年產(chǎn)300萬(wàn)噸合格連鑄坯轉(zhuǎn)爐鋼廠設(shè)計(jì)—畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)300萬(wàn)噸合格連鑄坯轉(zhuǎn)爐鋼廠設(shè)計(jì)摘 要根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，完成年產(chǎn)300萬(wàn)噸合格鑄坯轉(zhuǎn)爐鋼廠設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中制定了產(chǎn)品大綱，計(jì)劃生產(chǎn)的主要鋼種為普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、硅鋼等。設(shè)計(jì)內(nèi)容分為以下幾部分：150噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)、氧槍、供料系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，鐵水預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，爐外精煉系統(tǒng)設(shè)計(jì)，兩臺(tái)板坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)，車(chē)間設(shè)計(jì)等，完成全連鑄煉鋼廠生產(chǎn)設(shè)備的選擇計(jì)算。根據(jù)所定的產(chǎn)品大綱，本次設(shè)計(jì)的全連鑄鋼廠采用的工藝流程為：鐵水預(yù)處理頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐LF鋼包精煉爐RH精煉爐板坯連鑄機(jī)。采用了長(zhǎng)壽復(fù)吹、濺渣護(hù)爐、PLC自動(dòng)控制、煤氣回收利用等一系列技術(shù)，使鋼廠在物料消耗、資源利用、環(huán)境保護(hù)等方面達(dá)到國(guó)內(nèi)

2、先進(jìn)水平。設(shè)計(jì)過(guò)程中本著投資省、經(jīng)濟(jì)效益佳、多品種、高質(zhì)量、生產(chǎn)安全、操作順利、維修方便和符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的原則，并參閱了相關(guān)文獻(xiàn)資料，充分借鑒了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中采用了國(guó)內(nèi)外鋼鐵生產(chǎn)的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，使以上生產(chǎn)方案具有科學(xué)性、先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)合理，適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要。關(guān)鍵詞： 150t轉(zhuǎn)爐；長(zhǎng)壽復(fù)吹；LF鋼包精煉爐；RH精煉爐 Design of all continuous casting converter steel plant that can handle three million tons of qualified slabAbstractAccording to

3、 the design requirements of the mission, we accomplish annual output of 3 million tons of qualified casting slab converter steel plant design, we establish the product outline, planning production of the carbon steel,high quality carbon steel, structural alloy steel, ferrosilicon steel and so on.Des

4、ign consists of the following parts: the 150t converter design, lance, feeding system，dust system design, the iron pretreatment design ，secondary refining design,slab caster design, casting steelworks completed all the relevant production equipment selection. The process of 100% continuous casting s

5、teel is:the iron pretreatmenttop and bottom blowing converter LF ladle refining furnaceRH refining furnacecontinuous casting slab. The design adopt long service life combined blowing, splashing slag to protect furnace line, PLC autocontrol, the coal gas reclaiming and using and a series of advanced

6、technology, this make the plant reach advanced level in the field of material consumption ,resource using, environmental protection etc.This design which I contrive base on to be less investment, be benefit in economic, have many brand , be high quality, produce safety, operate smooth, maintain conv

7、enience and regulating principle of the nation,and I refer to a great deal of stuff,a great deal of producing experience of advanced enterprise all over the world is fully drawn.In the design,we adopt various new equipments and technique of the domestic and international metallurgy actively, Therefo

8、re, the produce scheme on the above is scientific, advanced and reasonable in economy, and adapt the demand at present.Keywords：150t converter;long service life combined blowing; LF ladle refining furnace; RH refining furnace目 錄摘 要IAbstractII第一章 文獻(xiàn)綜述11.1國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展現(xiàn)狀11.1.1鐵水脫硫預(yù)處理現(xiàn)狀11.1.2我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)現(xiàn)狀41.1

9、.3爐外精煉技術(shù)現(xiàn)狀61.1.4 連鑄技術(shù)現(xiàn)狀81.2煉鋼發(fā)展的方向111.2.1發(fā)揮現(xiàn)有鐵水預(yù)處理裝置能力111.2.2轉(zhuǎn)爐要進(jìn)一步大容量化121.2.3發(fā)揮現(xiàn)有爐外精煉裝置能力121.2.4發(fā)展高效連鑄技術(shù)121.2.5消耗指標(biāo)需進(jìn)一步降低121.2.6提高技術(shù)裝備水平121.3 設(shè)計(jì)原則131.3.1設(shè)備大型化131.3.2前后單一匹配工序131.3.3工藝路線131.3.4適應(yīng)新鋼種發(fā)展的要求131.3.5節(jié)能環(huán)保14第二章 生產(chǎn)規(guī)劃152.1產(chǎn)品方案152.2生產(chǎn)規(guī)模152.3工藝流程152.4 主要設(shè)備及新技術(shù)16第三章 轉(zhuǎn)爐車(chē)間設(shè)計(jì)183.1 轉(zhuǎn)爐車(chē)間設(shè)備設(shè)計(jì)與計(jì)算183.1.1

