銹鋼。當(dāng)鋼中輅含量在10.5%以上時(shí)，鋼

的表面在大氣中會(huì)形成一層致密的氧化鋁，使鋼具有了防銹性，能防止鋼的基

體進(jìn)一步氧化，起到了對(duì)鋼基體的愛(ài)護(hù)作用。輅含量大于10.5%以上的鋼稱為

不銹鋼。

在同一介質(zhì)中，不同種類的不銹鋼腐蝕速度大不相同，而同一種不銹鋼在

不同的介質(zhì)中腐蝕行為也大不一樣。因此把握各類不銹鋼的特點(diǎn)，關(guān)于正確選

擇和使用不銹鋼是專門(mén)重要的。

不銹鋼不僅要耐蝕，還要具有較好的力學(xué)性能、良好的切削加工性能和焊

接性能。

到目前為止，不銹鋼已進(jìn)展到了近200個(gè)鋼種，性能不同，生產(chǎn)工藝各異。

不銹鋼良好的耐蝕性，較低的愛(ài)護(hù)成本，優(yōu)良的外觀，使其在化工、食品、石

油、建筑、電器工程、裝飾、核工業(yè)等領(lǐng)域廣泛得到應(yīng)用。

目前全世界年產(chǎn)不銹鋼在2400萬(wàn)t左右。每年不銹鋼的需求量還以6%的

比率增長(zhǎng)，而中國(guó)需求量在以每年8%以上的速度增長(zhǎng)，高于世界平均增長(zhǎng)率。

1.1金屬腐蝕機(jī)理

1.1.1腐蝕過(guò)程

在外界介質(zhì)的作用下使金屬逐步受到破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕。腐蝕差不多上

有兩種形式：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕在腐蝕過(guò)程中形成某種腐蝕產(chǎn)

物。這種腐蝕產(chǎn)物一樣都覆蓋在金屬表面上形成一層膜，使金屬與介質(zhì)隔離開(kāi)

來(lái)。如果這層化學(xué)生成物是穩(wěn)固、致密、完整并同金屬表層牢固結(jié)合的，則將

大大減輕甚至能夠防止腐蝕的進(jìn)一步進(jìn)展，對(duì)金屬起愛(ài)護(hù)作用。形成愛(ài)護(hù)膜的

過(guò)程稱為鈍化。

可見(jiàn)，氧化膜的產(chǎn)生及氧化膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是化學(xué)腐蝕的重要特點(diǎn)。因此,

提升金屬耐化學(xué)腐蝕的能力，要緊是通過(guò)合金化或其它方法，在金屬表面形成

一層穩(wěn)固的、完整致密的并與基體結(jié)合牢固的氧化膜。

1.1.2腐蝕類型

金屬材料在工業(yè)生產(chǎn)中的腐蝕失效形式是多種多樣的。不同材料在不同負(fù)

荷及不同介質(zhì)環(huán)境的作用下，其腐蝕形式要緊有以下幾類：

一樣腐蝕：金屬裸露表面發(fā)生大面積的較為平均的腐蝕，雖降低構(gòu)件受力

有效面積及其使用壽命，但比局部腐蝕的危害性小。

晶間腐蝕：指沿晶界進(jìn)行的腐蝕，使晶粒的連接遭到破壞。這種腐蝕的危

害性最大，它能夠使合金變脆或喪失強(qiáng)度，敲擊時(shí)失去金屬聲響，易造成突然

事故。晶間腐蝕為奧氏體不銹鋼的要緊腐蝕形式。

應(yīng)力腐蝕：金屬在腐蝕介質(zhì)及拉應(yīng)力（外加應(yīng)力或內(nèi)應(yīng)力）的共同作用下

產(chǎn)生破裂現(xiàn)象。斷裂方式要緊是沿晶的、也有穿晶的，這是一種危險(xiǎn)的低應(yīng)力

脆性斷裂，在氯化和堿性氧化物或其它水溶性介質(zhì)中常發(fā)生應(yīng)力腐蝕，在許多

設(shè)備的事故中占相當(dāng)大的比例。

點(diǎn)腐蝕：點(diǎn)腐蝕是發(fā)生在金屬表面局部區(qū)域的一種腐蝕破壞形式，點(diǎn)腐蝕

形成后能迅速地向深處進(jìn)展，最后穿透金屬。點(diǎn)腐蝕危害性專門(mén)大，專門(mén)是對(duì)

各種容器是極為不利的。顯現(xiàn)點(diǎn)腐蝕后應(yīng)及時(shí)磨光或涂漆，以幸免腐蝕加深。

腐蝕疲勞：金屬在腐蝕介質(zhì)及交變應(yīng)力作用下發(fā)生的破壞，其特點(diǎn)是產(chǎn)生

腐蝕坑和大量裂紋。明顯降低鋼的疲勞強(qiáng)度，導(dǎo)致過(guò)早斷裂。腐蝕疲勞不同于

機(jī)械疲勞，它沒(méi)有一定的疲勞極限，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，疲勞強(qiáng)度一直是下

降的。

除了上述各種腐蝕形式以外，還有由于宏觀電池作用而產(chǎn)生的腐蝕。

從上述腐蝕機(jī)理可見(jiàn)，防止腐蝕的著眼點(diǎn)應(yīng)放在：盡可能減少原電池?cái)?shù)量,

使鋼的表面形成一層穩(wěn)固的、完整的、與鋼的基體結(jié)合牢固的鈍化膜；在形成

原電池的情形下，盡可能減少兩極間的電極電位差。

1.1.3不銹鋼的合金化原理

提升鋼耐蝕性的方法專門(mén)多，如表面鍍一層耐蝕金屬、涂敷非金屬層、電

化學(xué)愛(ài)護(hù)和改變腐蝕環(huán)境介質(zhì)等。然而利用合金化方法，提升材料本身的耐

蝕性是最有效防止腐蝕破壞的措施之一，其方法如下；

(1)加入合金元素，提升鋼基體的電極電位，從而提升鋼的抗電化學(xué)腐

蝕能力。一樣往鋼中加入Cr、Ni、Si等元素均能提升其電極電位。由于Ni資

源較缺，Si的大量加入會(huì)使鋼變脆，因此，只有Cr才是明顯提升鋼基體電極

電位常用的元素。

(2)加入合金元素使鋼的表面形成一層穩(wěn)固的、完整的與鋼的基體結(jié)合牢

固的鈍化膜。從而提升鋼的耐化學(xué)腐蝕能力。如在鋼中加入Cr、Si、Al等合

金元素，使鋼的表層形成致密的Cr2O3、SiO2、A12O3等氧化膜，就可提升

鋼的耐蝕性。

(3)加入合金元素使鋼在常溫時(shí)能以單相狀態(tài)存在，減少微電池?cái)?shù)目從

而提升鋼的耐蝕性。如加入足夠數(shù)量的Cr或Cr—Ni,使鋼在室溫下獲得單相

鐵素體或單相奧氏體。

(4)加入Mo、Cu等元素，提升鋼抗非氧化性酸腐蝕的能力。

(5)加入1、Nb等元素，排除Cr的晶間偏析，從而減輕了晶間腐蝕傾

向。

(6)加入Mn、N等元素，代替部分Ni獲得單相奧氏體組織，同時(shí)能大

大提升輅不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性。

1.2不銹鋼的種類和特點(diǎn)

不銹鋼有兩種分類法：一種是按合金元素的特點(diǎn)，劃分為輅不銹鋼和輅銀

不銹鋼；另一種是按在正火狀態(tài)下鋼的組織狀態(tài)，劃分為馬氏體(M)不銹鋼、

鐵素體(F)不銹鋼、奧氏體(A)不銹鋼和雙相(奧氏體A-鐵素體F)不銹

鋼。

1.2.1馬氏體不銹鋼及其特點(diǎn)

經(jīng)熱處理后能夠硬化，有磁性。在溫順的環(huán)境下抗腐蝕。具有相當(dāng)好的彈

性。410鋼是馬氏體不銹鋼的常用鋼種。

高耐蝕性能

增C改善

機(jī)械性能降c改善

韌性

420440B

馬氏體不銹鋼含肥、s鬻10.5%的鋁，在高溫下具有奧氏體組織，在合適的

機(jī)加工性能

冷卻速度下，冷卻到室溫能夠轉(zhuǎn)變成馬氏體1馬氏體不銹鋼鋼種演變見(jiàn)圖lo

420F440A

圖1:馬氏體不銹鋼鋼種演變

典型的馬氏體不銹鋼鋼號(hào)有410、420(1CH3?4Crl3)和440(9Crl8)

