Processus de fusion et développement de l'acier inoxydable
mon pays est devenu un grand pays de consommation et de production d'acier inoxydable, et la production d'acier inoxydable doit être organisée selon différentes variétés et types de matières premières. À l'heure actuelle, la direction du développement de la production d'acier inoxydable de mon pays est d'améliorer la qualité, de réduire les coûts, d'économiser l'énergie et de réduire les émissions, et en même temps, de continuer à optimiser l'adéquation des matières premières et des équipements techniques. Dans cet article, plusieurs procédés typiques de fusion de l'acier inoxydable sont comparés et analysés.
En raison de son excellente résistance à la corrosion et de ses excellentes propriétés globales, l'acier inoxydable est de plus en plus largement utilisé dans divers domaines industriels et civils. la production d'acier inoxydable de mon pays a commencé tardivement et s'est terminée en 2000 lorsqu'elle a oscillé à 300 000 tonnes pendant longtemps, montrant une tendance à bondir et à bondir rapidement. En 2017, la production mondiale d'acier inoxydable brut était de 48,08 millions de tonnes, et la production d'acier inoxydable de la Chine a atteint 25,7737 millions de tonnes, soit 54% de la production mondiale. Avec l'augmentation de la capacité de production, la manière d'améliorer la compétitivité des entreprises sur le marché en optimisant le processus technologique et en réduisant le coût des matières premières est imminente.
1. Développement de la fusion de l'acier inoxydable
Au début du 20e siècle, Sheffield, en Angleterre, a fondu et coulé avec succès le premier acier inoxydable de qualité commerciale, et l'acier inoxydable a attiré l'attention des gens depuis lors. Dans les années 1940, American Hilty (DCHilty), à travers l'étude de l'équilibre de température Cr-C, a proposé la théorie de la décarburation et de la rétention du chrome dans des conditions de haute température, qui a jeté les bases théoriques de la fusion de l'acier inoxydable, et a étudié plus avant sur cette base. L'effet de la réduction de la pression partielle du carbone liquéfié sur la réaction physicochimique de la production d'acier inoxydable a conduit à l'avancement de la technologie de fusion de l'acier inoxydable. Du milieu à la fin des années 1960, l'usine Edel de Witten Company en Allemagne a développé avec succès la méthode sous vide VOD et la méthode de dilution AOD de United Carbide Company aux États-Unis, ce qui a considérablement réduit le coût de la fusion de l'acier inoxydable, amélioré l'efficacité de la production d'acier inoxydable et a permis la production à grande échelle d'acier inoxydable. deviennent possibles.
2. Équipement de fusion d'acier inoxydable
Le choix du procédé de fusion de l'acier inoxydable est lié aux nuances d'acier et aux matières premières. Ces matières premières comprennent principalement : la ferraille, le fer en fusion, le minerai de chrome, l'alliage de minerai de nickel, etc.
L'équipement utilisé dans la fusion de l'acier inoxydable est divisé en deux catégories : l'équipement de fusion primaire et l'équipement d'affinage. L'équipement de fusion primaire comprend : un four à arc électrique (EAF), un four à induction sans vide (généralement utilisé pour la production à petite échelle), un four à arc submergé, un convertisseur. Les équipements de raffinage comprennent principalement les équipements de raffinage de type poche (VOD, SS-VOD, VOD-PB, etc.), les équipements de raffinage de type convertisseur (AOD, VODC, VCR, CLU, KCB-S, KOBMS, K-BOP, MRP-L, GOR, etc.) et équipement de raffinage d'expansion de la fonction RH (RH-OB, RH-KTB, RH-KPB, etc.) trois catégories.
D'une manière générale, lorsque la matière première de fusion est de la ferraille, l'équipement de fusion primaire adopte le processus à flux court du four à arc électrique plus l'équipement de raffinage ;
Lorsque la matière première est du fer fondu, l'équipement de raffinage primaire adopte le processus de convertisseur plus équipement de raffinage ;
Lorsque la matière première est de la ferraille et du fer en fusion, l'équipement de fusion primaire adopte le procédé de four à arc électrique plus convertisseur plus équipement de raffinage ;
Lorsque la matière première est du minerai de chrome, l'équipement de raffinage primaire adopte le processus de convertisseur de réduction de fusion plus convertisseur de décarburation plus équipement de raffinage (actuellement ce processus est sélectionné par Kawasaki Steel au Japon);
Lorsque le minerai de nickel de latérite domestique est utilisé comme matière première, l'équipement de raffinage primaire adopte le processus de séchage du four plus le four rotatif plus le four à arc submergé plus le convertisseur plus l'équipement de raffinage.
3. Chemin du processus de fusion de l'acier inoxydable
À l'heure actuelle, le processus de fusion pour la production d'acier inoxydable est principalement divisé en une méthode en une étape, une méthode en deux étapes et une méthode en trois étapes.
