Ruostumattoman teräksen sulatusprosessi ja kehitys

maastani on tullut iso maa ruostumattoman teräksen kulutuksessa ja tuotannossa, ja ruostumattoman teräksen tuotanto on organisoitava eri lajikkeiden ja raaka-ainetyyppien mukaan. Tällä hetkellä kotimaani ruostumattoman terästuotannon kehityssuuntana on parantaa laatua, alentaa kustannuksia, säästää energiaa ja vähentää päästöjä ja samalla jatkaa raaka-aineiden ja teknisten laitteiden yhteensopivuuden optimointia. Tässä artikkelissa verrataan ja analysoidaan useita tyypillisiä ruostumattoman teräksen sulatusprosesseja.

Erinomaisen korroosionkestävyyden ja erinomaisten kokonaisvaltaisten ominaisuuksiensa ansiosta ruostumatonta terästä käytetään yhä laajemmin eri teollisuuden ja siviilitoimialoilla. kotimaani ruostumattoman teräksen tuotanto alkoi myöhään ja päättyi vuonna 2000, kun se leijui 300 000 tonnin kohdalla pitkään, mikä osoitti kiihtyvän ja hyppivän nopean kehityksen trendiä. Vuonna 2017 maailmanlaajuinen ruostumattoman teräksen tuotanto oli 48,08 miljoonaa tonnia, ja Kiinan ruostumattoman teräksen tuotanto oli 25,7737 miljoonaa tonnia, mikä vastaa 54 prosenttia maailman tuotannosta. Tuotantokapasiteetin kasvun myötä on välitöntä, kuinka yritysten kilpailukykyä markkinoilla voidaan parantaa optimoimalla teknologista prosessia ja alentamalla raaka-ainekustannuksia.

1. Ruostumattoman teräksen sulatuksen kehittäminen

1900-luvun alussa Sheffieldissä Englannissa onnistuttiin sulattamaan ja valettu ensimmäistä kaupallista ruostumatonta terästä, ja ruostumaton teräs kiinnitti ihmisten huomion siitä lähtien. 1940-luvulle mennessä amerikkalainen Hilty (DCHilty) ehdotti Cr-C-lämpötilatasapainoa tutkiessaan teoriaa hiilenpoistosta ja kromin pidätyksestä korkeissa lämpötiloissa, mikä loi teoreettisen perustan ruostumattoman teräksen sulattamiselle, ja tutkii edelleen tältä pohjalta. Nesteytetyn hiilen osapaineen alentamisen vaikutus ruostumattoman teräksen tuotannon fysikaalis-kemialliseen reaktioon on johtanut ruostumattoman teräksen sulatustekniikan kehitykseen. 1960-luvun puoliväliin ja loppuun mennessä Witten Companyn Edel-tehdas Saksassa kehitti menestyksekkäästi tyhjiömenetelmän VOD, ja yhdysvaltalaisen United Carbide Companyn laimennusmenetelmä AOD, joka alensi huomattavasti ruostumattoman teräksen sulatuksen kustannuksia, parani. ruostumattoman teräksen tuotannon tehokkuutta ja mahdollisti ruostumattoman teräksen laajamittaisen tuotannon. tullut mahdolliseksi.

2. Ruostumattoman teräksen sulatuslaitteet

Ruostumattoman teräksen sulatusprosessin valinta liittyy teräslajeihin ja raaka-aineisiin. Näitä raaka-aineita ovat pääasiassa: romuteräs, sula rauta, kromimalmi, nikkelimalmilejeeringit jne.

Ruostumattoman teräksen sulatuksessa käytettävät laitteet on jaettu kahteen luokkaan: primäärisulatuslaitteet ja jalostuslaitteet. Ensisijaiset sulatuslaitteet sisältävät: sähkökaariuunin (EAF), ei-tyhjiö-induktiouunin (käytetään yleensä pienimuotoisessa tuotannossa), upotettu kaariuuni, konvertteri. Jalostuslaitteet sisältävät pääosin senkkatyyppiset jauhatuslaitteet (VOD, SS-VOD, VOD-PB jne.), muunnintyyppiset jauhatuslaitteet (AOD, VODC, VCR, CLU, KCB-S, KOBMS, K-BOP, MRP-L, GOR jne. ) ja RH-toiminnon laajentaminen jalostuslaitteet (RH-OB, RH-KTB, RH-KPB jne.) kolmeen luokkaan.