10、 設(shè)備容量和數(shù)量的確定183.1.2 熔池尺寸183.1.3 爐帽尺寸193.1.4 爐身尺寸193.1.5 出鋼口尺寸的確定193.1.6 爐容比203.1.7 高徑比203.2 轉(zhuǎn)爐爐襯設(shè)計(jì)203.2.1 爐襯的材質(zhì)和厚度203.2.2 磚型設(shè)計(jì)213.3 轉(zhuǎn)爐爐體金屬結(jié)構(gòu)213.3.1 爐殼組成及材質(zhì)與厚度的確定213.3.2 支承裝置223.3.3 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)233.3.4 底部供氣元件的設(shè)計(jì)233.4 供料系統(tǒng)243.5復(fù)吹轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計(jì)243.5.1 噴頭設(shè)計(jì)243.5.2氧槍水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)263.5.3 氧槍裝置和副槍裝置263.6轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)的選擇273.7 長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐工藝28第四

11、章 爐外處理設(shè)計(jì)314.1鐵水預(yù)處理的設(shè)計(jì)314.2 爐外精煉設(shè)計(jì)334.2.1LF鋼包精煉爐334.2.2RH精煉爐34第五章 轉(zhuǎn)爐廠連鑄設(shè)計(jì)375.1連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)375.1.1鋼包允許的最大澆注時(shí)間375.1.2鑄坯斷面375.1.3拉坯速度375.1.4連鑄機(jī)的流數(shù)385.1.5鑄坯的液相深度和冶金長(zhǎng)度385.1.6弧形半徑395.2連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力的確定395.2.1連鑄機(jī)澆注周期計(jì)算395.2.2連鑄機(jī)生產(chǎn)能力得計(jì)算405.3連鑄機(jī)主要設(shè)備425.3.1鋼包與中間包的鋼流控制系統(tǒng)425.3.2鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)425.3.3中間包及載運(yùn)設(shè)備425.3.4 結(jié)晶器及其振動(dòng)裝置445.4

12、二次冷卻裝置455.5拉坯矯直裝置465.6引錠裝置475.7鑄坯切割裝置47第六章 車(chē)間工藝布置設(shè)計(jì)486.1加料跨間布置486.2爐子跨間布置496.2.1轉(zhuǎn)爐位置確定496.2.2 轉(zhuǎn)爐跨各層平臺(tái)的確定506.3鋼水接受跨516.4連鑄跨、過(guò)渡跨、出坯跨布置51第七章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析547.1經(jīng)濟(jì)效益分析與評(píng)價(jià)原則547.2基礎(chǔ)數(shù)據(jù)547.3實(shí)施進(jìn)度547.4投資總額及資金籌捐547.5勞動(dòng)定員、工資及福利基金54參考文獻(xiàn)58致謝60第一章 文獻(xiàn)綜述我國(guó)是世界上第一產(chǎn)鋼大國(guó)。而煉鋼是鋼鐵生產(chǎn)的主要工序, 對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種范圍具有決定性影響。轉(zhuǎn)爐是目前國(guó)內(nèi)外最主要的煉鋼

13、設(shè)備, 世界上約有600 座轉(zhuǎn)爐在運(yùn)行, 約占全球粗鋼產(chǎn)量的60%。在我國(guó), 粗鋼產(chǎn)量的80%以上由轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。鞍鋼、武鋼等大型鋼廠多采用全轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)?，F(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼為了提高鋼質(zhì)量、降低冶煉成本應(yīng)用而生了鐵水預(yù)處理和爐外處理技術(shù)鐵水預(yù)處理和爐外精煉，近終形連鑄的發(fā)展替代了原來(lái)的模鑄，這使煉鋼系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉鋼水二次精煉連鑄成坯四位體的現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)流程。1.1國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展現(xiàn)狀1.1.1鐵水脫硫預(yù)處理現(xiàn)狀鐵水爐外脫硫作為鋼鐵生產(chǎn)的一道工序，其優(yōu)勢(shì)1主要在以下方面：鐵水脫硫預(yù)處理發(fā)揮了渣吸收硫能力的潛力，可提高高爐的生產(chǎn)率；發(fā)展鐵水脫硫預(yù)處理更重要的是可得到含硫很低的鐵水，為生

