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1、asp个人博客系统高职一、不锈钢概述： 41、不锈钢的定义 42、不锈钢的耐蚀性： 43、不锈钢的分类 53.1合金元素对不锈钢组织的作用 53.2马氏体不锈钢 73.3铁素体不锈钢 73.4奥氏体不锈钢 73.5双相不锈钢 74、AOD基本工艺 7二、炼钢用原料 81、主原料 91.1 预溶液 91.2废钢及镍板 102.辅原料 112.1石灰 112.2萤石 112.3轻烧白云石 123铁合金 124、其它 154.1氧气 154.2氮气 154.3氩气 15三、AOD冶炼工艺 151、脱碳的热力学 162、脱碳的动力学条件 173工艺步骤及操作曲线： 203.1AOD炉的工艺步骤分为：

2、203.2操作曲线（以304钢种为例）： 234造渣制度 245、合金加入量的计算 245.1钢水量的校核 245.2单元素高合金钢合金加入量的计算 265.3多元高合金钢合金加入量计算 265.3.1补加系数法 265.3.2拉配法 286、富铬渣的还原及影响因素 297.温度制度 308.供气制度 30四、AOD工艺模型： 321、预计算模型： 322、成分模型： 323、热模型： 334、合金化模型： 335、复吹模型： 336、溶池高度模型： 337、主要模型表： 34五、产品质量的控制 351、硫含量的控制 352、组织的控制 363、钢水的清洁度的控制 373.1提高钢水的纯净度

3、373.2控制连铸的钢水清洁度 384、钢中气体的危害性、来源及控制 39六、工艺设备 40SL.1344 料槽： 40SL.21 AOD本体 40SL.211炉壳 40SL.212 AOD炉吊挂系统 42SL.214 支撑轴承及AOD炉基架 43SL.215 AOD炉倾动系统 45SL.217 旋转接头及管道 48SL.22渣保护罩 49SL.221顶吹设备 49SL.2221 炉壳风口 54SL.2226 AOD炉、顶枪吹炼阀门站 55SL.2341 AOD炉更换设备 57SL.2349 AOD炉炉壳提升横梁 59SL.23451AOD炉拆炉站 59SL.23452AOD炉耐材拆炉机 59

4、SL.23453AOD炉修砌站 59SL.23454 AOD炉修砌设备 60SL.2347转炉加热器（水平） 60SL.236测温和取样设备 61SL.2361手动枪和显示表 61SL.2363VAI温度连续测量系统 61SL.2421 浇铸钢包运输车 62SL.2521 AOD渣车 63SL.2459- M1 扒渣机 64SL.28AOD炉狗窝 65SL.241浇铸钢包 65SL.2422钢包底吹阀站 66SE143高位料仓 67附表1：AOD主要工艺参数表 69附表2：典型钢种主要消耗指标： 75一、不锈钢概述：1、不锈钢的定义含铬10.5以上的合金称为不锈钢。不锈钢最基本的特性是它在大气

5、条件下的耐锈性和在各种液体介质中耐蚀性。这一特性与钢中的铬含量有直接关系，随着铬含量的提高而增强。当铬含量达到10.5以上时钢的特征发生突变，从易生锈到不锈，从不耐蚀到耐腐蚀，而且含铬量随着铬含量的不断提高，其耐锈性和耐蚀性也不断的提高。不锈钢的铬含量最高为26，更高的铬含量已经没有必要。2、不锈钢的耐蚀性：不锈钢的耐蚀性的基本原因（机理）是钝化膜理论。这一理论已成定论。所谓钝化膜就是在不锈钢表面有一层以Cr2O3为主的薄膜。由于这个薄膜的存在使不锈钢的基体在各种介质中的腐蚀受阻，这种现象被称为钝化。这种钝化膜的形成有两种情况，一种是不锈钢本身就有的自钝化的能力，这种自钝（氧）化能力随铬含量的