Yleisesti ottaen, kun sulatusraaka-aine on romuteräs, ensisijainen sulatuslaitteisto ottaa käyttöön sähkökaariuunin ja jalostuslaitteiden lyhytvirtausprosessin;

Kun raaka-aine on sulaa rautaa, ensisijainen jalostuslaitteisto ottaa käyttöön muuntimen ja jalostuslaitteiston prosessin;

Kun raaka-aineena on romuteräs ja sula rauta, ensisijainen sulatuslaitteisto ottaa käyttöön valokaariuunin ja muuntimen sekä jalostuslaitteiden prosessin;

Kun raaka-aineena on kromimalmia, ensisijainen jalostuslaitteisto käyttää sulatusvähennysmuuntimen ja hiilenpoistomuuntimen sekä jalostuslaitteiden prosessia (tällä hetkellä tämän prosessin valitsee Kawasaki Steel Japanissa);

Kun raaka-aineena käytetään kotimaista lateriittinikkelimalmia, ensisijainen raffinointilaitteisto ottaa käyttöön kuivausuunin, pyörivän uunin, upotetun kaariuunin sekä muuntimen ja jalostuslaitteiston.

3. Ruostumattoman teräksen sulatusprosessin polku

Tällä hetkellä ruostumattoman teräksen valmistuksen sulatusprosessi on jaettu pääasiassa yksivaiheiseen menetelmään, kaksivaiheiseen menetelmään ja kolmivaiheiseen menetelmään.

3.1 Yksivaiheinen sulatusprosessi

Varhainen yksivaiheinen ruostumattoman teräksen sulatusprosessi tarkoittaa romun sulatus-, hiilenpoisto-, pelkistys- ja jalostusprosessien loppuun saattamista sähköuunissa, ja panos sulatetaan ruostumattomaksi teräkseksi yhdessä vaiheessa. Tämä yksivaiheinen sulatustuotantoprosessi, jossa käytetään vain sähköuunia ruostumattoman teräksen sulattamiseen, poistetaan vähitellen pitkän sulatusjakson, alhaisen toimintanopeuden ja korkeiden tuotantokustannusten vuoksi. Uunin ulkopuolisen jalostusprosessin jatkuvan kehityksen ja AOD-uunien laajan käytön ansiosta monet ruostumattoman teräksen tuotantoyritykset käyttävät tällä hetkellä vähän fosforia sisältävää tai fosforitoitua sulaa rautaa korvaamaan teräsromua ja käyttävät sulaa rautaa ja metalliseoksia raaka-aineena. AOD-uuni ruostumattoman teräksen sulatukseen. Uusi yksivaiheinen sulatusprosessi.

Aiempaan yksivaiheiseen sulatusprosessiin verrattuna uusi yksivaiheinen sulatusprosessi eliminoi sähköuunin sulatuslinkin tuotantoprosessissa. Sen etuja ovat: ensinnäkin pienemmät investoinnit; toiseksi alhaisemmat tuotantokustannukset; kulutus ja parantaa sulan teräksen puhtautta; neljänneksi romusuhde on alhainen, mikä sopii olemassa oleville romumarkkinoille; viidenneksi se on erityisen taloudellinen 400-sarjan ruostumattoman teräksen sulattamiseen.

Uudessa yksivaiheisessa menetelmässä on kuitenkin tiettyjä vaatimuksia raaka-aineolosuhteille ja tuoteratkaisuille: Ensinnäkin sulan raudan fosforipitoisuuden AOD-uunissa vaaditaan olevan alle 0,03 prosenttia, joten fosforinpoisto on suoritettava. sulasta raudasta on lisättävä sulatusprosessiin; toiseksi metalliseosta käytetään raaka-aineena uudessa yksivaiheisessa menetelmässä. Sitä lisätään AOD-uuniin, ja AOD-uuniin lisätty liiallinen määrä korkeahiiliseosta vaikuttaa koko sulatusprosessin lämpötasapainoon, eikä se sovellu ruostumattomiin teräslajeihin, joissa on monimutkaisia komponentteja ja korkea seospitoisuus.

Uusi yksivaiheinen ruostumattoman teräksen tuotantoprosessi on tällä hetkellä laajalti käytössä 400-sarjan ruostumattoman teräksen tuotannossa. Kehitysmaana Kiinasta puuttuu romuteräsvaroja ja se on erittäin nikkeliköyhä. Lisäksi 400-sarjan ruostumatonta terästä käytetään laajasti jokapäiväisessä elämässä ja teollisessa tuotannossa. Nämä objektiiviset olosuhteet tekevät uudesta yksivaiheisesta ruostumattoman teräksen sulatuksesta yhä suositumpaa. Monet valmistajat käyttävät sitä.

