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氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備工藝,柳州定制煉鋼轉(zhuǎn)爐成套設(shè)備施工按照配料要求,先把廢鋼等裝入爐內(nèi),然后倒入鐵水,并加入適量的造渣材料(如生石灰等)。加料后,把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi),吹入氧氣(純度大于99%的高壓氧氣流),使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反應(yīng),除去雜質(zhì)。用純氧代替空氣可以克服由于空氣里的氮氣的影響而使鋼質(zhì)變脆,以及氮氣排出時帶走熱量的缺點。在除去大部分硫、磷后,當鋼水的成分和溫度都達到要求時,即停止吹煉,提升噴槍,準備出鋼。出鋼時使爐體傾斜,鋼水從出鋼口注入鋼水包里,同時加入脫氧劑進行脫氧和調(diào)節(jié)成分。鋼水合格后,可以澆成鋼的鑄件或鋼錠,鋼錠可以再軋制成各種鋼材。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在煉鋼過程中會產(chǎn)生大量棕色煙氣,它的主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳氣體等。因此,必須加以凈化回收,綜合利用,以防止污染環(huán)境。從回收設(shè)備得到的氧化鐵塵粒可以用來煉鋼;一氧化碳可以作化工原料或燃料;煙氣帶出的熱量可以副產(chǎn)水蒸氣。此外,柳州定制煉鋼轉(zhuǎn)爐成套設(shè)備施工煉鋼時,生成的爐渣也可以用來做鋼渣水泥,含磷量較高的爐渣,可加工成磷肥,等等。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好,以及建廠速度快、投資少等許多優(yōu)點。但在冶煉過程中都是氧化性氣氛,去硫效率差,昂貴的合金元素也易被氧化而損耗,因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制。
廢鋼是鋼鐵工業(yè)的綠色原料,隨著取締“地條鋼”和國家對環(huán)保的嚴格要求,各大鋼鐵企業(yè)都在大力提高廢鋼比。目前,我國電爐鋼的比例還不到10%,轉(zhuǎn)爐流程仍是我國產(chǎn)鋼的主流程,因此有必要開發(fā)高效、清潔的轉(zhuǎn)爐流程提高廢鋼比技術(shù)。目前,轉(zhuǎn)爐流程大生產(chǎn)中采用的提高廢鋼比的手段主要有:廢鋼預(yù)熱(鐵水包預(yù)熱、轉(zhuǎn)爐爐前及爐后預(yù)熱等)、轉(zhuǎn)爐加入補熱劑(焦炭、焦丁、FeSi、SiC等)。但上述兩類提高廢鋼比的技術(shù)均有一定的不足:前者需要專門的加熱設(shè)備,后者往往以犧牲鋼水質(zhì)量為代價。此外,國外還開發(fā)了KMS工藝,但因存在噴粉元件壽命短等不足,并沒有在大生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。因此,如何在不污染鋼液的前提下提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比,已成為亟須解決的關(guān)鍵共性難題。此外,單轉(zhuǎn)爐超40%的大廢鋼比技術(shù)也一直是冶金工作者關(guān)注的熱點課題。 轉(zhuǎn)爐二次燃燒氧槍是一種在不污染鋼液的前提下提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比的技術(shù)。二次燃燒氧槍是在傳統(tǒng)煉鋼氧槍的基礎(chǔ)上,通過設(shè)計合理的副孔,使主孔射出氧氣射流進行脫碳反應(yīng),利用副孔射出的氧氣射流與爐內(nèi)一氧化碳燃燒產(chǎn)生大量的熱量,使轉(zhuǎn)爐自身熱量得到較充分利用,進而提高轉(zhuǎn)爐廢鋼比。