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鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)有三個流程焦作優(yōu)質(zhì)混鐵爐傾動齒條施工,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:焦作優(yōu)質(zhì)混鐵爐傾動齒條施工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)、焦作優(yōu)質(zhì)混鐵爐傾動齒條施工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。
轉(zhuǎn)爐汽化煙道(也稱為余熱鍋爐)是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要配套設(shè)備之一,該設(shè)備在工作時要最大限度地收集高溫煙氣,承受最高的爐氣溫度與劇烈頻繁的溫度變化,同時工況最為惡劣,最容易粘結(jié)噴濺的鋼渣。一種煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道,包括:活動煙罩、爐口固定段煙道、中間段煙道和末段煙道,活動煙罩置于轉(zhuǎn)爐上方,活動煙罩、爐口固定段煙道、中間段煙道和末段煙道依次順序連接,其特征在于:活動煙罩和爐口固定段煙道的上氣泡和下聯(lián)箱之間的循環(huán)水回路中增置一循環(huán)泵,爐口固定段煙道與中間段煙道之間采用膨脹節(jié)連接,中間段煙道與末段煙道連接處采用小直段斜彎管式連接結(jié)構(gòu),活動煙罩和爐口固定段煙道內(nèi)表面涂有鎳-鉻涂層。本發(fā)明能使管內(nèi)水流動始終保持充足、在煙道長度方向可以伸縮、能有效解決煙道平直段汽水分層問題和煙道內(nèi)表面粘渣和煙氣沖刷問題。
為消除對大氣環(huán)境的污染,必須進一步做好煙塵處理,積極采用干法除塵技術(shù),節(jié)約水資源。回收能源介質(zhì)的高效利用都有許多項目需要認真研發(fā)。努力將煉鋼廠建設(shè)成為無污染、零排放的綠色工廠3.2、吹煉終點動態(tài)控制技術(shù)終點控制是煉鋼操作的技術(shù)關(guān)鍵。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)多采用人工經(jīng)驗控制,無法滿足潔凈鋼和高品質(zhì)鋼種生產(chǎn)的質(zhì)量要求。因此,盡快采取措施提高煉鋼終點的控制精度和命中率已成為當前國內(nèi)煉鋼生產(chǎn)中迫切需要解決的技術(shù)問題。提高轉(zhuǎn)爐煉鋼終點控制水平的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下兩點。1)優(yōu)化復吹工藝,促進鋼渣平衡,穩(wěn)定終點操作; 2)采用計算機終點動態(tài)控制技術(shù),實現(xiàn)不倒爐出鋼及提高出鋼口壽命,縮短出鋼時間,進而縮短轉(zhuǎn)爐輔助作業(yè)時間,也是提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率的重要技術(shù)措施。3.3轉(zhuǎn)爐高效吹煉工藝 近年來,國內(nèi)各大鋼企陸續(xù)開展了提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率,加大供氧強度,實現(xiàn)平穩(wěn)吹煉的技術(shù)研究,并開發(fā)出一整套轉(zhuǎn)爐高效冶煉技術(shù),使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率大幅提高。采用以下技術(shù)有利于進一步提高供氧強度,從而使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率得到提高。1)提高我國轉(zhuǎn)爐底吹攪拌強度,優(yōu)化底吹攪拌工藝,保證全爐役內(nèi)底吹效果,并結(jié)合該工藝進行轉(zhuǎn)爐長壽技術(shù)研究;2)大幅減少渣量,對于少渣冶煉轉(zhuǎn)爐,由于渣量減少可大幅提高供氧強度;3)優(yōu)化改進氧槍結(jié)構(gòu),加快研發(fā)集束氧槍在轉(zhuǎn)爐中應(yīng)用、CO2和高比例CaCO3在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的應(yīng)用等全新工藝與裝備,提高噴槍化渣速度,減少熔池噴濺和避免產(chǎn)生大量FeO粉塵是大幅提高供氧強度的關(guān)鍵。1)我國小型轉(zhuǎn)爐目前還有相當大的比例,與精煉、連鑄的匹配關(guān)系還有待優(yōu)化。
