Processo e desenvolvimento de fundição de aço inoxidável

Processo e desenvolvimento de fundição de aço inoxidável

meu país se tornou um grande país no consumo e produção de aço inoxidável, e a produção de aço inoxidável precisa ser organizada de acordo com diferentes variedades e tipos de matérias-primas. Atualmente, a direção de desenvolvimento da produção de aço inoxidável do meu país é melhorar a qualidade, reduzir custos, economizar energia e reduzir emissões e, ao mesmo tempo, continuar a otimizar a correspondência de matérias-primas e equipamentos técnicos. Neste artigo, vários processos típicos de fundição de aço inoxidável são comparados e analisados.

Devido à sua excelente resistência à corrosão e excelentes propriedades abrangentes, o aço inoxidável é cada vez mais amplamente utilizado em vários campos industriais e civis. a produção de aço inoxidável do meu país começou tarde e terminou em 2000 quando pairou em 300.000 toneladas por um longo tempo, mostrando uma tendência de saltos e saltos de desenvolvimento rápido. Em 2017, a produção global de aço inoxidável bruto foi de 48,08 milhões de toneladas, e a produção de aço inoxidável da China atingiu 25,7737 milhões de toneladas, representando 54% da produção global. Com o aumento da capacidade produtiva, é iminente como melhorar a competitividade das empresas no mercado, otimizando o processo tecnológico e reduzindo o custo das matérias-primas.

1. Desenvolvimento de fundição de aço inoxidável

No início do século 20, Sheffield, Inglaterra, fundiu e fundiu com sucesso o primeiro aço inoxidável de grau comercial, e o aço inoxidável chamou a atenção das pessoas desde então. Na década de 1940, a American Hilty (DCHilty), através do estudo do balanço de temperatura Cr-C, propôs a teoria da descarbonetação e retenção de cromo sob condições de alta temperatura, que lançou as bases teóricas da fundição de aço inoxidável e estudou mais sobre essa base. O efeito da redução da pressão parcial do carbono liquefeito na reação físico-química da produção de aço inoxidável levou ao avanço da tecnologia de fundição de aço inoxidável. Em meados da década de 1960, a fábrica Edel da Witten Company na Alemanha desenvolveu com sucesso o método de vácuo VOD e o método de diluição AOD da United Carbide Company nos Estados Unidos, que reduziu bastante o custo da fundição de aço inoxidável, melhorou a eficiência da produção de aço inoxidável e permitiu a produção em larga escala de aço inoxidável. tornar possível.

2. Equipamento de fundição de aço inoxidável

A escolha do processo de fundição do aço inoxidável está relacionada aos tipos de aço e matérias-primas. Essas matérias-primas incluem principalmente: sucata de aço, ferro fundido, minério de cromo, liga de minério de níquel, etc.

Os equipamentos utilizados na fundição de aço inoxidável são divididos em duas categorias: equipamentos primários de fundição e equipamentos de refino. O equipamento primário de fundição inclui: forno elétrico a arco (EAF), forno de indução sem vácuo (geralmente usado para produção em pequena escala), forno a arco submerso, conversor. O equipamento de refino inclui principalmente equipamento de refino do tipo panela (VOD, SS-VOD, VOD-PB, etc.), equipamento de refino do tipo conversor (AOD, VODC, VCR, CLU, KCB-S, KOBMS, K-BOP, MRP-L, GOR, etc.) e equipamentos de refinação de expansão da função RH (RH-OB, RH-KTB, RH-KPB, etc.) três categorias.

De um modo geral, quando a matéria-prima de fundição é sucata de aço, o equipamento de fundição primária adota o processo de fluxo curto de forno elétrico a arco mais equipamento de refino;

Quando a matéria-prima é ferro fundido, o equipamento de refino primário adota o processo de conversor mais equipamento de refino;

Quando a matéria-prima é sucata de aço mais ferro fundido, o equipamento de fundição primária adota o processo de forno elétrico a arco mais conversor mais equipamento de refino;

Quando a matéria-prima é minério de cromo, o equipamento de refino primário adota o processo de conversor de redução de fundição mais conversor de descarbonetação mais equipamento de refino (atualmente este processo é selecionado pela Kawasaki Steel no Japão);

Quando minério de níquel laterítico doméstico é usado como matéria-prima, o equipamento de refino primário adota o processo de forno de secagem mais forno rotativo mais forno de arco submerso mais conversor mais equipamento de refino.

3. Caminho do processo de fundição de aço inoxidável

Atualmente, o processo de fundição para a produção de aço inoxidável é dividido principalmente em método de uma etapa, método de duas etapas e método de três etapas.

