以铁水为主原料冶炼不锈钢新技术开发

1、以铁水为主原料冶炼不锈钢新技术开发与创新2一项目背景二总体思路三创新点及关键技术四研究开发效果五结 论31995年以来国内不锈钢生产与消费1、国内市场需求增长迅猛，产能滞后，依赖进口一、项目背景消费量进口量国产量立项时间1999年4p 我国不锈钢废钢社会存储量少；p 国内镍资源紧张，国际镍资源有限。2、资源短缺成为我国不锈钢发展的瓶颈一、项目背景 2005年中国镍消费量17.8万吨，产量10.3万吨。 2010年中国预计镍消费量33.2万吨，产量11.8万吨。1995年以来世界镍生产与消费52538323070 010102020303040405050世界世界美国美国日本日本欧盟欧盟中国中国

2、单位：%一、项目背景2000年世界及主要不锈钢消费地区铬不锈钢生产比例3、品种结构不合理，铬钢比例低6 主要集中在主要集中在2020多家国有特钢企业，产量最大的多家国有特钢企业，产量最大的太钢也仅太钢也仅13.513.5万吨万吨, , 另外还有另外还有200200多家民营企业。多家民营企业。4、生产分散，产业集中度低一、项目背景 为此，国家产业政策鼓励发展不锈钢，重点建设宝钢、太钢两大不锈钢生产基地。7 根据国家产业政策的需要，针对“九五”期间我国不锈钢发展存在的上述问题，在调研和分析国内外典型不锈钢冶炼工艺流程的基础上，结合太钢实际情况：自主集成创新一条适合我国国情的以生产高质量铬不锈钢为主

3、的工艺流程和相关技术，实现不锈钢生产的高效、灵活、多品种、低成本。1、总体目标二、总体思路8技术难点 原料结构配置 制造流程选择 热量平衡控制 生产节奏匹配 低成本生产 超低碳、氮冶炼和洁净度控制 高质量铬钢连铸 总体设想总体设想q以铁水为主要原料以铁水为主要原料q选择选择高效高效主体冶炼装备主体冶炼装备 q开发以开发以超纯铁素体为代超纯铁素体为代表的不锈钢精炼技术表的不锈钢精炼技术2、总体设想与技术难点二、总体思路9三、创新点及关键技术1、自主集成流程创新2、K-OBM-S 转炉长寿命技术创新3、关键技术开发4、重大突破10三、创新点及关键技术1.1 流程分析日本JFE(川崎)千叶四厂1、自

4、主集成流程创新 特 点：以铁水为原料，双转炉冶炼，三步法工艺流程。 局限性：废钢使用量10%，原料结构不灵活。DEPSR-KCBDC-KCBVODCCM11特 点：以铁水为主原料，三步法工艺流程。局限性：MRP转炉底部不能供氧， 冶时80 min， 炉机匹配差。DEP+EAFMRP VOD LF CCM1.1 流程分析巴 西ACESITA厂1、自主集成流程创新三、创新点及关键技术121.1 流程分析浦项第二炼钢厂、欧洲 1、自主集成流程创新三、创新点及关键技术EAF AOD-L VOD CCM 特 点：以废钢为原料，三步法工艺流程。 局限性：只能使用废钢，AOD炉衬寿命低（180次）。13EA

5、F AOD-L CCM 特 点：以废钢为原料，二步法工艺流程。 局限性：只能使用废钢，品种少，AOD炉衬寿命低（180次）。1.1 流程分析浦项第一、三炼钢厂 ，太钢第三炼钢厂1、自主集成流程创新三、创新点及关键技术14原原 料料工艺流程工艺流程铁铁 水水废废 钢钢二步法二步法三步法三步法优优点点资源广泛资源广泛纯净度高纯净度高热量高热量高适合适合CrCr钢钢资源回收资源回收C: 0.01-0.30%C: 0.01-0.30%P: 0.04%P: 0.04%适合适合NiNi钢钢流程短流程短适合适合NiNi钢钢工艺灵活工艺灵活品种多品种多钢水纯净钢水纯净适合适合CrCr钢钢问问题题点点C: 4.