3.2 Kaksivaiheinen sulatusprosessi

Kaksivaiheinen prosessireitti on EAF→AOD, EAF→VOD (sähkökaariuuni→VOD-tyhjiöraffinointiuuni). EAF→AOD-prosessin tuotantokapasiteetti on noin 70 prosenttia maailman ruostumattoman teräksen tuotantokapasiteetista. EAF-uunia käytetään pääasiassa teräsromun ja seosraaka-aineiden sulattamiseen ruostumattoman teräksen esisulattamiseksi, joka sitten sulatetaan laadukkaaksi ruostumattomaksi teräkseksi AOD-uunissa. .

Jos kaksivaiheisessa prosessissa sähköuuniin tulevien raaka-aineiden fosforipitoisuus on suhteellisen korkea, sähköuunin ja AOD-uunin väliin on lisättävä ruostumattoman teräksen esisulatefosforoinnin linkki. Yleisimmin käytetyt esisulatefosforoinnin prosesseja ovat muuntimen fosforinpoisto ja kuumametallisäiliön yläpuolinen ruiskudefosforointi. Kun kaksivaiheisessa menetelmässä käytetään masuunisulaa ruostumattoman teräksen sulatuksen pääraaka-aineena, jos masuunin fosforipitoisuus on korkea, on myös tarpeen lisätä fosforinpoistolinkki.

Kaksivaiheista ruostumattoman teräksen sulatusprosessia käytetään laajalti erilaisten ruostumattoman teräksen sarjojen tuotannossa. 95 prosenttia ruostumatonta terästä.

Kaksivaiheisessa menetelmässä on kuitenkin vielä kiinnitettävä huomiota seuraaviin kolmeen seikkaan keskikulutuksen ja lajikesuunnitelman kannalta: Ensinnäkin sulatusprosessin edistyessä ja toimintatason parantuessa viime vuosina argonin kulutus. ja muut väliaineet kaksivaiheisessa sulatusprosessissa on vähentyneet merkittävästi. Kuitenkin verrattuna yksivaiheiseen menetelmään ja kolmivaiheiseen menetelmään argonin ja muiden väliaineiden kulutus on silti hieman suurempi; Toiseksi, kun AOD-uuni hiiltää loppuun asti, sulan teräksen happipitoisuus on suhteellisen korkea, ja ferropiitä on lisättävä vähentämään sulan teräksen happea, joten ferropiin kulutus Kolmanneksi sitä ei voida käyttää Tällä hetkellä erittäin vähän hiili- ja typpipitoista ruostumatonta terästä, ja teräksen kaasupitoisuus on suhteellisen korkea.

3.3 Kolmivaiheinen sulatusprosessi

Kolmivaiheisen menetelmän perusprosessivirtaus on: primäärisulatusuuni → kaksoispuhallusmuunnin/AOD-uuni → tyhjiöpuhdistuslaite. Kolmivaiheinen menetelmä on edistyksellinen menetelmä ruostumattoman teräksen sulattamiseen ja tuotteen laatu on hyvä, mikä sopii ammattimaisiin valmistajiin ja ruostumattoman teräksen tuotantoon raudan ja teräksen yhteisyrityksissä.

Ruostumattoman teräksen kolmivaiheinen menetelmä lisää vaiheen syvähiilenpoistoon kaksivaiheisen menetelmän perusteella. Sen sulatusprosessin edut ovat: Ensinnäkin työnjako jokaisessa linkissä on selkeä, tuotantorytmi nopea ja toiminta optimoitu; Happi- ja sulkeumapitoisuus on alhainen, ja tuotevalikoima on laaja; kolmas on se, että sulaa rautaa voidaan käyttää sulatukseen, raaka-ainevaatimukset eivät ole korkeat ja raaka-aineiden valinta on joustava.

Kolmivaiheinen ruostumattoman teräksen sulatusprosessi kuitenkin toteuttaa metallurgisen toiminnon askel askeleelta, millä on seuraavat vaikutukset tuotantoinvestointiin: Ensinnäkin prosessilinkkejä lisätään ja investointi- ja tuotantokustannukset ovat suhteellisen korkeat; Toiseksi tyhjiölaitteistojärjestelmä on monimutkainen ja huollon määrä on suuri.