等

410鋼加工工藝性能良好?？刹唤?jīng)預(yù)熱進(jìn)行深沖、彎曲、卷邊及焊接。42

0冷變形前不要求預(yù)熱，但焊接前需預(yù)熱，410、420J1要緊用來(lái)制作耐蝕結(jié)構(gòu)

件如汽輪機(jī)葉片等，而420J2要緊用來(lái)制作醫(yī)療器械外科手術(shù)刀及耐磨零件；

440可做耐蝕軸承及刀具。馬氏體不銹鋼化學(xué)成分見(jiàn)表l-lo

表1-1馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分/%

鋼種CrCMnSiPS其它

40311.5^130.151.00.50.0400.030

41011.5^13.50.151.01.00.0400.030Nil.25-2.50

41411.5^13.50.151.01.00.0400.030MoO.60選擇

41612~140.151.251.00.0600.15最小Se0.15最小

416Se12^140.151.251.00.0600.060

42012~140.15最小1.01.00.0400.030Mo0.60選擇

420F12~140.381.251.00.0600.15選擇NiO.5~1.0,

4221C130.20~0.251.00.750.0250.025Nil.25"2.50

43115~170.201.01.00.0400.030MoO.75

440A16~180.60~0.751.01.00.0400.030MoO.75

440B16~180.752.951.01.00.0400.030

440F171.00.40.40.04S0.08或Se0.18

1.2.2鐵素體不銹鋼及其特點(diǎn)

鐵素體不銹鋼的含Cr量一樣為10.5%?30%,碳含量低于0.25%(見(jiàn)表2)。

有時(shí)還加入其它合金元素。金相組織要緊是鐵素體，加熱及冷卻過(guò)程中沒(méi)有

a<=>Y轉(zhuǎn)變，不能用熱處理進(jìn)行強(qiáng)化，只是經(jīng)冷加工后有一些硬化。抗氧化

降Cr改善

性強(qiáng)，加入合金元素可曾,能5酸及含C1-的介質(zhì)中有較強(qiáng)的抗蝕。同時(shí)，它還

具有良好自熱加工性f一上的］冷力麒"。

I/不抗起皮/g:攔八17卜W'Jf!溫冷卻'端節(jié)c其口■蝕性而強(qiáng)度要求較低的構(gòu)件，

I加PS改善化

廣泛吧盥造生產(chǎn)硝i機(jī)加工性能’等諾言黯然工使用的管道等。

抗起皮性?眸

晨打是鐵素體不尋E）代總2■瑞《典型的鐵素體不銹鋼有Crl7型、C

r25型和Cr28型。機(jī)

鐵素體不銹鋼的銅融鏘見(jiàn)圖l-2o鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分見(jiàn)表1-20

430限|

圖1-2鐵素體不銹鋼的鋼種演變

表1-2鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分/%

鋼種CMnpsSiCr其它

4090.081.000.0450.0451.0010.5/11.75Ti6*C/0.75

4050.081.000.0400.0301.0011.5/14.5A10.10/0.30

4290.121.000.0400.0301.0014一0/160

3O33O3Se|o

4300.121.000.0400.0301.00

430E0.121.250.0600.151.0016.0/18.0MoO.6

430FSe0.121.250.0600.加s或Sc改善16.0/18.0SeO.15最小

4340.00機(jī)加工性能16-0/180MoO.75/1.25

309,310,314,3300.必1.00

4360.0雙相〕0MoO.75/1.2

3479.20|l.rff）|0.040n增onCrBM不銹鋼」0.5*C/0.70Nb

Nb避）.20力口Cr、Ni提高強(qiáng)040,0.提高特殊性）23.0/27.00.25N

—免敏化----度和耐氧化性----〃

加Ti避304

…耳??力口Cu、Ti、A1、降沉淀硬化

免敏化不銹(18/8)京、Ni沉淀硬化不銹鋼

古照h田加不銹鋼耐蝕性不足和鐵素體不銹鋼脆性過(guò)大

加Mo耐點(diǎn)蝕

而進(jìn)展起萊的避

均表1-3）「差不2加Mn和N,降18%Cr、8%Ni簡(jiǎn)稱18—8鋼。其特

免Ni提高強(qiáng)度

316小好拉坦的,口曲工

敏0.1%,zlP/HC、I型奧氏體體組織。

化

奧R遠(yuǎn)］還影網(wǎng)看悝產(chǎn)。能夠冷加'"啰揣N不能熱處理硬化,無(wú)磁

響

性。盡管有些笠冷加百由五上微的磁性，然同紅膽工汨灰性消逝。有專門(mén)好的

而寸蝕才生，圖318/8奧氏體不銹鋼為了特殊性能改變某些成分成為：度。

特殊用途鋼種

表1-3奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分/%

鋼種CrNiCMnSiPS其它

30116-186-80.152.01.00.0450.030

30418-208-10.50.082.01.00.0450.030

304L18-208-120.032.01.00.0450.030

309S22-2412-150.082.01.00.0450.030

310S24-2619-220.082.01.50.0450.030

316L16-1810-140.032.01.00.0450.03Mo2.0-3.0

32117-199-120.082.01.00.0450.03Ti5*C

奧氏體不銹鋼一樣用于制造生產(chǎn)硝酸、硫酸等化工設(shè)備構(gòu)件、冷凍工業(yè)低

溫設(shè)備構(gòu)件及經(jīng)形變強(qiáng)化后可用作不銹鋼彈簧和鐘表發(fā)條等。

1.3不銹鋼在各領(lǐng)域的應(yīng)用

131不銹鋼要緊用于廚房、家電、運(yùn)輸、建筑、土木各領(lǐng)域

在廚房器具方面要緊有水洗槽和電氣、煤氣熱水器，家電產(chǎn)品要緊有全自

動(dòng)洗衣機(jī)的滾筒。從節(jié)能和再循環(huán)等環(huán)保的觀點(diǎn)看，不銹鋼的需求有望進(jìn)一步

擴(kuò)大。

在運(yùn)輸領(lǐng)域要緊有鐵道車(chē)輛和汽車(chē)的排氣系統(tǒng)，這是不銹鋼最大的應(yīng)用領(lǐng)

域。從上世紀(jì)80年代以后，鐵路運(yùn)輸車(chē)輛和客車(chē)車(chē)輛開(kāi)始批量使用不銹鋼制

造，提升了運(yùn)輸車(chē)輛和客車(chē)車(chē)輛的壽命周期，降低了使用成本，提升了運(yùn)輸效

率。近年來(lái)隨著都市軌道交通的進(jìn)展，從安全、經(jīng)濟(jì)方面的考慮，不銹鋼車(chē)輛

的使用在持續(xù)增加。

在建筑領(lǐng)域，最近的需求急劇增長(zhǎng)，如：新加坡地鐵車(chē)站的防護(hù)裝置，使

用了不銹鋼外裝飾材。再如日本1980年以后，用于建筑業(yè)的不銹鋼增長(zhǎng)了約

4倍，要緊用作屋頂、大樓內(nèi)外裝飾和結(jié)構(gòu)材。

在土木領(lǐng)域，日本的水壩吸水塔使用不銹鋼。歐美的冰冷地區(qū)，為防止高

速公路和橋梁的凍結(jié)需撒鹽，使用不銹鋼鋼筋。今后不銹鋼在該領(lǐng)域的市場(chǎng)將

有所作為。

1.3.2今后擴(kuò)大不銹鋼應(yīng)用的關(guān)鍵是環(huán)保、長(zhǎng)壽命和IT的普及

關(guān)于環(huán)保方面，第一從大氣環(huán)保的觀點(diǎn)看，用于抑制二嗯英發(fā)生的高溫垃

圾焚燒裝置、LNG發(fā)電裝置和使用煤的高效發(fā)電裝置的耐熱、耐高溫腐蝕不

銹鋼的需求將擴(kuò)大。還有估量在21世紀(jì)初將投入實(shí)際應(yīng)用的燃料電池汽車(chē)的

電池殼也將使用不銹鋼。從水質(zhì)環(huán)保的觀點(diǎn)看，在給水、排水處理裝置中，具

有優(yōu)異耐蝕性的不銹鋼也將擴(kuò)大需求。

關(guān)于長(zhǎng)壽命，在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設(shè)施中，不銹鋼的應(yīng)

