【正文】 儀表。通過流顯計、調(diào)節(jié)閥等系列，使AOD爐獲得所希望的流量和氬氧比例的氣體。一般以氬氣作為冷卻劑，在出爐或裝料的空隙時間則改用壓縮空氣或氮?dú)?。向熔池供氣的噴槍為帶有冷卻的雙層或三層噴槍，噴槍中心吹爐帽用耐火混凝土搗制或用耐火磚砌戊，用螺栓連接在爐體上。當(dāng)裝料和出鋼時，爐體前傾，風(fēng)口在鋼液面以上，正常吹煉時，風(fēng)口埋入熔池下部。爐子下部設(shè)計成具有20。爐內(nèi)襯砌鉻鎂磚等耐火材料。圖35 AOD爐廢氣成分及CO分壓變化與精煉氣體混合比之間的關(guān)系氬氧精煉爐的主要結(jié)構(gòu)。圖34三步法冶煉不銹鋼所以本設(shè)計采用三步法冶煉超低碳不銹鋼 AOD爐的功能及特點(diǎn)：AOD爐又稱氬氧精煉爐是從爐底側(cè)面向熔池吹入氧和氬的混合氣體， 一摩爾的氧氣與熔池中的碳反應(yīng)后生成兩摩爾的一氧化碳，但是一摩爾氬氣通過熔池后數(shù)量沒有變化，然而通過吹入不同比例的混合氣體使氣泡內(nèi)的Pco降低，鉻的氧化反應(yīng)不易進(jìn)行，促進(jìn)了Fe—Cr—C熔池中[C]的氧化反應(yīng)。VOD負(fù)責(zé)進(jìn)一步脫碳、脫氣和成分微調(diào)。 三步法:即電爐+AOD+VOD三步冶煉不銹鋼。 (4)氬氣消耗量人。 (2)還原硅鐵消耗大。 (6)%以下的鋼水，因此可以采用低價的高碳FeCr,FeNi40以及35%的碳鋼廢鋼進(jìn)行配料，原料成本較低。 (4)生產(chǎn)設(shè)備總投資較VOD系統(tǒng)貴，但比三步法少。 (2)可一步將鋼水中的碳脫到0. 08%，如果延長冶煉時間，增加Ar量，還可進(jìn)一步將鋼水中的碳脫到0. 03%以下，除超低碳、超低氮不銹鋼外，95%的品種都可以生產(chǎn)。 采用電爐與VOD的二步法工藝比較適合小規(guī)模、多品種的不銹鋼生產(chǎn)。前者由真空吹氧脫碳，后者采用氬氣和氮?dú)庀♂寶怏w脫碳。由于一步法對原料要求苛刻(需返回不銹鋼廢鋼、低碳鉻鐵和金屬鉻)，生產(chǎn)中原材料和能源介質(zhì)消耗高、成本高、冶煉周期長,生產(chǎn)率低、產(chǎn)品品種少、質(zhì)量差、爐襯壽命短、耐火材料消耗高，因此日前很少采用此法生產(chǎn)不銹鋼。 日前，世界上不銹鋼的冶煉有三種方法，即:一步法、一步法和三步法。在我國占有很大比例的中小鋼廠爐外精煉裝備水平較低，操作不規(guī)范，精煉效果不穩(wěn)定，消耗指標(biāo)偏高，綜合效益欠佳。Ⅱ.與連鑄生產(chǎn)迅速發(fā)展的形勢很不適應(yīng)。主要問題如下：精煉比偏低主要表現(xiàn)在兩個方面：Ⅰ.與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距甚大。通過精煉，鋼的質(zhì)量均有不同程度的改善?！彼羞@些，為21世紀(jì)我國爐外精煉技術(shù)的全面、高水平、快速發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的荃礎(chǔ)。1992年底召開了首次爐外處理學(xué)術(shù)會議，深入研究了我國爐外處理技術(shù)發(fā)展方向和重點(diǎn)。b. 精煉比不斷提高%%；同一時期，%%。90年代以來，是我國爐外精煉發(fā)展的興盛時期，其特征是:a. 