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氧槍的結構及性能在很大程度上決定著氧氣煉鋼的效果。特別是對于頂吹氧氣轉爐煉鋼過程,氧槍起著主導全局的作用。它支配著氧氣射流與熔池的接觸面積、氧氣射流的穿透深度、熔池的攪拌狀態、元素的氧化程度、熔池的升溫速度、渣中氧化鐵含量等重要工藝因素,因而對化渣、噴濺、雜質的去除、轉爐煉鋼終點控制以及各項煉鋼技術經濟指標都起著重要作用。氧槍由噴頭、槍身和槍尾三部分構成。噴頭由工業純銅制造,是氧槍的最重要的部分。是幾種噴頭的結構,a、b、c為氧氣轉爐用噴頭,高壓氧(0.6~1.0MPa)由內管供入,在噴頭處分流進入若干個先收縮后擴張的拉瓦爾型噴嘴,一般中小轉爐采用3個噴嘴,稱為三孔噴頭,大爐子(100t以上)用4~6個噴嘴。為了使煉鋼產生的CO氣在爐內燃燒成CO2(二次燃燒)的比例增大,需應用雙流噴頭或分流噴頭。雙流噴頭有利于主氧流和副氧流比值的調節,但要在槍身處增加一層副氧流道。平爐和電弧爐所用噴頭,氧氣沿內管和中管間的空隙流入,噴嘴為直圓筒形,但孔數較多,而且和中心線的夾角也大得多。槍身為3根(雙流氧槍為4根)同心的無縫鋼管,下端連接噴頭,上端和槍尾相連。槍尾包括供氧、進水和排水支管及連接法蘭和密封膠圈,通過槍尾和車間的氧氣管網和高壓水管網相連接。
一個轉爐有兩個氧槍系統:工作氧槍和備用氧槍,這樣可以在工作氧槍損毀時立即換上備用氧槍,不致造成冶煉中斷。損壞的氧槍拆除后更換轉爐及其氧槍系統使得氧另一新氧槍備用。轉爐爐體包括爐殼、耳軸和托圈、軸承座等金屬結構及傾動機構。爐殼由鋼板焊成,內襯砌有堿性耐火材料。各國由于資源不同,所用耐火材料也不同。主要有含Mg較高的白云石磚和高純度、高密度、高強度的鎂碳磚。托圈起著支撐爐體、傳遞傾動力矩的作用。托圈斷面呈矩形,中間焊有直立的帶孔筋板,以增加托圈的剛度。轉爐托圈兩側設有耳軸,耳軸支撐在軸承上,由齒輪帶動,經托圈使爐體傾動。傾動機構是使爐體能傾動的機械設備,以便進行兌鐵水、加廢鋼、取樣、出鋼和倒渣等工藝操作。傾動機構應能使爐體正反旋轉3600°轉爐爐型指爐殼砌襯后所形成的轉爐內膛輪廓。最上端稱為爐口,然后由上到下分為爐帽、爐身和爐底三段。爐帽有正口式和偏口式兩種,正口式爐帽為軸心對稱的截錐形,這樣可使兌鐵水和出鋼分在兩側進行,有利于爐襯均勻受侵蝕,故大多數轉爐都采用正口式爐帽。爐身為直圓筒形,爐底為球缺形。是不同噸位的轉爐爐型比較示意圖。決定轉爐爐型的基本參數是爐容比和高寬比。爐容比是指爐型空間所有容積和金屬料裝入量之比,一般接近1m3/t鋼水的密度是7t/m3。這樣,爐子內只有1/7為鋼水所占據,其余6/7都是空的,保留這樣大的空間是為了容納泡沫渣(見轉爐泡沫渣),避免噴濺。但過大的爐容比增加設備投資。高寬比是指爐型總高度和爐身直徑的比。早期增加轉爐容量時降低高寬比,即爐子向矮胖方向發展。但這使得兩個耳軸距離加大,并導致耳軸中心線彎曲度增大,所以特別大的爐子高寬比又趨向增加。根據高寬比和爐容量即可確定熔池深度和熔池面積。。
為消除對大氣環境的污染,必須進一步做好煙塵處理,積極采用干法除塵技術,節約水資源。回收能源介質的高效利用都有許多項目需要認真研發。努力將煉鋼廠建設成為無污染、零排放的綠色工廠3.2、吹煉終點動態控制技術終點控制是煉鋼操作的技術關鍵。國內鋼鐵企業多采用人工經驗控制,無法滿足潔凈鋼和高品質鋼種生產的質量要求。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煉鋼生產中迫切需要解決的技術問題。提高轉爐煉鋼終點控制水平的關鍵技術主要有以下兩點。