用在增加，估量這種潮流將遍及全世界。還有日本一樣住宅建筑的壽命專門(mén)短

為20?30年，廢材處理成為一大咨詢題。最近以壽命達(dá)到100年為目標(biāo)的建

筑物開(kāi)始顯現(xiàn)，如此具有優(yōu)異耐久性的材料需求將增長(zhǎng)。

隨著IT的迅速進(jìn)展，在IT的進(jìn)展和普及過(guò)程中，功能材料在設(shè)備硬件方

面起專門(mén)大的作用，對(duì)高周密度、高功能材料的要求專門(mén)大。如：在手機(jī)和微

機(jī)部件中，靈活應(yīng)用了不銹鋼的高強(qiáng)度、彈性和非磁性等特性，使得不銹鋼的

應(yīng)用擴(kuò)大。還有在半導(dǎo)體和各種基板的制造設(shè)備中，具有良好清潔度和耐久性

的不銹鋼發(fā)揮了重要作用。

不銹鋼具有多種其它金屬?zèng)]有的優(yōu)異性能，是一種具有優(yōu)異耐久性和再循

環(huán)性的材料，今后對(duì)應(yīng)時(shí)代的變化，不銹鋼將廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。

第二章不銹鋼金相組織及熱處理

2.1奧氏體形成元素和鐵素體形成元素

不銹鋼的組成元素按照其對(duì)組織的形成阻礙,分成鐵素體形成元素和奧氏

體形成元素。鐵素體形成元素在相圖中有擴(kuò)大鐵素體區(qū)的作用，如輅、鋁、硅、

鈦、鋸等；奧氏體形成元素有擴(kuò)大奧氏體區(qū)的作用,如碳、鑲、鎰、鉆、氮、

銅等。在不銹鋼的熱加工和使用性能方面能夠通過(guò)操縱鐵素體形成元素或奧氏

體形成元素的含量,達(dá)到改善熱加工性能和使用性能的目的。

2.2奧氏體不銹鋼腐蝕機(jī)理

2.2.1奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。

奧氏體不銹鋼在450?85(TC保溫或緩慢冷卻時(shí)，會(huì)顯現(xiàn)晶間腐蝕。含碳

量越高，晶間蝕傾向性越大。此外，在焊接件的熱阻礙區(qū)也會(huì)顯現(xiàn)晶間腐蝕。

這是由于在晶界上析出富Cr的Cr23c6。使其周?chē)w產(chǎn)生貧輅區(qū)，從而形成

腐蝕原電池而造成的。這種晶間腐蝕現(xiàn)象在前面提到的鐵素體不銹鋼中也是存

在的。

工程上常采納以下幾種方法防止晶間腐蝕：

(1)降低鋼中的碳含量，從全然上解決鉛的碳化物(Cr23c6)在晶界上

析出的咨詢題。通常鋼中含碳量降至0.03%以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要

求。

(2)加入Ti、Nb,形成穩(wěn)固的碳化物(TiC或NbC),幸免在晶界上析

出Cr23C6o

(3)通過(guò)調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例，使其具有

奧氏體+鐵素體雙相組織，其中鐵素體占5%?12%。這種雙相組織不易產(chǎn)生

晶間腐蝕。

(4)采納適當(dāng)熱處理工藝，能夠防止晶間腐蝕，獲得最佳的耐蝕性。

222奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力(要緊是拉應(yīng)力)與腐蝕的綜合作用所引起的開(kāi)裂稱為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,

簡(jiǎn)稱SCC(StressCrackCorrosion)o奧氏體不銹鋼容易在含氯離子的腐蝕介

質(zhì)中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。當(dāng)含Ni量達(dá)到8%?10%時(shí)，奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕傾

向性最大，連續(xù)增加Ni含量至45%?50%,應(yīng)力腐蝕傾向逐步減小，直至消

逝。

防止奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕的最要緊途徑是加入2%?4%Si并從冶煉上

將N含量操縱在0.04%以下。此外還應(yīng)盡量減少P、Sb、Bi、As等雜質(zhì)的含

量。另外可選用A-F雙相鋼，它在C1-和OH-介質(zhì)中對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏銳。

2.3奧氏體不銹鋼的形變強(qiáng)化

單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能，能夠冷拔成專門(mén)細(xì)的鋼絲，

冷軋成專門(mén)薄的鋼帶或鋼管。通過(guò)大量變形后，鋼的強(qiáng)度大大提升，專門(mén)是在

零下溫度區(qū)間軋制時(shí)成效更為明顯?？估瓘?qiáng)度可達(dá)2000MPa以上。

奧氏體不銹鋼經(jīng)形變強(qiáng)化后可用來(lái)制造不銹彈簧、鐘表發(fā)條、航空結(jié)構(gòu)中

的鋼絲繩等。

2.4奧氏體不銹鋼的熱處理

奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝有：固溶處理、穩(wěn)固化處理和去應(yīng)力處理

等。

(1)固溶處理。將鋼加熱到1050?115(TC后水淬，要緊目的是使碳化物

溶于奧氏體中，并將此狀態(tài)保留到室溫，如此鋼的耐蝕性會(huì)有專門(mén)大改善。

(2)穩(wěn)固化處理。一樣是在固溶處理后進(jìn)行，常用于含Ti、Nb的18-8

鋼，固溶處理后，將鋼加熱到850?88(TC保溫后空冷，現(xiàn)在Cr的碳化物完全

溶解，而鈦的碳化物不完全溶解，且在冷卻過(guò)程中充分析出，使碳不可能再形

成碳化物，因而有效地排除了晶間腐蝕。

(3)去應(yīng)力處理。去應(yīng)力處理是排除鋼在冷加工或焊接后的殘余應(yīng)力的

熱處理工藝，一樣加熱到300?35(TC回火。關(guān)于不含穩(wěn)固化元素Ti、Nb的鋼,

加熱溫度不超過(guò)45(TC,以免析出密的碳化物而引起晶間腐蝕。關(guān)于超低碳和

含Ti、Nb不銹鋼的冷加工件和焊接件，需在500?95CTC加熱，然后緩冷，排

除應(yīng)力(排除焊接應(yīng)力取上限溫度)，能夠減輕晶間腐蝕傾向并提升鋼的應(yīng)力

腐蝕抗力。

2.5奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼

在奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加Cr含量并減少Ni含量，并與固溶化

處理相配合，可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織(含40%?60%3一鐵素

體)的不銹鋼，典型鋼號(hào)有0Cr21Ni5Ti、lCr21Ni5Ti、0Cr21Ni6Mo2Ti等。雙

相不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比有較好的焊接性，焊后不需熱處理，而且其晶間

腐蝕、應(yīng)力腐蝕傾向性也較小。但由于含Cr量高，易形成。相，使用時(shí)應(yīng)加

以注意。

不銹鋼分公司海外培訓(xùn)教材

（不銹鋼煉鋼工藝與設(shè)備篇）

2006年12月15日

第三章不銹鋼分公司煉鋼廠概況

3.1概述

不銹鋼分公司煉鋼廠包括不銹鋼煉鋼和碳鋼煉鋼兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的煉鋼系

統(tǒng)。不銹鋼生產(chǎn)設(shè)備要緊有100噸交流電弧爐2座、120噸AOD氮氧脫碳爐

2座，120噸VOD真空脫碳精煉裝置1座，120噸LF爐1座，一機(jī)一流不銹

鋼板坯連鑄機(jī)兩臺(tái)。具備年產(chǎn)不銹鋼鋼水150萬(wàn)t,不銹鋼板坯144萬(wàn)t的能

力。

與大多數(shù)要緊采納不銹鋼廢鋼為爐料的生產(chǎn)工藝相比，不銹鋼分公司采納

脫磷鐵水作為不銹鋼冶煉爐料，可降低鋼中的有害元素及雜質(zhì)，提升不銹鋼鋼

水的質(zhì)量；鐵水熱裝電爐能較大地節(jié)約能源，縮短冶煉周期。為了有效地去除

原料中的有害元素磷，設(shè)置雙工位鐵水脫磷站一套，以滿足不銹鋼冶煉對(duì)低磷

原料的要求。

除高爐鐵水外，不銹鋼生產(chǎn)爐料還有不銹鋼廢鋼、固態(tài)鋁鐵、鑲鐵、金屬

鍥等，為了適應(yīng)不銹鋼原料的多樣性，采納兩座公稱容量為loot的交流電弧

爐作為不銹鋼初煉爐。

采納公稱容量為120t氫氧脫碳爐兩座，具有二步法直截了當(dāng)生產(chǎn)不銹鋼

成品的能力。

采納120t雙工位強(qiáng)攪拌VOD(SS-VOD)一套，二步法工藝時(shí)，VOD

裝置作為鋼水罐精煉站(LTS),用于調(diào)整鋼水成分和溫度。為了和諧煉鋼生

產(chǎn)和連鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏，配置一座120tLF爐。生產(chǎn)的不銹鋼鋼水全部經(jīng)不銹鋼

