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浅析中频炉在不锈钢冶炼中的运用及“地条钢”的界别

日期:2019-09-23 21:03

  钢铁行业通过近年来的去产能及取缔“地条钢”行动,已化解钢铁产能1.5亿吨以上,并全面取缔“地条钢”1.4亿吨,为中国钢铁行业率先实现高质量发展打下了一个坚实的基础。但随着钢铁市场的好转,利润的增加,“地条钢”死灰复燃的冲动加大。本文认为中频炉在不锈钢冶炼过程中有巨大作用,但必须要严格控制,防止有些企业借助生产不锈钢的名义进行“地•☆■▲条钢”的生产,保证不锈钢行业的健康发展。

  2016年2月,国务院出台了《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》(国发【2016】6号),为贯彻落实党中央、国务院关于化解钢铁过剩产能工作的决策部署,国家相关部委下发了《2017年钢铁去产能实施方案》。该方案明确了坚决◇…=▲依法彻底取缔“地条钢”违法违规产能。“地条钢”是指以废钢铁为原料,经过中(工)频感应炉等熔化,不能有效进行成分和质量控制生产的钢及以其为原料轧制的钢材,属于国家明令淘汰产品,应坚决依法查处。

  为配合国家钢铁去产能、打击“地条钢”有关工作,中国钢铁工业协会联合中国金属学会、中国铸造协会、中国特钢企业协会和中国特钢企业不锈钢分会组织行业和企业专家,在征求部分钢铁企业的意见后,于2017年2月13日出台了《

  利用中(工)频炉熔化铬铁、镍铁等合金为液态,配加到转炉或电弧炉中炼钢,可满足转炉、电弧炉炼钢的生产要求。这类中(工)频炉只是钢铁冶炼流程中的辅助设备,不在打击“地条钢”关停拆除之列。

  不锈钢是当今世界上应用广泛、性价比高的钢材,不仅外观精美,使用寿命长,且可以100%回收利用。我国不锈钢产业发展起步较晚,建国以后到改革开放前,我国不锈钢的需求主要以满足工业和国防尖端使用为主。改革开放后,国民经济的快速发展,人民生活水平显著提高,拉动了不锈钢的需求。尤其是随着红土镍矿为原料直接生产不锈钢工艺的发展,我国不锈钢产量目前已达到世界产量的50%以上。

  第一种:转炉不锈钢生产工艺。高炉铁水→铁水三脱预处理→K—OBM—S转炉→AOD(VOD)真空精炼炉→LF钢包精炼炉→连铸机。

  第二种:电炉不锈钢生产工艺。电炉→AOD精炼炉→(LF钢包精炼炉)→连铸机。

  第三种:脱磷转▪▲□◁炉+电炉不锈钢生产工艺。高炉铁水→脱磷转炉+电炉→AOD(VOD)精炼炉→LF钢包精炼炉→连铸机。

  传统不锈钢的冶炼方法具有产品质量高,氮、氢、氧及夹杂物含量低,可生产的品种范围广等优点,缺点是生产成本高、投资成本高。

  目前,一些企业采用进口红土镍矿为原料直接生产不锈钢,这种生产工艺分为300系、200系,具体工艺流程如下:

  采用红土镍矿直接生产不锈钢工艺流程可以极大降低不锈钢的生产成本,但生产结构品种比较单一,产品质量不如传统工艺稳定。

  中频炉全称为中频感应电炉,是一种将工频50Hz交流电转变为中频(300Hz以上至1000Hz)的电源装置,把三相工频交流电,整流后变成直流电,再把直流电变为可调节的中频电流,供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流,在感应圈中产生高密度的磁力线,并切割感应圈里盛放的金属材料,在金属材料中产生很大的涡流。利用电磁感应原理加热金属。

  早期中频炉存在熔化时间长、电耗高等问题,合规企业基本不用于不锈钢冶炼。随着中频炉技术装备的发展,中频炉熔化▲★-●时间及能耗的降低,在冶炼不锈钢过程中,采用中频感应炉+电炉(转炉)→AOD→连铸的工艺路线在业界已是成熟工艺技术。目前,大部分不锈钢生产企业均已将中频炉融化合金纳入不锈钢生产流程。在不锈钢冶炼工序增加了中频炉熔化铬铁、镍铁合金工序,主要有以下作用:

