氬氧精煉爐培訓教材
上海又成冶金機械****編制
**：021-********
目錄第一章 aod發展史
第二章不鏽鋼基礎知識
第三章不鏽鋼冶煉理論基礎
第四章 aod爐的裝置
第五章 aod爐冶煉工藝
第六章 aod爐的耐火材料
第七章 aod爐操作教程
第八章 aod安全操作教程
美國的聯合碳化物公司(unioncarbidecorp)是乙個大量生產鉻鐵的公司，曾集中不少研究工作者，致力於fe-cr-c系的研究，在鉻鐵合金的固態與液態脫碳方面取得了許多專利。 五十年代，hilty曾在那裡進行過關於不鏽鋼吹氧脫碳時溫度和鉻、碳之間關係等有深遠影響的研究工作。krivsky在該公司從事研究工作時於2023年提出了用混合氣體降低co分壓來脫碳的設想，其研究成果分別於2023年和2023年獲得了專利。
他認為，一般的吹氧脫碳，其可能的溫公升範圍受到各種限制，而其他的高效率脫碳手段是真空熔煉(注：當時還無真空處理中吹氧脫碳)，但其成本又非常高。因此，他提出了一種比較簡單而又經濟的生產低碳鉻鋼的方法，即依靠o2-ar混合氣體來降低co分壓的脫碳方法。
但在當時，他的這個觀點並未被一些知名的不鏽鋼生產廠所接受，只有乙個很小的joslyn廠對此感到興趣。2023年在實驗工廠完成了預備試驗，次年4月在土8噸的氬氧精煉爐上開始了工業性生產，其間整整經歷了十年。試驗之所以持續了這麼長久，據說是因為五十年代末剛剛積累了低碳鉻鐵生產的種種技術，怕aod法的順利發展將不可避免地導致對**的低碳鉻鐵需求的減少，因而對此法沒有熱情。
此外從技術上看，關於ar-o2混合氣的吹入方法、風口等問題的研究，大致也經歷了十年時間，這些也是aod法誕生的技術基礎。
最早的joslyn廠的aod爐，是將電弧爐熔化的含0.58%c、18%cr的鋼水，用氬氧脫碳法精煉至含0.04%c、16.
5%cr，然後用矽鐵將已氧化的鉻**一半左右，總鉻**率達到96～97%。由於aod法不但可提高鉻的**率，還可提高生產率和鋼質量，因而soslyn廠的aod爐從2023年7月起，由間歇式操作改為連續作業。在此同時, aod爐很快遍及世界各地，特別是2023年以後，aod爐發展更為迅速。
但初期的aod法存在兩大問題，即當時氬氣的**高及風口周圍易熔損，造成耐火材料使用壽命低。
aod過程通常分三個時期，在鋼中含碳量高的第一期,o2：ar＝3：1，第二期為2：
1，到鋼液中含碳低的第三期為1：2。為了降低鉻的損耗，也有工廠在第一期中氧氬比用1．5：
1，第三期中用1：3的。一般來說，aod鋼中[n]要比電弧爐的低，因而在冶煉含氮不鏽鋼時，可用氮氣取代昂貴的氬氣，其取代率可達20～40%，也有達20～50%的[55]，成本可節約1.
5～3.0美元／噸。joslyn廠申請用n2取代ar的專利中，有用o2 18.