3.1 Processus de fusion en une étape
Le premier processus de fusion de l'acier inoxydable en une étape fait référence à l'achèvement des processus de fusion, de décarburation, de réduction et d'affinage de la ferraille dans un four électrique, et la charge est fondue en acier inoxydable en une seule étape. Ce processus de production de fusion en une étape qui utilise uniquement un four électrique pour fondre l'acier inoxydable est progressivement éliminé en raison du long cycle de fusion, du faible taux de fonctionnement et du coût de production élevé. Avec le développement continu du processus d'affinage hors four et la large application des fours AOD, de nombreuses entreprises de production d'acier inoxydable utilisent actuellement du fer fondu à faible teneur en phosphore ou déphosphoré pour remplacer la ferraille, et utilisent du fer fondu et des alliages comme matières premières pour entrer le four AOD pour la fusion de l'acier inoxydable. Nouveau procédé de fusion en une étape.
Par rapport au processus de fusion en une étape précédent, le nouveau processus de fusion en une étape élimine le lien de fusion du four électrique dans le processus de production. Ses avantages incluent : premièrement, un investissement moindre ; deuxièmement, des coûts de production inférieurs ; consommation et améliorer la pureté de l'acier en fusion ; quatrièmement, le taux de rebut est faible, ce qui convient au marché de la ferraille existant ; cinquièmement, il est particulièrement économique pour fondre l'acier inoxydable de la série 400.
Cependant, la nouvelle méthode en une étape a certaines exigences pour les conditions des matières premières et les solutions de produits : premièrement, la teneur en phosphore du fer fondu dans le four AOD doit être inférieure à 0,03 %, de sorte que la déphosphoration du fer fondu doit être ajouté au processus de fusion ; deuxièmement, l'alliage est utilisé comme matière première dans la nouvelle méthode en une étape. Il est ajouté au four AOD, et la quantité excessive d'alliage à haute teneur en carbone ajoutée au four AOD affectera l'équilibre thermique de l'ensemble du processus de fusion et ne convient pas aux variétés d'acier inoxydable avec des composants complexes et une forte teneur en alliage.
Le nouveau processus de production d'acier inoxydable en une étape est actuellement largement utilisé dans la production d'acier inoxydable de la série 400. En tant que pays en développement, la Chine manque de ressources en ferraille et est extrêmement pauvre en nickel. De plus, l'acier inoxydable de la série 400 est largement utilisé dans la vie quotidienne et la production industrielle. Ces conditions objectives rendent la nouvelle fusion de l'acier inoxydable en une étape de plus en plus populaire. De nombreux fabricants l'utilisent.
3.2 Processus de fusion en deux étapes
La voie de traitement en deux étapes est EAF → AOD, EAF → VOD (four à arc électrique → four de raffinage sous vide VOD). La capacité de production du procédé EAF→AOD représente environ 70 % de la capacité de production mondiale d'acier inoxydable. Le four EAF est principalement utilisé pour faire fondre la ferraille d'acier et les matières premières alliées afin de produire une préfusion d'acier inoxydable, qui est ensuite fondue en acier inoxydable qualifié dans le four AOD. .
Dans le procédé en deux étapes, si la teneur en phosphore des matières premières entrant dans le four électrique est relativement élevée, un lien de déphosphoration de pré-fusion de l'acier inoxydable doit être ajouté entre le four électrique et le four AOD. Les procédés de déphosphoration pré-fusion les plus couramment utilisés sont la déphosphoration du convertisseur et la déphosphoration par pulvérisation en haut du réservoir de métal chaud. Lorsque la méthode en deux étapes utilise la fonte de haut fourneau comme matière première principale pour la fusion de l'acier inoxydable, si la teneur en phosphore du haut fourneau est élevée, il est également nécessaire d'ajouter un lien de déphosphoration.
Le processus de fusion de l'acier inoxydable en deux étapes est largement utilisé dans la production de diverses séries d'acier inoxydable. Variété d'acier inoxydable à 95 %.
Cependant, la méthode en deux étapes doit encore prêter attention aux trois points suivants en termes de consommation moyenne et de plan de variété : premièrement, avec les progrès du processus de fusion et l'amélioration du niveau de fonctionnement ces dernières années, la consommation d'argon et d'autres médias dans le processus de fusion en deux étapes a été considérablement réduit. Cependant, par rapport à la méthode en une étape et à la méthode en trois étapes, la consommation d'argon et d'autres milieux est encore légèrement supérieure ; deuxièmement, lorsque le four AOD se décarbure jusqu'à la fin, la teneur en oxygène dans l'acier fondu est relativement élevée, et du ferrosilicium doit être ajouté pour réduire l'oxygène dans l'acier fondu, donc la consommation de ferrosilicium Le troisième est qu'il ne peut pas être utilisé pour produire acier inoxydable à très faible teneur en carbone et en azote à l'heure actuelle, et la teneur en gaz de l'acier est relativement élevée.
3.3 Processus de fusion en trois étapes
Le flux de processus de base de la méthode en trois étapes est : four de fusion primaire → double convertisseur de soufflage/four AOD → dispositif d'affinage sous vide. La méthode en trois étapes est une méthode avancée de fusion de l'acier inoxydable, et la qualité du produit est bonne, ce qui convient aux fabricants professionnels et à la production d'acier inoxydable dans les entreprises sidérurgiques communes.