精煉設(shè)備數(shù)量增幅較大，據(jù)不完全統(tǒng)計，1991年底，我國冶金系統(tǒng)擁有除吹A(chǔ)r外的各種爐外處理設(shè)備(含鐵水預(yù)處理設(shè)備)115臺(另外，機(jī)電系統(tǒng)有17臺)；到1998年8月，對68家大中型鋼鐵企業(yè)的調(diào)查表明，鋼鐵冶金系統(tǒng)擁有除吹A(chǔ)r外的各種爐外處理設(shè)備已達(dá)160余臺，其中鋼水精煉設(shè)備140臺，主要有LF/LFV, RH/RHOB、 CAS/CASOB、VOD、VAD、AOD、 SL等噴粉設(shè)備和WF。KIP噴粉裝置，馬鋼和齊鋼的SL噴粉裝置，攀鋼的N噴粉裝置等。與此同時，鋼包吹A(chǔ)r精煉也在首鋼等企業(yè)投入使用。1965年，大冶鋼廠引進(jìn)了一臺70tRH裝置(1978年正式運(yùn)行)。當(dāng)時曾對合成渣渣洗(如出鋼過程中用高堿度合成渣進(jìn)行鋼水脫硫，用于冶煉軸承鋼)和真空處理(如用VD和DH精煉硅鋼等)，開展過應(yīng)用性研究。較為穩(wěn)妥。⑵變壓器選擇：在保證同等產(chǎn)量條件下, 設(shè)計由于兌用鐵水后, 130t直流電弧爐的變壓器容量可以從一般選用120一160MVA降至110MVA, 為773 KVA/t, 采用162。在廢鋼條件相同的情況下 ,同普通電弧爐工藝相比較 ,手指式豎爐電弧爐的優(yōu)點(diǎn)顯而易見 ,下圖給出了二者的能量平衡比較。 豎爐的作用:①提高電弧爐生產(chǎn)率；②提高金屬收得率；③煙氣上升直接預(yù)熱豎爐中廢鋼 ,以降低爐子電能輸入和能耗；④無需開爐蓋加廢鋼 ,以減少加料過程中的能量損失；⑤豎爐中的廢鋼料柱可作過濾器 ,以減少煙氣中的粉塵量；⑥降低電極消耗。手指式豎爐電弧爐工藝本身所具備的特點(diǎn)是生產(chǎn)率最大 ,廢氣熱損失最小 ,同時滿足日趨嚴(yán)格的環(huán)保要求。廢鋼在廢氣流中受到預(yù)熱 ,同時它被用作是廢氣的第一個過濾裝置 ,這就意味著只有少量爐塵需要處理 ,而且電弧爐的金屬收得率因此而提高。在這樣工藝過程中的時間限制因素僅是廢鋼中的熱傳遞。下一爐的第一筐廢鋼放置在豎爐手指裝置上 ,因而在前一爐冶煉過程中產(chǎn)生的廢氣熱量也被充分利用。其操作步驟如下：前一爐出鋼結(jié)束 →打開手指，加第一筐預(yù)熱好的廢鋼 →加第二筐需預(yù)熱的廢鋼 →熔煉(同時可加鐵水) →關(guān)閉手指，加下一爐第一筐需預(yù)熱的廢鋼 →出鋼。UHP 技術(shù)近年有爐子容量趨大、功率水平趨高的趨勢, 國外個別UHP2EAF 的功率水平已達(dá)到 1 000 kVAt, 甚至更高, 可以稱為超超高功率電弧爐。2)電弧爐形式及變壓器的選擇：1964 年, 美國的Schwabe 等首次提出了超高功率電爐的概念, 它顯著地提高了交流電弧爐的生產(chǎn)率, 同時擺脫了爐壁損耗過快的問題, 并且具有縮短熔化時間、改善熱效率、降低電耗、電弧穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。電弧爐以廢鋼為原科，不像轉(zhuǎn)爐那樣以鐵水為原料，所以不需要一套龐大的煉鐵和煉焦系統(tǒng)，因而流程短。d. 設(shè)備簡單，工藝流程短。根據(jù)工藝要求，既可造成爐內(nèi)的氧化性氣氛，也可造成還原性氣氛，這是轉(zhuǎn)爐無法做到的。