14、產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼提供必要條件； 鐵水爐外脫硫相對(duì)高爐，轉(zhuǎn)爐，爐外精煉等工序而言，其脫硫成本最低；發(fā)展鐵水脫硫預(yù)處理后，擴(kuò)大了轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼種范圍，使轉(zhuǎn)爐能夠冶煉汽車(chē)板、海洋平臺(tái)板、造船板、不銹鋼等新鋼種；脫硫預(yù)處理的應(yīng)用也進(jìn)一步保證了連鑄工序生產(chǎn)順行和連鑄坯的質(zhì)量；鐵水脫硫預(yù)處理可以縮短轉(zhuǎn)爐、精煉工序的冶煉周期。西歐、日本早在20世紀(jì)6070年代就在鐵水脫硫預(yù)處理理論研究的基礎(chǔ)上在工業(yè)上進(jìn)行了應(yīng)用。國(guó)內(nèi)武鋼二煉鋼1979年引進(jìn)了日本新日鐵的機(jī)械攪拌法(KR)鐵水脫硫裝置，北臺(tái)，天鋼，宣鋼，冷水江，攀鋼，酒鋼等企業(yè)先后由國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)了噴吹石灰、螢石的脫硫方法。1985年寶鋼一煉鋼引進(jìn)日本魚(yú)雷罐車(chē)內(nèi)噴吹石灰

15、、螢石的脫硫裝置。武鋼一煉鋼開(kāi)發(fā)的鎂基混合噴吹工藝，1998年寶鋼，鞍鋼，包鋼引進(jìn)美國(guó)ESM公司鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)，本鋼引進(jìn)了霍戈文鎂基復(fù)合噴吹法脫硫技術(shù)。近幾年我國(guó)鐵水預(yù)處理有了強(qiáng)勁發(fā)展，隨著鋼產(chǎn)量從1996年1億t發(fā)展到2004年的2.725億t，近5年來(lái)全國(guó)共計(jì)建設(shè)了約80多套鐵水脫硫預(yù)處理裝置，處理能力近7000萬(wàn)t。新建設(shè)的鐵水脫硫預(yù)處理生產(chǎn)線使用的脫硫工藝主要有KR法和噴吹法，處理容器基本上為轉(zhuǎn)爐鐵水罐。近幾年來(lái)鐵水脫硫預(yù)處理的發(fā)展還有以下特點(diǎn)2：鐵水脫硫每罐鐵水容量從50t(石鋼等)到300t(寶鋼)不等。脫硫劑主要為石灰和金屬鎂，既有以單獨(dú)一種粉劑作脫硫劑的(如武鋼一煉鋼，邯鋼三

16、煉鋼等)，也有以一種粉劑為基礎(chǔ)的復(fù)合粉劑作脫硫劑的(如包鋼，梅鋼等)。以金屬鎂作脫硫劑得到了大力發(fā)展，使用鎂及鎂基脫硫劑的生產(chǎn)線占到了80%以上)。大部分為引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的脫硫預(yù)處理工藝。如日本的KR法，北美、西歐的鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)，烏克蘭的單吹顆粒鎂噴吹技術(shù)。 在工藝相似的情況下，引進(jìn)技術(shù)來(lái)自不同的技術(shù)供應(yīng)商。如復(fù)合噴吹法既有美國(guó)ESM、加拿大DANIELICORUS (原霍戈文)、還有日本DIAMOND公司等。我國(guó)在早期引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)開(kāi)發(fā)技術(shù)也在發(fā)揮著作用。如國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的純鎂噴吹技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用(如馬鋼等)。有很多生產(chǎn)線是對(duì)落后處理工藝的改造和替代。如武鋼一煉鋼2

17、001年以純鎂噴吹替代原有鎂、石灰混合噴吹工藝；太鋼改造原三脫設(shè)施。還有在原生產(chǎn)線基礎(chǔ)上的增建。如寶鋼，鞍鋼2003年再次引進(jìn)ESM鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)；本鋼2004年引進(jìn)DANIELICORUS鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)；武鋼二煉鋼增建1套法脫硫裝置。除在上世紀(jì)引進(jìn)后改良的KR法、鎂基復(fù)合噴吹法占有很大市場(chǎng)外，烏克蘭(Desmag)顆粒鎂噴吹技術(shù)自武鋼一煉鋼項(xiàng)目進(jìn)入我國(guó)后短短幾年內(nèi)也發(fā)展十分迅速(如首鋼、青鋼、邯鋼三煉鋼、唐鋼等)。德國(guó)Polysius公司鎂基復(fù)合噴吹技術(shù)在2003年也進(jìn)入到中國(guó)，如鞍鋼大脫硫，新區(qū)260t轉(zhuǎn)爐車(chē)間脫硫均采用這一技術(shù)。雖然近幾年鐵水脫硫預(yù)處理得到發(fā)展，但對(duì)我國(guó)鋼產(chǎn)量來(lái)說(shuō)，其

18、比例與先進(jìn)國(guó)家水平相比還相差甚遠(yuǎn)。鐵水預(yù)處理脫硫主要有以下兩種方法：機(jī)械攪拌法：機(jī)械攪拌法脫硫主要有KR 法、RS法和DO法。KR法由新日鐵広畑鋼鐵廠研制,于1965 年投入工業(yè)生產(chǎn)。RS法是1969年由德國(guó)萊茵河鋼鐵廠的克雷默等人研制的,曼內(nèi)斯曼公司安裝有200t的RS裝置,歐洲各國(guó)多采用此法。DO法是1966年由德國(guó)德馬克公司的奧斯特伯格研制的,德國(guó)的奧古斯特蒂森冶金公司于1968年建成了95t的DO裝置。以上3種方法均利用機(jī)械攪拌作用,讓鐵水和脫硫劑得以充分接觸,從而將硫降低到低硫或超低硫的水平,滿足冶煉低硫或超低硫鋼的要求。 噴粉法：1963年,德國(guó)博克默維賴因工廠的波爾等人研制成功了

