不锈钢冶炼过程的有害元素

1、不锈钢冶炼过程的有害元素,1.1、磷（P） 1.2、硫（S） 1.3、硅（Si）,1.1、磷（P）：,磷（P）是对不锈钢危害最严重的元素。它的最大特点是对钢产生冷脆，在304制品时很容易开裂。 对于304的成型性、柔韧性和焊接性来讲，304钢中的磷（P）越低越好。 追求过低的磷（P）含量要增加成本，本着质量与成本角度双考虑，304的磷（P）控制在0.038%-0.040较为合适。,1.1.1、金属料中带入的磷的去除：,去除钢水中的磷只有氧化法才能去除， P被氧化成 （P2O5），而后在氧化铁（FeO）存在时，与（CaO）结合成稳定的磷酸钙： 2P+5(FeO)+4(CaO)=(4CaOP2O5

2、)+5Fe 2P+5(FeO)+3(CaO)=(3CaOP2O5)+5Fe 要氧化铁（FeO）存在，必须对钢进行氧化。,前面已经讲到，要脱磷、必须有氧化铁（FeO）存在，必须对钢进行吹氧。在氧化铁（FeO）形成的同时，钢中的铬Cr、Ni同时被氧化： 4Cr+3O2=2(Cr2O3) 2Ni+O2=2(NiO) 要还原(Cr2O3 )和(NiO )，把磷同时被还原 有人问：不吹氧，加入氧化铁皮（Fe2O3），回答是它的脱磷效果与吹氧一样的。但同样钢中的铬Cr、Ni同时被氧化： 2Cr+(Fe2O3)= (Cr2O3) +2Fe 3Ni+(Fe2O3)= 3(NiO） +2Fe,1.1.2、不锈钢

3、中的磷：,1.1.3、配料对磷的要求,首先说明304的磷要求含量0.045%，由于目前我们的金属材料中的磷相当不稳定，只能将磷（P）配到0.038%-0.0395%之间、成品的结果在0.040%-0.045%，所以没有办法再提高配料的磷含量。 虽然304的磷要求含量0.045%，但是随着磷含量的降低，304的质量有很大的提高。因为磷（P）导致钢带变脆的元素。,1.1.4、配料计算,配入高铬：高铬的磷（P）在0.025%左右，304中高铬的比例为29.72%， 配入含镍材料：除1.05%的锰、硅外，还剩78.3%的含镍材料： 吨钢用金属材料108.8%，减去高铬和锰、硅，得：78.77 % 磷的

4、配入量：X% 0.0393%=0.025%*0.2972%+X%*0.7877+0.0145*0.025% X%=0.040%， 也就是说，所有镍铁的加权磷含量在0.04%时才能正常生产。后面附配料单。,目前我们的采购合同的磷大部分签订0.06%我们用同样的方法计算配料后的磷（P）含量: Y%=0.025%*0.2972%+0.06%*0.7877+0.0145*0.025%=0.055%目前自产镍铁的磷（P）含量： 云南在0.04左右，它只能自己保自己。 沙湾在0.32-0.38%之间，有一点拉磷的空间。 镍铬公司在0.02%左右。全靠它和外购高镍镍铁拉磷，一旦镍铬公司的磷（P）出问题，后果

5、.,1.1.5、成本计算,我们在每月的22号左右要做下月的料单，自产镍铁的磷已经按上月加权确定了，也确定了外购镍铁的磷含量0.05%来料的磷0.05%后，只有增加外购镍铁的量和镍铬生铁的量，用高价值的外购镍铁拉磷。 经过统计：市场上的4-6%Ni的镍铁的镍价是当前镍板镍价的85%， 10-15%Ni的镍铁的镍价是当前镍板镍价的90%左右。而三菱镍铁的镍价是当前镍板镍价的97% 下面做一个例子：镍板镍价在1600元/Ni的磷增加0.01%是的成本变化：,从前面的两张配料单中，材料成分没有变化的情况下，只是磷（P）从0.045%提高到0.055%，提升了0.01%，吨304的原材料成本要从1520