氧氣轉(zhuǎn)爐吹入大量氧氣是熔煉得以進(jìn)行的必要條件，因而在轉(zhuǎn)爐中，熔煉自始至終是在不同程度的氧化性氣氛下進(jìn)行的。電弧爐煉鋼沒有大量高溫爐氣帶走的熱損失，因而熱效率高，一般可達(dá)60%以上，比轉(zhuǎn)爐煉鋼率高。以滿足不同鋼種冶煉的需要。通過電弧加熱，鋼液溫度可達(dá)1600℃以上。因而與轉(zhuǎn)爐煉鋼比較有以下優(yōu)點(diǎn)：。⑤ 電爐由于采用的原料是廢鋼，因此殘余元素較多，影響鑄坯成分和質(zhì)量。但使用小容量的電弧爐生產(chǎn)特殊鋼的首要問題在于無法配置有效的二次精煉手段；其次是裝備水平難以提高，影響了成分和溫度的精確控制；第三是由于出鋼量小，爐間成分波動范圍大。由于電弧區(qū)鋼液吸氮，因而難以生產(chǎn)氮含量低的產(chǎn)品。采用電爐煉鋼工藝適合于生產(chǎn)小批量、多品種、合金含量較高的鋼種。① 電爐煉鋼配以LF/VD二次精煉生產(chǎn)特殊鋼的優(yōu)勢在于使用化學(xué)性質(zhì)為中性的電弧作為熱源，冶煉過程中加熱與化學(xué)反應(yīng)相互獨(dú)立，從而保證了工藝的靈活性。⑨轉(zhuǎn)爐冶煉是采用化學(xué)熱和物理熱，富裕熱量只能熔化10％～15％廢鋼或合金，故不適宜冶煉高合金鋼，尤其不適宜煉合金工具鋼、難熔鎢鐵等高熔點(diǎn)合金。⑦轉(zhuǎn)爐冶煉周期短，生產(chǎn)效率高，易于與精煉、連鑄形成高效化生產(chǎn)。⑤轉(zhuǎn)爐鋼水的氣體含量低，N≤20ppm，H≤3ppm。③氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼配以二次精煉的工序優(yōu)勢在于極高的生產(chǎn)速率和優(yōu)異的純度，因而適于低碳／超低碳、低殘余元素的鋼種，尤其是批量很大、合金含量較低的鋼種。①鐵水的純凈度和質(zhì)量穩(wěn)定性均優(yōu)于廢鋼。（2）用途：用于小型機(jī)器上難于加工的復(fù)雜斷面零件，以及內(nèi)燃機(jī)的輪軸、離開器開關(guān)、球形卡頭銷釘?shù)? 工藝方案的選擇及論證已知年產(chǎn)合格連鑄坯是80萬噸，為確定電爐的容量和座數(shù)，可用下式求出：式中 A 車間年產(chǎn)合格連鑄坯量 t/a n—全年工作天數(shù) 本設(shè)計305天 a—金屬料收得率,爐料收得率 95～96%，鋼液收得率95～96%， G—車間爐子總?cè)萘?G=gN g — 一座爐子的容量 t N—車間內(nèi)爐子座數(shù) η—鋼錠收得率，連鑄為96%～98% 本設(shè)計取 τ—冶煉周期，60～70min 本設(shè)計取65minG=130t本設(shè)計采用一座130t的電爐。與其它鋼的不同點(diǎn)，鋼中S和P含量很高，主要是為提高易切削性能。（2）用途：這種鋼主要在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下使用，用于制造要求高韌性和耐磨性的熱沖壓件；也可在正火或熱軋供應(yīng)狀態(tài)下使用，如拖拉機(jī)的履帶銷等。合金結(jié)構(gòu)鋼比碳素鋼有更好的力學(xué)性能，特別是熱處理性能優(yōu)良。這類鋼的合金元素含量都相當(dāng)高，主要有耐蝕鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼以及具有其他特殊物理和化學(xué)性能的特殊鋼。