嚴(yán)峰

（江蘇德龍鎳業(yè)有限公司，江蘇鹽城 224600）

300系列不銹鋼是不銹鋼產(chǎn)品中應(yīng)用范圍最廣、市場(chǎng)用量最大的不銹鋼品種，每年約占我國(guó)不銹鋼產(chǎn)量的60%左右。當(dāng)前，300 系列不銹鋼生產(chǎn)中，主要使用廢鋼與鎳、鉻鐵合金等材料，此類材料占據(jù)了整個(gè)不銹鋼冶煉成本的70%。而全冷料冶煉主要遵循著中頻爐熔化至轉(zhuǎn)爐型精煉爐再至爐外精煉LF的工藝流程，該冶煉工藝是目前行業(yè)中常用的冶煉技術(shù)方案之一。但是，從300系列不銹鋼的全冷料冶煉現(xiàn)狀來(lái)看，其工藝技術(shù)仍然有待提高，尤其是我國(guó)作為鎳資源缺乏的國(guó)家，在300系列不銹鋼全冷料冶煉中一直面臨著諸多問題亟待解決，如原料需求量大、冶煉成本高、冶煉所得元素率低等等。因此，本文以300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝特點(diǎn)為抓手，逐一提出其發(fā)展方法，以期為我國(guó)冶煉行業(yè)提高價(jià)值性參考。

1 300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝現(xiàn)狀

300 系列不銹鋼是一種含有鐵、碳、鎳和鉻的合金材料，一種無(wú)磁性不銹鋼材料，它與400 系列不銹鋼相比，具有更好的可鍛特性。由于300系列不銹鋼屬于奧氏體結(jié)構(gòu)，因此它在很多環(huán)境中具有很強(qiáng)的抗腐蝕性能、抗斷裂性能、耐熱性能等。300 系列下的不銹鋼品種，有著各自的優(yōu)勢(shì)性能，如304 不銹鋼的通用性強(qiáng)、302 不銹鋼的成型性好、304N 不銹鋼的剛度強(qiáng)等等[1]。目前，300 系列不銹鋼的全冷料冶煉中，通常采用一步法、兩步法、三步法的冶煉工藝，即單獨(dú)使用電弧爐完成所有的冶煉作業(yè)；采用初煉爐與轉(zhuǎn)爐型精煉爐結(jié)合的方法進(jìn)行不銹鋼冶煉；采用深脫碳裝備與初煉爐、轉(zhuǎn)爐型精煉爐結(jié)合的方法進(jìn)行冶煉。雖然冶煉方案較多，但是仍然存在著諸多問題亟待解決，如：含鎳鐵水脫磷效果有限、電爐冶煉周期延長(zhǎng)引起的電爐爐況質(zhì)量差、電耗與耐火材料消耗大等問題。因此，針對(duì)目前300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝現(xiàn)狀，需要對(duì)其進(jìn)一步優(yōu)化與改觀，從而創(chuàng)新冶煉工藝方案[2]。