3.1 Processo de fundição de uma etapa

O processo inicial de fundição de aço inoxidável em uma etapa refere-se à conclusão dos processos de fusão de sucata, descarbonetação, redução e refino em um forno elétrico, e a carga é fundida em aço inoxidável em uma etapa. Este processo de produção de fundição de uma etapa que usa apenas forno elétrico para fundir aço inoxidável é gradualmente eliminado devido ao longo ciclo de fundição, baixa taxa de operação e alto custo de produção. Com o desenvolvimento contínuo do processo de refino fora do forno e a ampla aplicação de fornos AOD, muitas empresas de produção de aço inoxidável atualmente usam algum ferro fundido com baixo teor de fósforo ou desfosforado para substituir a sucata de aço e usam ferro fundido e ligas como matérias-primas para entrar o forno AOD para fundição de aço inoxidável. Novo processo de fundição de uma etapa.

Comparado com o processo de fundição de uma etapa anterior, o novo processo de fundição de uma etapa elimina o elo de fundição do forno elétrico no processo de produção. Suas vantagens incluem: primeiro, menor investimento; segundo, custos de produção mais baixos; consumo e melhorar a pureza do aço fundido; quarto, a proporção de sucata é baixa, o que é adequado para o mercado de sucata existente; quinto, é especialmente econômico para fundição de aço inoxidável da série 400.

No entanto, o novo método de uma etapa tem certos requisitos para as condições da matéria-prima e soluções do produto: Primeiro, o teor de fósforo do ferro fundido no forno AOD deve ser inferior a 0,03 por cento, de modo que a desfosforização do ferro fundido deve ser adicionado ao processo de fundição; segundo, a liga é usada como matéria-prima no novo método de uma etapa. Ele é adicionado ao forno AOD, e a quantidade excessiva de liga de alto carbono adicionada ao forno AOD afetará o equilíbrio térmico de todo o processo de fundição e não é adequado para variedades de aço inoxidável com componentes complexos e alto teor de liga.

O novo processo de produção de aço inoxidável de uma etapa é atualmente amplamente utilizado na produção de aço inoxidável da série 400. Como país em desenvolvimento, a China carece de recursos de sucata de aço e é extremamente pobre em níquel. Além disso, o aço inoxidável da série 400 é amplamente utilizado na vida diária e na produção industrial. Essas condições objetivas tornam a nova fundição de aço inoxidável em uma etapa cada vez mais popular. Muitos fabricantes usam.

3.2 Processo de fundição em duas etapas

A rota do processo de duas etapas é EAF→AOD, EAF→VOD (forno a arco elétrico→forno de refino a vácuo VOD). A capacidade de produção do processo EAF→AOD responde por cerca de 70% da capacidade de produção mundial de aço inoxidável. O forno EAF é usado principalmente para fundir sucata de aço e matérias-primas de liga para produzir aço inoxidável pré-fundido, que é então fundido em aço fundido de aço inoxidável qualificado no forno AOD. .

No processo de duas etapas, se o teor de fósforo das matérias-primas que entram no forno elétrico for relativamente alto, uma ligação de desfosforização pré-fundida de aço inoxidável precisa ser adicionada entre o forno elétrico e o forno AOD. Os processos de desfosforização pré-fundidos mais comumente usados ​​são a desfosforização por conversor e a desfosforização por spray top de metal quente. Quando o método de duas etapas utiliza o ferro fundido do alto-forno como principal matéria-prima para a fundição de aço inoxidável, se o teor de fósforo do alto-forno for alto, também é necessário adicionar um link de desfosforização.

O processo de fundição de aço inoxidável em duas etapas é amplamente utilizado na produção de várias séries de aço inoxidável. 95 por cento variedade de aço inoxidável.

No entanto, o método de duas etapas ainda precisa atentar para os três pontos a seguir em termos de consumo médio e plano de variedades: Primeiro, com o andamento do processo de fundição e a melhoria do nível de operação nos últimos anos, o consumo de argônio e outros meios no processo de fundição em duas etapas foi reduzido significativamente. No entanto, em comparação com o método de uma etapa e o método de três etapas, o consumo de argônio e outros meios ainda é ligeiramente maior; segundo, quando o forno AOD descarboniza até o final, o teor de oxigênio no aço fundido é relativamente alto e o ferrosilício deve ser adicionado para reduzir o oxigênio no aço fundido, de modo que o consumo de ferrosilício O terceiro é que não pode ser usado para produzir aço inoxidável ultra-baixo carbono e nitrogênio atualmente, e o teor de gás no aço é relativamente alto.

3.3 Processo de fundição em três etapas

O fluxo de processo básico do método de três etapas é: forno primário de fundição → conversor de sopro duplo/forno AOD → dispositivo de refino a vácuo. O método de três etapas é um método avançado para fundição de aço inoxidável, e a qualidade do produto é boa, o que é adequado para fabricantes profissionais e produção de aço inoxidável em empresas conjuntas de ferro e aço.