6、0-4.5%C: 4.0-4.5%P: 0.04-0.10%P: 0.04-0.10%国内资源少国内资源少CuCu、SnSn、PbPb高高热量低热量低品种少品种少炉龄低炉龄低流程长流程长1、自主集成流程创新1.1 流程分析综合比较三、创新点及关键技术可见，采用铁水和三步法工艺适合生产铬不锈钢。15转转 炉炉底供氧强度底供氧强度( (m3/mint) )底吹风嘴底吹风嘴冷却方式冷却方式平均冶炼时间平均冶炼时间（min）炉容产能炉容产能（T/ta）不锈钢不锈钢生产厂生产厂K-OBM-SK-OBM-Smax1.5 max1.5 LPGLPG强冷却强冷却5555656575007500太太 钢钢二炼钢

7、厂二炼钢厂( (方案方案) )DC-KCBDC-KCB0.25 0.25 惰性气体惰性气体7070757537803780JFEJFE（川崎）（川崎）千叶四厂千叶四厂LD-OBLD-OB0.20.2惰性气体惰性气体7575858536203620新日铁新日铁八幡厂八幡厂MRPMRP0 0惰性气体惰性气体8080909046004600巴巴 西西ACESITAACESITA厂厂AOD-LAOD-L0.80.8惰性气体惰性气体606070706600660030003000浦项一炼钢厂浦项一炼钢厂太钢三炼钢厂太钢三炼钢厂三、创新点及关键技术1、自主集成流程创新1.2 主体冶炼设备比较与选择K-OB

8、M-S：更适合于采用高碳铁水冶炼铬不锈钢，有利于炉机匹配， 实现多炉连浇。161、自主集成流程创新1.3 太钢全新流程集 成三、创新点及关键技术 DEP+EAF K-OBM-S VOD+LF CCM 以铁水为主原料，K-OBM-S为主体冶炼装备，三步法工艺流程。17生生 产产 厂厂生生 产产 工工 艺艺 流流 程程太太 钢钢第二炼钢厂第二炼钢厂DEP+ UHP- EAF K-OBM-SVODLFCCMJFE（川崎）（川崎）千叶四厂千叶四厂DEPSR-KCBDC-KCBVODCCM新日铁新日铁八幡厂八幡厂DEP+EAFLD-OBVODPICCM巴巴 西西ACESITA厂厂DEP+EAFMRP V

9、OD LFCCM1、自主集成流程创新1.3 太钢全新流程比 较三、创新点及关键技术18原料适应性强：采用超高功率电炉，有利于铁水和合金预熔液金属 料优化配置，与废钢冶炼不锈钢工艺相比，原料优势明显。物流和节奏匹配好、生产效率高：K-OBM-S转炉供氧强度高、冶炼周 期短；精炼炉除双工位VOD外，还配备了LF炉，炉机匹配良好；适应品种规格多样化：方板坯不锈钢兼容连铸机，既满足了不锈钢 板坯、又满足了不锈钢方坯的需求；工艺兼容性好。 三、创新点及关键技术1、自主集成流程创新1.3 太钢全新流程优 点19工工 艺艺冶炼流程冶炼流程典型钢种典型钢种三步工艺三步工艺 EAF EAFK-OBM-SK-OB

10、M-SVODVOD304L304L、316L 316L 二步工艺二步工艺 K-OBM-S K-OBM-SVODVOD409L409L、430430一步工艺一步工艺 K-OBM-S K-OBM-S410S410S、420 420 1、自主集成流程创新工艺兼容灵活：三、创新点及关键技术1.3 太钢全新流程优 点20相关技术 炉衬设计和炉衬材质优化 不锈钢冶炼操作护炉技术 风嘴冷却工艺和“蘑菇头”控制技术 不锈钢转炉底吹溅渣护炉工艺技术 快速热更换小炉底技术 车载式炉壳整体更换技术2、K-OBM-S 转炉长寿命技术创新q 设计设计400400次次q 太钢最高太钢最高703703次次q 国际最高国际最

11、高600600次次q 国际领先国际领先三、创新点及关键技术 炉龄对不锈钢生产效率和成本有重大影响K-OBM-S炉龄213、关键技术开发mCrbCrmcrbCrmmsmmCrLmCrTWMCdtdWCCkAWMSWMSdtd1005.12240010025.1224001002Cr%CrLCrT3.1 开发了K-OBM-S冶炼不锈钢数学模型三、创新点及关键技术 钢液中铬含量变化曲线氧化期还原期氧化期还原期22纯净度控制技术 超纯铁素体不锈钢要求C+N150ppm 关键点 预吹氧 + 沸腾脱碳强底吹搅拌控制 合理的过程真空度和终点高真空度控制 效 果太钢409L铁素体不锈钢 C+N120ppm，其

12、中VOD 最低氮含量45ppm、成品最低氮含量64ppm； 同时，磷、硫及五害元素低。3.2 高质量超纯铁素体不锈钢的生产技术3、关键技术开发三、创新点及关键技术23铸坯结晶组织控制技术关键点 中包低过热度及合理的冷却制度匹配 强电磁搅拌参数控制 微合金化技术效 果连铸坯等轴晶比例达到4090%；有效解决了连铸过 程铸坯表面纵裂、角裂和内部裂纹等铬不锈钢连铸难题。3.2 高质量超纯铁素体不锈钢的生产技术3、关键技术开发三、创新点及关键技术24夹杂物控制技术关键点钢水纯净度控制以及对夹杂物形态的变性处理效 果 （冷轧板）3.2 高质量超纯铁素体不锈钢的生产技术纯净度纯净度太太 钢钢不锈钢新炼钢生