6、提高而加快。因此它才具有了抗锈性，另一种较为广泛的形成条件是不锈钢在各种水溶液（电解质）中，在被腐蚀的过程中形成钝化膜而使腐蚀受阻。不锈钢的耐蚀性是有条件的，一种不锈钢在某一介质是耐蚀的，而在另一个介质中可能在数小时就可遭到破坏。同时不锈钢的耐蚀性也是相对的，到目前为止，还没有一种不锈钢是绝对不腐蚀的，也没有一种不锈钢在所有的环境中都是耐蚀的。作为评价不锈钢的耐蚀性水平的标准，一般采用表所示的10级标准。不锈钢耐蚀性的分级标准耐蚀性评价腐蚀率（mm/年）等级完全耐蚀0.0011很耐蚀0.0010.00520.0050.0103耐蚀0.0100.0540.050.105尚耐蚀0.10.560.5

7、1.07欠耐蚀1.05.085.010.09不耐蚀10.0103、不锈钢的分类不锈钢的应用领域十分的广泛，所以不锈钢的钢号数量在特殊钢中是最多的。世界各国的钢号合计约224个，列入国家行业标准的钢号约有109个。不锈钢的分类方法主要有按组织分类和按用途分类两种方法。我国的国家标准分类方法是按组织分类。这种分类方法在冶金生产企业内部也比较适用，这主要是因为不锈钢的生产工艺特点与不锈钢的组织有密切的关系，特别是与冶炼和热加工工艺有直接的关系。例如马氏体不锈钢必须在各工序进行退火，必须注意在高温下触水等，奥氏体不锈钢必须注意热轧轧制负荷，尽量避免温降等。不锈钢按组织分类共有5种，即：马氏体不锈钢、奥

8、氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢。3.1合金元素对不锈钢组织的作用不锈钢的组织是由钢的化学成分决定的。在不锈钢的化学成分中对组织的作用分为两类。一类是奥氏体形成元素，另一类是铁素体形成元素。所谓的奥氏体就是构成钢的基体的最小单位是晶铬，晶格中原子的排列形式是面心立方体。所谓的铁素体，就是晶格中的原子的排列形式是体心立方晶体。因为无论是奥氏体还是铁素体形成元素，在各类不锈钢中都或多或少同时存在，所以具体的不锈钢是什么组织最终是由两类形成元素的比例所决定的。从下图可以看到各元素的当量值和由当量比所决定的组织。镍是扩大r的元素，通常用以形成并稳定奥氏体的组织。在不锈钢中多将镍和铬

9、配合使用，以获得奥氏体铁素体双相组织或单相奥氏体组织，使钢具有更好的耐蚀性和良好的形变及焊接性能。钼能增加不锈钢的耐蚀性，特别是对那些铬的钝化作用不够的还原性介质和存在氯离子的介质。在某种情况下，钼还能够提高铬镍不锈钢的抗晶间腐蚀的能力。铜能够提高铁素体铬不锈钢在某些还原性介质中的耐蚀性，并改变其韧性。在奥氏体不锈钢中加铜，可显著提高其在硫酸中的耐蚀性。 修正的舍菲尔不锈钢组织图（图1）锰和氮都是促进奥氏体形成的元素，因而可以代镍。但锰本身并不防蚀，不能单独使用，只用以代替部分的镍。碳在不锈钢中将与铬形成碳化物，含碳量越高，形成的碳化铬越多，固溶体中的含铬量越低，钢的电极电位就越低，故钢的耐蚀