盡管國內(nèi)外已對轉(zhuǎn)爐二次燃燒氧槍技術(shù)進行了大量研究,且有的已達到工業(yè)應(yīng)用水平,但目前國外關(guān)于該技術(shù)在大工業(yè)生產(chǎn)中規(guī)模化應(yīng)用的報道很少,而國內(nèi)目前還未見該技術(shù)的大生產(chǎn)規(guī)模化應(yīng)用。因此,有必要對二次燃燒氧槍技術(shù)進行深入研究并使其實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。本文首先進行了提高廢鋼比的轉(zhuǎn)爐二次燃燒氧槍技術(shù)大生產(chǎn)規(guī)模化應(yīng)用研究;在此基礎(chǔ)上,基于二次燃燒氧槍技術(shù),研究者提出了一種廢鋼比超過40%的單轉(zhuǎn)爐大廢鋼比技術(shù),并通過大生產(chǎn)試驗,驗證了其大生產(chǎn)應(yīng)用的可行性,為其大生產(chǎn)規(guī)模化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
轉(zhuǎn)爐自動化,工業(yè)自動化生產(chǎn)工藝。典型的氧氣轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)由過程控制計算機、微型計算機和各種自動檢測儀表、電子稱量裝置等部分組成。按設(shè)備配置和工藝流程分為供氧系統(tǒng),主、副原料系統(tǒng),副槍系統(tǒng),煤氣回收系統(tǒng),成分分析系統(tǒng)和計算機測控系統(tǒng)。有些大型的轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)除了有轉(zhuǎn)爐本身的控制系統(tǒng)外,還包括有鐵水預(yù)處理系統(tǒng)、鋼水脫氣處理系統(tǒng)和鑄錠控制系統(tǒng)等。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉周期短、產(chǎn)量高、反應(yīng)復(fù)雜,但用人工控制鋼水終點溫度和含碳量的命中率不高,精度也較差。為了充分發(fā)揮氧氣轉(zhuǎn)爐快速冶煉的優(yōu)越性,提高產(chǎn)量和質(zhì)量,降低能耗和原料消耗,需要完善的自動化系統(tǒng)對它進行控制。供氧系統(tǒng)編輯在轉(zhuǎn)爐吹煉中,供氧系統(tǒng)主要用于控制吹氧量和氧槍位置(即氧槍與鋼水液面的距離),完成以下功能: ①測量氧氣壓力、流量、氧耗量、氧純度等參數(shù),并對氧流量進行閉環(huán)控制。②測量氧槍冷卻水溫度、壓力和流量。③采用電子邏輯或微型機控制裝置在吹煉不同階段改變氧槍位置,其定位精度為±10毫米。主、副原料系統(tǒng)編輯轉(zhuǎn)爐主原料(鐵水和廢鋼)和副原料(石灰、白云石、礦石、螢石、鐵皮等)的稱重誤差和成分誤差,直接影響煉鋼終點命中率和鋼的質(zhì)量。這個統(tǒng)用以保證主、副原料的準確稱量。它包括 3個部分。①電子秤:用以對鐵水、廢鋼、鐵合金和鋼水進行稱重,并能自動去皮;②副原料稱重和上料控制:當高位料倉中的副原料用光時,可自動地將地下料倉的副原料送入高位料倉,它采用料位檢測器檢出料倉料位信號,用皮帶秤稱重,用電子邏輯或微型機控制上料;③副原料自動配料控制:根據(jù)人工設(shè)定和計算機設(shè)定的副原料的配比,入爐副原料由料斗秤稱量后自動按量裝入。副槍系統(tǒng)編輯吹煉過程中用于測量鋼水溫度和含碳量的檢測裝置,主要包括兩個部分。①測溫定碳裝置:它由測溫定碳和測液面復(fù)合探頭、溫度和碳變送器、微型機和陰極射線管顯示器等組成。測試時,副槍將探頭插入鋼水內(nèi)測溫、取樣,測出的溫度和含碳量信號經(jīng)微型機處理后,在顯示器上顯示并傳送到過程計算機。