板坯連鑄機(jī)澆鑄，連鑄比為100%。

3.2不銹鋼煉鋼工藝流程

不銹鋼生產(chǎn)工藝采納專門(mén)的高爐脫磷鐵水直截了當(dāng)熱裝進(jìn)電爐f氫氧脫

碳爐一真空脫碳精煉裝置（VOD）精煉的三步法不銹鋼生產(chǎn)工藝，也可采納

電爐一氧氧脫碳爐的二步法不銹鋼生產(chǎn)工藝。

3.2.1三步法流程

脫磷鐵水+液態(tài)鋁鐵-電爐f氫氧脫碳爐一VOD一連鑄

高爐鐵水由260t魚(yú)雷罐車(chē)運(yùn)至鐵水倒罐站，倒入鐵水罐中，鐵水罐車(chē)開(kāi)

至氮氧脫碳爐加料跨，由280/80t起重機(jī)吊至鐵水脫磷站的受罐工位，該站的

鐵水罐車(chē)開(kāi)至位于電爐跨的鐵水罐噴吹脫磷工位，進(jìn)行脫磷處理，經(jīng)扒渣后，

鐵水罐車(chē)開(kāi)至電爐跨的吊罐工位待用。

在電爐廢鋼配料跨，將廢鋼和部分合金配至廢鋼料籃中，料籃位于帶稱量

的料籃車(chē)內(nèi)，料籃車(chē)開(kāi)至電爐跨，由210/70/10t起重機(jī)吊起加入電爐爐內(nèi)，蓋

上爐蓋通電熔化。

隨后再由210/70/10t起重機(jī)吊起盛有脫磷鐵水的鐵水罐，并加入電爐內(nèi)。

電爐完成爐料熔化升溫后，通過(guò)爐門(mén)噴粉槍向渣中噴入適量的硅鐵粉，還原渣

中的氧化輅。隨后將電爐母液與爐渣一起出至母液罐內(nèi)，渣鋼混出使?fàn)t渣中的

氧化輅充分還原。

電爐母液由鋼水罐車(chē)運(yùn)至加料跨，由280/80t起重機(jī)運(yùn)至氮氧脫碳爐與電

爐之間的扒渣站，經(jīng)扒渣后，測(cè)溫取樣，隨后由280/80t起重機(jī)兌入氫氧脫碳

爐內(nèi)。

氮氧脫碳爐按進(jìn)VOD的碳含量對(duì)電爐母液進(jìn)行脫碳保輅吹煉，由于后工

序是VOD,氮氧脫碳爐可用氮?dú)庾鳛橄♂寶怏w，當(dāng)碳脫至目標(biāo)值后，進(jìn)行還

原期操作，加入硅鐵還原渣中的氧化輅，隨后將初煉鋼水與爐渣一起出至爐下

的鋼水罐內(nèi)，鋼渣混沖充分還原，再由鋼水罐車(chē)運(yùn)至精煉跨。

在精煉跨的280/80t起重機(jī)將氫氧脫碳爐初煉鋼水運(yùn)至位于該跨的扒渣

站，扒渣后，再由該起重機(jī)運(yùn)至位于該跨的雙工位VOD其中的一個(gè)真空罐內(nèi)，

蓋上真空蓋，抽真空到一定真空度后，吹氧脫碳；當(dāng)碳含量達(dá)到較低水平后，

停吹氧，進(jìn)一步降低真空度，進(jìn)行自然脫碳；隨后加入硅鐵，在真空下，進(jìn)行

渣還原、脫氧和脫氣；隨后破壞真空，蓋上常壓罐蓋，對(duì)鋼水進(jìn)行最終成分和

溫度調(diào)整；現(xiàn)在真空蓋移到另一真空罐處，接著對(duì)另一罐鋼水進(jìn)行真空吹氧脫

碳精煉。

當(dāng)鋼水在VOD完成精煉后，由280/80t起重機(jī)吊運(yùn)至過(guò)跨鋼水罐車(chē)內(nèi)，

開(kāi)至鋼水同意跨，由280/80t起重機(jī)吊運(yùn)至不銹鋼板坯連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)上，進(jìn)行

澆鑄。

3.2.2二步法工藝流程

脫磷鐵水+液態(tài)輅鐵f電爐f氫氧脫碳爐f連鑄

電爐工藝同上述三步法電爐工藝。氫氧脫碳爐將電爐母液脫碳至鋼水成品

所需的最終碳含量，加硅鐵還原后，鋼水和爐渣一起出至鋼水罐內(nèi)，鋼渣混沖

充分還原，再由鋼水罐車(chē)運(yùn)至精煉跨，經(jīng)扒渣后，由精煉跨的280/80t起重機(jī)

運(yùn)至VOD真空罐內(nèi)，蓋上常壓蓋，進(jìn)行鋼水成分和溫度調(diào)整，之后由280/80

t起重機(jī)吊運(yùn)至過(guò)跨鋼水罐車(chē)內(nèi)，開(kāi)至鋼水同意跨，由280/80t起重機(jī)吊運(yùn)至

不銹鋼板坯連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)，進(jìn)行澆鑄。

采納二步法工藝時(shí)，VOD裝置用作常壓下鋼水罐處理站（LTS）。

323不經(jīng)電爐流程

脫磷鐵水+液態(tài)輅鐵一氧氧脫碳爐一VODf連鑄

采納本工藝是主體工藝的備用工藝，如電爐修理時(shí)刻過(guò)長(zhǎng)，可按照具體情

形，采納這一工藝流程。

電爐修理時(shí)，將脫磷鐵水和液態(tài)輅鐵直截了當(dāng)兌入氮氧脫碳爐，吹氧脫碳

至進(jìn)VOD的碳含量后，加入硅鐵還原渣中的氧化輅，隨后將初煉鋼水與爐渣

一起出至爐下的鋼水罐內(nèi)，鋼渣混沖充分還原，再運(yùn)至精煉跨，經(jīng)扒渣后進(jìn)V

0D真空罐內(nèi)進(jìn)行真空精煉。

VOD工藝與三步法相同，當(dāng)鋼水在VOD完成精煉后，由280/80t起重

機(jī)運(yùn)吊至過(guò)跨鋼水罐車(chē)內(nèi)，開(kāi)至鋼水同意跨，由280/80t起重機(jī)運(yùn)至不銹鋼板

坯連鑄機(jī)回轉(zhuǎn)臺(tái)，進(jìn)行澆鑄。

由于不銹鋼生產(chǎn)線設(shè)置了電爐、氫氧脫碳爐和VOD、LF爐，生產(chǎn)組織專

門(mén)靈活，可按照原料條件和生產(chǎn)鋼種選擇不同的工藝路線。

3.3不銹鋼煉鋼工藝特點(diǎn)

a）由于不銹鋼冶煉生產(chǎn)線設(shè)置了鐵水脫磷站、電爐、氮氧脫碳爐和雙工

位VOD,對(duì)爐料的適應(yīng)范疇廣；

b）工藝流程組織靈活，既可采納三步法冶煉不銹鋼，也可采納二步法工

藝或不經(jīng)電爐工藝冶煉不銹鋼；

c）本工藝由于采納了脫磷鐵水，能夠?qū)ｉT(mén)好地操縱不銹鋼鋼水中磷含量，

不必尋求昂貴的低磷爐料，有較高的經(jīng)濟(jì)效益；

d）SS—VOD的使用，能夠生產(chǎn)超低碳和超低氮不銹鋼，鋼水純潔度高，

內(nèi)在質(zhì)量好，有利于開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的不銹鋼新品種；

e）在爐料起始碳含量較高的情形下，采納三步法工藝，由氫氧脫碳爐和V

0D共同完成脫碳任務(wù)，縮短冶煉周期，有利于與連鑄匹配，提升連澆爐數(shù)。

第四章不銹鋼冶煉要緊生產(chǎn)系統(tǒng)