1)優化復吹工藝,促進鋼渣平衡,穩定終點操作; 2)采用計算機終點動態控制技術,實現不倒爐出鋼及提高出鋼口壽命,縮短出鋼時間,進而縮短轉爐輔助作業時間,也是提高轉爐生產效率的重要技術措施。3.3轉爐高效吹煉工藝 近年來,國內各大鋼企陸續開展了提高轉爐生產效率,加大供氧強度,實現平穩吹煉的技術研究,并開發出一整套轉爐高效冶煉技術,使轉爐生產效率大幅提高。采用以下技術有利于進一步提高供氧強度,從而使轉爐生產效率得到提高。1)提高我國轉爐底吹攪拌強度,優化底吹攪拌工藝,保證全爐役內底吹效果,并結合該工藝進行轉爐長壽技術研究;2)大幅減少渣量,對于少渣冶煉轉爐,由于渣量減少可大幅提高供氧強度;3)優化改進氧槍結構,加快研發集束氧槍在轉爐中應用、CO2和高比例CaCO3在轉爐生產中的應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生大量FeO粉塵是大幅提高供氧強度的關鍵。1)我國小型轉爐目前還有相當大的比例,與精煉、連鑄的匹配關系還有待優化。
鼓入空氣或工業純氧,使氧氣與液態鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化,以調整鋼水的化學成分,并利用氧化時產生的熱量來煉鋼的設備。鼓入空氣的轉爐,因煉出的鋼質量差,已較少應用。圖2為轉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,經稱量后通過密封料倉和流槽加入轉爐內。整個轉爐爐體由圓環形托圈支承,托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構聯接后能使爐體繞軸線作360°回轉,以適應轉爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉爐傳動機構的結構形式有落地式、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。為了提高轉爐爐座利用率,轉爐爐體也可做成更換式的。為了防止環境污染和節約能源,在冶煉時從轉爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣,經余熱利用煙道生產蒸汽,又經過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統,使煙氣符合排放標準。轉爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側吹幾種,但側吹轉爐應用較少。氧氣頂吹轉爐在爐口插入水冷氧槍(噴口)供工業純氧,并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。頂吹轉爐的容量已達400噸,并有更大型的轉爐正在籌建中。底吹轉爐的噴口設置在爐底,噴口數目可根據工藝要求而定。 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,套管之間的環縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質,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。底吹轉爐較適用于高磷鐵水的冶煉。在頂吹轉爐上結合底吹轉爐的優點,將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入,便成為頂底復合吹煉的轉爐,效果較好。為了適應氧化轉爐快速操作和環境保護的要求,現代轉爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設備,同時也采用計算機控制,以提高生產的經濟效益。
