Производство нержавеющей стали

1. Электродуговая печь (ЭДП)
Функция
Первичное плавильное оборудование для выплавки нержавеющей стали, которое плавит стальной лом, ферросплавы (например, феррохром, ферроникель) и другое сырье в расплавленную сталь и предварительно корректирует состав (например, содержание Cr, Ni).
Структура и принцип работы
Электродная система: на 3 графитовых электрода подается ток высокого напряжения для создания дуги (температура может достигать более 3000 ℃), которая непосредственно нагревает сырье в печи.
Корпус печи: огнеупорная футеровка (магниевый углеродистый кирпич или глиноземный кирпич), которую можно наклонять для выгрузки стали.
Вспомогательная система
Кислородный распылитель: способствует плавлению и окислению примесей (таких как фосфор и кремний).
Система пылеудаления: очищает дым, образующийся при плавке (включая частицы тяжелых металлов).
Особенности выплавки нержавеющей стали
Сырье: необходимо использовать низкоуглеродистый стальной лом или железо прямого восстановления (DRI), чтобы избежать примесей (таких как медь и олово), влияющих на коррозионную стойкость.
Добавление сплава: добавьте феррохром, ферроникель и т. д. на более поздней стадии плавки, чтобы обеспечить однородность состава.
Типичные параметры
Емкость: 50~150 тонн/печь
Время плавки: 60~90 минут

Потребляемая мощность: 350~500 кВтч/тонна стали.

2. Печь AOD (печь аргоно-кислородного обезуглероживания)
Функция
Основное оборудование для рафинирования нержавеющей стали, путем продувки газовой смеси аргона и кислорода, позволяет добиться глубокого обезуглероживания и сохранения хрома (избежать потерь при окислении хрома), а также точно контролировать состав и температуру.
Структура и принцип работы
Корпус печи: конвертерная конструкция, огнеупорная футеровка (хромомагниевый кирпич), вращение на 360°.
Система впрыска газа
Боковая стенка или нижняя фурма: вводят газовую смесь O₂, Ar, N₂ (регулируемое соотношение).
Принцип реакции
Стадия 1 (высокое содержание кислорода): O₂ окисляет углерод с образованием пузырьков CO, обезуглероживание.
Стадия 2 (высокое содержание аргона): Ar разбавляет парциальное давление CO, способствуя преимущественному окислению углерода (удержанию хрома).
Система подачи сплава: точная настройка состава (например, Mo, Ti) на более поздней стадии рафинирования.
Преимущества выплавки нержавеющей стали
Степень восстановления хрома: может достигать более 98% (традиционный конвертер составляет всего 80%).
Контроль низкого содержания углерода: позволяет производить нержавеющую сталь со сверхнизким содержанием углерода (например, 304L, C≤0,03%).
Типичные параметры
Время обработки: 40~60 минут/печь
Расход газа: O₂ 15~25 Нм³/тонна, Ar 10~20 Нм³/тонна.
Контроль температуры: 1600~1700℃

3. Непрерывное заклинание
Функция
Очищенную расплавленную сталь непрерывно разливают в слябы (толщиной 150–250 мм) для получения сырья для последующей горячей прокатки.
Структура и технологический процесс
Револьверная головка ковша: несет ковш и непрерывно впрыскивает расплавленную сталь в промковш.
Промковш: распределяет поток стали, стабилизирует скорость разливки и фильтрует включения.
Кристаллизатор:
Медная форма с водяным охлаждением, в которой расплавленная сталь первоначально затвердевает в слябовую оболочку.
Электромагнитное перемешивание (ЭМС): улучшает структуру затвердевания легированных сталей, таких как нержавеющая сталь.
Вторичная зона охлаждения: распыление воды ускоряет затвердевание оболочки сляба, а опорный ролик контролирует форму сляба.
Машина для выпрямления купюр: вытягивает и выпрямляет плиту.
Оборудование для резки: газовые или гидравлические ножницы разрезаются на плиты фиксированной длины.
Ключевые технологии непрерывного литья нержавеющей стали
Защитное литье: уплотнения из аргона для предотвращения окисления расплавленной стали (особенно сталей Ti и Al).
Контроль низкого перегрева: уменьшите сегрегацию по центру (например, перегрев нержавеющей стали 304 ≤ 20°C).
Электромагнитный тормоз (EMBr): препятствует размыву кристаллизатора потоком и улучшает качество поверхности.
Типичные параметры
Скорость разливки: 0,8~1,5 м/мин (в зависимости от размера поперечного сечения)
Размер плиты: ширина 1000~2000 мм, толщина 150~250 мм.

4. Пример процесса синергии оборудования
ЭДП-плавка: стальной лом + феррохром → начальная плавка, содержание С около 1,5–2,0%.
Рафинирование AOD: обезуглероживание до 0,02–0,08 %, корректировка Cr/Ni до целевого значения (например, сталь 304: 18Cr-8Ni).
Непрерывная разливка: жидкая сталь → сляб → горячекатаный рулон.

5. Ключевые различия и отраслевое применение
Электродуговая печь против печи AOD:
ЭДП занимается плавкой и корректировкой первоначального состава, а АОД специализируется на рафинировании (обезуглероживании, доводке).
Некоторые сталелитейные заводы используют «ЭДП+ВОД (вакуумное раскисление)» вместо АОД, но АОД по-прежнему остается основным направлением.
Непрерывная разливка нержавеющей стали по сравнению с непрерывной разливкой обычной углеродистой стали:
Нержавеющая сталь имеет высокую вязкость и требует более высокой силы волочения заготовки;
Чувствителен к трещинам (например, аустенитная сталь), поэтому требуется строгий контроль охлаждения.
Точная координация работы этого оборудования является основной гарантией производства высококачественных рулонов нержавеющей стали.