Tällä hetkellä ruostumattoman teräksen sulatusprosessissa maailmassa käytetään pääasiassa kaksivaiheista menetelmää ja kolmivaiheista menetelmää. Niistä kaksivaiheinen menetelmä EAF plus AOD tai EAF plus VOD on laajimmin käytetty , osuus noin 70 prosenttia , ja kolmivaiheinen menetelmä vastaa noin 20 prosenttia . Koska vähäfosforista sulaa rautaa käytetään laajasti ruostumattoman teräksen tuotannossa, yhä useammat ruostumattoman teräksen tuotantoyritykset ottavat käyttöön myös uuden yksivaiheisen ruostumattoman teräksen sulatusprosessin. Sopeutuakseen ruostumattoman teräksen markkinoiden kovaan kilpailuun, parantaakseen tuotteiden laatua ja alentaakseen tuotantokustannuksia kotimaassani useat yritykset valitsevat sopivat ruostumattoman teräksen sulatusprosessit todellisten olosuhteidensa mukaan.

4. Sulatusprosessin reitin valinta kotimaisille ruostumattoman teräksen tuotantoyrityksille

Ruostumattoman teräksen sulatusprosessin reittiä määritettäessä tulee ensin ottaa tuotteen ääriviivat lähtökohtana ja valita sopiva ruostumattoman teräksen sulatusprosessireitti ruostumattoman teräksen sulatuksen raaka-ainekoostumuksen ja ruostumattoman teräksen jalostusmekanismin perusteella. Ruostumattoman teräksen tuotantoyritysten raaka-aineolosuhteet, tuotannon laajuus, tuotesuunnitelmat, käyttökustannukset ja työntekijöiden toimintatavat vaikuttavat ruostumattoman teräksen sulatuksen tuotantoprosessin valintaan. Koska markkinoiden heilahtelut vaikuttavat suuresti tekijöihin, kuten raaka-aineisiin, käyttökustannuksiin ja tuotesuunnitelmiin, nykyaikaisten ruostumattoman teräksen sulattojen tuotantoprosessien valinnassa tulisi olla tiettyä joustavuutta ja tuotantoprosesseja ja tuotesuunnitelmia voidaan muokata markkinaolosuhteiden mukaan.

Suurin osa Kiinan suurista ruostumattoman teräksen tuotantoyrityksistä on integroituja teräsyrityksiä, kuten Taiyuan Iron and Steel Co., Ltd., Jiuzhou Iron and Steel Co., Ltd., jotka tuottavat sekä ruostumatonta terästä että hiiliterästä. Näiden yhdistettyjen rauta- ja teräsyritysten prosessilaitteiden kokoonpano voi täyttää monipuolisten prosessireittien ja erilaisten raaka-ainesuhteiden vaatimukset. Raaka-ainevalikoima on suhteellisen laaja. Sularaudan tarjontaa ja romuterästä on riittävästi, mikä vastaa tarpeisiin. Parhaat raaka-aineet voidaan valita. Sopiva suunnitelma. Näillä yrityksillä on enemmän joustavuutta ruostumattoman teräksen sulatusprosessireittien valinnassa.

Koska Kiinassa ei ole ruostumattoman teräsromuresursseja, romua pääraaka-aineena käyttävän ruostumattoman teräksen sulatusprosessin ainesosien korkeat kustannukset, kaiken romusulatuksen korkea energiankulutus ja romun huono laatu, tuo monia haitallisia aineita sulaan teräkseen, yhä enemmän ruostumattoman teräksen tuotantoa Kiinassa Yritykset käyttävät yleensä defosforisoitua masuunissa sulatettua rautaa ruostumattoman teräksen sulattamiseen. Erityisesti rauta- ja teräskompleksiyrityksissä hiiliteräsjärjestelmän masuunin käyttö osan sulan raudan toimittamiseen ruostumattoman teräksen sulatusjärjestelmään voi tehokkaasti vähentää raaka-aineiden kustannuksia terästonnia kohden. Samaan aikaan fosforinpoistokäsittelylaitoksia käytetään laajasti ruostumattoman teräksen tuotantoprosesseissa. Fosforinpoistokäsittelylaitosten käyttö ei voi vain vähentää ruostumattoman teräksen tuotannon raaka-ainevaatimuksia, vaan myös vähentää tuotantokustannuksia, jotta masuunisulaa, tavallista romuterästä, korkeafosforista harkkorautaa ja runsaasti fosforipitoisia seoksia voidaan käyttää suurissa määriä ruostumattoman teräksen tuotannossa.