10、性也越低，因而不锈钢一般要求较低的含碳量。但是，不锈钢的强度和硬度则随不锈钢的含碳量的增加而提高，因此，用以制造要求高硬度和高耐磨性的滚动轴承、刃具、弹簧等不锈钢，其含碳量较高，但需相应提高其含铬量（如9Cr18）钛和铌与碳亲和力比铬大，在不锈钢中能够优先形成碳化物，使铬能基本溶于固溶体中，从而避免晶界贫铬，减轻晶间腐蚀倾向。铝和硅能在钢的表面形成一层致密的氧化膜，提高钢的耐蚀性。在不锈钢常用的合金元素中，铬、钼、硅、铝、钛、铌等是铁素体形成元素，而碳、镍、锰、氮是奥氏体元素。3.2马氏体不锈钢不锈钢在加热到8701200C后（钢的组织为奥氏体），在空冷的条件下，钢的组织转变为铁素体，但是这种

11、铁素体中的碳并没有随温度的降低而析出，而是碳在铁素体中的过饱和体，所以被称为马氏体。代表钢号为04Cr13（410、420、420J2）和Cr17Ni2。3.3铁素体不锈钢铁素体不锈钢是指从高温冷却到室温后钢的组织为铁素体的不锈钢。这类钢为了获得室温下的铁素体组织，传统的碳含量要求一般在0.080.12。代表的典型钢种为405、409、430、434等。3.4奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢从高温到室温的钢的组织基本是奥氏体，但是由于钢号的不同含有的铁素体的含量也不同。典型的代表钢号为304、316等。3.5双相不锈钢双相不锈钢在高温下基本为铁素体的组织，冷却到室温转变为3050的铁素体奥氏体组织。故

12、称为双相不锈钢。典型的代表钢号为0Cr26Ni5Mo2等。3.6沉淀硬化不锈钢是一类沉淀硬化元素（Cu、Al、Ti、Nb）的铁铬镍合金，可以通过热处理强化，此类钢具有高强度、足够的韧性及适宜的耐蚀性，主要用于航天和一些高技术产业。典型的代表钢号为0Cr17Ni4Cu4Nb。4、AOD基本工艺传统AOD入炉钢水的碳含量为1.52.0，电炉粗钢水用钢包倒入AOD炉后，首先进入脱碳期进行脱碳，一般分为45期脱碳，一期将碳降到0.3，二期将碳降到0.15，三期将碳降到0.05，四期用钢中的氧脱碳。脱碳达到目标值后，进入还原阶段，还原渣子中的铬等金属，并对钢水脱氧。然后进行成分的调整和出钢。本次炼钢项目

13、的AOD炉，脱碳是在AOD内通过顶枪吹氧和侧枪吹氧配合完成的。为确保要求的过程温度，设计废钢料槽用于将较大的冷却用废钢和镍板加入AOD炉（示意图如下）。镍铁、镍、石灰/轻烧白云石、废钢都可以作为转炉的冷却剂。对于奥氏体钢种来讲，预溶包内的镍的成分是根据转炉要求的冷却剂、工艺路线、以及可以使用的冷却剂种类等因素调整。AOD转炉常规使用白云石砖砌筑，钢包同样可以使用白云石砖砌筑或在渣线使用镁碳砖。 O2/N2O2/N2/Ar2AOD示意图（图2）二、炼钢用原料炼钢用原材料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金。1、主原料AOD使用主原料为电炉预溶液。1.1 预溶液预溶液一般占AOD装入量的80%90%

14、。预溶液的物理热与化学热是AOD炼钢的基本热源。因此对入炉温度和化学成分有一定的要求。1.1.1预溶液温度预溶液温度的高低是带入转炉物理热多少的标志，预溶液物理热约占AOD热收入的50%。因此预溶液的温度不能过低，否则热量不足，影响溶池的温升速度和元素氧化过程，也影响化渣和去除杂质，还容易导致喷溅。一般预溶液温度应大于15301550。1.1.2预溶液化学成分1.1.2.1预溶液中的SiSi是炼钢过程的重要发热元素之一，Si含量高，热来源增多，但过高的Si含量会给冶炼带来不良后果，主要有以下几个方面：（1） 增加渣料消耗，渣量大。Si增加0.1%，吨铁石灰消耗量需要多加6Kg左右的石灰。过大的

