镍铁水为主原料的300系列不锈钢初炼工艺技术探讨.ppt

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第20届全国铁合金学术研讨会,镍铁水为主原料的300系列不锈钢初炼工艺技术探讨,报告人：

储少军,北京科技大学冶金与生态工程学院,2011年11月12日云南丽江,报告内容,一.我国不锈钢产业发展趋势二.生产300系列不锈钢的资源与技术瓶颈三.AOD、VOD不锈钢冶炼工艺与设备四.高硅镍铁冶炼不锈钢母液的技术思想五.结语,我国不锈钢产业发展趋势,经过上世纪90年代以来的大量投资建设，中国不锈钢产量自2006年起超越了日本，现有产能达到1200万吨，占全球产能的1/3，而我国不锈钢的消费规模亦呈快速增长趋势，自2001年起超过日本、美国居世界第一位。

因此，中国已是名副其实的不锈钢生产和消耗大国。

工业化进程和城镇化发展对不锈钢产能的需求,发达国家的经验表明，GDP增幅与该国不锈钢的消费量增长几乎同步。

生产300系列不锈钢的资源与技术瓶颈,300系列不锈钢是不锈钢产品中应用最广、用量最大的不锈钢品种，约占我国不锈钢产量的60%左右。

300系列不锈钢生产中，使用废钢与镍、铬铁合金等的费用约占整个不锈钢冶炼成本的70%，世界各国都在寻求直接利用廉价的红土镍矿和铬粉矿资源替代目前使用的铬、镍合金生产不锈钢的新方法。

镍铁生产对我国不锈钢产业发展的重要作用,作为镍资源缺乏的中国，近年来并未因国际市场金属镍价波动而影响Cr-Ni钢（300系）的生产规模，主要得益于我国的镍铁合金生产供应，2010年含镍生铁产量约为460万吨左右，折合成金属镍，已占到Cr-Ni钢（300系）生产用镍总量的1/3以上，远高于2007年的水平。

钢厂对镍铁产品的质量要求,一个Ni点1500元,一个Cr点150元,Si超基数0.5%,S超基数0.05%,P超基数0.005%,市场价格随电解镍价和高碳铬铁价格浮动,扣销售总额的1%,低硅镍铁生产存在的主要技术问题,红土矿镁质硅酸盐镍矿（Garnierite）,矿中SiO2含量接近45%,亏碳冶炼工艺与矿热炉设备参数不相适应,低硅镍铁生产存在的主要技术问题,二次电压提高自焙电极焙烧速度不够碳素炉衬侵蚀镍的回收率问题,附加石灰石、白云石熔剂增加渣量和单产消耗、产品中磷的控制问题,低硅镍铁生产存在的主要技术问题,冶炼工艺要求:

（1）冶金一级石灰CaO:

90%,P:

0.035%

（2）炉渣碱度小于1.0,AOD、VOD不锈钢冶炼工艺与设备,VOD炉（VacuumOxygenDecarburization）,AOD炉（ArgonOxygenDecarburization）,主要功能：

脱C、保Cr初炼钢水要求：

低Si、低P炉衬材料：

碱性,宝钢300系不锈钢AOD、VOD冶炼工艺,初炼钢水成分：

C3%P0.030%Ni：

6.80%Cr：

17.00%Si：

0.18%Mn：

0.54%S0.035%,C1.5%P0.025%Ni：

9.2%Cr：

18%Si：

1.0%Mn：

1.25%S0.035%,太钢300系不锈钢AOD、VOD冶炼工艺,不锈钢三步法冶炼工艺,不锈钢两步法冶炼工艺,高硅镍铁冶炼不锈钢母液的技术思想,启发：

铁合金行业采用的中低碳锰铁和中低碳铬铁的生产工艺原理：

电硅热冶金目标：

镍铁冶炼工艺与铬矿熔融还原技术相结合，寻求更经济、更高效的使用红土镍矿和铬粉矿生产300系列不锈钢的短流程工艺技术路线。

利用铁合金熔体中Si对C的置换性质，生产出低碳的中间合金锰硅、铬硅铁合金低碳高硅中间合金与锰矿或铬矿脱硅反应获得中、低碳锰铁或铬铁产品,高硅镍铁铬矿熔融还原反应,碳含量：

0.1%2%,降碳：

脱硅：

高硅镍冶炼300系列不锈钢母液短流程工艺示意图,镍硅铁合金脱Si增Cr探索性工业试炼结果,设备：

1.5吨倾动电弧炉原料：

镍硅铁合金，铬精矿粉（Cr2O3:

54%,P:

0.01%），石灰,研究工作之一:

硅对镍铁中碳饱和溶解度的影响,研究目标：

高硅镍铁主成分设计镍铁矿热炉冶炼工艺制定,研究目标：

脱磷剂与顶渣组分的选择脱磷渣的处理与环保评估,研究工作之二:

镍铁水的还原脱磷工艺,研究工作之三:

矿相对铬矿-石灰成渣反应速度的影响规律,两种铬矿矿相,铬镁尖晶石,菲律宾矿,蛇纹石,土耳其矿,橄榄石,铬铁矿,石灰,富Cr碱性多元渣系,研究目标：

原料选择；快速造渣理论指导。

研究工作之四：

摇包反应器内渣金“乳化”和“分相”行为,理论问题：

轻相液体表面以抛物面运动形式与轻、重液体两相界面正弦波动形式之间的关联性；相界面发生卷渣的工况条件。

研究目标：

摇包反应器放大设计；摇包作业规程；吹气摇包。

油水界面荷叶型运动规律,理论问题：

液-液两相混合均匀，将促进二相界面的传质过程；相界面传质过程引起界面表面张力变化（Marangoni效应）促进两相混匀过程，并对传质过程产生增强作用。

研究目标：

提高冶金反应速率途径；减少钢-液夹带损失；铬矿熔融硅热还原工艺中镍硅合金熔体初脱Si的程度。

研究工作之四：

摇包反应器内渣金“乳化”和“分相”行为,研究工作之五:

电硅热法冶炼300系列不锈钢母液工艺理论计算,300系列不锈钢冶炼新工艺流程与装备,不锈钢电硅热法冶炼台架实验,24,低P高Si镍铁,不锈钢基料,201系不锈钢,高Si镍铁,结语,结合镍、铬不锈钢生产典型的物质转化工艺过程，从系统整体行为研究高效、节能、减排的共性和规律性科学问题，提供具有应用前景的集成优化理论和新工艺、新技术；铁合金生产企业产业结构调整的出路在钢铁冶金工业中的某些领域，可以变“配角”为“主角”。

谢谢！

第20届全国铁合金学术研讨会,