要求具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，還有足夠的塑性和韌性?？煞譃槠胀ê辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼和特殊用途合金結(jié)構(gòu)鋼。調(diào)質(zhì)后具有良好的綜合力學(xué)性能，可切削性尚好；但熱處理時有過熱敏感性及回火脆性傾向，水淬易開裂，對白點(diǎn)敏感，焊接性和冷變形塑性較低等缺點(diǎn)。（2）用途：海水里用設(shè)備、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料等生產(chǎn)設(shè)備。2）316L不銹鋼1Cr18Ni12Mo2Ti（1）特性：因添加Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，可在苛酷的條件下使用。(6) 關(guān)于還原白渣問題。(5) 關(guān)于還原期增C。(4) 關(guān)于還原劑的使用。(3) 開吹條件的控制。(2) 白灰用量。進(jìn)行扒渣處理時，%%。圖32 18% Cr鋼中C%、溫度和Pco的關(guān)系②冶煉工藝要點(diǎn)：(1) 前期爐渣的處理。由此式可知減壓操作有利于不銹鋼冶煉，即可通過VOD抽真空，降低氣相總壓強(qiáng)，從而提高Cr的收得率。這就是單爐法冶煉的主要困難。在飽和氧的熔池中鉻、碳和溫度的關(guān)系如圖所示。在一般不銹鋼的成分范圍內(nèi)，可認(rèn)為在FeCrCO構(gòu)成的四元體系中基本的反應(yīng)式為Cr3O4(s)+4[C]=3[Cr]+4(CO)(g)若取一氧化碳的分壓為一個大氣壓，即Pco=1atm，實(shí)用的熱力學(xué)計算式為:=+ 式中:T為絕對溫度K?？傊讳P鋼冶煉的核心技術(shù)可歸納為4個字:降碳保鉻。近年來由于對表面質(zhì)量要求日益提高，故對夾雜和氧、硫等雜質(zhì)的潔凈化要求也日益提高。鉻比鐵易于氧化，鉻的氧化物熔點(diǎn)高，渣子粘稠。鋼中合金含量高，總量為13%一30% 。（2）用途：應(yīng)用于抗晶界腐蝕性要求高的化學(xué)、煤炭、石油產(chǎn)業(yè)的野外露天機(jī)器，建材耐熱零件及熱處理有困難的零件。不銹鋼的特性主要表現(xiàn)在表面美觀以及使用可能性多樣化耐腐蝕性能好，強(qiáng)度高，耐高溫氧化及強(qiáng)度高，不必表而處理，所以簡便、維護(hù)簡單清潔，光潔度高焊接性能好、用途及生產(chǎn)工藝要點(diǎn)1）不銹鋼 00Cr18Ni10 表3—3 不銹鋼鋼的成分 牌號化學(xué)成分（%）CSiMnPSCrNi00Cr18Ni10≤≤≤≤≤～～（1）特性：不銹鋼的一般特性：表面美觀以及使用可能性多樣化 ，耐腐蝕性能好，比普通鋼長久耐用 ，耐腐蝕性好 ，強(qiáng)度高，因而薄板使用的可能性大 ，耐高溫氧化及強(qiáng)度高，因此能夠抗火災(zāi) ，常溫加工，即容易塑性加工 ，因?yàn)椴槐乇砻嫣幚?，所以簡便、維護(hù)簡單。第一個方面是發(fā)展高強(qiáng)度不銹鋼(即沉淀硬化不銹鋼)，這種鋼是一次大戰(zhàn)后隨著航空、航天和火箭技術(shù)的進(jìn)展而發(fā)展起來的。