19、鐵水噴粉脫硫法, 1969年,德國(guó)奧古斯特蒂森冶金公司的米切斯納等人成功地將鐵水噴粉脫硫法應(yīng)用于魚(yú)雷罐車(chē),后來(lái),新日本鋼鐵公司成功試制了魚(yú)雷罐車(chē)頂噴粉脫硫法,并于1971年應(yīng)用于名古屋鋼鐵廠的脫硫處理,魚(yú)雷罐車(chē)的容量達(dá)到了300t,從而解決了大批量鐵水的脫硫問(wèn)題。因?yàn)閲姺鄯ň哂刑幚砟芰Υ?、反?yīng)速度快、自動(dòng)化程度高、脫硫效率高、操作費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用低等特點(diǎn),所以噴粉法已成為當(dāng)今鐵水預(yù)脫硫的主流方法。從使用的脫硫劑使用來(lái)看:鐵水脫硫預(yù)處理工藝中主要使用的脫硫劑有NaCO3、CaC2、CaO、Mg等及以其為基礎(chǔ)的復(fù)合脫硫劑。NaCO3基鈉系脫硫劑。我國(guó)20世紀(jì)50年代就采用過(guò)蘇打?yàn)⑷敫郀t出鐵溝脫硫的方

20、法，蘇打分解的液態(tài)氧化鈉有很強(qiáng)的腐蝕性，氧化納揮發(fā)污染環(huán)境。用蘇打脫硫產(chǎn)生的渣流動(dòng)性好使得除渣困難。蘇打價(jià)格也相對(duì)較高。所以，蘇打作為脫硫劑已經(jīng)非常少見(jiàn)。 CaC2 基鈣系脫硫劑。電石(CaC2)具有很強(qiáng)的脫硫能力，研究表明鐵水溫度在1350時(shí)，電石粉劑脫硫反應(yīng)的平衡常數(shù)最高。電石、干煤粉、鎂或氧化鈣這樣的復(fù)合脫硫劑在工業(yè)中應(yīng)用比較廣泛，如攀鋼就曾使用過(guò)CaC2基脫硫劑。但是電石極易與空氣中的水分反應(yīng)生成乙炔氣體，這種氣體易燃易爆，所以電石加工、運(yùn)輸、貯存、使用過(guò)程中的安全措施要求很高，造成加工困難。而且不能滿足深脫硫的要求。CaO基鈣系脫硫劑。我國(guó)很多企業(yè)早期使用的CaO基脫硫劑主要為石灰(

21、CaO)=90%左右加螢石(CaF2)=5%10%的混合脫硫劑。活性石灰加入螢石、Al可以顯著改善脫硫效果，目前日本提供KR技術(shù)所用脫硫劑瑩石約為5%，Al為10%，其余為活性石灰。石灰是非常容易得到的原料，原料充足，價(jià)格便宜，但是石灰基脫硫劑使用量大，渣量大，處理周期長(zhǎng)，在鐵水溫度高時(shí)也體現(xiàn)高的脫硫效率。武鋼二煉鋼KR法脫硫在使用CaF2幾年后改用CaO基脫硫劑。 Mg及Mg基脫硫劑。數(shù)據(jù)顯示，Mg與S反應(yīng)在1350沒(méi)有電石、石灰脫硫反應(yīng)的平衡常數(shù)高。但是金屬鎂和硫有極高的親和力，反應(yīng)區(qū)動(dòng)力學(xué)條件非常好，反應(yīng)迅速而且十分強(qiáng)烈。鎂和鐵水中的硫反應(yīng)生成的MgS熔點(diǎn)高(2000)，密度低(2.82

22、g/cm3)，容易成渣。但是金屬鎂活性很高，作為脫硫劑必須作鈍化處理。烏克蘭最早開(kāi)發(fā)了金屬鎂脫硫技術(shù)。這種狀態(tài)的鎂是利用熔融狀態(tài)下的液態(tài)金屬鎂離心分離技術(shù)，將鹽液包覆在鎂粒外層制成了球狀顆粒，直徑0.61.5mm。(Mg)92%。鎂不僅可以單獨(dú)脫硫，也可以使用鎂基復(fù)合脫硫劑。鎂基脫硫劑使用的鎂粉也是需要做鈍化處理的，這種鎂粉使用銑刀切削或噴霧法制成，直徑在0.151.2mm，(Mg)=90%，其余為鈍化涂層。將流態(tài)性處理的氧化鈣粉劑與鎂粉混合，保證濃相輸送通暢。鎂與石灰的復(fù)合脫硫劑脫硫反應(yīng)機(jī)理如下：由于石灰的加入，氧化鈣粉裹包并離散鎂粉使之均勻分布在鐵水中，既擴(kuò)大其反應(yīng)區(qū)域，又減緩鎂的氣化速度