13、产不锈钢新炼钢生产线线JFE(JFE(川崎川崎) )千叶四厂千叶四厂浦浦 项项第二炼钢厂第二炼钢厂氧含量（氧含量（ppmppm） 30 30 30 30 40 40夹杂物尺寸（夹杂物尺寸（mm） 20 20 20 20 20203、关键技术开发三、创新点及关键技术改进后改进前25关键点 VOD初始碳含量控制 镍当量成分控制效 果K-OBM-S转炉、VOD全程供氮，无氩冶炼多品种不锈钢 关键点 结晶器活动段整体快换 连铸机辊列间距准确调整 二次冷却水及控制系统快速转换效 果实现了一机多规格方、板坯生产3、关键技术开发三、创新点及关键技术3.3 无氩冶炼工艺技术3.4 连铸机快速转换技术26三、创

14、新点及关键技术4、重大突破铁水比例60100%，返回比040%原料结构突破最短冶炼时间49min，全线生产效率高铬钢比例达到58.9%，质量达到国际先进水平成本是AOD二步法（太钢三炼钢）的8590%生产效率突破生产成本突破品种质量突破271、主要技术经济指标国际领先转炉指标转炉指标太太 钢钢第二炼钢厂第二炼钢厂K-OBM-SJFE(川崎川崎)千叶四厂千叶四厂DC-KCB新日铁新日铁八幡厂八幡厂LD-OB巴巴 西西ACESITAMRP平均冶炼时间平均冶炼时间（min）平均值平均值53最小值最小值4970 7575 8580 90氩气消耗氩气消耗（Nm3/t）3040不生产不生产3 53 843

15、0平均值平均值5.612 1512 15不生产不生产合金收得率合金收得率(%)Ni平均值平均值98.9不生产不生产98 98.598 98.5Cr平均值平均值97.897 9897 9896.5 97.5四、研究开发效果28典型牌号典型牌号（r r值值）430430409L409L436L436L444444生产厂生产厂太太 钢钢1.101.511.421.41JFEJFE( (川崎川崎) )1.121.501.451.402、产品质量达到国际先进水平2.1 冷轧产品特性铁素体不锈钢成型性特性指标r值如下表所示四、研究开发效果292、产品质量达到国际先进水平2.2 产品认证四、研究开发效果30

16、2.3 进入车辆、奥运、家电、造币以及欧美市场汽车排气管（409L）2、产品质量达到国际先进水平四、研究开发效果洗衣机内筒（洗衣机内筒（430）体育馆屋顶（444）1角硬币（CTSZB）地铁车辆（301L）312.4 客户评价2、产品质量达到国际先进水平 美国某经销商： 太钢不锈钢新炼钢生产线的产品质量优于JFE(川崎)、新日铁。 广东正添不锈钢制品有限公司四、研究开发效果 国内某汽车制造厂盲评结果： 太钢409L制作的排气管质量优于浦项，与JFE(川崎)相当。 杭州近江钢管制造有限公司323、开发的品种满足了国内市场的需求填补了国内空白 开发了47个品种，其中造币用CTSZB、客车用301L

17、、屋顶用444、排气管用436L、集装箱用410L等12个品种填补了国内空白。四、研究开发效果改善了品种结构 太钢铬不锈钢产量由2002年的 2.3万吨，提高到2005年的30.8万吨，占不锈钢新炼钢生产线总产量的58.9%。太钢铬不锈钢比例达到 32.8%，超过世界平均水平。334、形成一套具有自主知识产权的专有技术开发了十八项专有技术，申请了四项国家发明专利四、研究开发效果一种以铁水为主原料冶炼不锈钢的方法 申请号200510012599.1转炉热更换炉底环缝填充方法 申请号200410064527.7真空吹氧脱碳精炼炉冶炼不锈钢高碳区脱氮方法 专利号ZL200410012108.9一种铁

18、路车辆用的高强耐蚀钢板及其制备方法 -申请号200510012431.0345、企业效益巨大四、研究开发效果 粗钢产量53.6万吨，太钢不锈钢总产量92.5万吨，0305年连续三年居世界不锈钢生产企业第八位；不锈钢产量大幅度增长，收入显著提高 销售收入65.2亿元,占企业总收入27.1%；利润7.0亿元，占企业总利润36.8%；税收3.9亿元，占企业总税收27.1%；2005年产 量2005年效 益 三年累计新增销售收入147.7亿元、新增利润15.0亿元、新增税收9.5亿元。0305年累计效益356、社会效益显著四、研究开发效果节约资源少用镍2.6万吨/年，节约外汇4.5亿美元；增加利税 年