鼓入空氣或工業(yè)純氧,使氧氣與液態(tài)鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化,以調(diào)整鋼水的化學成分,并利用氧化時產(chǎn)生的熱量來煉鋼的設(shè)備。鼓入空氣的轉(zhuǎn)爐,因煉出的鋼質(zhì)量差,已較少應(yīng)用。圖2為轉(zhuǎn)爐的外形及其配套機械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下,經(jīng)稱量后通過密封料倉和流槽加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)。整個轉(zhuǎn)爐爐體由圓環(huán)形托圈支承,托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構(gòu)聯(lián)接后能使爐體繞軸線作360°回轉(zhuǎn),以適應(yīng)轉(zhuǎn)爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉(zhuǎn)爐傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點嚙合式等,以全懸掛的多點嚙合式較為普遍。為了提高轉(zhuǎn)爐爐座利用率,轉(zhuǎn)爐爐體也可做成更換式的。為了防止環(huán)境污染和節(jié)約能源,在冶煉時從轉(zhuǎn)爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣,經(jīng)余熱利用煙道生產(chǎn)蒸汽,又經(jīng)過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統(tǒng),使煙氣符合排放標準。轉(zhuǎn)爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側(cè)吹幾種,但側(cè)吹轉(zhuǎn)爐應(yīng)用較少。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在爐口插入水冷氧槍(噴口)供工業(yè)純氧,并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應(yīng)。頂吹轉(zhuǎn)爐的容量已達400噸,并有更大型的轉(zhuǎn)爐正在籌建中。底吹轉(zhuǎn)爐的噴口設(shè)置在爐底,噴口數(shù)目可根據(jù)工藝要求而定。 噴口型式有透氣(或毛細管式)耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命,套管之間的環(huán)縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質(zhì),噴口也可在噴入氧氣流時帶入粉狀造渣劑提前化渣去除硫、磷。底吹轉(zhuǎn)爐較適用于高磷鐵水的冶煉。在頂吹轉(zhuǎn)爐上結(jié)合底吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點,將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入,便成為頂?shù)讖秃洗禑挼霓D(zhuǎn)爐,效果較好。為了適應(yīng)氧化轉(zhuǎn)爐快速操作和環(huán)境保護的要求,現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐還配有相應(yīng)的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設(shè)備,同時也采用計算機控制,以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。
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。
鋼鐵是工業(yè)上最常用才材料。俗話說,百煉成鋼,也有一本書名為《鋼鐵是怎樣煉成的》描述其主人公經(jīng)歷的坎坷歷程,也間接反應(yīng)了鋼鐵煉制過程的困難。那么,鋼鐵究竟是怎樣煉成的呢?鋼鐵煉制用的原料是廢鐵或鐵礦石,廢鐵是回收得到的,而鐵礦石來自大自然,不同原料煉制方法也不一樣,但大體需要經(jīng)過的歷程都基本相似。電爐(或高爐)煉鋼,這過程是把廢鐵或鐵礦石化成鋼水,以便后續(xù)加工。轉(zhuǎn)爐煉鋼,這過程是把電爐(或高爐)煉鋼得到的鋼水提純,去除雜質(zhì),得到較為純凈的鋼水。精煉爐煉鋼,這過程是調(diào)節(jié)鋼水成分,加入其它金屬或非金屬元素,保證鋼材質(zhì)量。連鑄機澆鑄鋼坯,通過上述過程煉制出來的鋼水,澆入鑄模冷卻凝固后即得到鋼坯,現(xiàn)代工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)鋼鐵一般使用連鑄機,可連續(xù)澆注鋼水,不斷輸出鋼坯,此時就已經(jīng)完成了煉鋼過程了。得到的鋼坯根據(jù)其用途經(jīng)過軋制、拉拔或機加工,得到各種形狀的鋼材,這時的鋼材就是市場上常用的鋼鐵原材料了