不銹鋼冶煉生產(chǎn)系統(tǒng)包括鐵水預(yù)處理系統(tǒng)，電爐系統(tǒng)，氫氧脫碳爐系統(tǒng)和

鋼水精煉系統(tǒng)等子系統(tǒng)。

4.1鐵水預(yù)處理系統(tǒng)

為不銹鋼生產(chǎn)服務(wù)的鐵水預(yù)處理包括鐵水脫磷站和鐵水倒罐站混沖脫硅

設(shè)施。

4.1.1脫硅

高爐鐵水在高爐出鐵場(chǎng)進(jìn)行脫硅處理后鐵水［Si］W0.3%,由260t魚(yú)雷罐

車(chē)經(jīng)扒渣后運(yùn)抵鐵水倒罐站。由于鐵水脫磷時(shí)對(duì)鐵水的含硅量有一定的要求，

因此在鐵水脫磷之前，還要在鐵水脫磷站對(duì)鐵水進(jìn)行補(bǔ)充脫硅處理。倒罐后，

鐵水罐進(jìn)入脫磷工位進(jìn)行噴吹脫硅，使鐵水［Si］含量降至0.15%以下。

4.1.2脫磷

脫硅鐵水在脫磷站扒渣工位扒渣后，進(jìn)行鐵水罐噴吹脫磷，脫磷扒渣后鐵

水溫度21265℃,［P］含量W0.010%。

脫硅脫磷總作業(yè)周期為75min左右，為確保不銹鋼生產(chǎn)節(jié)奏,設(shè)置雙噴吹、

雙扒渣工位。

鐵水預(yù)處理采納溫度運(yùn)算模型和加料模型進(jìn)行過(guò)程操縱。

4.1.3鐵水脫磷要緊設(shè)備：

?噴吹罐2個(gè)2.0m：'、3.5m，噴吹罐各1個(gè)

?噴槍及升降裝置2套噴槍直徑0300mm,升降裝置2X7.5kW

-氧槍及升降裝置2套氧槍直徑0165mm,升降裝置2X2.2kW

?扒渣機(jī)2臺(tái)扒渣力約4kN

還有鐵水罐運(yùn)輸傾翻臺(tái)車(chē)、測(cè)溫取樣裝置、渣罐運(yùn)輸臺(tái)車(chē)、鐵水罐、渣罐

以及烘烤器等設(shè)備。

4.2電爐系統(tǒng)

電爐采納三相交流電弧爐，公稱容量為100t,電極直徑600mm,采納出

鋼咀出鋼。最大出鋼量118t,冶煉周期為60?65min。

電爐以脫磷鐵水、不銹鋼廢鋼、高碳鋁鐵合金、鍥鐵合金等為爐料，熔煉

出已差不多上具有所煉鋼種成分的不銹鋼母液。

母液在加料跨扒渣，然后倒入氮氧脫碳爐進(jìn)一步冶煉。

4.2.1電爐爐料

不銹鋼冶煉中原料成本占比重專門(mén)高，盡量多使用不銹鋼廢鋼（專門(mén)是鍥

輅不銹鋼）是降低成本的有效途徑，采納電爐熔煉母液為大量使用不銹鋼廢鋼

制造了十分有利的條件。每爐不銹鋼廢鋼用量約25%,當(dāng)不銹鋼社會(huì)蓄積量

增加和市場(chǎng)不銹鋼廢鋼價(jià)格下降時(shí)，可增加不銹鋼廢鋼用量比例以進(jìn)一步降低

生產(chǎn)成本。

使用溫度不小于126CTC的脫磷鐵水，按照鋼種需要，每爐脫磷鐵水用量

不等。

4.2.2電爐作業(yè)

在電爐配料跨將不銹鋼廢鋼配入料籃，通過(guò)高位料倉(cāng)將高碳貉鐵、鑲鐵及

部份渣料加入料籃，料籃送入電爐跨。

電爐開(kāi)蓋后將料籃爐料加入，脫磷鐵水在通電后加入。配有爐門(mén)氧槍和噴

粉槍，噴粉槍能?chē)姽梃F粉和碳粉。采納短出鋼咀出鋼，渣鋼混出以提升渣中輅

的還原率。

母液鐵水罐進(jìn)入加料跨扒渣站，采納液壓扒渣機(jī)扒渣后，用起重機(jī)兌入氫

氧脫碳爐。

電爐采納死爐座作業(yè)，電爐修爐時(shí)，可采納脫磷鐵水直截了當(dāng)兌入不銹鋼

轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)430不銹鋼。

電爐采納原料運(yùn)算模型，鋼水成分推測(cè)模型，電極、氧槍操縱模型，合金

渣料加料模型，脫硅脫氧運(yùn)算模型等進(jìn)行過(guò)程操縱。

4.2.3電爐要緊設(shè)備:

?loot三相交流電弧爐2座公稱容量：100t,最大出鋼量：118t

?80MVA電爐變壓器1座

-95MVA電爐變壓器1套

還有母液罐臺(tái)車(chē)、吹氧噴粉機(jī)械手、副原料鐵合金加料系統(tǒng)、母液罐、渣

罐、烘烤器等設(shè)備。

4.3氮氧脫碳爐系統(tǒng)

4.3.1氧氧脫碳爐工藝

電爐母液出至爐下的鋼水罐(帶嘴，外形與鐵水罐相似)中，由鋼水罐車(chē)

運(yùn)至加料跨，經(jīng)扒渣后，由起重機(jī)吊起兌入氫氧脫碳爐。

為強(qiáng)化氮氧脫碳爐在高碳區(qū)的快速脫碳功能，氮氧脫碳爐配備了頂吹氧

槍。為適應(yīng)氫氧脫碳爐二步法生產(chǎn)的需要，爐底設(shè)置了側(cè)吹風(fēng)口，同時(shí)配備了

副槍和爐氣分析儀參與氫氧脫碳爐的脫碳過(guò)程操縱，使氫氧脫碳爐的冶煉操作

更為方便和準(zhǔn)確。

氫氧脫碳爐在鋼液吹煉至低碳區(qū)后，爐底側(cè)部風(fēng)口停止吹氧，吹入氫氣或

氮?dú)猓♂屢谎趸挤謮?，保證含輅鋼液脫碳保輅的熱力學(xué)條件。

(1)三步法工藝

三步法工藝的要緊功能為脫碳、還原、成分和溫度調(diào)整。

三步法工藝過(guò)程分為脫碳期和還原期。

脫碳期，采納氧槍和爐底側(cè)部風(fēng)口復(fù)吹供氧，加快脫碳速率；當(dāng)碳含量達(dá)