La méthode en trois étapes de l'acier inoxydable ajoute une étape de décarburation profonde sur la base de la méthode en deux étapes. Les avantages de son processus de fusion sont les suivants : premièrement, la division du travail dans chaque maillon est claire, le rythme de production est rapide et l'opération est optimisée ; La teneur en oxygène et en inclusions est faible et la gamme de produits pouvant être fabriqués est large ; le troisième est que le fer en fusion peut être utilisé pour la fusion, les exigences en matières premières ne sont pas élevées et la sélection des matières premières est flexible.
Cependant, le processus de fusion de l'acier inoxydable en trois étapes réalise la fonction métallurgique étape par étape, ce qui aura les impacts suivants sur l'investissement de production : premièrement, les liens de processus sont augmentés et les coûts d'investissement et de production sont relativement élevés ; deuxièmement, le système d'équipement sous vide est complexe et le montant de la maintenance est important.
À l'heure actuelle, le processus de fusion pour la production d'acier inoxydable dans le monde adopte principalement la méthode en deux étapes et la méthode en trois étapes. Parmi elles, la méthode en deux étapes EAF plus AOD ou EAF plus VOD est la plus largement utilisée, représentant environ 70 % , et la méthode en trois étapes représente environ 20 % . Comme le fer fondu à faible teneur en phosphore est largement utilisé dans la production d'acier inoxydable, le nouveau procédé de fusion d'acier inoxydable en une étape est également adopté par de plus en plus d'entreprises de production d'acier inoxydable. Afin de s'adapter à la concurrence féroce sur le marché de l'acier inoxydable, d'améliorer la qualité des produits et de réduire les coûts de production, diverses entreprises de mon pays choisissent des procédés de fusion d'acier inoxydable appropriés en fonction de leurs conditions réelles.
4. Sélection de la voie du processus de fusion pour les entreprises nationales de production d'acier inoxydable
La détermination de l'itinéraire du processus de fusion de l'acier inoxydable doit d'abord prendre le contour du produit comme point de départ et sélectionner l'itinéraire du processus de fusion de l'acier inoxydable approprié en fonction de la composition des matières premières de la fusion de l'acier inoxydable et du mécanisme d'affinage de l'acier inoxydable. Des facteurs tels que les conditions des matières premières, l'échelle de production, les plans de produits, les coûts d'exploitation et les habitudes de fonctionnement des travailleurs des entreprises de production d'acier inoxydable affecteront le choix du processus de production de fusion d'acier inoxydable. Étant donné que des facteurs tels que les matières premières, les coûts d'exploitation et les plans de produits sont fortement affectés par les fluctuations du marché, la sélection des processus de production dans les ateliers modernes de fusion d'acier inoxydable doit avoir une certaine flexibilité, et les processus de production et les plans de produits peuvent être ajustés en fonction des conditions du marché.
La plupart des grandes entreprises chinoises de production d'acier inoxydable sont des entreprises sidérurgiques intégrées, telles que Taiyuan Iron and Steel Co., Ltd., Jiuzhou Iron and Steel Co., Ltd., qui produisent à la fois de l'acier inoxydable et de l'acier au carbone. Pour ces entreprises sidérurgiques combinées, la configuration des équipements de traitement peut répondre aux exigences de voies de traitement diversifiées et de différents ratios de matières premières. La gamme de matières premières est relativement large. L'approvisionnement en fonte en fusion et en ferraille est suffisant pour répondre aux besoins. Les meilleures matières premières peuvent être sélectionnées. Plan correspondant. Ces entreprises disposent d'une plus grande flexibilité dans le choix des voies de traitement de l'acier inoxydable.
En raison du manque de ressources en ferraille d'acier inoxydable en Chine, du coût élevé des ingrédients dans le processus de fusion de l'acier inoxydable qui utilise la ferraille comme matière première principale, couplé à la forte consommation d'énergie de toute la fusion de la ferraille et à la mauvaise qualité de la ferraille qui apporte de nombreux éléments nocifs dans l'acier en fusion, de plus en plus de production d'acier inoxydable en Chine Les entreprises ont tendance à utiliser du fer en fusion de haut fourneau déphosphoré pour fondre l'acier inoxydable. En particulier dans les entreprises complexes sidérurgiques, l'utilisation du haut fourneau du système d'acier au carbone pour fournir une partie du fer fondu au système de fusion d'acier inoxydable peut réduire efficacement le coût des matières premières par tonne d'acier. Dans le même temps, les installations de traitement de déphosphoration sont largement utilisées dans les processus de production d'acier inoxydable. L'application d'installations de traitement de déphosphoration peut non seulement réduire les besoins en matières premières dans la production d'acier inoxydable, mais également réduire les coûts de production, de sorte que le fer en fusion de haut fourneau, la ferraille ordinaire, la fonte brute à haute teneur en phosphore et les alliages à haute teneur en phosphore peuvent être utilisés dans de grandes quantités. quantités dans la production d'acier inoxydable.