15、渣量容易引起喷溅，随喷溅带走热量，并加大金属损失。（2） 加剧对炉衬的冲蚀。为保证一个合理经济的炉令，硅含量必须满足AOD的要求。1.1.2.2预溶液中的PP是强发热元素，在冶炼过程中去除的有害元素，成品P含量越低越好。但是在AOD冶炼过程，P的含量呈增加的趋势。所以电炉预溶液的P含量尽可能的低，当然电炉的P含量主要的决定因素为前步工序。下图表示了304钢种预溶液中的P含量和成品中P含量的关系。1.1.2.3预溶液的渣量预溶液渣中SiO2含量较高，如果进入AOD的带渣量多，会导致石灰消耗量增加，渣量增大，喷溅加剧，损坏炉衬，降低金属收得率，损失热量等。一般要求AOD入炉前100的扒渣。1.2废

16、钢及镍板废钢和镍板是AOD冶炼过程中，为确保过程温度控制，采用的主要冷却剂，通常占装入量的5左右。废钢和镍板都可以通过炉口或高位料仓加入。废钢的外形尺寸、质量和数量对炼钢的正常操作、产品质量、产量、甚至炉衬寿命都有很重要影响。为此对废钢提出以下要求：（1） 不同性质的废钢应分类存放，以免混杂，造成稀有元素的浪费和出废品。（2） 废钢入炉前应仔细检查，严禁封闭的中空器皿、爆炸物和毒物混入炉内。（3） 入炉废钢必须干净，清洁无油污，不能混入泥沙、耐火材料和陶瓷等杂物，更不能混入Zn、Pb、Sn等有色金属。（4） 废钢应有合适的外形尺寸和单重。2.辅原料AOD使用的辅原料主要是造渣剂。2.1石灰石灰

17、的主要成分是CaO，是炼钢主要造渣材料，具有脱P、脱S能力，也是用量最多的造渣材料。其质量的好坏对冶炼工艺操作，产品质量和炉衬寿命等有着重要的影响。若石灰中的S0.30%时，溶池中由石灰带入的S有时会占到40%之多。石灰的生烧率过高，说明石灰没有烧透，加入溶池后继续完成焙烧过程，吸收溶池热量，延长成渣时间；如果过烧率高，说明石灰死烧，气孔率低，化渣速度也慢。石灰的渣化速度是炼钢过程中成渣速度的关键。因此炼钢用石灰除了有效CaO含量要高，SiO2和S含量低，适当的块度要求之外，对其活性度也要有要求。石灰的活性度是石灰反应能力的标志，也是衡量石灰质量的重要参数。活性度大的石灰反应能力强，成渣速度快

18、。此外石灰易水化潮解，生成Ca（OH）2，所以对石灰的贮存时间应加以限制。石灰成份和粒度指标见下表：化学成份（）活性度300粒度（mm）550堆比重（t/m3）0.93CaO92SiO2 1.7PS0.025H2O0.52.2萤石萤石的主要成分是CaF2。纯CaF2的熔点是1418，萤石中还有其他杂质，熔点还要更低些。造渣加入萤石可以加速石灰的溶解，萤石的助熔作用是在很短的时间内能够改善炉渣的流动性，但过多的萤石用量，会产生严重的泡沫渣 ，导致喷溅，同时加剧炉衬的损坏，并污染环境。萤石质量见下表：化学成分（）粒度（mm）堆比重（t/m3）CaF2SiO2PS80190.080.155502.5