6、2.25元 15553.45元，每吨钢增加了351.2元，如要原材料成本相等，必须调整高磷（P）材料的价格。也就是4.8%Ni镍铁的镍价要从1360元/Ni降到1160元/Ni；11.1%Ni镍铁的镍价要从1440元/Ni降到1245元/Ni，降价幅度达200元/ Ni。,前面的实例说明镍铁中的磷（P）提高0.01%原材料成本有大幅度提高。对原材料进行合理的组合搭配使用，增加的成本要比前例要低一些。 通过综合搭配测价最后确定为：随着镍含量从Ni从4% 15%递增 ，每增加0.01%的磷（P），镍铁采购价.元/Ni3.80% 镍铁采购价.元/Ni3.30%递减,1.2、硫,硫（S）是对不锈钢次危

7、害的元素。它的最大特点是对钢产生热脆，在304热轧时很容易开裂，形成裂纹。 硫（S）含量的增加主要是增加生产成本，脱硫的过程时间和脱硫材料的消耗成本。,1.2.1、金属料中带入的磷的去除：,去除钢水中的硫、硫绝大部分还原时去除.硫的去除形式有两种：炉渣脱硫（90%）和气化脱硫（10%），炉渣脱硫： S+(CaO)=(CaS)+O S+(MnO)=(MnS)+O S+(MgO)=(MgS)+O 硫在金属液中存在三种形式:即FeS 。FeS它既溶于钢液，也溶于熔渣。渣钢间的脱硫反应：首先钢液中硫扩散至熔渣中即FeS(FeS)，进入熔渣中的（FeS）与游离的CaO(或MnO)结合成稳定的CaS或Mn

8、S。 气化脱硫： S+ O2 =(SO2),1.2.2、硫的去除的条件：,1）高温： 2）炉渣的良好硫动性： 3）高的碱度R2.0： 4）良好的还原气氛： 5）大渣量：,从前面脱硫的5个基本条件看： GOR中钢水的温度是由化学反应热决定的，炉体的耐火度和耐侵蚀性决定化学反应热的量（1680左右），大渣量、高碱度会导致GOR中钢水的温度的下降。 化学反应热的量在氧化期，而脱硫是在还原期。化学反应热和还原期不在同一期，不能兼得。,还原期若果温度低，炉渣的流动性就差，只有加硅铁重新氧化升温。 加钢水量的1%的石灰，钢水温度下降20。如果石灰的质量差，生石灰多时温降更多（钢水量的1%的石灰石，钢水温度

9、下降40）氧化钢水量的0.1%的硅升温20-25 ，需要消耗1M3氧气 加入硅铁后炉渣的碱度要降低，还要加石灰。,1.2.3、成本增加,根据前面所述，要准确计算硫增加0.1%消耗的成本是很困难的，我们根据电炉前期的脱硫加GOR后期的脱硫及LF炉的脱硫的效果看，304配入0.12-0.18%的硫，就没有必要刻意去脱硫，正常的炉渣就把硫脱到0.005%，超过0.18%，随着硫含量的增加，加入的石灰量逐步增加，冶炼时间逐步延长，硅铁的用量逐步增加。 镍铁的硫在0.3%时，配料硫在0.163%，镍铁的硫在0.4时，配料硫在0.213%,配料硫在0.2%以内时，根据冶炼时间、使用的材料、炉体耐材、电耗等

10、粗率计算：每吨镍铁的硫从0.3%增加到0.4%时，成本增加85元左右， 每吨镍铁的硫0.4%时，除增加脱硫材料外，还要增加氧化和还原硅铁用量及氧气的用量，成本要成倍增加。,1.3、 硅,不锈钢用的金属料含有硅。对成品硅的含量也有要求。因此，很有必要了解硅在炼钢过程中的氧化和还原。,1.3.1、 硅的氧化反应,Si+2O=(SiO2)， Si+2O=(SiO2)饱和,上式的反应式硅的氧化反应的影响因素有温度、炉渣成分、金属液成分和炉气氧分压。 温度低有利于硅的氧化； 炉渣中降低SiO2的成分含量如增加CaO、FeO含量，有利于硅的氧化，炉渣氧化能力越强，越有利硅的氧化； 炉气氧分压越高，越有利于