關(guān)于不銹鋼鋼種的最卞要的研究和發(fā)展是集中在兩個方面:第一個方面是改善鋼的耐腐蝕性，其中對18 8鋼品間腐燭問題的研究，不僅發(fā)展了鋼種，提出了解決這個間題的工藝方法。又分別發(fā)展了超低碳不銹鋼和超純鐵素體不銹鋼。隨著各種工業(yè)的發(fā)展，不銹鋼為適應(yīng)工作條件而發(fā)生了分化，即在原來兩大體系二種組織狀態(tài)的基礎(chǔ)上，通過增減碳含量和添加多種其它的合金元素而衍生出了許多新型的不銹鋼。3 設(shè)計方案的確定與論證1）冶煉鋼種典型鋼種：00Cr18Ni10其他鋼種：1Cr18Ni12Mo2Ti,45Mn2,27SiMn,Y20,2） 鋼種成分表 3—1鋼種成分成分鋼種CSiMnPSCrNiTi00Cr18Ni10≤≤≤≤≤～～1Cr18Ni12Mo2Ti≤≤≤≤≤～～～45Mn2～～～≤≤≤27SiMn～～～≤≤≤Y20～～～≤～≤3） 各鋼種產(chǎn)量及產(chǎn)量比（%） 單位：萬噸表3—2 各鋼種產(chǎn)量及產(chǎn)量比牌號產(chǎn)量（萬噸）產(chǎn)量比(%)00Cr18Ni1032401Cr18Ni12Mo2Ti202545Mn281027SiMn810Y201215 19101914年誕生的組織分別為馬氏體、鐵素體和奧氏體的不銹鋼，從化學(xué)成分來看，主要屬FeCr和FeCrNi兩大體系。如對熔融還原技術(shù)的持續(xù)關(guān)注等。新流程、新工藝研究與開發(fā)。新一代鋼鐵材料將更有利于生態(tài)。對生態(tài)友好的外延，包括對城市和環(huán)境的融洽會越來越受到關(guān)注。鋼鐵工業(yè)面向新世紀(jì)的重要命題（也是根本性的命題）之—是走綠色制造的道路，構(gòu)筑可持續(xù)發(fā)展的鋼鐵工業(yè)。鋼鐵仍然是非常重要的結(jié)構(gòu)材料和迄今為止產(chǎn)量最大的功能材料，在眾多的使用領(lǐng)域內(nèi)鋼鐵仍屬必選材料，是工、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)和國防工業(yè)的基礎(chǔ)。鋼鐵冶金工業(yè)通過工藝的合理化，設(shè)備的大型化，操作的自動化，已具備了高效生產(chǎn)的基本條件。節(jié)能不一定可使生產(chǎn)過程高效化，但生產(chǎn)的高效率必然會有一定的節(jié)能效果，電弧爐煉鋼工藝單位爐容輸入功率由提高到，不僅大大縮短了冶煉周期，同時使電耗降低了約。高效生產(chǎn)是在一定的資金投入條件下實(shí)現(xiàn)最大產(chǎn)出的生產(chǎn)方式。從大的方面來看，冶金礦產(chǎn)資源（即一次資源）必然要走向枯竭，而廢鋼在社會蓄積量的不斷提高，利用廢鋼資源符合環(huán)保和物質(zhì)平衡規(guī)律的要求，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，目前世界的總廢鋼蓄積量已超過140億t，若平均按14年折舊，全世界每年的廢鋼產(chǎn)量將達(dá)到近10億t，將與全球總的鋼產(chǎn)量持平，也就是說如果不對廢鋼資源進(jìn)行認(rèn)真的開發(fā)利用，人們每年開采的大量礦山等，實(shí)際上是在將自然資源轉(zhuǎn)化為鐵質(zhì)污染態(tài)?？?