O método de três etapas do aço inoxidável adiciona uma etapa de descarbonetação profunda com base no método de duas etapas. As vantagens de seu processo de fundição são: primeiro, a divisão do trabalho em cada elo é clara, o ritmo de produção é rápido e a operação é otimizada; O teor de oxigênio e inclusões é baixo e a gama de produtos que podem ser produzidos é ampla; a terceira é que o ferro fundido pode ser usado para fundição, os requisitos de matérias-primas não são altos e a seleção de matérias-primas é flexível.

No entanto, o processo de fundição de aço inoxidável em três etapas realiza a função metalúrgica passo a passo, o que terá os seguintes impactos no investimento de produção: primeiro, as ligações do processo são aumentadas e os custos de investimento e produção são relativamente altos; segundo, o sistema de equipamentos de vácuo é complexo e a quantidade de manutenção é grande.

Atualmente, o processo de fundição para produção de aço inoxidável no mundo adota principalmente o método de duas etapas e o método de três etapas. Entre eles, o método de duas etapas de EAF mais AOD ou EAF mais VOD é o mais utilizado, respondendo por cerca de 70 por cento , e o método de três etapas por cerca de 20 por cento . Como o ferro fundido com baixo teor de fósforo é amplamente utilizado na produção de aço inoxidável, o novo processo de fundição de aço inoxidável em uma etapa também é adotado por mais e mais empresas de produção de aço inoxidável. A fim de se adaptar à acirrada concorrência no mercado de aço inoxidável, melhorar a qualidade do produto e reduzir os custos de produção, várias empresas em meu país escolhem processos de fundição de aço inoxidável apropriados de acordo com suas condições reais.

4. Seleção da rota do processo de fundição para empresas nacionais de produção de aço inoxidável

A determinação da rota do processo de fundição de aço inoxidável deve primeiro tomar o contorno do produto como ponto de partida e selecionar a rota apropriada do processo de fundição de aço inoxidável com base na composição da matéria-prima da fundição de aço inoxidável e no mecanismo de refino de aço inoxidável. Fatores como condições de matéria-prima, escala de produção, planos de produtos, custos operacionais e hábitos operacionais dos trabalhadores das empresas de produção de aço inoxidável afetarão a escolha do processo de produção de fundição de aço inoxidável. Como fatores como matérias-primas, custos operacionais e planos de produtos são muito afetados pelas flutuações do mercado, a seleção de processos de produção em modernas oficinas de fundição de aço inoxidável deve ter certa flexibilidade, e os processos de produção e planos de produtos podem ser ajustados de acordo com as condições do mercado.

A maioria das empresas de produção de aço inoxidável em grande escala da China são empresas siderúrgicas integradas, como Taiyuan Iron and Steel Co., Ltd., Jiuzhou Iron and Steel Co., Ltd., que produzem aço inoxidável e aço carbono. Para essas empresas combinadas de ferro e aço, a configuração do equipamento de processo pode atender aos requisitos de rotas de processo diversificadas e diferentes proporções de matérias-primas. A gama de matérias-primas é relativamente ampla. Há suprimento suficiente de ferro fundido e sucata de aço que podem atender às necessidades. As melhores matérias-primas podem ser selecionadas. Plano correspondente. Essas empresas têm maior flexibilidade na seleção de rotas de processo de fundição de aço inoxidável.

Devido à falta de recursos de sucata de aço inoxidável na China, o alto custo dos ingredientes no processo de fundição de aço inoxidável que utiliza a sucata como principal matéria-prima, aliado ao alto consumo de energia de toda a fundição de sucata, e a má qualidade da sucata que traz muitos elementos nocivos para o aço fundido, mais e mais produção de aço inoxidável na China As empresas tendem a usar ferro fundido de alto-forno desfosforizado para fundir aço inoxidável. Especialmente nas empresas do complexo siderúrgico, o uso do alto-forno do sistema de aço carbono para fornecer parte do ferro fundido ao sistema de fundição de aço inoxidável pode reduzir efetivamente o custo das matérias-primas por tonelada de aço. Ao mesmo tempo, as instalações de tratamento de desfosforização são amplamente utilizadas nos processos de produção de aço inoxidável. A aplicação de instalações de tratamento de desfosforização pode não apenas reduzir os requisitos de matérias-primas na produção de aço inoxidável, mas também reduzir os custos de produção, de modo que o ferro fundido de alto-forno, sucata de aço comum, ferro gusa com alto teor de fósforo e ligas com alto teor de fósforo possam ser usados ​​em grandes quantidades na produção de aço inoxidável.