Proceso de fundición y desarrollo de acero inoxidable
mi país se ha convertido en un gran país en el consumo y la producción de acero inoxidable, y la producción de acero inoxidable debe organizarse de acuerdo con diferentes variedades y tipos de materias primas. En la actualidad, la dirección de desarrollo de la producción de acero inoxidable de mi país es mejorar la calidad, reducir los costos, ahorrar energía y reducir las emisiones, y al mismo tiempo, continuar optimizando la correspondencia de las materias primas y el equipo técnico. En este trabajo, se comparan y analizan varios procesos típicos de fundición de acero inoxidable.
Debido a su excelente resistencia a la corrosión y excelentes propiedades integrales, el acero inoxidable se utiliza cada vez más ampliamente en diversos campos industriales y civiles. La producción de acero inoxidable de mi país comenzó tarde y terminó en 2000, cuando rondó las 300.000 toneladas durante mucho tiempo, mostrando una tendencia de rápido desarrollo. En 2017, la producción mundial de acero inoxidable crudo fue de 48,08 millones de toneladas, y la producción de acero inoxidable de China alcanzó los 25,7737 millones de toneladas, lo que representa el 54% de la producción mundial. Con el aumento de la capacidad de producción, es inminente cómo mejorar la competitividad del mercado de las empresas mediante la optimización del proceso tecnológico y la reducción del costo de las materias primas.
1. Desarrollo de la fundición de acero inoxidable
A principios del siglo 20, Sheffield, Inglaterra, fundió y fundió con éxito el primer acero inoxidable de grado comercial, y el acero inoxidable entró en la atención de la gente desde entonces. En la década de 1940, la estadounidense Hilty (D.C.Hilty), a través del estudio del equilibrio de temperatura Cr-C, propuso la teoría de la descarburación y la retención de cromo en condiciones de alta temperatura, que sentó las bases teóricas de la fundición de acero inoxidable, y estudió más a fondo sobre esta base. El efecto de reducir la presión parcial del carbono licuado en la reacción fisicoquímica de la producción de acero inoxidable ha llevado al avance de la tecnología de fundición de acero inoxidable. A mediados y finales de la década de 1960, la fábrica Edel de Witten Company en Alemania desarrolló con éxito el método de vacío VOD y el método de dilución AOD de united Carbide Company en los Estados Unidos, lo que redujo en gran medida el costo de la fundición de acero inoxidable, mejoró la eficiencia de producción de acero inoxidable y permitió la producción a gran escala de acero inoxidable. se hacen posibles.
2. Equipo de fundición de acero inoxidable
La elección del proceso de fundición de acero inoxidable está relacionada con los grados de acero y las materias primas. Estas materias primas incluyen principalmente: chatarra de acero, hierro fundido, mineral de cromo, aleación de mineral de níquel, etc.
El equipo utilizado en la fundición de acero inoxidable se divide en dos categorías: equipo de fundición primaria y equipo de refinación. El equipo de fundición primario incluye: horno de arco eléctrico (EAF), horno de inducción sin vacío (generalmente utilizado para la producción a pequeña escala), horno de arco sumergido, convertidor. El equipo de refinación incluye principalmente equipos de refinación de tipo cucharón (VOD, SS-VOD, VOD-PB, etc.), equipos de refinación de tipo convertidor (AOD, VODC, VCR, CLU, KCB-S, KOBMS, K-BOP, MRP-L, GOR, etc.) y equipos de refinación de expansión de función RH (RH-OB, RH-KTB, RH-KPB, etc.) tres categorías.
En términos generales, cuando la materia prima de fundición es chatarra de acero, el equipo de fundición primario adopta el proceso de flujo corto de horno de arco eléctrico + equipo de refinación;
Cuando la materia prima es hierro fundido, el equipo de refinación primario adopta el proceso de convertidor + equipo de refinación;
Cuando la materia prima es chatarra de acero + hierro fundido, el equipo de fundición primario adopta el proceso de horno de arco eléctrico + convertidor + equipo de refinación;
Cuando la materia prima es mineral de cromo, el equipo de refinación primario adopta el proceso de convertidor de reducción de fundición + convertidor de descarburación + equipo de refinación (actualmente este proceso es seleccionado por Kawasaki Steel en Japón);
Cuando se utiliza mineral de níquel de laterita doméstica como materia prima, el equipo de refinación primario adopta el proceso de horno de secado + horno rotativo + horno de arco sumergido + convertidor + equipo de refinación.
3. Ruta del proceso de fundición de acero inoxidable
En la actualidad, el proceso de fundición para producir acero inoxidable se divide principalmente en un método de un paso, un método de dos pasos y un método de tres pasos.