19、2.3轻烧白云石生白云石焙烧后为轻烧白云石，其主要成分是CaO与MgO。应用轻烧白云石代替部分石灰进行造渣，其目的是保持渣中有一定的MgO含量，以减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀，提高炉衬寿命。同时轻烧白云石较生白云石的主要区别在于，生白云石炉内分解吸热，所以使用轻烧白云石效果最为理想。轻烧白云石质量见下表：化学成份（）粒度（mm）堆比重（t/m3）烧碱SiO2PSMgOH2O13186300.510501.83铁合金吹炼终点要脱除钢水中多余的氧，并调整成分达到钢种的规格，需要加入铁合金来进行脱氧合金化。AOD冶炼主要使用的铁合金有铬铁、硅铁、锰铁、镍铁、钛铁等合金。其化学成分和质量均应符合国家标准

20、的规定。序号合金种类牌号粒度成分%(TISCO)(mm)CMnSiPS其他1硅铁(75)FeSi75Al2.0-C1050Cr0.50.020.572800.0400.02Al2.02高碳锰铁FeMn78C8.010508.075822.50.330.03FeMn74C7.510507.570773.00.380.03FeMn68C7.010507.065724.50.40.033低碳锰铁FeMn88C0.210500.285922.00.300.02FeMn84C0.410500.480872.00.300.02FeMn84C0.710500.780872.00.300.024高碳铬铁FeC

21、r55C10001050Cr52105.00.060.06炉料级1050Cr5086.50.030.055低碳铬铁FeCr55C501050Cr500. 53.00.060.056金属镍Ni99201050NiCo99.20.10.020.02Co0.5Cu0.157镍铁FeNi1050Ni34440.030.070.030.03Co1.0Cu0.2FeNi1050Ni20308低铝钛铁Ti30Al4-B1050Ti=25350.152.5100.060.04Al4Cu0.29钒铁FeV50-B1050V500.750.52.50.10.8Al0.810钼铁FeMo55-B3050Mo550.

22、252.00.10.15Cu1.011铌铁FeNb60-B1050Nb+Ta60700.33.00.30.1Ta312磷铁FeP2410301.02.03.023250.5FeP2110301.02.03.020230.513铝粒1030Al99.10.7N0.005114其它4、其它4.1氧气氧气是炼钢的主要氧化剂。工业用氧气是由空气分离制取的。当前，炼钢用氧气的要求纯度为99.6，并要求脱除水分，同时要求氧压要稳定。氧气的主要指标：纯度 99.5 压力 2.2-2.5Mpa4.2氮气氮气主要用于风口的冷却和和氧枪的混合喷吹。工业用氮气也是由空气分离制取。氮气的主要指标： 纯度 99.8 压

23、力 2.2-2.5MPa4.3氩气氩气主要用于还原期钢液的搅拌，脱除钢液内的有害气体和杂质。工业用氮气也是由空气分离制取。氩气的主要指标： 纯度 99.99 压力 2.2-2.5MPa三、AOD冶炼工艺不锈钢中含有大量的铬、镍元素，铬、镍等元素可极大的提高钢的耐蚀性能，而不锈钢中的碳降低了钢的耐腐蚀性能，对于大部分不锈钢其含碳量都是降低的。因此，不锈钢的化学组成中要求较低的含碳量和较高的的含铬量。在炼钢过程中铬和碳的氧化几乎同时反应。在某温度以下，铬可先于碳氧化，而在另一温度下碳可抑制铬的氧化。例如，在用含铬返回不锈钢冶炼不锈钢时，需要降碳到0.040.07%同时又要使原料中的铬大量的保留于钢

24、液中。这就要求使碳和铬构成选择性的氧化，保证碳优先于铬氧化，以达到“去碳保铬”的目的。由于不锈钢中的铬对脱碳有很大的影响，且易于烧损，因此如何做到既脱碳，又保存铬就成为脱碳过程的核心问题。同时，由于铬的存在，降低了碳的活度，使碳不易去除，在加上铬氧化后渣况恶化，使冶炼过程更加困难。为了克服以上困难，达到优质、高产、低消耗的目的，有必要从理论方面分析脱碳保铬问题。下面从脱碳的热力学、脱碳的动力学来讨论。1、脱碳的热力学不锈钢脱碳过程存在着两个氧化反应，几乎同时发生：C + 1/2 O2(g) CO(g) （1）Cr + 3/2 O2(g) 1/2 (Cr2O3) （2）在普通喷吹纯氧情况下，除了