  1)增加中频炉后,电炉熔化合金的工作全部由中频炉来承担,可大幅降低电◆◁•炉冶炼时间和电极消耗,进一步提高生产▼▲效率、降低成本。

  2)由于中频感应加热的原理为电磁感应,该加热方式升★▽…◇温速度快,氧化极少。中频炉熔化合金过程几乎没有元素损失,可提高合金收得率1%-2%左右。

  3)增加中频炉后,电炉熔化合金的工作全部由中频炉来承担,可有效缩短电炉冶炼初期噪声污染时间。

  经过3年的努力,全国化解了1.5亿吨以上过剩产能,全面取缔了“地条钢”。然而,由于☆△◆▲■电弧炉比中频炉生产成本高出很多,且随着电弧炉数量和产能不断增加,与之相关的材料价格涨幅也在扩大,特别是石墨电极和废钢,目前价格都在▼▼▽●▽●节节攀升,电弧炉生产成本在迅速增长,利润空间被○▲-•■□大幅压缩。受利益驱动,“地条钢”死灰复燃的苗头仍然需要警惕。

  不锈钢“地条钢”生产工艺流程:“废旧不锈钢—中频炉—(AOD/LF精炼炉)—连(模)铸”。

  这种中频炉+连铸工艺存在的问题是:直接将废不锈钢熔化后连铸成坯,完全没有去气、脱磷、脱氧、脱硫和去▪…□▷▷•除夹杂物的过程,生产出来的不锈钢,S、P杂质元素、H、O、N气体和各类大型夹杂物含量都完全没有保障,这种钢材性能质量根本无法保证。即使有的企业增加了AOD炉或LF炉等精炼设施,能够实现钢液脱氧及去除部分钢中夹杂物的功能,可以将硫控制到较低水平,钢中N含量甚至可略低于电炉钢,但由于中频炉使用的不锈废钢原料条件差,缺乏氧化脱碳的过程,对于危害更大的P和H却完全无能力控制,最终成品P的含量高低完全取决于不锈废钢,成品H往往大于十几ppm,夹杂物含量也比正规流程生产的产品高出很多。总之,使用中频炉熔化不锈废钢生产冶炼的不锈钢,存在•●产品成分不可控、质量不稳定等问题,属于国家严厉打击的“地条钢”范畴。

  在不锈钢行业,中频炉只能用于熔化铬铁、镍铁等合金,仅作为辅助工序用于配合电炉(转炉)生产不锈钢。根据炉机匹配测算,中频炉公称容量需满足要求且熔化周期与电炉(转炉)相匹配,方可实现中频炉与电炉冶炼匹配的生产顺行,达到降本增效之目的。在此,特提出以下几种简单界别方法供参考:

  1)在不锈钢行业,中频炉只能用于熔化铬铁、镍铁△▪▲□△等合金,用中频炉熔化废钢,通过AOD精炼炉生产不锈钢等◇=△▲情况,属于“地条钢”生产范畴,应该予以取缔。

  2)根据不锈钢生产工艺特点,中频炉的生产容积应该为电炉、转炉或AOD炉等不锈钢炼钢装备容积的三分之一左右;若超出炼钢装备容积的二分之一,存在生产“地条钢”的可能,应组织相关专家进行现场确认。

  3)根据不锈钢生产炉机匹配原则,一般情况下一台中频炉匹配一台电炉、转炉或AOD炉,若存在多台中频炉匹配一台电炉、转炉或AOD炉,存在生产“地条钢”的可能,应组织相关专家进行现场确认。

  2018年5月24日,江苏省戴南镇对全镇392家涉中频炉企业全部采取停电停产措施,对于通过专家甄别的37家铸造和2家具备省级工程技术中心企业恢复生产,其余涉炉企业全部界别为“地条钢”并拆除中频炉。在取缔“地条钢”后,戴南将规划建设一个集中冶炼中心项目,加快推进不锈钢产业结构调整、转型升◆■级,实现高质量发展。

  2018年底我国不锈钢产能约在4000万吨左右,产量为2784万吨,产能利用率仅为70%左右,远低于整个钢铁行业大于80%的产能利用率。

  随着一些不锈钢原料生产企业,通过发挥原料成本、工艺成本优势,进一步延伸产线,成为新兴不锈钢产能增长的重要力量,不锈钢行业产能□◁过剩局面将进一步加剧。我们既要充分利用中频炉熔化铬铁、镍铁等合金在不锈钢领域带来的工艺改革,更要加大对不锈钢行业内“地条钢”的生产企业保持高压打击态势,保证不锈钢行业的健康发展。(太原钢铁(集团)有限公司规划发展部 王东海)

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