3.1 Proceso de fundición de un solo paso
El primer proceso de fundición de acero inoxidable de un solo paso se refiere a la finalización de los procesos de fusión de chatarra, descarburación, reducción y refinación en un horno eléctrico, y la carga se funde en acero inoxidable en un solo paso. Este proceso de producción de fundición de un solo paso que solo utiliza un horno eléctrico para fundir acero inoxidable se elimina gradualmente debido al largo ciclo de fundición, la baja tasa de operación y el alto costo de producción. Con el desarrollo continuo del proceso de refinación fuera del horno y la amplia aplicación de los hornos AOD, muchas empresas de producción de acero inoxidable actualmente utilizan un poco de hierro fundido bajo en fósforo o desfosforizado para reemplazar el chatarra de acero, y utilizan hierro fundido y aleaciones como materias primas para ingresar al horno AOD para la fundición de acero inoxidable. Nuevo proceso de fundición de un solo paso.
En comparación con el proceso de fundición de un solo paso anterior, el nuevo proceso de fundición de un solo paso elimina el enlace de fundición del horno eléctrico en el proceso de producción. Sus ventajas incluyen: primero, menor inversión; segundo, menores costos de producción; consumo, y mejorar la pureza del acero fundido; cuarto, la relación de chatarra es baja, lo que es adecuado para el mercado de chatarra existente; quinto, es especialmente económico para fundir acero inoxidable de la serie 400.
Sin embargo, el nuevo método de un solo paso tiene ciertos requisitos para las condiciones de la materia prima y las soluciones del producto: Primero, se requiere que el contenido de fósforo del hierro fundido en el horno AOD sea inferior al 0,03%, por lo que la desfosforización del hierro fundido debe agregarse al proceso de fundición; en segundo lugar, la aleación se utiliza como materia prima en el nuevo método de un solo paso. Se agrega al horno AOD, y la cantidad excesiva de aleación con alto contenido de carbono agregada al horno AOD afectará el equilibrio térmico de todo el proceso de fundición, y no es adecuado para variedades de acero inoxidable con componentes complejos y alto contenido de aleación.
El nuevo proceso de producción de acero inoxidable de un solo paso se utiliza actualmente ampliamente en la producción de acero inoxidable de la serie 400. Como país en desarrollo, China carece de recursos de chatarra de acero y es extremadamente pobre en níquel. Además, el acero inoxidable de la serie 400 es ampliamente utilizado en la vida diaria y la producción industrial. Estas condiciones objetivas hacen que la nueva fundición de acero inoxidable de un solo paso sea cada vez más popular. Muchos fabricantes lo utilizan.
3.2 Proceso de fundición en dos pasos
La ruta de proceso de dos pasos es EAF→AOD, EAF→VOD (horno de arco eléctrico→ horno de refinación al vacío VOD). La capacidad de producción del proceso EAF→AOD representa aproximadamente el 70% de la capacidad de producción mundial de acero inoxidable. El horno EAF se utiliza principalmente para fundir chatarra de acero y materias primas de aleación para producir pre-fundición de acero inoxidable, que luego se funde en acero fundido de acero inoxidable calificado en el horno AOD. .
En el proceso de dos pasos, si el contenido de fósforo de las materias primas que ingresan al horno eléctrico es relativamente alto, se debe agregar un enlace de desfosforización previa a la fusión de acero inoxidable entre el horno eléctrico y el horno AOD. Los procesos de desfosforización pre-fusión más utilizados son la desfosforización por convertidor y la desfosforización por pulverización de tapa de metal caliente. Cuando el método de dos pasos utiliza hierro fundido de alto horno como materia prima principal para la fundición de acero inoxidable, si el contenido de fósforo del alto horno es alto, también es necesario agregar un enlace de desfosforización.
El proceso de fundición de acero inoxidable de dos pasos es ampliamente utilizado en la producción de varias series de acero inoxidable. Variedad 95% acero inoxidable.
Sin embargo, el método de dos pasos aún debe prestar atención a los siguientes tres puntos en términos de consumo medio y plan de variedad: En primer lugar, con el progreso del proceso de fundición y la mejora del nivel de operación en los últimos años, el consumo de argón y otros medios en el proceso de fundición de dos pasos se ha reducido significativamente. Sin embargo, en comparación con el método de un paso y el método de tres pasos, el consumo de argón y otros medios sigue siendo ligeramente mayor; segundo, cuando el horno AOD se descarbura hasta el final, el contenido de oxígeno en el acero fundido es relativamente alto, y se debe agregar ferrosilicio para reducir el oxígeno en el acero fundido, por lo que el consumo de ferrosilicio El tercero es que no se puede usar para producir acero inoxidable ultra bajo en carbono y nitrógeno en la actualidad, y el contenido de gas en el acero es relativamente alto.
3.3 Proceso de fundición en tres pasos
El flujo de proceso básico del método de tres pasos es: horno de fundición primario → convertidor de soplado doble / horno AOD → dispositivo de refinación al vacío. El método de tres pasos es un método avanzado para fundir acero inoxidable, y la calidad del producto es buena, lo que es adecuado para fabricantes profesionales y producción de acero inoxidable en empresas conjuntas de hierro y acero.
