0前言
中国从1989年到1999年间，历年不锈钢粗钢产量为25～30万t，不锈钢钢材产量20～ 26万t一直徘徊不前。从1999年开始，我国不锈钢表观消费量、进口量和产量均迅速上升。不锈钢表观消费量从1999年150万t猛增到2003年的420万t，年增长率45 %，成为世界上继美国之后第二消费大国。自产不锈钢钢材从1999年26万t猛增到2003年的177. 8万t.年增长率145 %.4年增长了6. 8倍，成为世界上不锈钢产能增长最快的国家。不锈钢的进口量从1999年的125万t增长到2003年的296万t，进口平均增长率为34. 2%，中国成为世界上最大的不锈钢进口国。
鉴于目前国内不锈钢缺口较大，销售市场前景看好，企业纷纷投资建设不锈钢钢厂。由于不锈钢钢种繁多，钢材用途广泛，原料各异，形成了不同的冶炼工艺路线，本文试图从上述几个因素探讨合理的冶炼工艺路线，供建设厂家参考。
1 不锈钢的涵义和钢种分类
不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。
不锈钢钢种繁多，性能各异，见于各种教科书中的分类不下五六种之多，但日常习惯和工程习惯分为两类，一类按钢的组织结构分类，即奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相(奥氏体+铁素体)不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;另一类是参照美国USI和日本JIS标准，通常称为200 ,300和400系列不锈钢。
不锈钢材由于其独特的耐蚀性、抗腐性和耐酸性，广泛应用于建筑、厨房、电气、运输和工业机械等领域。最近，考虑到环保效果和水质保洁等因素，上下水管道及水处理装置己逐渐接受不锈钢水管，又称之为水管的“绿色革命”。随着寿命成本概念的推出和应用，桥梁、高速公路、隧道等基础设施中也开始更多地采用不锈钢和不锈钢筋。
不锈钢冶炼工艺路线选择在很大程度上取决于冶炼不锈钢的主要原料，主要包括不锈钢返回废钢、普通废钢、高炉铁水、含铬铁水、铬矿石和合金。
2 不锈钢主要冶炼工艺设备的配置
2.1 初炼炉
无论哪种工艺路线.都要配置初炼炉。只是在一步法生产时.初炼炉还要完成精炼炉的精炼任务。
初炼炉只起熔化初炼作用，负责向精炼炉提供初炼钢水，或称之为不锈钢母液。视原料条件和规格不同可以选择中频感应炉、中频电炉或转炉。
以返回废钢作为主原料时，中频感应炉、中频电炉均可作为初炼炉。
以普通废钢作为主原料时，选择电炉作为初炼炉，熔化废钢和合金。
以高炉铁水作为主原料时，选择中频感应炉、中频电炉作为初炼炉，用于脱磷和初脱碳，以及熔化少量废钢和合金。若原料中废钢量和合金比例较大时，仍然要选择电炉熔化合金和废钢，但此时电炉根据需要，还可以提供混匀不锈钢母液成分和温度的功能。若原料中合金大量来源于矿石时，如铬矿、锰矿和镍矿，可采用转炉作为初炼炉还原矿石中合金元素。如日本川崎就采用了铬矿石还原获得金属铬。
一般认为，转炉作为初炼炉是不经济的。因为它需要高炉铁水提供母液和热量来源，必然延长工艺路线，一次性投资增加。只有在电力匮乏的情况下，或者采用电炉作为初炼炉时电力成本难以接受时，可以考虑选用转炉作为初炼炉。
2.2 精炼炉
精炼炉的功能主要是降碳保铬，同时伴随脱硫的过程。生产不锈钢最为常用的精炼炉是转炉，主要有AOD ,K-BOP ,K-OBM-S ,M RP ,CLU ,KCR-S等。
AOD，全称Argon-Oxygen DecarburizationConverter，通常称为氩氧炉。AOD是最为常用的精炼炉，不锈钢精炼炉中约有70%为AOD，大量使用在二步法和三步法冶炼工艺中。传统的AOD是在转炉下部安装侧吹风嘴，喷吹氧气和氩气，进行脱碳和精炼。目前在AOD转炉的基础上增加顶枪，喷吹氧气和混合气体，称之为AOD-L精炼炉，可以加快脱碳速度.缩短冶炼周期和提高生产能力。日本大同(Daido)制钢公司在AOD转炉的基础上增加真空系统.定义为AOD-VCR精炼炉，可以用于生产低碳不锈钢。还可以降低氩气和硅铁消耗，缩短冶炼周期。
K-BOP是川崎制钢公司(Kawasaki Steel Corporation)在顶吹碱性氧气转炉BOF基础上增加了底吹喷嘴，可以喷吹氧气和冷却介质甲烷.还可以喷吹石灰。
K-OBM-S是由奥钢联公司(VA1)在K- BO P基础上进一步改进和发展的技术，它在顶吹碱性氧气转炉BOF基础上增加了底吹喷嘴或侧吹喷嘴。实际上K- BO P和K-OBM-S最初都是顶底复吹碱性氧气转炉，最近K-OBM-S又增加使用了侧吹喷嘴，与AOD-L非常类似。K- BOP和K-OBM-S可以适用于现有的顶底复吹碱性氧气转炉，经局部改造后生产不锈钢，当然仅有设备是不够的，还要摸索一套冶炼工艺模型。
GOR是乌克兰在顶底复吹碱性氧气转炉上开发的，底吹喷嘴采用天然气或碳氢化合物进行保护，与K- BO P和K-OBM-S相当。
M RP是Metal Refining Process的缩写，由曼内斯曼德马克胡金根厂(Mannesmann Demag Hut-tentechnik)在底吹转炉基础上发展的，早期通过底吹喷嘴交替喷吹氧气和惰性气体。后期又增加了顶枪，顶部喷吹氧气，底吹喷吹惰性气体，形成MRP-L型精炼炉。
CLU是由U ddeholm of Belgium and CreusotLoire of France联合开发的，类似于AOD，但底吹稀释气体改成了水蒸汽，并且是从底部吹入。
KCB-S是Krupp combined blowingstainless的缩写，由Krupp Stahl AG在AOD炉的基础上增加了顶吹，与AOD- L非常相当。
2.3真空吹氧精炼炉
真空吹氧精炼炉(主要有VOD和RH-OB/ RH-KTB等)的功能是在真空状态下进一步脱碳，完成最终成分的微调、纯净度的控制。该法最初用于生产超低碳、超低氮的不锈钢，当Ar气气源不能保证或不够充足时，也常在二步法后增设真空吹氧精炼炉，从而降低Ar气消耗，达到同样的精炼效果。