23、，提高鎂的利用率；CaO可以作為復(fù)合物的核心把細(xì)小的MgS(15m)聚合起來(lái)，加快夾雜物上浮，不斷降低反映區(qū)域內(nèi)硫的濃度，提高脫硫速度，有利于實(shí)現(xiàn)快速深脫硫的要求；硫與CaO、SiO2等生成熱力學(xué)穩(wěn)定性高的硅酸鈣鹽類(lèi)，被固定在渣中，經(jīng)扒渣除去不易回硫；而且約10%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氧化鈣粉參與脫硫反應(yīng)；這種脫硫渣中的硫不易被水溶解洗滌出來(lái)，不污染環(huán)境，為渣的便利處理或開(kāi)發(fā)利用創(chuàng)造了條件。KR法的關(guān)鍵設(shè)備是攪拌頭及其提升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它是需要變壓變頻控制的，其液壓系統(tǒng)仍需要引進(jìn)，設(shè)備復(fù)雜并且較為龐大，一次性投資較大。攪拌頭是價(jià)格不匪的消耗件，它的維修制造需要費(fèi)用和時(shí)間。處理過(guò)程渣量大。由于提高攪拌速度可促進(jìn)

24、脫硫反應(yīng)，加強(qiáng)攪拌，會(huì)使鐵水溫降較大，這就對(duì)鐵水溫度要求就比較高。單吹顆粒鎂工藝的核心是針對(duì)鐵水條件實(shí)現(xiàn)顆粒鎂用量的精確計(jì)算和精確給料，實(shí)現(xiàn)噴吹及顆粒鎂在鐵水脫硫反應(yīng)中的充分利用和平穩(wěn)進(jìn)行。關(guān)鍵設(shè)備是計(jì)量給料罐及其控制系統(tǒng)。處理過(guò)程鐵水溫降小，渣量少。但是這種工藝的噴槍壽命較低，維修比較麻煩，噴槍系統(tǒng)設(shè)備較為復(fù)雜，需要兩支噴槍實(shí)現(xiàn)在線橫移快速換槍。噴槍在噴吹時(shí)采用1個(gè)液壓夾持器來(lái)避免噴槍震動(dòng)。由于渣量少，并且渣較稀，扒渣操作較為困難，不容易快速扒掉脫硫渣，易造成回硫。特別是大批量生產(chǎn)超低硫鋼時(shí)，回硫問(wèn)題會(huì)十分嚴(yán)重，雖然有些廠采取了撒稠渣劑等措施，但效果不盡人意。鎂基復(fù)合噴吹設(shè)備一次性投資與單吹

25、顆粒鎂噴吹工藝相差不大。這種技術(shù)的核心是粉劑的最佳配比，粉劑的流態(tài)化程度，粉劑在線混合的均勻性，不同粉劑的噴吹速度的精確控制和調(diào)節(jié)，關(guān)鍵設(shè)備是噴吹罐及下料喉口調(diào)節(jié)閥。實(shí)際生產(chǎn)中，鐵水條件很不穩(wěn)定，針對(duì)每罐鐵水的噴吹模型選擇及對(duì)噴吹設(shè)備的精確控制非常重要，這是保證以最經(jīng)濟(jì)的粉劑消耗來(lái)達(dá)到脫硫目的的關(guān)鍵所在。鎂基復(fù)合噴吹可以使用不同的鎂和石灰的配比，也可以單獨(dú)噴吹石灰，溫降小，產(chǎn)生的渣子容易扒除，不易產(chǎn)生回硫現(xiàn)象。近幾年國(guó)內(nèi)普遍采用的鐵水脫硫預(yù)處理工藝是KR法，單吹顆粒鎂，鎂基復(fù)合噴吹等，考慮到技術(shù)和成本的因素，復(fù)合噴吹得到了很廣泛的發(fā)展。1.1.2我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)現(xiàn)狀1952年氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在奧地

26、利林茨道納維茨Linz Donawitz 鋼廠誕生，簡(jiǎn)稱LD。1964年我國(guó)第一家氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼廠在首鋼建成投產(chǎn)，同時(shí)太鋼從奧鋼聯(lián)引進(jìn)了2臺(tái)50 t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，我國(guó)的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入了發(fā)展的初始階段。1971年我國(guó)設(shè)計(jì)制造的容量120 t的大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠在攀鋼順利建成投產(chǎn)。1985年寶鋼首次從國(guó)外引進(jìn)的300 t大型轉(zhuǎn)爐項(xiàng)目建成投產(chǎn)。20世紀(jì)90年代中、后期，又在寶鋼二煉鋼廠、武鋼三煉鋼廠、鞍鋼三煉鋼廠、首鋼煉鋼廠先后建成投產(chǎn)了180t、210t、250t大型氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，從此我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入了高速發(fā)展期。其發(fā)展現(xiàn)狀可以概括為以下幾個(gè)方面：轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量 1999年我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量突破1

