太钢炼钢二厂AOD工艺培训教材(最终)

山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂AOD冶炼工艺黎宝锋山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂1不锈钢及AOD装置设备介绍2AOD冶炼模型基础不锈钢及AOD的发展简介第一讲AOD设备介绍第二讲AOD炉衬耐材介绍第二讲AOD在线监测设备-副枪第二讲目录3AOD冶炼不锈钢工艺基础基本模型参数介绍第三讲标准冶炼操作SMP介绍第四讲AOD用预溶液、原辅料及能源介质要求第五讲AOD冶炼基础理论-不锈钢脱碳第六讲AOD冶炼基础理论-不锈钢还原第七讲AOD成分控制及控N工艺第八讲山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂目录4AOD与工序间的联系5AOD事故及处理方法1AOD侧枪堵塞第十讲2AOD返吹3AOD跑钢6AOD异常处理方法1一般安全措施第十讲2反应生成有害气体３设备危险3操作危险AOD与电炉、LF、连铸的联系第九讲AOD冶炼不锈钢质量控制的探讨第九讲山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂第一章AOD装置设备介绍山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂AOD及不锈钢的发展简介不锈钢定义在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有化学稳定性的钢的总称耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的通常称为不锈钢耐酸、碱和盐等强介质腐蚀的通常称不锈耐蚀钢耐高温环境中介质腐蚀的通常称为不锈耐热钢不锈钢在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械、电器、汽车等方面应用广泛山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂AOD及不锈钢的发展简介不锈钢历史1904-1906年，法国人吉耶（L.B.Guillet）首先对Fe-Cr-Ni合金进行了基础研究1907-1911年，法国人波特万(A.M.Portevin)和英国人吉森(W.Giesen)分别发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金耐蚀性1908-1911年，德国人蒙娜尔茨(P.Monnartz)揭示了钢的耐蚀性原理并提出了钝化的概念1912—1913年，英国人布里尔利（H.Brearly）发明了含12-13%Cr的马氏体不锈钢并获得专利1911--1914年，美国人Dantsizen发明了含14-16%Cr,0.07-0.15%C的铁素体不锈钢1912—1914年，德国人毛雷尔(E.Maurer)和施特劳斯(B.Strauss)发明了18-8奥氏体不锈钢，并于1929年取得专利权1931年，在法国的Uniex实验室开发了双相不锈钢山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂AOD及不锈钢的发展简介不锈钢分类按美标标准分200系、300系、400系。如201、301、304、321、316、317、309、310、410、409、430、429、436、439、443、445、446、447；按组织分：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢奥氏体不锈钢：普通301、304、含Ti321、含Mo钢316、含Cu钢SUS304J1、高氮钢316LN、高CrNi钢0Cr25Ni20、超级奥氏体不锈钢904L等双相钢：00Cr22Ni5Mo3N、00Cr23Ni4N,S32750,S32101，典型特征高铬高氮低碳马氏体不锈钢：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、5Cr15MoV。典型特征高碳铁素体不锈钢：普通410、430、409，超纯铁素体(极低C+N)Cr10-14%：409L、410LCr14-18%：429、430Nb、Ti稳定化型Cr14-18%：430Nb、430Ti、439、441、加Mo型Cr14-18%：434、436、444、Cr19-24%：445、445J1、445J2、443Cr25-32%：446、447、448深入掌握钢种的特点、难点，挖潜设备的功能效率，提高质量并降低成本是工序技术人员或操作人员的工作本质；山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂不锈钢的用途分类钢号特性用途奥氏体不锈钢301与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、弹簧、筛网301L是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料304作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196℃～800℃）。家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件304L作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196℃～800℃。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。316因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母316L作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品321在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430℃～900℃温度下使用。航空器、排气管、锅炉汽包山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂不锈钢的用途分类钢号特性用途铁素体不锈钢409L低C、N因添加了Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。410L在410钢的基础上，降低了含C量，其加工性，抗焊接变形，耐高温氧化性优秀。机械构造用件，发动机排气管，锅炉燃烧室，燃烧器。430作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率低，成形性及耐氧化性优。耐热器具、燃烧器、家电产品2类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网436L耐热性、耐磨蚀性良好，因含有Nb、Zr元素，故其加工性，焊接性优秀。洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。马氏体不锈钢420J1淬火后硬度高，耐蚀性好（有磁性）。餐具（刀）、涡轮机叶片410作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用；其加工性好，依热处理面硬化（有磁性）。刀刃、机械零件、石油精练置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具（刀叉）。420J2淬火后，比420J1钢硬度升高（有磁性）。刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具（剪刀、刃）。山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂不锈钢生产工艺简介常见的不锈钢生产工艺山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂2不锈钢冶炼流程不锈钢生产工艺简介山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂3不锈钢热轧及退火酸洗不锈钢生产工艺简介山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂4不锈钢冷轧工艺不锈钢生产工艺简介山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂不锈钢生产工艺简介山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂不锈钢生产工艺简介山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂不锈钢生产工艺简介山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂不锈钢生产工艺简介常见的不锈钢炼钢工艺路线分类工艺流程冶炼钢种一步法EAF→VOD→LF→CCM300系不锈钢铸件两步法(热装铁水/冷装)EAF→AOD→LF→CCM300系(铁水预处理/转炉脱P铁水)DeP→AOD→LF→CCM400系三步法(热装铁水/冷装)EAF→AOD→VOD→LF→CCM300系超低碳(铁水预处理/转炉脱P)DeP→AOD→VOD→LF→CCM400系超低碳300系超低碳注：与AOD工艺类似的有KOBM、MRP、GOR、CLU等，区别为底吹位置和底吹气体差异太钢炼钢一厂不锈钢线、炼钢二厂南区、北区均具备了三步法工艺山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂AOD及不锈钢的发展简介AOD的发明及历史AOD工艺的发现源于1954年在尼亚加拉瀑布城联合碳化公司的金属研究实验室里。W．Krivsky当时正在研究碳－铬－温度之间的关系，并试图协调以前联合碳化公司Hilty和CrafteQk以及英格兰Dennis所得到的某些不同的结果。这些实验包括有向100磅融熔的铬合金熔池表面上吹氧。由于该实验反应的高放热特性，在等温条件下是难于完成实验的。Krivsky就向氧中加氩以控制熔池温度。他发现用氩稀释可使融熔的金属脱碳水平比以前所得到的结果低得多。且不使铬过多地氧化。注意到这些结果和对该系统基本物理化学现象的回顾引导出一种思想观念，即应用这种原理或许可能开发一种对铁铬合金和不锈钢的精炼工艺来。随着就进行了一些年的研究与开发，最初是在铁合金分部而后是在林德（Linde）分部。AOD发明时专门用于不锈钢制造的，75%的不锈钢是使用普莱克斯的AOD工艺生产的。现在它已经被用于生产军工级别特殊钢，工具钢，碳钢和低合金钢，镍基合金，钴基合金，超级合金等，山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂AOD及不锈钢的发展简介AOD的发明及历史Argon-OxygenDecarburization（氩氧脱碳）1967年稍晚些时候印地安那州Joslyn不锈钢公司设计和建立第1台工业用AOD反应装置，并于1968年4月起投产1970－Cabot公司（印第安纳州，Kokomo）开始精炼镍基超级合金。1971－Joslyn公司（印第安纳州，FtWayne）和I．L．L．S．A公司（意大利，Pt，St.Martin）着手采用以氮代氩。1972－Cartech公司（宾夕法尼亚州，Reading）用AOD法进行大吨位低合金钢生产。1973－Krupp公司（德国，Bochum）采用超声顶部喷枪。1973－ESCO公司（俄勒冈州，Portland）成为该工艺的首家铸造用户。1978－Daido公司（日本大同特殊钢公司星崎工场）开始采用“弱吹”顶部喷枪。由于顶吹氧突出的优点,新建或改造AOD都把顶吹作为必备的工艺手段1978－ESCO公司(密西西比州Newton)成为“全部低合金”用AOD法生产的第一家。1985－Wollasten合金公司(马萨诸塞州Braintree)第一家采用小型2吨AOD炉。1985－太钢第三炼钢厂建成国内第1座AOD5T。2006年－太钢第二炼钢厂北区建成全球最大的AOD炉180t山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂AOD的基本原理AOD法的冶金原理是用Ar（N2）稀释CO，使其分压降低，从而使碳脱到很低的水平。AOD原料为初炼炉熔化的钢水。吹炼过程分为氧化期、还原期、精炼期。粗钢兑入AOD炉后，向熔池中吹入氧气和氩气，随着钢中碳含量的降低，铬的氧化增加。为在铬烧损较低的前提下实现快速脱碳，并节约氩气，吹炼初期Ar:O2比较低。随着熔池中碳含量的降低，Ar:O2比逐渐提高。脱碳结束后加入硅铁，同时加入石灰、萤石等造渣剂，并通过吹氩加强搅拌，促进还原和脱硫反应的进行AOD设备介绍山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂气体球罐O2、N2、Ar配气用气阀站辅助系统•上料系统•炉壳修砌•出渣系统•炉前平台•除尘系统•炉壳烘烤炉体，倾动系统神经中枢：一级、二级控制系统AOD系统的基本组成AOD设备介绍山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢二厂4.1AOD炉体及炉型AOD炉的炉体由炉身和炉帽两部分组成，炉身为圆柱体及一倒置的截头圆锥体，其尺寸的比例大致为：熔池深度：钢渣面直径：炉膛总高＝1：2：3。炉身下部侧墙的倾角为20～25°，风口装置在侧墙下部。炉身部分的耐火衬分两部分：内层是工作层，由各种特性的铬镁质耐火砖砌成，厚度为300—400毫米；外层为保温衬，一般是用厚度为115毫米的耐火粘土砖砌筑。近来在欧洲与日本，采用镁白云石质耐火材料的工厂正在日益增多。炉帽一般由耐火混凝土捣打成型，也可以用砖砌筑。它的作用是防止吹炼过程中产生激烈喷溅，并在装入钢水和出钢时，保护