上篇 | 300系不锈钢全冷料冶炼工艺

300系不锈钢是不锈钢产品中应用最广泛、用量最大的不锈钢品种。据中国特钢企业协会不锈钢分会统计，2017年不锈钢粗钢产量为2577.37万t，其中300系不锈钢产量为1342.06万t，所占份额为52.07%，占据不锈钢产量的半壁江山。

受制于铬镍资源的供应波动，300系不锈钢的原料结构在过去十几年里也发生了较大变化，主要体现在：

一方面，采用电炉来熔化废钢、铬镍等合金，并进一步精炼成不锈钢。这种生产工艺由于冶炼周期长、作业率低、生产成本高、废钢质量及来源受限等在目前的工业化生产中已难觅踪迹。

另一方面，铬、镍资源向上游原料延伸，出现了以镍铁水、镍生铁为主原料用于不锈钢的生产，热料和镍生铁的引入改变了传统不锈钢冶炼工艺的能量结构和冶金任务分配，使不锈钢生产流程多样化。

300系不锈钢含有铬、镍等贵重金属元素。在不锈钢工业生产中，常用含镍原料有低（中、高）镍生铁、镍板、镍豆、300系返回废钢等。作为生产不锈钢的重要镍原料之一，十几年前含镍生铁在国内不锈钢钢厂得到了广泛的应用和推广。

常用的含铬原料有炉料铬铁、高碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁和不锈废钢等，重点讨论铬铁合金和含镍生铁的特性。含镍生铁和铬铁合金的典型成分及生产方式见表1。

表1 含镍生铁和铬铁合金的主要成分及生产方式

其中，含镍生铁是以红土镍矿为原料，经由小高炉或矿热炉生产得到。由于制备方式不同，根据生铁中的镍含量和磷含量大致可分为高镍低磷、中镍高磷和低镍高磷。

由于含镍生铁中硅、磷等含量波动较大，实际使用过程中，需根据品种要求，合理搭配含镍生铁的原料比例，以较好地控制磷含量。

镍生铁的熔化温度约为1200~1300℃。高碳铬铁主要是采用矿热炉来生产，其硅含量高，可作为不锈钢冶炼的热源。

其主要理化性能参数为：比热容约为0.71kJ/（kg·℃），熔点约为1550℃，熔化潜热约为327kJ/kg。

由于镍生铁和高碳铬铁理化性能参数的差异，两者在熔化时对能量的要求不同，熔化难易程度也有差别。

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