27、億t，達(dá)到10247.2萬(wàn)噸，占全國(guó)鋼產(chǎn)量比重上升到82.7%。2006年我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量達(dá)4億噸。轉(zhuǎn)爐冶煉新鋼種的開(kāi)發(fā)與高附加值鋼種的增長(zhǎng)近年來(lái)我國(guó)汽車(chē)、造船、集裝箱、石化、電工等行業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼需求旺盛,因此高附加值鋼種產(chǎn)量大幅度增長(zhǎng)，同時(shí)新鋼種數(shù)量不斷增加，如低合金、微合金化高強(qiáng)度鋼，管線鋼，耐候鋼，雙相鋼，特殊鋼等。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化為提高鋼質(zhì)量和擴(kuò)大冶煉鋼種，原有大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠都相繼增建了鐵水脫硫裝置及二次精煉裝置。近年來(lái)新建的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠普遍配置了全量鐵水脫硫裝置，并根據(jù)冶煉鋼種要求配置了爐外精煉裝置，從而為生產(chǎn)高附加值鋼種提供了有利條件。近年來(lái)轉(zhuǎn)爐二次精煉比已大幅度提高，2006

28、年我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼精煉比超過(guò)30。轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化水平不斷提高大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠一般均采用了基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，有些大中型轉(zhuǎn)爐鋼廠還設(shè)置了管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。另外在一些有條件的大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠增設(shè)了副槍裝置或爐氣自動(dòng)分析儀，以此為檢測(cè)手段實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模型控制，從而提高了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)命中率，改善了轉(zhuǎn)爐作業(yè)指標(biāo)3。轉(zhuǎn)爐消耗指標(biāo)逐步降低我國(guó)高爐生產(chǎn)能力的大幅度增長(zhǎng),可為轉(zhuǎn)爐煉鋼提供了充裕的鐵水，又由于我國(guó)廢鋼資源短缺，故轉(zhuǎn)爐煉鋼爐料鐵水比高而廢鋼比較低，這為轉(zhuǎn)爐冶煉純凈鋼和提高鋼的質(zhì)量提供了良好條件。增加轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽回收,鋼渣二次利用,以及采用雙預(yù)熱鋼包蓄熱式烘烤器等,使煉鋼能耗明顯降低。繼寶鋼300

29、t轉(zhuǎn)爐后,武鋼三煉鋼250t轉(zhuǎn)爐和寶鋼二煉鋼250t轉(zhuǎn)爐相繼實(shí)現(xiàn)了負(fù)能煉鋼。2001 年武鋼三煉鋼轉(zhuǎn)爐工序能耗降低到-6.37kg/t,轉(zhuǎn)爐煙氣熱量回收率為91.2% ,噸鋼煤氣回收量為112.33m3,噸鋼蒸汽回收量為108kg,爐襯磚消耗從1.36kg/t 降至0.21kg/t,使全爐役耐火材料消耗保持在0.7kg/t左右。此外, 武鋼250t 轉(zhuǎn)爐通過(guò)實(shí)施計(jì)算機(jī)煉鋼技術(shù),終渣全鐵含量明顯降低, 吹煉氧氣消耗量由56. 69m3/t降低到50.89m3/t。濺渣護(hù)爐技術(shù)的普遍推廣，爐襯材質(zhì)的進(jìn)一步改善，對(duì)爐體維護(hù)的加強(qiáng)以及轉(zhuǎn)爐操作水平的不斷改進(jìn)，從而使轉(zhuǎn)爐爐齡大幅度提高，耐火材料消耗降低。

30、我國(guó)轉(zhuǎn)爐爐齡已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。2004 年,全國(guó)轉(zhuǎn)爐平均爐齡4674 爐。2004 年2 月武鋼再次創(chuàng)造了30368次我國(guó)最高轉(zhuǎn)爐爐齡紀(jì)錄,復(fù)吹比達(dá)100% ,全程底部供氣元件不更換?，F(xiàn)代發(fā)展的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐具有如下優(yōu)點(diǎn):(1) 熔池內(nèi)鋼水成分和溫度均勻快。從底部供氣元件吹入氣體,增加了熔池的攪拌能,使熔池內(nèi)鋼水成分和溫度均勻快。(2) 改善吹煉操作條件。通過(guò)底吹氣體攪拌,使吹煉平穩(wěn)。鋼中含氧量有所降低, 渣中FeO 減少,噴濺減少,終點(diǎn)命中率高。(3) 轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)錳收得率有所提高。由于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)鋼水中的氧和渣中的FeO 有所降低, 所以鋼水的錳收得率有所提高。(4) 復(fù)吹煉鋼鋼水含氧量有

