电炉和精炼炉VOD双联法冶炼不锈钢工艺

我公司新改造的VOD设备，是在原130 t VD钢包精炼炉的基础上自行设计改造的。原VD炉的真空盖上配置有拉瓦尔管式水冷氧枪、炉气温度显示仪及微氧含量分析仪，为VOD终点碳控制提供保证。真空盖上还装有电子视频监视系统，实时观察炉内反应进行状况及喷溅情况。有两个500 kg真空加料仓，可在VOD结束后加造渣材料及脱氧合金。真空抽气设备为500 kg蒸汽喷射泵，分为四级，真空度可达到133 Pa以下。

    提供粗炼钢水的电弧炉是40 t的EBT和30 t的EAF电弧炉。

试验钢种Z3CN20-09 M，钢水冶炼量70 t。成品成分及粗炼钢水要求见表1所示。

2. 1工艺流程

用40 t的偏心炉底电炉为VOD精炼炉提供不调整任何合金元素的纯低磷氧化钢水，同时用30 t电炉专门熔化合金。工艺流程如图1所示。

表1 Z3CN20-09M钢的主要化学成分(质量分数，%)

图1  Z3CN20-09M钢试验工艺流程图

为了尽量回收渣中的铬，30 t电炉的合金直接带渣翻入LF精炼钢包。为尽量减少精炼期的回P，40 t电炉冶炼的低磷氧化钢水采用卡渣法兑入精炼包，并严格控制进渣量。进行成分微调后将钢水倒入另一个精炼包卡渣，然后进行VOD操作，VOD之后进行成分微调和温度控制，最后进行浇注。

2. 2   30 t EAF电炉冶炼工艺要点

(1)配料

30 t电炉的任务是熔化所需合金。由于在合金熔化过程中碳不能氧化，所以必须使用中碳及低碳铬合金。配料结构见表2。

表2  30 t电炉的配料结构

 (2)操作要点

在熔化合金过程中，Cr，Ni都按成品规格调整。整个冶炼过程中由于没有标钢只能分析钢中的碳含量。造渣量5%，石灰和萤石比例为4: l。熔化中要避免增碳，可适当吹氧。熔清后分批少量加入FeSi粉还原渣中铬。熔清后和出钢前的化学成分见表3。

          表3  30 t电炉熔清后和出钢前化学成分(质量分数，%)

2. 3  40 t EBT电炉冶炼工艺要点

(1)配料

其配料结构见表4。

(2)操作要点

40 t EBT电炉为von精炼提供低磷粗炼钢水，关键在于造好氧化渣。保证炉渣的碱度和钢液的温度，达到快速去磷的目的。要求碳、磷尽可能低，并要保证一定的脱碳量。

当钢液中P≤0. 003%、C≤0. 03%，钢液温度≥1660℃时，可以出钢。出钢过程中利用包车电子秤及所需钢水量严格卡渣，兑钢时也要卡渣。出钢前成分见表5。

表4  40 t电炉的配料结构

表5  40 t电炉出钢前化学成分(质量分数，%)

2. 4精炼炉冶炼工艺要点

(1)倒包前操作

在精炼炉工位，要准备两个精炼包。其中一个是用镁碳砖砌筑的，用于LF操作，另一个是用镁铬砖砌筑的，用于VOD操作。精炼包烘烤温度要求大于800℃。将30 t粗炼炉的合金翻入，再卡渣兑入40 t粗炼炉粗炼钢水，然后造还原渣给电升温。取样微调成分达到表1要求，将温度升至1 680℃以上，进行倒包，倒包时严格卡渣。倒包后进入VOD工位进行VOD吹炼。合兑后成分见表6。

(2) VOD操作

VOD吹炼工艺流程见图2。

从图2可以看出，在VOD吹氧后可以在真空下进行炉渣调整，然后将真空度升到133 Pa以内，保持15-20 min进行VD操作。出真空后再微调合金，温度合适即可出钢。

表6 合兑后化学成分(质量分数，%)

图2  VOD吹炼工艺流程图

VOD过程的主要工艺参数见表7。

VOD操作前后的化学成分见表8。

表7 VOD过程工艺参数

表8  VOD操作前后化学成分(质量分数，%)

用双联法成功试炼Z3CN20-09M钢，为我公司在冶炼不锈钢的工艺方面开拓了新思路。与传统的VOD不锈钢冶炼工艺相比，双联法+VOD法具有以下特点:

(1)缩短了冶炼时间

总结几年来的VOD生产，电炉冶炼周期相对偏长。由于传统工艺中粗炼钢水需将铬预调一部分，并要在电炉内进行脱磷及还原，这样使得电炉冶炼的过程相对延长，一般要4h-5h个小时冶炼一炉。精炼炉合金加入量大，冶炼时间也大大延长。

而在新的工艺中，电炉分工合作。化合金的电炉按计算数量装好合金，不需要分析化学成分和脱磷，当温度合适时即可出钢。一般冶炼时间在2h-2. 5h。40t EBT电炉负责提供氧化钢水，不需要调合金，只要C、P温度达到工艺要求即可。它的冶炼时间一般在2.5h-3h。粗炼钢水和兑后，主要成分和温度基本达到工艺要求，合金加入量很少，这样使冶炼时间大大缩短，一般3h-4h。传统工艺冶炼时间则在5h-7h。

(2)提高了铬的回收率

传统工艺中由于部分铬在电炉粗炼钢水时加入，回收率偏低，一般在90%左右。采用新工艺后，由于熔化合金的电炉钢水是全包带渣翻入精炼包中，这样渣中的铬可以做到尽可能地被还原回收，回收率一般在97%-99% 。

(3)还能进一步改进工艺

在制定试验方案时，为稳妥起见我们采用了倒包。其实粗炼钢水合兑后，成分和温度就已经符合了VOD操作条件，