VOD和 RH-OB/ RH-KTB是在VD真空炉和RH真空炉的基础上增加了一套氧枪。RH-OB在真空室侧壁上安装氧枪，而VOD和RH-KTB则在真空室顶部安装了氧枪，目的都是向真空室内的钢水喷吹氧气。
2.4各种精炼设备的比较
各种精炼设备的比较如表1所示。
表1 各种精炼设备的比较
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工艺设备
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喷嘴安装位置
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底吹或侧吹介质
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顶吹介质
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投资
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AOD
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侧部
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O2、N2、Ar、Air、CO2
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O2、N2、Ar
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1
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KCB-S
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侧部
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O2、N2、Ar
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O2、N2、Ar
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1
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K-BOP/K-OBM-S
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底部或侧部
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O2、N2、Ar、碳氢化合物
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O2、N2、Ar
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1.3~1.5
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MRP，ASM
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底部
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O2、N2、Ar
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1
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CLU
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底部
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O2、H2O(蒸汽)、N2、Ar
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O2、N2、Ar
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1
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GOR
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底部
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O2、N2、Ar、碳氢化合物
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O2、N2、Ar
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1.3~1.5
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AOD-VCR
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侧部
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O2、N2、Ar
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1.1~1.2
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VOD/SSVOD
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底部
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O2、Ar
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