31、所降低。(5) 脫碳效率有所提高。由于底吹氣體的強(qiáng)攪拌,使鋼水中C含量和O含量反應(yīng)接近在平衡狀態(tài)下進(jìn)行,使脫碳效率有所提高,有利于生產(chǎn)低碳鋼。(6) 與頂吹轉(zhuǎn)爐相比,噸鋼生產(chǎn)成本降低約6元。(7) 復(fù)吹法對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng),與底吹轉(zhuǎn)爐相比,冶煉中、高碳鋼能力強(qiáng)；與頂吹轉(zhuǎn)爐相比,冶煉低碳鋼能力強(qiáng)。1.1.3爐外精煉技術(shù)現(xiàn)狀把常規(guī)煉鋼爐中藥完成的精煉任務(wù)，如脫硫、脫氧、脫磷、去除氣體和夾雜物、調(diào)整鋼的成分和溫度等，移到鋼包或?qū)Ｓ萌萜髦羞M(jìn)行，稱之為爐外精煉，也叫做二次冶金或鋼包冶金。經(jīng)濟(jì)有效的爐外處理技術(shù)，不僅是鋼鐵產(chǎn)品最終質(zhì)量保證的重要基礎(chǔ)，也是整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)流程高效、穩(wěn)定、順行的保證。當(dāng)今爐外處理技

32、術(shù)與氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、超高功率電爐、連鑄與近終形連鑄連軋一起被譽(yù)為鋼鐵生產(chǎn)具有流程革命意義的四大技術(shù)，它們之間互相依存，互相促進(jìn)，同步發(fā)展，共同奠定了現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)。1933年，法國(guó)佩蘭（R.Perrin)應(yīng)用高堿度合成渣，對(duì)鋼液進(jìn)行“渣洗脫硫”現(xiàn)代爐外精煉技術(shù)的萌芽；50年代產(chǎn)生了真空處理技術(shù)。6070年代，高質(zhì)量鋼種的要求，產(chǎn)生了各種精煉方法；8090年代，連鑄的發(fā)展，爐外精煉為連鑄坯對(duì)質(zhì)量的要求及煉鋼爐與連鑄的銜接服務(wù)；21世紀(jì)，爐外精煉用于更高節(jié)奏及超級(jí)鋼的生產(chǎn)。我國(guó)爐外處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用始于50年代中后期至60年代中期。60年代中期至70年代，我國(guó)特鋼企業(yè)和機(jī)電、軍工行業(yè)鋼水精煉

33、技術(shù)的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)有了一定的發(fā)展，并引進(jìn)了一批真空精煉設(shè)備(如武鋼的RH)。還消化吸收及試制了一批國(guó)產(chǎn)的真空處理設(shè)備，鋼水吹氬精煉也在首鋼等企業(yè)首先投入了生產(chǎn)應(yīng)用。80年代，國(guó)產(chǎn)的LF鋼包精煉爐，合金包芯線喂線設(shè)備與技術(shù)，鐵水噴粉脫硫，鋼水噴粉精煉技術(shù)得到了初步的發(fā)展。80年代是為我國(guó)爐外處理技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)的時(shí)期，已從一些先進(jìn)的示范工廠中，看清楚了爐外處理技術(shù)對(duì)推動(dòng)我國(guó)鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程優(yōu)化的重大作用。90年代初，與世界發(fā)展趨勢(shì)相同，我國(guó)爐外處理技術(shù)隨著現(xiàn)代電爐流程的發(fā)展以及連鑄生產(chǎn)的增長(zhǎng)和對(duì)鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量日益嚴(yán)格的要求，得到了迅速的發(fā)展，裝備數(shù)量增加，處理量也持續(xù)增長(zhǎng)，到1998年均達(dá)20%以上

34、。此外，經(jīng)吹氬、喂絲處理的鋼水已占65%。90年代以來(lái)，我國(guó)爐外處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)及在生產(chǎn)中的應(yīng)用，與過(guò)去相比，呈現(xiàn)出了系統(tǒng)化、規(guī)范化、有效化的良好勢(shì)頭。由于爐外精煉技術(shù)是數(shù)十種具體方法的統(tǒng)稱，而各種具體方法的冶金功能、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作方法等方面都各有不同。 回顧20世紀(jì)爐外精煉工藝技術(shù)的誕生和發(fā)展歷史，可以預(yù)言:在21世紀(jì)，爐外精煉作為最重要的煉鋼生產(chǎn)工序，將會(huì)得到進(jìn)一步地發(fā)展。新世紀(jì)爐外精煉技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)表現(xiàn)為：（1）真空精煉技術(shù)將會(huì)更普遍地應(yīng)用,進(jìn)一步提高鋼水真空精煉的比例。隨著鋼材純凈度的日益提高，要求真空處理的鋼種逐漸增多，真空精煉技術(shù)的應(yīng)用將更加普遍。最近，日本新改建的面向21世紀(jì)的煉鋼