鋼坯夾鉗主要由吊梁、連桿、自動閉鎖裝置、同步器、鉗臂、支板和鉗牙七部分組成。吊梁吊梁是與天車鉤相連的部件,有吊環卸扣式聯接、吊索具式聯接和吊耳式聯接三種結構。吊環卸扣式聯接吊軸,使吊具的受力情況改善,同時也避免了裝卸鋼坯時的脫鉤現象,降低了夾具本身的高度,有利于低矮的場所使用。吊索具式聯接吊軸,使夾具的受力較好,但吊具自身的高度大,需在高大的場所使用,在掛吊鉤時需用人工進行輔助掛鉤。吊耳式聯接吊軸,可由吊車司機直接掛鉤, 但在吊裝作業時需使吊具著地,并下放吊鉤直至不受力為止,這樣,易導致吊車鉤脫鉤。連桿連桿是吊梁和鉗臂的連接件。自動閉鎖裝置自動閉鎖裝置有手動抬桿式、(自動)雙鉤式、(自動)單鉤式、(自動)轉鎖式等形式。自動閉鎖裝置是實現鋼坯夾具自動開閉的機構。 其動作不需要任何外來動力源,靠夾具自身的重力實現夾具的自動開閉。起閉機構的加油潤滑:必須定期(2~3天)加潤滑油(或機油),然后上下動作幾次,直至潤滑完全。嚴禁加過量的潤滑脂潤滑!同步器同步器是保證夾具各鉗臂同步動作的裝置。鉗臂鉗臂是夾具的主要增力部件,通過它把鋼坯夾起。支板支板是鋼坯夾具的支撐件。支板支在鋼坯的上表面以保證鋼坯夾具的啟閉機構順利動作。鉗牙鉗牙有銷軸聯接式、燕尾聯接式和槽形插接式等結構。鉗牙是與鋼坯直接接觸的主要零件, 決定著鋼坯夾具夾持鋼坯的可靠性。
一、漏水造成煙道漏水的原因最主要有沖蝕腐蝕(尤其是高溫沖蝕)、交變溫差、焊縫開裂,導致煙道冷卻水外溢。1、高溫沖蝕腐蝕:熱水冷卻煙道隨著環境溫度增加,金屬表而產生的氧化皮膜會逐漸變厚,氧化皮膜與基材間的結合強度會更高,足以抵抗隨后的磨粒沖擊,當達到臨界溫度(570攝氏度)后,這時材料進人沖蝕氧化破壞區。金屬材料具有延展性,高溫下更是如此,而氧化物則展示脆性,溫下沖蝕腐蝕破壞中,與沖蝕有關的常數可從0.8 變化到7,這與高溫下氧化或腐蝕產物的皮層塑性增加有較大關系,致使管壁不斷減薄,導致爆管漏水。2、交變溫差:煙氣對管束產生橫向沖刷,一方面因溫差急劇變化導致管束出現高溫膨脹與降溫收縮,產生外部機械應力,由于受余熱鍋爐與下部固定支座的制約。另一方面當管束出現漏水時,為迅速恢復生產,則立即將管束內高達近300攝氏度的熱冷卻水排出降到室溫,補焊后再補水。因此管束應力無法消除,極易產生疲勞脆化,最終出現橫向裂紋。3、焊縫開裂漏水形成粘結性爐膛:為確保煙氣收集質量,減少煙氣外溢,管間采用鋼板滿焊作筋板隔離,焊接過程中由于焊條操作角度、電流選擇不當等,導致管壁局部變薄,同時滿焊過程中管束將產生較大的熱應力,在應力釋放時會對管壁產生變形出現裂紋,導致漏水。十堰定制混鐵爐傾動齒條制作因此,當煙道(此外還包括吹氧管、下料孔煙道、水冷爐口等)出現漏水時,外溢的水在高溫下迅速形成霧氣與冷卻高溫煙塵,形成粘結性與粘附性的爐渣粘附在管束上。二、非正常的冶煉工藝1、由于轉爐冶煉任務繁重,操作中為多產鋼而采取增大裝人量而減少爐容比,提高供氧強度,縮短供氧時間,導致爐渣外溢,處理方式上,操作人員通過吹氧管用高壓氧氣強制吹掃熾熱的紅渣,一方面高溫下管束表面開始氧化,出現高溫沖蝕,另一方面爐渣在氣流的作用下急劇磨蝕管束工作表面,造成管壁減薄變形,出現縱向裂紋。2、其他:冶煉中熱平衡對煙道堵塞有較大影響,又加增大裝入量,往往出現冶煉時產生的煙氣量大于系統抽出量,致使煙氣外溢嚴重,部分粘附性較強的渣就粘附在管束上,非正常的轉爐爐形也會造成影響,控制得好對影響不明顯,一且爐形出現扁形或爐膛過小等將會出現爐渣外溢嚴重時還夾帶金屬,粘附在水冷爐口上,導致爐口直徑變小,在風機的強制抽力作用下,高溫煙道帶金屬的渣進入各區,堵塞煙道。