19、产不锈钢53万吨，增加利税10.9亿元/年；替代进口以产顶进23万吨/年，节约外汇3.8亿美元；出口创汇年出口量8.8万吨，创汇1.1亿美元；示范作用对国内外后建铁水冶炼不锈钢生产线起到了借鉴和示范作用。36节约在国际上首次自主集成创新的在国际上首次自主集成创新的“以铁水为主原料、以以铁水为主原料、以K-OBM-SK-OBM-S为主体装备的不锈钢冶炼全新流程为主体装备的不锈钢冶炼全新流程”取得了显著效果，主要技取得了显著效果，主要技术经济指标国际领先，整体技术达到国际先进水平。术经济指标国际领先，整体技术达到国际先进水平。形成了一整套具有自主知识产权的以铁水为主原料不锈钢冶炼形成了一整套具有自

20、主知识产权的以铁水为主原料不锈钢冶炼工艺技术，实现了多项创新，申报四项发明专利。工艺技术，实现了多项创新，申报四项发明专利。对缓解我国不锈钢废钢和镍资源短缺的状况，提高产业集中度，对缓解我国不锈钢废钢和镍资源短缺的状况，提高产业集中度，推动我国不锈钢生产工艺技术进步和调整产品结构，增加铬不推动我国不锈钢生产工艺技术进步和调整产品结构，增加铬不锈钢比例，提高市场竞争力，以及我国长流程钢铁企业新建和锈钢比例，提高市场竞争力，以及我国长流程钢铁企业新建和改造不锈钢厂都具有重大意义。改造不锈钢厂都具有重大意义。五、结 论37附表:主要完成人员贡献简要说明序序号号姓姓 名名主主 要要 贡贡 献献1 1王

21、一德王一德 项目总负责人，主持工艺技术方案制定、技术开发及主体设备选择与引进，负责炼项目总负责人，主持工艺技术方案制定、技术开发及主体设备选择与引进，负责炼钢、热连轧和冷轧全线工艺衔接。钢、热连轧和冷轧全线工艺衔接。 2 2李建民李建民 负责制定铁水冶炼不锈钢生产线工艺技术操作规程以及品种开发和质量攻关工作。负责制定铁水冶炼不锈钢生产线工艺技术操作规程以及品种开发和质量攻关工作。 3 3徐芳泓徐芳泓 负责新工艺新产品开发实施方案的制定和全线质量跟踪，以及技术管理工作。负责新工艺新产品开发实施方案的制定和全线质量跟踪，以及技术管理工作。 4 4王百东王百东负责项目建设和设备安装调试。负责项目建设

22、和设备安装调试。5 5谢谢 力力负责方、板坯兼容连铸机安装、调试。负责方、板坯兼容连铸机安装、调试。6 6刘卫东刘卫东 负责转炉工序技术工作。负责转炉工序技术工作。 7 7范光伟范光伟负责铁素体品种开发及质量攻关工作。负责铁素体品种开发及质量攻关工作。8 8赵大同赵大同负责精炼工序技术工作。负责精炼工序技术工作。9 9姜周华姜周华研究研究K-OBM-SK-OBM-S转炉物料及热量平衡，建立动态优化数学模型。转炉物料及热量平衡，建立动态优化数学模型。1010包燕平包燕平研究研究VODVOD水力学模型，优化水力学模型，优化VODVOD精炼工艺。精炼工艺。谢谢各位专家39p 我国不锈钢废钢社会存储量

23、少；p 国内镍资源紧张，国际镍资源有限。2、资源短缺成为我国不锈钢发展的瓶颈一、项目背景 2005年中国镍消费量17.8万吨，产量10.3万吨。 2010年中国预计镍消费量33.2万吨，产量11.8万吨。1995年以来世界镍生产与消费402538323070 010102020303040405050世界世界美国美国日本日本欧盟欧盟中国中国单位：%一、项目背景2000年世界及主要不锈钢消费地区铬不锈钢生产比例3、品种结构不合理，铬钢比例低41单位：%一、项目背景2000年世界及主要不锈钢消费地区铬不锈钢生产比例3、品种结构不合理，铬钢比例低42典型牌号典型牌号（r r值值）430430409L409L436L436L444444生产厂生产厂太太 钢钢1.101.511.421.41JFEJFE( (川崎川崎) )1.121.501.451.402、产品质量达到国际先进水平2.1 冷轧产品特性铁素体不锈钢成型性特性指标r值如下表所示四、研究开发效果434、形成一套具有自主知识产权的专有技术开发了十八项专有技术，