11、硅的氧化。,1.3.2、硅在钢中的优点,硅氧化是用氧炼钢的主要热源之一。在转炉吹炼初期，由于硅大量氧化，熔池温度升高，进入碳氧化期（1610）。在钢液脱氧过程中，由于含硅脱氧的氧化放出热量，可补偿一些钢水的散热损失。总之，硅的氧化有利于保持或提高钢液的温度。,1.3.3、硅在钢中的缺点,硅氧化反应受炉渣成分影响，同样硅氧化反应产物影响炉渣成分，如SiO2降低炉渣碱度，不利于钢液脱硫，侵蚀炉衬耐火材料，降低炉渣氧化性，增加造渣消耗、延长冶炼时间。,1.3.4、不锈钢的配硅量,在我公司GOR的现状，最佳配硅量在： 1.2%-1.6%之间，最高不高于2.0%，在这1.2%-1.6%范围内生产节奏正常

12、，炉内热量刚好满足生产需求。 硅（Si）2.0时，热量过剩、产生的（SiO2）量增加，增加石灰的用量 当镍铁的平均硅含量达到2.5%、3.5%，6.5%时，配料硅达到了2.29%（见配料单）,我们对镍铁中的硅的要求时2.5%，从第一张料单中可以看出，两种镍铁的硅平均2.5%时，配料硅达到了2.278%。 从第二张料单中可以看出，两种镍铁的硅平均3.5%时，配料硅达到了2.725%。 从第三张料单中可以看出，两种镍铁的硅平均6.5%时，配料硅达到了3.865%。,从第一张料单中看出，两种镍铁硅平均2.5%时，配料金属料成本为15217.24元。 从第二张料单中看出，两种镍铁硅平均3.5%时，配料

13、金属料成本为15247.64元，成本增加了30.4元，使11.1%Ni和1.78%Ni镍铁的镍价降低了8元/Ni。 从第三张料单中看出，两种镍铁硅平均6.5%时，配料金属料成本为15326.47元，成本增加了109.23元，使11.1%Ni和1.78%Ni镍铁的镍价降低了32元/Ni。,2、每吨镍铁增加1%的Si成本计算,2.1、增加电炉石灰消耗 当炉渣碱度均配到1.5时，镍铁Si含量1%增加量计算，要消耗多消耗的石灰量为： 10Kg纯硅2.143=21.43Kg CaO/ SiO2=1.3 增加石灰用量21.43Kg1.3/0.85=0.03277吨。0.03277吨240元/吨=7.86元

14、,2.2、增加的渣量损失Cr量、镍量 增加的渣量=0.02143+0.037764=0.069t，渣中Cr2O3按2.5%计算，损失的纯Cr=0.069t2.5%0.684=1.026kg，折合成金额为1.02616.8=17.24元。 渣中Ni按0.4%计算，损失的纯Cr=0.069t0.4%=0.276kg，折合成金额为0.276160=44.16元。,2.3、吹Si多用氧气量(每炉钢水67.7吨） Si O2 = SiO2 28 32 10Kg X X=1.14310=11.43Kg=0.01143吨。电炉氧气利用率按60%计算，则实际消耗氧气为=0.01143/0.6=0.019t，

15、0.019t1050元/吨氧气=19.95元,2.4、电炉耐材影响：忽略 2.5、成本合计 这里面没有计算电极、电极极心圆的烧损,从前面的计算，每炉钢钢中增加1%的1吨镍铁看起来损失比较少的，只有89.21元，从整炉计算后看一看： 从倒数第一张配料单可以看到，镍铁的硅含量达到6.5%时，配料硅达到了3.865%。 我们对它进行进一步的计算：,3、整炉计算,3.1、在这么高的硅含量时，电炉8小时炼4炉的，它只能炼2炉。比如1吨钢的利润在1600元时，每吨6.5%的高硅镍铁带来的损失是16000.7877%=1260元（相当于1/0.7877=1.27吨镍铁） 3.2、 合计：8.1332+89.21（6.5-2.5） +1260=1877元,3.3、配料硅从3.865%降到正常生产的1.8%需要3.865-