El método de tres pasos de acero inoxidable agrega un paso de descarburación profunda sobre la base del método de dos pasos. Las ventajas de su proceso de fundición son: primero, la división del trabajo en cada eslabón es clara, el ritmo de producción es rápido y la operación está optimizada; El contenido de oxígeno e inclusiones es bajo, y la gama de productos que se pueden producir es amplia; el tercero es que el hierro fundido se puede utilizar para la fundición, los requisitos para las materias primas no son altos y la selección de materias primas es flexible.
Sin embargo, el proceso de fundición de acero inoxidable de tres pasos realiza la función metalúrgica paso a paso, lo que tendrá los siguientes impactos en la inversión de producción: primero, los enlaces del proceso se incrementan y los costos de inversión y producción son relativamente altos; en segundo lugar, el sistema de equipos de vacío es complejo y la cantidad de mantenimiento es grande.
En la actualidad, el proceso de fundición para producir acero inoxidable en el mundo adopta principalmente el método de dos pasos y el método de tres pasos. Entre ellos, el método de dos pasos de EAF + AOD o EAF + VOD es el más utilizado, representando alrededor del 70%, y el método de tres pasos representa aproximadamente el 20%. Como el hierro fundido bajo en fósforo se utiliza ampliamente en la producción de acero inoxidable, el nuevo proceso de fundición de acero inoxidable de un solo paso también es adoptado por más y más empresas de producción de acero inoxidable. Con el fin de adaptarse a la feroz competencia en el mercado del acero inoxidable, mejorar la calidad del producto y reducir los costos de producción, varias empresas de mi país eligen procesos de fundición de acero inoxidable apropiados de acuerdo con sus condiciones reales.
4. Selección de la ruta del proceso de fundición para las empresas nacionales de producción de acero inoxidable
La determinación de la ruta del proceso de fundición de acero inoxidable debe tomar primero el esquema del producto como punto de partida y seleccionar la ruta de proceso de fundición de acero inoxidable adecuada en función de la composición de la materia prima de la fundición de acero inoxidable y el mecanismo de refinación de acero inoxidable. Factores como las condiciones de la materia prima, la escala de producción, los planes de productos, los costos operativos y los hábitos operativos de los trabajadores de las empresas de producción de acero inoxidable afectarán la elección del proceso de producción de fundición de acero inoxidable. Dado que factores como las materias primas, los costos operativos y los planes de productos se ven muy afectados por las fluctuaciones del mercado, la selección de los procesos de producción en los talleres modernos de fundición de acero inoxidable debe tener cierta flexibilidad, y los procesos de producción y los planes de productos se pueden ajustar de acuerdo con las condiciones del mercado.
La mayoría de las empresas de producción de acero inoxidable a gran escala de China son empresas integradas de acero, como Taiyuan Iron and Steel Co., Ltd., Jiuzhou Iron and Steel Co., Ltd., que producen acero inoxidable y acero al carbono. Para estas empresas combinadas de hierro y acero, la configuración de los equipos de proceso puede cumplir con los requisitos de rutas de proceso diversificadas y diferentes proporciones de materias primas. La gama de materias primas es relativamente amplia. Hay suficiente suministro de hierro fundido y chatarra de acero que puede satisfacer las necesidades. Se pueden seleccionar las mejores materias primas. Plan de emparejamiento. Estas empresas tienen una mayor flexibilidad en la selección de rutas de proceso de fundición de acero inoxidable.
Debido a la falta de recursos de chatarra de acero inoxidable en China, el alto costo de los ingredientes en el proceso de fundición de acero inoxidable que utiliza chatarra como materia prima principal, junto con el alto consumo de energía de toda la fundición de chatarra y la mala calidad de la chatarra que trae muchos elementos dañinos al acero fundido, cada vez más producción de acero inoxidable en China Las empresas tienden a usar hierro fundido de alto horno desfosforizado para fundir acero inoxidable. Especialmente en las empresas complejas de hierro y acero, el uso del alto horno del sistema de acero al carbono para suministrar parte del hierro fundido al sistema de fundición de acero inoxidable puede reducir efectivamente el costo de las materias primas por tonelada de acero. Al mismo tiempo, las instalaciones de tratamiento de desfosforización son ampliamente utilizadas en los procesos de producción de acero inoxidable. La aplicación de instalaciones de tratamiento de desfosforización no solo puede reducir los requisitos de materias primas en la producción de acero inoxidable, sino también reducir los costos de producción, de modo que el hierro fundido de alto horno, el acero de chatarra ordinaria, el arrabio de alto fósforo y las aleaciones de alto contenido de fósforo se pueden utilizar en grandes cantidades en la producción de acero inoxidable.