到臨界點(diǎn)時(shí)，逐步降低氧氣流量，增大氮?dú)饣虻獨(dú)獾牧髁?，氧氣和氮?dú)饣虬睔?/p>

的比例從9:1降低至1:1,以降低一氧化碳分壓，確保降碳保格的熱力學(xué)條件,

使鋼液中輅的氧化降低到最低限度，減少還原劑的消耗。如鋼種對(duì)氮?dú)夂坑?/p>

嚴(yán)格要求，爐底側(cè)部風(fēng)口稀釋氣體應(yīng)采納氧氣，如沒(méi)有專門(mén)要求，可采納氮?dú)?/p>

代替氯氣在脫碳前期或全程作為稀釋氣體，以降低氨氣的消耗。

當(dāng)鋼液中碳含量達(dá)到目標(biāo)成分后，氮氧脫碳爐進(jìn)行還原期操作，現(xiàn)在爐底

側(cè)部風(fēng)口的氮?dú)馇袚Q成氨氣，通過(guò)爐頂料倉(cāng)加料系統(tǒng)加入還原劑硅鐵，還原爐

渣中被氧化的鉛和鎰，現(xiàn)在，加大爐底風(fēng)口氯氣的吹入強(qiáng)度，使熔池形成較好

的動(dòng)力學(xué)條件，加速和充分還原，同時(shí)能夠達(dá)到良好的脫硫成效，之后將鋼水

和爐渣一起出至爐下的鋼水罐內(nèi)，通過(guò)渣鋼混沖進(jìn)一步還原渣中的氧化鋁。

(2)二步法工藝

二步法的要緊功能為脫碳、還原、脫硫、成分和溫度調(diào)整。

其工藝過(guò)程分為脫碳期和還原期，如鋼中硫含量要求低于50?lOOppm,

在還原期后，需要進(jìn)行單獨(dú)造渣脫硫工藝。

脫碳期，采納氧槍和爐底側(cè)部風(fēng)口復(fù)吹供氧，加快脫碳速率，與三步法不

同的是由于后面不進(jìn)行VOD真空處理，因此除了對(duì)氮沒(méi)有要求的鋼種在脫碳

前期可吹入部份氮?dú)馔?，爐底側(cè)部風(fēng)口要緊吹氮。當(dāng)碳含量達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，逐

步降低氧氣流量，增大氫氣或氮?dú)獾牧髁?，氧氣和氮?dú)饣虻獨(dú)獾谋壤龔?0:1

降低至1:3,在碳含量達(dá)到0.3%以后，頂槍停止供氧，氧氣和氯氣均由爐底側(cè)

部風(fēng)口吹入，以降低一氧化碳分壓，確保降碳保格的熱力學(xué)條件，使鋼液中輅

的氧化降低到最低限度，減少還原劑的消耗。

當(dāng)鋼液中碳含量達(dá)到目標(biāo)成分后，氮氧脫碳爐進(jìn)行還原期操作，通過(guò)爐頂

料倉(cāng)加料系統(tǒng)加入還原劑硅鐵，還原爐渣中被氧化的輅和鎰，現(xiàn)在，加大爐底

風(fēng)口氧氣的吹入強(qiáng)度，使熔池形成較好的動(dòng)力學(xué)條件，加速和充分還原，同時(shí)

能夠達(dá)到良好的脫硫成效，之后將鋼水和爐渣一起出至爐下的鋼水罐內(nèi)，通過(guò)

渣鋼混沖進(jìn)一步還原渣中的氧化鋁。

4.3.2氮氧脫碳爐技術(shù)特點(diǎn)

?帶頂吹氧槍，適應(yīng)高碳區(qū)域快速脫碳的要求；

?帶副槍和爐氣分析系統(tǒng)，有利于氮氧脫碳爐運(yùn)算機(jī)模型操縱；

?采納了氫氧脫碳爐運(yùn)算機(jī)模型操縱，提升命中率，降低輅的氧化；

?縮短冶煉時(shí)刻，幸免了過(guò)程溫度過(guò)高阻礙爐襯壽命，工藝操作方便;

?托圈和爐殼連接的專門(mén)設(shè)計(jì)，爐殼更換時(shí)刻縮短。

4.3.3氮氧脫碳爐要緊工藝參數(shù)

氫氧脫碳爐要緊工藝參數(shù)見(jiàn)表6.3-lc

表4—1氮氧脫碳爐要緊工藝參數(shù)

序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)備注

1爐型僦氧脫碳爐帶頂槍

2公稱容量t120

3最小出鋼量t100

4最大出鋼量t135

5新?tīng)t襯爐容積m368

6爐殼直徑mm5000

7爐殼總高mm7335

8爐口直徑mm2000

9風(fēng)口數(shù)量個(gè)7

0.5出鋼量135t

10容積比m3/t

0.55出鋼量120t

11頂槍氧氣流量Nm3/min1501.2-1.3MPa

12風(fēng)口氧氣流量Nm3/min1002.2MPa

13風(fēng)口氮?dú)?、氮?dú)饬髁縉mVmin1002.2MPa

14風(fēng)口位置底側(cè)

65三步法

15出鋼一出鋼周期min

75二步法

4.3.4氮氧脫碳爐要緊設(shè)備

每座氫氧脫碳爐要緊設(shè)備見(jiàn)表4-2

爐體及傾動(dòng)裝置1套公稱容量：1203最大出鋼量135t新?tīng)t體總重

185t,傾動(dòng)功率：2X315kW

氧槍及升降裝置1套氧槍直徑0168.3mm,升降裝置：22kW

副槍及升降裝置1套副槍直徑0140mm,升降裝置:160kW

扒渣機(jī)2臺(tái)扒渣力：10kN

轉(zhuǎn)爐爐體更換臺(tái)車(chē)1臺(tái)VVVF傳動(dòng)，走行：2X30kW,液壓頂升

還有副原料及鐵合金加料系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐爐殼烘烤裝置，轉(zhuǎn)爐爐殼在線烘烤裝

置以及鋼水罐車(chē)、鋼水罐，渣罐車(chē)、渣罐，測(cè)溫取樣裝置，鋼水罐立式烘烤器

等設(shè)備。

4.4鋼水精煉系統(tǒng)

4.4.1VOD系統(tǒng)

VOD裝置采納雙工位形式，設(shè)兩個(gè)真空罐，一套真空泵系統(tǒng)。

（1）VOD系統(tǒng)功能

三步法時(shí)，本裝置的功能如下：

?深脫碳

-還原

?脫硫

?去除夾雜物

?合金和溫度調(diào)整

二步法時(shí)，冶煉在氮氧脫碳爐中已差不多終止，本裝置僅用作鋼水罐處理

站（LTS）,其功能如下：

?去除夾雜物

?合金和溫度調(diào)整

（2）VOD工藝

三步法時(shí)，氫氧脫碳爐出鋼后扒渣，由精煉跨起重機(jī)將鋼水罐吊至真空罐

內(nèi)，接上吹氨管，蓋上真空蓋抽真空到5000Pa,通過(guò)真空下鋼液中自然碳氧

反應(yīng)，在鋼液中產(chǎn)生大量一氧化碳?xì)馀?，并借助?qiáng)吹氨攪拌，將鋼液中氮?dú)饷?/p>

去。然后進(jìn)行真空吹氧脫碳精煉，碳含量達(dá)到目標(biāo)成分時(shí)，進(jìn)一步降低真空度,

進(jìn)行真空碳脫氧。隨后加入還原劑和渣料，進(jìn)行還原操作。再破真空進(jìn)行常壓

下鋼水調(diào)整，使鋼水成分和溫度滿足連鑄的需要，然后運(yùn)至連鑄鋼水罐回轉(zhuǎn)臺(tái)

澆鑄。

常壓下鋼水成分和溫度調(diào)整是在蓋上常壓蓋情形下進(jìn)行的，如此能夠幸免

鋼水吸氮，便于添加合金和測(cè)溫取樣。

二步法時(shí)，VOD裝置作為鋼水罐處理站(LTS)。氮氧脫碳爐出鋼后扒渣，

由精煉跨280/80t起重機(jī)將鋼水罐吊至真空罐內(nèi)，接上吹氮管，蓋上非真空蓋

在常壓下進(jìn)行鋼水調(diào)整，使鋼水成分和溫度滿足連鑄的需要，然后運(yùn)至連鑄鋼

水罐回轉(zhuǎn)臺(tái)澆鑄。

(3)VOD要緊設(shè)備

?真空罐2個(gè)外徑：05800mm

?真空罐蓋車(chē)1輛液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)

還有真空狀態(tài)下加料裝置、吹氧裝置、真空取樣測(cè)溫裝置等設(shè)備。

(4)VOD技術(shù)特點(diǎn)