②副槍順序控制裝置:它由探頭、電子邏輯線路或微型機構(gòu)成。副槍系統(tǒng)自動給出所需的探頭,自動裝探頭,檢查探頭是否接通,然后自動快速下槍,移動到變速點時則由快速改成慢速,當移動到測試點時便準確停車,定位精度為±10毫米。待取樣完成后,快速提升,到變速點時改為慢速提升,到達最高點時則自動停車。待定碳信號出現(xiàn)后,則自動拔掉舊探頭。煤氣回收系統(tǒng)編輯用以保證煤氣回收正常運行,它由各種變送器、分析儀和微型機組成。首先進行爐口微壓差(±50帕)測量和自動控制,爐中微壓差經(jīng)變送器變成標準電信號后,由調(diào)節(jié)器控制煤氣管道的閘板閥,使爐口保持正壓,防止吸入空氣。其次進行煤氣中CO、O2含量的分析和CO回收的自動控制,采用紅外線CO分析儀、磁氧分析儀(精度為±1%)或質(zhì)譜儀分析CO、O2含量,用可編程序控制器來控制煤氣回收的操作。最后進行煤氣流量測量。所用方法是先在廢氣管道中取出差壓信號,然后再用差壓變送器將此信號變?yōu)殡娦盘栠M行測量。成分分析系統(tǒng)編輯用直讀光譜儀或 X熒光分析儀來分析鐵水和鋼水的成分。 X熒光還能分析礦石、爐渣的成分。專用計算機對分析值進行處理后將結(jié)果打印出來,并將它們傳送到過程控制計算機,為控制作準備。鋼水中的溶氧量則用氧化鋯定氧探頭測出。
汽化冷卻是采用軟化水以汽化的方式(充分利用了水汽化潛熱大的優(yōu)點)冷卻鋼鐵冶金設(shè)備并吸收大量的熱量從而產(chǎn)生蒸汽的裝置。其工作過程是,高溫煙氣通過汽化器(汽化煙道壁面),煙氣與汽化器存在著較大的溫差,發(fā)生熱傳遞, 高溫煙氣將自身的熱量傳遞給受熱面,同時自身溫度降低。受熱面另一側(cè)蒸發(fā)管中的水吸收煙氣熱量部分被蒸發(fā),并在蒸發(fā)管內(nèi)形成了汽水混合物。由于水蒸氣的密度相對與水較小,在壓強的作用下蒸氣在蒸發(fā)管內(nèi)上升,通過上升管最終進入汽包,經(jīng)過汽水分離,水蒸氣從汽包引出進入蓄熱器存儲,最后送入蒸汽管網(wǎng)供生產(chǎn)生活使用。同時水下降到蒸發(fā)管底部重新進入到汽化器的下聯(lián)箱內(nèi),補充的水供給蒸發(fā)管內(nèi)繼續(xù)蒸發(fā)使用。如此反復(fù)循環(huán),不斷冷卻高溫煙氣,產(chǎn)生蒸氣。優(yōu)點(1)采用水冷卻時,一般用工業(yè)水,由于其硬度較高,所以管道易結(jié)垢, 結(jié)垢后傳熱系數(shù)變小,影響傳熱效果,同時使部分管道發(fā)生過熱燒壞。當采用汽化冷卻時,一般用軟水可以避免結(jié)垢,從而可延長水冷管的使用壽命,減小檢修的工作量。(2)用工業(yè)水冷卻時,冷卻水全部排放掉,其帶走的熱量全部流失,未得到回收利用,采用汽冷方式,不但達到冷卻了煙氣的目的,而且可以產(chǎn)生蒸氣回收大量熱能供生產(chǎn)、生活方面使用,如果蒸氣質(zhì)量較好甚至可以用來發(fā)電, 極大的降低了煉鋼成本,有效的降低了能耗。同時也是貫徹治理三廢,綜合利用這一政策的部分措施。(3)從經(jīng)濟的角度來看,汽化冷卻省水省電,綜合投資費用較少,而且返本較水冷快。
鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)有三個流程,即高爐轉(zhuǎn)爐流程、電爐流程、特種熔煉。高爐、轉(zhuǎn)爐流程稱為長流程,生產(chǎn)的鋼稱為轉(zhuǎn)爐鋼,它是以鐵礦(590, -14.50, -2.40%)石和焦炭(1872, -37.50, -1.96%)為主要原料冶煉成鐵水,再由轉(zhuǎn)爐冶煉成鋼;電爐流程稱為短流程,生產(chǎn)的鋼稱為電爐鋼,它以廢鋼為主要原料冶煉成鋼。