7標公尺3／噸、ar14.7標公尺3／噸和n2 6.3標公尺3／噸的實際資料[56]。
另外在terni廠有用o219標公尺3／噸、ar12標公尺3／噸、ns7標公尺3／噸的報告。最近u．c．c．公司又提出了在最終階段使用co2的專利。
耐火材料最初用的是鎂磚、鉻鎂磚，最近使用高溫燒成的鉻鎂磚或鎂白雲石磚，據說效果很好。aod爐爐齡的提高，主要是由於對耐火材料的侵蝕機構進行了研究，提出採用區域性組合爐襯和改善操作的方針。目前爐齡已由最初的20～30次提高到160～170次，日本最近甚至達到500次以上。
aod法冶煉的不鏽鋼，鋼中氣體的含量達到了接近真空脫碳法的水平和傳統的電弧爐法比較，[h]由4～7ppm降低至2.5ppm，[n]由200～400ppm降低至140～200ppm，[o]由45～110ppm降低到40～80ppm。另外，通過還原渣下吹氬氣激烈攪拌，脫硫率也可達到40～60%。
隨著科學技術和工業生產的發展，使用部門對不鏽鋼的產量和質量提出了越來越高的要求。為了適應這一需要，不鏽鋼的冶煉工藝發生了較大的變化，從原來單一的電爐精煉，逐漸發展成包括各種形式的二次精煉的雙聯式生產工藝，如電爐—真空吹氧脫碳法(ef--vod，ef-asea-skf)，轉爐—真空脫氣吹氧法(ld-rh-ob)，電爐—氬氧脫碳法(ef-aod)，電爐—烏德霍爾姆法(ef-clu)等。
不鏽鋼冶煉工藝改革的顯著標誌是aod法的廣泛採用，它使不鏽鋼的原料適應性增加，成本降低，質量改進，產量提高。
此外，aod法冶煉的品種也在不斷擴大。開始時aod法主要用來生產各類不鏽鋼，以後擴大到生產鎳基高溫合金、耐蝕合金，最近更發展到用它來冶煉各種低合金鋼、矽鋼和鑄件用碳鋼。美國的一些鑄鋼廠，已採用aod法來生產不鏽鋼及其它低合金鋼鑄件，因為aod爐的成品鋼水化學成分和溫度均勻，流動性良好，可使澆注溫度降低，從而可大大改善鑄件表面質量，防止粘砂缺陷，使鑄件表面清理工作量減少大約20%。
可以預期， aod法還將不斷發展，成為鋼鐵冶煉中的一支不可忽視的力量。
aod法主要具有下述優點：
(1)可用100%廢不鏽鋼，或廉價的高碳鉻鐵及廢普碳鋼來配料，使原料中含鉻量達到成品規格要求，從而可省去絕大部分在採用電爐返回吹氧工藝時所必須補加的微碳鉻鐵或金屬鉻，降低了原料成本。例如美國一家公司採用aod法後，微碳鉻鐵的消耗從2023年電爐單鍊時的42.75公斤／噸，降為4.
125公斤／噸。矽鉻合金消耗從10.125公斤／噸降低到2.
625公斤／噸，總鉻**率達98%，比電爐返回吹氧法提高10%以上。
aod法等不鏽鋼二次精煉法在原料及成本方面的優越性，是其迅速發展的重要原因。作為佐證，美國、西歐、日本等國家和地區鉻鐵的生產結構也發生了變化，從2023年以來，高碳鉻鐵的產量增加了25.7%，而低、微碳鉻鐵的產量下降了30.
2%，各類鉻鐵的總產量下降了19.85%。
(2)採用電爐和aod爐雙聯法生產不鏽鋼時，電爐中只進行熔化和公升溫，因而生產率可提高10～15%。電爐熔化和公升溫約需2.5～3.
0小時，而aod爐的吹煉週期大約為70—90分鐘，故兩座電爐配一座aod爐，可達到最佳配合，產量可比電爐單鍊時提高40～50%。
(3)與其它的不鏽鋼二次精煉法相比，aod法裝置簡單，基建投資小，約相當於vod法的1/3。
(4)過程控制比較簡單。真空吹氧脫碳法要通過氣相分析來判斷終點，還要在真空下加脫氧劑，而aod法可在大氣下稀釋脫碳，可以造渣、測溫、取樣，相比之下要方便得多。此外與電爐返回吹氧法比較，aod法更易於冶煉超低碳不鏽鋼，且可較穩定地實現過程自動控制。
(5)aod法冶煉的不鏽鋼，質量並不亞於電爐單鍊，且鋼中氣體含量略有降低。儘管出鋼時爐渣未完全變白，然而鋼中氧及夾雜含量均與電爐單鍊的相當，甚至略低。
不鏽鋼通俗地說，不鏽鋼就是不容易生鏽的鋼，實際上一部分不鏽鋼，既有不鏽性，又有耐酸性（耐蝕性）。不鏽鋼的不鏽性和耐蝕性是由於其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不鏽性和耐蝕性是相對的。
試驗表明，鋼在大氣、水等弱介質中和硝酸等氧化性介質中，其耐蝕性隨鋼中鉻含水量的增加而提高，當鉻含量達到一定的百分比時，鋼的耐蝕性發生突變，即從易生鏽到不易生鏽，從不耐蝕到耐腐蝕。不鏽鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結構分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不鏽鋼；按主要化學成分分類，基本上可分為鉻不鏽鋼和鉻鎳不鏽鋼兩大系統；按用途分則有耐硝酸不鏽鋼、耐硫酸不鏽鋼、耐海水不鏽鋼等等，按耐蝕型別分可分為耐點蝕不鏽鋼、耐應力腐蝕不鏽鋼、耐晶間腐蝕不鏽鋼等；按功能特點分類又可分為無磁不鏽鋼、易切削不鏽鋼、低溫不鏽鋼、高強度不鏽鋼等等。
由於不鏽鋼材具有優異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度範圍內的強韌性等系列特點，所以在重工業、輕工業、生活用品行業以及建築裝飾等行業中獲取得廣泛的應用。
奧氏體不鏽鋼
在常溫下具有奧氏體組織的不鏽鋼。鋼中含cr約18%、ni 8%~10%、c約0.1%時，具有穩定的奧氏體組織。
奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18cr-8ni鋼和在此基礎上增加cr、ni含量並加入mo、cu、si、nb、ti等元素發展起來的高cr-ni系列鋼。奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不可能通過相變使之強化，僅能通過冷加工進行強化。如加入s，ca，se，te等元素，則具有良好的易切削性。
此類鋼除耐氧化性酸介質腐蝕外，如果含有mo、cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低於0.03%或含ti、ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕效能。
高矽的奧氏體不鏽鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由於奧氏體不鏽鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業中獲得了廣泛的應用。
鐵素體不鏽鋼
在使用狀態下以鐵素體組織為主的不鏽鋼。含鉻量在11%~30%，具有體心立方晶體結構。這類鋼一般不含鎳，有時還含有少量的mo、ti、nb等到元素，這類鋼具導熱係數大，膨脹係數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點，多用於製造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。
這類鋼存在塑性差、焊後塑性和耐蝕性明顯降低等缺點，因而限制了它的應用。爐外精煉技術（aod或vod）的應用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛應用。
奧氏體--鐵素體雙相不鏽鋼
是奧氏體和鐵素體組織各約佔一半的不鏽鋼。在含c較低的情況下，cr含量在18%~28%，ni含量在3%~10%。有些鋼還含有mo、cu、si、nb、ti，n等合金元素。
該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不鏽鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕效能和焊接效能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不鏽鋼的475℃脆性以及導熱係數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不鏽鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不鏽鋼具有優良的耐孔蝕效能，也是一種節鎳不鏽鋼。
馬氏體不鏽鋼
通過熱處理可以調整其力學效能的不鏽鋼，通俗地說，是一類可硬化的不鏽鋼。典型牌號為cr13型，如2cr13 ,3cr13 ,4cr13等。粹火後硬度較高，不同回火溫度具有不同強韌性組合，主要用於蒸汽輪機葉片、餐具、外科手術器械。
根據化學成分的差異，馬氏體不鏽鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類。根據組織和強化機理的不同，還可分為馬氏體不鏽鋼、馬氏體和半奧氏體（或半馬氏體）沉澱硬化不鏽鋼以及馬氏體時效不鏽鋼等。
腐蝕的種類和定義
在眾多的工業用途中，不鏽鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能。根據使用的經驗來看，除機械失效外，不鏽鋼的腐蝕主要表現在：不鏽鋼的一種嚴重的腐蝕形式是區域性腐蝕（亦即應力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕）。
這些區域性腐蝕所導致的失效事例幾乎佔失效事例的一半以上。事實上，很多失效事故是可以通過合理的選材而予以避免的。
AOD培訓教材
一 不鏽鋼概述 4 1 不鏽鋼的定義 4 2 不鏽鋼的耐蝕性 4 3 不鏽鋼的分類 5 3.1合金元素對不鏽鋼組織的作用 53.2馬氏體不鏽鋼 7 3.3鐵素體不鏽鋼 7 3.4奧氏體不鏽鋼 7 3.5雙相不鏽鋼 7 4 aod基本工藝 7 二 煉鋼用原料 8 1 主原料 9 1.1 預溶液 9 1...
焊工培訓教材
氣割氣割是利用氣體火焰的熱能將工件切割處預熱到一定溫度後，噴出高速切割氧氣流，使其燃燒並放出熱量實現切割的方法，它與氣焊是本質不同的過程，氣焊是熔化金屬，而氣割是金屬在純氧中燃燒。1.金屬氧氣切割的條件 1 金屬材料的燃燒點必須低於其熔點，這是金屬氧氣切割的基本條件，否則切割是金屬先熔化而變為熔割過...
電工培訓教材
一 基礎理論 1 電工基礎知識 1 1直流電路基本概念 電壓 要使電荷作有規則地移動，必須在電路兩端有一電位差，稱為電壓，用符號u表示。電壓以伏特為單位，簡稱 伏 常用v表示。電動勢 乙個電源 例如發電機 電池等 能夠使電流持續不斷沿電路流動，就是因為它能使電路兩端維持一定的電位差，這種使電路兩端產...