?雙工位使VOD處理時(shí)刻易與連鑄連澆匹配；

?帶質(zhì)譜儀爐氣分析系統(tǒng)，有利于運(yùn)算機(jī)模型操縱；

?真空泵系統(tǒng)帶有除塵器，幸免了輅對(duì)水的污染；

?采納4級(jí)全蒸汽噴射泵，在第1級(jí)冷凝器配置了2級(jí)噴射泵，其中第2

級(jí)泵帶有針閥，壓縮比大，能滿足工藝需要，迅速達(dá)到所需的真空度，針閥可

按照季節(jié)和負(fù)荷運(yùn)行情形進(jìn)行調(diào)劑，靈活性好，與6級(jí)泵相比，設(shè)備占地面積

小，能耗低，蒸汽壓力要求低；

?吹氫攪拌強(qiáng)度大，有利于格的還原、脫硫和脫氣；對(duì)氮含量沒(méi)有專門(mén)要

求的鋼種，氮氧脫碳爐可全程用氮?dú)獯媛葰?，降低氮?dú)庀模?/p>

?氧槍采納阻流設(shè)計(jì)，可產(chǎn)生脈沖式氧流，提升氧氣利用率和減少噴濺；

?常壓罐蓋的使用，能夠幸免鋼水吸氮，操縱鋼水調(diào)整過(guò)程，蓋上配有測(cè)

溫取樣裝置，使工藝操作自動(dòng)化程度高。

4.4.2LF爐

(1)LF爐功能

LF具備以下功能：和諧煉鋼生產(chǎn)和連鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏，調(diào)整平均鋼水成分

和溫度，減少鋼中夾雜物和操縱夾雜物形狀，深脫硫，深脫氧。

(2)LF爐工藝

鋼水罐吊到LF爐作業(yè)線的鋼水罐車(chē)內(nèi)，自動(dòng)接通底吹氮，開(kāi)到LF處理

工位定位。包蓋下降，通電加熱加入渣料、鐵合金，在整個(gè)處理過(guò)程中進(jìn)行底

吹氫攪拌，鋼包底吹氫設(shè)有兩個(gè)透氣磚，并備有事故頂吹氫槍。測(cè)溫取樣合格

后鋼水罐車(chē)開(kāi)出到保溫劑投入工位投入保溫劑，然后到吊包工位用起重機(jī)將鋼

水罐吊出。

(3)LF爐要緊設(shè)備

?爐蓋及升降機(jī)構(gòu)1套

-電極橫臂及升降機(jī)構(gòu)1套電極直徑450mm

?LF變壓器1臺(tái)25MVA

還有鋼水罐車(chē)、事故吹氨頂槍、電極接長(zhǎng)站、保溫劑投入裝置、合金加料

系統(tǒng)等設(shè)備。

第五章不銹鋼連鑄生產(chǎn)工藝與設(shè)備

電爐

:僦氧精煉爐I

否鐸嘛公司共建有四臺(tái)板坯連鑄斯岡其中兩臺(tái)為不銹鋼板坯連鑄機(jī)，兩

臺(tái)為近銅螂連鑄幾,斯瀟鑄的鋼冰全艙配煉鋼廠,生產(chǎn)的合格板坯要緊供

應(yīng)17時(shí)燕翱颼鑄連鑄

5.1生產(chǎn)規(guī)模與連鑄坯規(guī)格

榭就144萬(wàn)t/a

不銹嵋聲坯|規(guī)格:

修

；t180緩冷

磨

*潛46片柒機(jī)

寺虐巡麒道電（4）?1卜榆避而“堆放上?

科琳瞬車(chē)平00?61g

…壞癌.3,0t+

57Z

tn微苫輔板I坯的生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)哮尊-1。

,入庫(kù)熱軋

\1780mm熱軋!

圖5-1不銹鋼板坯連鑄生產(chǎn)工藝流程

不銹鋼板坯連鑄生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述：

通過(guò)精煉的溫度、成分均已合格的不銹鋼鋼水送至鋼水同意跨，280/80/2

0t起重機(jī)將盛滿鋼水的鋼包放置到鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上，連接好鋼包滑動(dòng)水口液壓缸

和鋼包下渣檢測(cè)裝置接線，測(cè)量鋼水溫度后，鋼包加蓋，鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)18

0°,把鋼包運(yùn)送到處于澆注位置的中間包小車(chē)的上方。鋼包下降至澆注位置,

并由長(zhǎng)水口夾持裝置接上愛(ài)護(hù)套管。

澆注平臺(tái)上有兩輛中間包小車(chē)，每輛小車(chē)內(nèi)有一只中間包以實(shí)現(xiàn)快速更

換。每輛小車(chē)都裝有提升和稱重裝置，每輛小車(chē)都能夠在澆注位和各自的停車(chē)

位間往返移動(dòng)。

每個(gè)中間包小車(chē)停車(chē)位都有一個(gè)中間包預(yù)熱站和一個(gè)浸入式水口預(yù)熱站。

從鋼包到中間包的鋼流由裝在鋼包底部的滑動(dòng)水口操縱，鋼包底部裝有下

渣檢測(cè)裝置。

開(kāi)啟鋼包滑動(dòng)水口后，鋼水通過(guò)鋼包到中間包之間的愛(ài)護(hù)套管流入中間

包，待中間包內(nèi)鋼水液面上升至一定高度后，投入覆蓋渣。中間包鋼流操縱系

統(tǒng)采納整體內(nèi)裝式浸入式水口和塞棒操縱機(jī)構(gòu)，并帶有事故切斷閘板。當(dāng)自動(dòng)

開(kāi)澆系統(tǒng)啟動(dòng)后，中間包塞棒自動(dòng)打開(kāi)，鋼水通過(guò)浸入式水口流入結(jié)晶器。

結(jié)晶器內(nèi)的鋼水上升到一定高度后，人工加入愛(ài)護(hù)渣。在自動(dòng)開(kāi)澆系統(tǒng)的

作用下，結(jié)晶器振動(dòng)裝置和拉坯輻自動(dòng)啟動(dòng)，在結(jié)晶器內(nèi)已形成坯殼的鑄坯在

引錠桿的帶動(dòng)下慢慢拉出結(jié)晶器和足輻段，進(jìn)入鑄坯導(dǎo)向段。結(jié)晶器液面自動(dòng)

操縱裝置持續(xù)調(diào)劑中間包塞棒的開(kāi)度，使結(jié)晶器內(nèi)的鋼液面保持穩(wěn)固的高度。

結(jié)晶器內(nèi)裝有漏鋼預(yù)報(bào)裝置，一旦發(fā)生坯殼與結(jié)晶器銅板的粘連，該裝置發(fā)出

報(bào)警信號(hào)，人工判定后，手動(dòng)或自動(dòng)降低鑄機(jī)拉速，防止拉漏。

鑄坯二冷導(dǎo)向段由直線段、彎曲度、弧形段、矯直段以及水平段等不同的

扇形段組成，鑄坯在二冷導(dǎo)向段中通過(guò)氣霧噴淋冷卻，坯殼持續(xù)加厚直至全凝

固。

為使鑄坯得到合適的冷卻，在扇形段輻子間裝有氣霧噴嘴，通過(guò)二冷動(dòng)態(tài)

操縱模型的運(yùn)算和設(shè)定，由外表和閥門(mén)系統(tǒng)來(lái)操縱噴淋冷卻的強(qiáng)度，以適應(yīng)不

同鋼種和不同拉坯速度的需要。二冷室為隧道式，其中充滿著的二冷水和熱鑄

坯作用產(chǎn)生的大量蒸汽，通過(guò)排蒸風(fēng)機(jī)和管道抽出。

所有扇形段福子都采納分節(jié)輻形式，上下框架用四個(gè)液壓缸連接在一起，

必要時(shí)可遙控調(diào)劑鑄坯的厚度和錐度。扇形段能夠通過(guò)起重機(jī)從澆注平臺(tái)上方

吊出更換。

第3個(gè)扇形段即第1個(gè)弧形段裝有鑄流電磁攪拌裝置(S-EMS),平常一

直通水冷卻，當(dāng)澆鑄鐵素體不銹鋼板坯時(shí)，為了排除粗大的柱狀晶，增加等軸

晶，S-EMS裝置通電形成磁場(chǎng)，對(duì)板坯液相穴中的鋼液進(jìn)行攪拌。

直線段以下的彎曲段中裝有一組小徑輻，通過(guò)7個(gè)彎曲點(diǎn)，將板坯逐步彎

曲到鑄機(jī)的差不多半徑。其后是半徑恒定的弧形段，然后鑄坯進(jìn)入半徑逐步增

大的矯直段，以保證凝固中的鑄坯矯直應(yīng)力不超過(guò)極限值。通過(guò)9個(gè)矯直點(diǎn)，

鑄坯進(jìn)入到水平段。

在水平段部分應(yīng)用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)，按照在線模型對(duì)鑄坯的凝固末端施加