1工藝技術(shù)的比較分析轉(zhuǎn)爐流程和電爐流程是鋼鐵冶金行業(yè)兩個主要流程,其在煉鋼方面的主要差別在于:1) 所用主要鋼鐵料不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要以鐵水為主要原料,還有一般15%左右的廢鋼,近一年多時間,由于廢鋼價格低,噸鋼利潤較高為轉(zhuǎn)爐煉鋼用高比例的廢鋼消耗提供了條件,廢鋼消耗比例大幅提高,有的甚至高達40%,但存在轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱量不足的問題,解決轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱量問題是提高廢鋼比的關(guān)鍵;電爐煉鋼主要以廢鋼為主要原料,還有鐵水(生鐵)、直接還原鐵,脫碳粒鐵、碳化鐵及復(fù)合金屬料等廢鋼替代品。2) 主要能源不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是鐵水的物理熱和化學(xué)熱;電弧爐煉主要是電弧的物理熱,廢鋼預(yù)熱的物理熱、加鐵水帶來的部分物理熱和化學(xué)熱。3) 主要操作目標不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼是在給定的時間內(nèi)完成脫碳、脫磷及溫度控制的冶金操作,實現(xiàn)成份(碳、磷)及溫度的命中;電爐煉鋼是在全廢鋼的條件下,在給定的時間內(nèi)完成廢鋼的升溫、熔化和過熱等,加鐵水等廢鋼替代品的情況下,也有部分脫碳的要求。另外電弧爐煉鋼可分別控制成分和溫度。4) 工藝技術(shù)進步的方向不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是通過包括提高供氧強度的高效吹煉技術(shù)、碳及溫度中率的全自動化吹煉技術(shù)、不倒爐出鋼的快速出鋼技術(shù)、采用爐外處理和鐵水預(yù)處理減輕轉(zhuǎn)爐冶金負荷等措施,實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)高效化;通過接近平衡的冶煉工藝、高效脫磷工藝、出鋼擋渣技術(shù),實現(xiàn)產(chǎn)品的潔凈化,通過少渣冶煉與爐渣返回、使用合金元素熔融還原(Cr、Mn)礦、干法除塵用水減量化,煤氣余熱回收等技術(shù),實現(xiàn)低成本及負能煉鋼。電爐煉鋼主要是通過強化供能(包括強化供電和輔助能源),采用“環(huán)境友好型” 廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱廢鋼和加鐵水工藝,增加物理熱和化學(xué)熱;采用不開爐蓋及出鋼時仍能通電的連續(xù)冶煉技術(shù),有效地減少非通電時間;50%左右或更高的大留鋼量平熔池冶煉技術(shù),減少冶煉過程電弧輻射對耐火材料的損害;降低電極消耗。以上技術(shù)的應(yīng)用,縮短冶煉周期,實現(xiàn)高效化生產(chǎn),降低噸鋼能耗。5) 冶金質(zhì)量方面的差異。鋼中的殘余元素(Cu、Ni、Mo、As、Sb、Bi、Sn)不同,電弧爐煉鋼由于廢鋼多次循環(huán)使用,造成鋼中殘余元素含量高;鋼中氮含量不同,電弧爐煉鋼由于電弧區(qū)空氣電離增氮及原料中氮含量高,造成鋼中氮含量高。
槽鋼屬建造用和機械用碳素結(jié)構(gòu)鋼,是復(fù)雜斷面的型鋼鋼材,其斷面形狀為凹槽形。槽鋼主要用于建筑結(jié)構(gòu)、幕墻工程、機械設(shè)備和車輛制造等。在使用中要求其具有較好的焊接、鉚接性能及綜合機械性能。 產(chǎn)槽鋼的原料鋼坯為含碳量不超過0.25%的碳結(jié)鋼或低合金鋼鋼坯。成品槽鋼經(jīng)熱加工成形、正火或熱軋狀態(tài)交貨。其規(guī)格以腰高(h)*腿寬(b)*腰厚(d)的毫米數(shù)表示,如100*48*5.3,表示腰高為100毫米,腿寬為48毫米,腰厚為5.3毫米的槽鋼,或稱10#槽鋼。腰高相同的槽鋼,如有幾種不同的腿寬和腰厚也需在型號右邊加a b c 予以區(qū)別,如25#a 25#b 25#c等。