25、在一定温度下与一定的铬相平衡的碳外，其余的碳都以CO气体形式逸出。将上面两式合并可得脱碳反应： (Cr2O3) + 3 C 2 Cr + 3 CO (g) （3）碳-铬的平衡关系如图3所示： 1-PCO,1个大气压，1700C2- PCO, 1个大气压，1820C3- PCO, 0.1个大气压，1700C4- PCO,0.1个大气压，1820C由图可见，最终含碳量随着铬含量的降低，温度的提高和一氧化碳的降低而降低。如果在不改变上述各变量的情况下，要使碳含量降到平衡值以下，那末必将导致铬与碳同时氧化。根据反应（3），可以采取两个途经来达到降碳保铬的目的：1）.提高钢水温度。如图3所示，随着吹氧前

26、钢水温度的升高，钢中的含碳量是降低的。这种方法应当在耐火材料允许的条件下灵活的加以运用。2）.降低CO气体得分压力。式（3）表明，在温度一定的条件下，对高个钢水进行脱碳时，Pco越低，钢水中含碳量应当越低。这是因为：降低CO分压力，可以使反应 2C+O2=2CO 比反应Cr + 3/2 O2(g) 1/2 (Cr2O3)进行的更快，从而使反应(Cr2O3) + 3 C 2 Cr + 3 CO (g)朝着降低碳含量的方向进行。2、脱碳的动力学条件高铬钢水脱碳动力学方面的研究，目前为数还不算多，但所得脱碳速度的变化规律大体趋于一致。下面举一例说明，在25kW，15kHZ，4.5kg的真空感应炉中，

27、研究不锈钢水的脱碳反应后得图4和图5的结果：1-1.334kPa 1650C2-1.334kPa 1600C图4减压下加Fe2O3时含碳量随时间的变化11650C21600C图5 脱碳速度与碳含量的关系 从图中看出：在一定温度下，脱碳过程大以可以分作两个阶段：当C0.050.08%(简称高碳区），脱碳速度与含碳量无关，是一个常数；而当C0.050.08%（简称低碳区）脱碳速度随碳含量的减少而减少。下面分别加以讨论。a.高碳区的脱碳反应高碳区的脱碳速度随温度升高而增大，如图所示：1-温度 1600C2-温度 1650C3-温度 1680C图6 吹氧时温度对C-时间关系的影响由图可知，提高温度是加

28、快脱碳的一个重要手段。高碳区的脱碳速度也随着供氧量的增大而加大，情况如图所示。因此，加大供氧量也是加速脱碳的有力措施。1-氧流量：0.71L/min2-氧流量：2.10L/min3-氧流量：3.82L/min 4-氧流量：5.84L/min 图7氧流量对C-时间关系的影响高碳区的脱碳速度不仅随氧流量的增大而增大，而且也随着降低一氧化碳的分压而提高，所以降低一氧化碳的分压也是加速脱碳的重要措施。另外，改变氧枪高度，改进氧枪结构和吹氧方式也都是加速脱碳的有力措施。如图所示，降低氧枪高度，脱碳速度会明显增大，因为降低氧枪高度会使钢叶面的凹坑面积增大。当然采用此项措施时应当与防止喷溅结合起来考虑。图8氧枪高度对脱碳速度的影响 由上述分析可知，高碳区的脱碳速度与钢中含碳量无关，是一个常数，它的限制环节是气相侧的供氧速度，为了加速脱碳，应当采取以下措施：1）增大供氧速度；2）提高钢水温度；3）降低一氧化碳的分压；4）改变氧枪高度，改进氧枪结构