一定的壓下量，減小鑄坯的中心偏析。

開(kāi)澆前，澆鑄平臺(tái)上的引錠桿小車(chē)開(kāi)到結(jié)晶器旁，將引錠桿從上部送入結(jié)

晶器。開(kāi)澆后，引錠桿起牽引鑄坯的作用，引錠頭前部為爪式結(jié)構(gòu)，能夠方便

而可靠地脫錠。引錠桿尾部出了水平扇形段后，由卷?yè)P(yáng)機(jī)系統(tǒng)牽引提升，與拉

坯速度同步。引錠桿與鑄坯脫離后被快速提升回到引錠桿小車(chē)內(nèi)，在引錠桿通

過(guò)澆鑄平臺(tái)的開(kāi)口處裝有保險(xiǎn)裝置，以確保引錠桿在提升過(guò)程中的安全。

鑄坯出了最后一個(gè)扇形段后，從切前輻道進(jìn)入裝有火焰切割機(jī)的切割輻

道。帶有鐵粉火焰切割機(jī)將鑄坯切割成預(yù)定的長(zhǎng)度，鑄坯長(zhǎng)度由火焰切割機(jī)上

的長(zhǎng)度測(cè)量裝置測(cè)出。除了正常定尺切割外，火焰切割機(jī)還要對(duì)鑄坯的頭部、

尾部以及試樣進(jìn)行切割，切割長(zhǎng)度優(yōu)化模型還會(huì)對(duì)最后一段鑄坯進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)

算，使丟棄的切尾最少。

切成定尺的鑄坯通過(guò)出坯程道在去毛刺輻道上由去毛刺機(jī)去除兩端的毛

刺，再由噴號(hào)機(jī)在鑄坯的前端噴上板坯編號(hào)。

通過(guò)鑄坯質(zhì)量判定模型判定和人工目視檢查認(rèn)定為無(wú)缺陷的鑄坯通過(guò)橫

移小車(chē)、輸送輻道和輻道稱量直截了當(dāng)送到熱軋的板坯庫(kù)。

鑄坯質(zhì)量判定模型判定有缺陷或人工目視檢查認(rèn)定有缺陷需要修磨的鑄

坯用出坯跨30t板坯夾鉗起重機(jī)吊運(yùn)下線到鑄坯冷卻區(qū)堆垛冷卻或放入保溫坑

內(nèi)緩冷。冷卻到一定溫度的鑄坯由板坯夾鉗起重機(jī)送到修磨區(qū)進(jìn)行檢查、翻坯,

需要修磨的鑄坯再吊到修磨機(jī)上進(jìn)行完全修磨或局部修磨。較小規(guī)模的修磨還

可用手持式砂輪機(jī)人工修磨。修磨完畢后經(jīng)檢查已無(wú)缺陷的鑄坯再用板坯夾鉗

起重機(jī)吊運(yùn)到輸送輻道上經(jīng)稱量送往熱軋板坯庫(kù)。

5.3連鑄機(jī)要緊技術(shù)參數(shù)

表5-8板坯連鑄機(jī)要緊技術(shù)參數(shù)

序號(hào)項(xiàng)目單位技術(shù)參數(shù)

1連鑄機(jī)機(jī)型直弧型

2差不多半徑mm8636

3彎曲點(diǎn)數(shù)7

4矯直點(diǎn)數(shù)9

5結(jié)晶器長(zhǎng)度mm900

6直線段長(zhǎng)度mm2571

7機(jī)身長(zhǎng)度（冶金長(zhǎng)度）mm24501

8臺(tái)數(shù)X流數(shù)臺(tái)/流1X1

9板坯厚度mm180、200

板坯寬度mm75()?160()

定尺長(zhǎng)度m8-13.6

10連鑄機(jī)速度范疇m/min0.25-2.5

11連鑄機(jī)工作拉速m/minMax.1.6

12鋼包支承方式鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)

13中間包鋼流操縱塞棒

14結(jié)晶器調(diào)寬在線熱調(diào)寬

15結(jié)晶器振動(dòng)裝置共振式板彈簧導(dǎo)向液壓振動(dòng)

16切割裝置氧氣+天然氣+鐵粉切割

17引錠桿裝入方式上裝（頂入）引錠桿

18出坯短道輯面標(biāo)高mm+800

19澆注平臺(tái)標(biāo)高mm+12130

5.4連鑄機(jī)要緊設(shè)備及特點(diǎn)

連鑄機(jī)的要緊設(shè)備組成如下所述，其中電磁攪拌裝置、火焰切割機(jī)加鐵粉

裝置等屬不銹鋼連鑄機(jī)的專用設(shè)備。

1）鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)為蝶形、整體回轉(zhuǎn)、兩承載臂可單獨(dú)升降，兩個(gè)承載臂上

配有壓力傳感器?；剞D(zhuǎn)臺(tái)上設(shè)有鋼包加蓋裝置。

2）鋼包下渣檢測(cè)裝置電磁式，安裝在鋼包滑動(dòng)水口周?chē)哪突鸩牧蟽?nèi)。

3）中間包為直槽型，內(nèi)有擋渣墻和堰。

4）中間包鋼流操縱裝置

不銹鋼鋼流操縱裝置采納塞棒和事故快速切斷閘閥系統(tǒng)。浸入式水口為內(nèi)

裝整體式。結(jié)晶器液面檢測(cè)裝置為渦流感應(yīng)式，結(jié)晶器液面操縱精度±3mm。

5）中間包車(chē)為半龍門(mén)自走式，具有走行、升降、橫向微調(diào)對(duì)中以及稱量

等功能，在中間包車(chē)內(nèi)還設(shè)有中間包連續(xù)測(cè)溫裝置。中間包車(chē)行走由電動(dòng)（VV

VF）驅(qū)動(dòng)，升降和橫向微調(diào)由液壓驅(qū)動(dòng)。

6）每臺(tái)連鑄機(jī)各有兩個(gè)中間包和浸入式水口預(yù)熱站，每個(gè)預(yù)熱站各設(shè)兩

支主燒嘴，燃料為天然氣。

7）鋼包長(zhǎng)水口夾持裝置的夾持動(dòng)力為液壓，安裝在靠近回轉(zhuǎn)臺(tái)一側(cè)的澆

注平臺(tái)上。

8）直結(jié)晶器可在線自動(dòng)熱調(diào)寬，長(zhǎng)度900mm,寬面1對(duì)足輻，窄面2對(duì)

足輻。

9）結(jié)晶器液壓板彈簧振動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)液壓缸為比例閥閉環(huán)系統(tǒng)操縱，可

實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器的正弦曲線與非正弦曲線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)可靈活地選擇振幅及振頻。

10）結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)裝置熱電偶式，估量檢出率90%,估量成功率98%。

11）鑄坯導(dǎo)向系統(tǒng)采納小輯徑、分節(jié)密排輯、液壓夾緊扇形段，由直線段、

彎曲度、弧形段、矯直段和水平段組成。為了快速更換扇形段，設(shè)有扇形段更

換導(dǎo)軌，除了直線段和彎曲度外，其余扇形段可用起重機(jī)通過(guò)吊具沿軌道從澆

注平臺(tái)開(kāi)孔吊出或吊進(jìn)。

12）輻縫測(cè)量?jī)x能夠測(cè)量?jī)?nèi)外弧輻縫、外瓠輻面弧度、輻子轉(zhuǎn)動(dòng)情形、噴

嘴堵塞情形等。

13）不銹鋼連鑄機(jī)的鑄坯導(dǎo)向段設(shè)置鑄流電磁攪拌裝置（S-EMS）,直截

了當(dāng)安裝在不銹鋼連鑄機(jī)鑄坯導(dǎo)向段第3段內(nèi)弧上部框架上。

14）引錠桿從結(jié)晶器上口插入，引錠桿車(chē)走行速度0.6?30m/min,引錠桿

車(chē)軌距3m。

15）火焰切割機(jī)切割氣源為天然氣和氧氣，不銹鋼板坯切割還需加鐵粉助

熔。

16）不銹鋼去毛刺機(jī)為BWG振動(dòng)擺動(dòng)型，去毛刺時(shí)刻90sec,去毛刺溫

度900。Co

17）選