2 300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝方法

2.1 采用全冷料中頻爐熔化技術(shù)，高碳鉻鐵與鎳生鐵分開融化

目前，縱觀我國(guó)300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝，大多是采用一步法、兩步法、三步法，其中，一步法主要是通過使用電弧爐完成所有不銹鋼冶煉任務(wù)，包括廢鋼、合金的熔化與脫碳精煉、鋼渣還原等等工作。由于該工藝方式結(jié)構(gòu)單一，有著冶煉時(shí)間長(zhǎng)、冶煉成本高、耐火材料燒損嚴(yán)重等特點(diǎn)，目前已經(jīng)被我國(guó)冶煉市場(chǎng)所淘汰。與一步法相對(duì)應(yīng)的就是兩步法冶煉工藝，即全冷料中頻爐熔化技術(shù)，該工藝方法與傳統(tǒng)的冶煉工藝相比，不僅對(duì)耐火材料的消耗性減少，更大幅度的縮短了冶煉周期，提高了各類元素的金屬收得率。該工藝方法的運(yùn)營(yíng)主要遵循著兩步法原則，即：準(zhǔn)備好鎳生鐵、不銹廢鋼、爐料鉻鐵、高碳鉻鐵、返回料等原料，將其投送至中頻爐熔化，再將所得的高碳鉻鐵、鎳板等轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)爐型精煉爐中，通過爐外精煉LF，最后進(jìn)入連鑄環(huán)節(jié)。該技術(shù)方法與傳統(tǒng)的冶煉工藝相比，所生產(chǎn)的不銹鋼母液冷料均在中頻爐中熔化，中頻爐在整個(gè)工藝流程中發(fā)揮著熔化功能，根據(jù)合金的熔化難易程度，先熔煉易熔化合金，然后再對(duì)難熔煉合金處理，整個(gè)熔煉過程中不吹氧，因此，有效的提高了各類元素的所得率，增強(qiáng)了300 系列不銹鋼的冶煉效果[3]。其中，關(guān)于300 系列不銹鋼的全冷料中頻爐熔化工藝流程機(jī)制如圖1所示。

圖1 300系列不銹鋼的全冷料中頻爐熔化工藝流程圖

2.2 全冷料電爐+中頻爐熔化工藝，提高不銹鋼原材料適應(yīng)性

目前，300 系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝，主要采用全冷料電爐+中頻爐熔化工藝，該工藝技術(shù)的特點(diǎn)是將鉻、鎳原料進(jìn)行了分開熔化，轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的熔化流程與機(jī)制。與傳統(tǒng)的全冷料熔化工藝相比，該工藝方法有效避免了鉻的大量氧化，從而提高了鉻元素的收得率，從工藝流程上提高了冶煉效益。該冶煉工藝關(guān)鍵點(diǎn)在于全冷料電爐與中頻爐的配合，一方面，在不銹鋼材料冶煉前，準(zhǔn)備好所冶煉的原料，如鎳生鐵、不銹廢鋼、返回料等等，然后，將原料投放至電爐中熔化，在符合電爐熔化的標(biāo)準(zhǔn)下，將高碳鉻鐵或爐料、鉻鐵材料轉(zhuǎn)送至中頻爐中，經(jīng)過中頻爐的精細(xì)化處理，再將高碳鉻鐵、鎳板等材料投送至轉(zhuǎn)爐型精煉爐中，經(jīng)過爐外精煉LF，最后實(shí)施連鑄，實(shí)現(xiàn)300 系列不銹鋼成品的驗(yàn)收[4]。另一方面，全冷料中頻爐熔化技術(shù)的特點(diǎn)在于它將鉻鎳原料分開融化，電爐只對(duì)鎳原料進(jìn)行處理，中頻爐負(fù)責(zé)熔化含鉻原料。由于該工藝體系中將鉻、鎳原料進(jìn)行了分開融化，因此，與傳統(tǒng)的300 系列不銹鋼冶煉技術(shù)相比，其增加了電爐內(nèi)的氧氣量，實(shí)地爐料燃燒更旺，有利于爐料的快速熔化[5]。其中，關(guān)于300 系列不銹鋼的全冷料電爐+中頻爐熔化工藝流程機(jī)制如下圖2 所示。

圖2 300系列不銹鋼的全冷料電爐+中頻爐熔化工藝流程圖

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，300系列不銹鋼作為目前不銹鋼產(chǎn)品中應(yīng)用范圍最廣的材料，一直有著工藝要求高、鎳資源需求量大等特點(diǎn)。目前我國(guó)使用全冷料冶煉工藝對(duì)300系列不銹鋼進(jìn)行冶煉的過程中，雖然在冶煉流程與技術(shù)方案上進(jìn)行了完善，但是仍然存在著諸多技術(shù)難點(diǎn)。因此，針對(duì)300系列不銹鋼的全冷料冶煉工藝現(xiàn)狀，提出了全冷料中頻爐熔化技術(shù)、高碳鉻鐵與鎳生鐵分開融化、全冷料電爐+中頻爐熔化工藝的方法，更好的促進(jìn)300系列不銹鋼全冷料冶煉工藝的運(yùn)用與發(fā)展。