35、廠已明確提出:全部鋼水100 %進(jìn)行真空處理的發(fā)展目標(biāo)。因此，21世紀(jì)真空冶金和真空精煉技術(shù)將會(huì)進(jìn)一步發(fā)展。（2）爐外處理設(shè)備將實(shí)現(xiàn)“多功能化”。在一臺(tái)鋼水精煉設(shè)備中將渣洗精煉、真空冶金、攪拌與噴粉工藝以及加熱控溫功能全部組合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)多功能精煉，以滿足超純凈鋼生產(chǎn)的社會(huì)需求。（3）爐外精煉工藝進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)高效化和高速化。目前，轉(zhuǎn)爐和連鑄工藝的發(fā)展均以高速化為目標(biāo)，采用高速吹煉和高拉速工藝，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，加快生產(chǎn)節(jié)奏，縮短生產(chǎn)周期。在此條件下，精煉往往成為煉鋼生產(chǎn)流程中的“瓶頸”。特別是LF工藝，受升溫速度的限制，生產(chǎn)節(jié)奏已很難適應(yīng)高效轉(zhuǎn)爐或高速連鑄的要求。因此，如何進(jìn)一步提高爐外處理設(shè)備

36、的加熱功率和精煉速度，縮短精煉周期，將是21世紀(jì)爐外處理工藝發(fā)展的重要課題。（4）在線配備快速分析設(shè)施。21世紀(jì)對(duì)鋼材成分的控制將更加嚴(yán)格，爐外精煉作為最終鋼水成分控制的工序，為縮短精煉周期，需在線配備快速分析設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，減少等待時(shí)間。（5）實(shí)現(xiàn)爐外精煉工藝的智能化控制。主要內(nèi)容包括：準(zhǔn)確預(yù)報(bào)鋼水精煉的終點(diǎn)成分與溫度，選擇最佳的精煉工藝并利用計(jì)算機(jī)控制精煉過(guò)程中吹O2、攪拌、加料、合金調(diào)整與鋼水加熱和溫度控制等操作。1.1.4 連鑄技術(shù)現(xiàn)狀連鑄取代模鑄是鋼鐵工藝的三大變革之一。連鑄生產(chǎn)主要工業(yè)流程為：鋼包中間包結(jié)晶器二次冷卻拉坯矯直切割鑄坯壓后軋制。相對(duì)而言簡(jiǎn)化了鑄坯生產(chǎn)的工藝流程，省

37、去模鑄工藝中脫模、整模、鋼錠均勻加熱和開(kāi)坯工序。隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展,采用方(圓) 坯連鑄機(jī)生產(chǎn)的鑄坯生產(chǎn)條形產(chǎn)品,采用厚度150250 mm 連鑄板坯生產(chǎn)板材的技術(shù)已逐漸成熟,但存在著從鑄坯至最終產(chǎn)品間加工量較大、工序復(fù)雜、能耗大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本較高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題4當(dāng)今世界能源日益緊張，為進(jìn)一步降低能耗，提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)材料的加工成形技術(shù)提出了更高的要求，因而發(fā)展出了近終形連鑄技術(shù), 近終形連鑄技術(shù)的一系列優(yōu)點(diǎn)正好彌補(bǔ)了這種不足,被譽(yù)為冶金科技的一項(xiàng)重大變革,是當(dāng)今國(guó)際冶金界的一個(gè)熱點(diǎn)5-6。它能將連續(xù)鑄造、軋制,甚至熱處理融為一體,設(shè)備投資減少、生產(chǎn)工序簡(jiǎn)化、生產(chǎn)周期縮短、產(chǎn)品成本

38、顯著降低,且產(chǎn)品質(zhì)量不亞于傳統(tǒng)工藝7-10。20世紀(jì)50年代中期當(dāng)連鑄技術(shù)在前蘇聯(lián)、英國(guó)等國(guó)進(jìn)入工業(yè)性試驗(yàn)階段時(shí)，我國(guó)即著手進(jìn)行試驗(yàn)研究工作。1956年我國(guó)在當(dāng)時(shí)的重工業(yè)部鋼鐵綜合研究所建成了直徑80 mm的圓坯半連鑄試驗(yàn)裝置；1957年在上海鋼鐵公司中心試驗(yàn)室建成一臺(tái)高架立式方坯連鑄機(jī)；1958年在唐山鋼鐵廠建成了第一臺(tái)工業(yè)生產(chǎn)的立式連鑄機(jī)，同年在重慶第三鋼鐵廠建成投產(chǎn)一臺(tái)兩機(jī)兩流，澆鑄175 mm250 mm矩形坯的立式連鑄機(jī)；1960年在唐山鋼鐵廠建成一機(jī)一流，澆鑄150 mm150 mm小方坯的立式連鑄機(jī)。雖然我國(guó)是連鑄生產(chǎn)起步較早的國(guó)家，但由于20世紀(jì)50年代70年代我國(guó)的煉鋼廠以平

39、爐煉鋼為主，平爐煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏慢，不適應(yīng)連鑄生產(chǎn)；另外，我國(guó)發(fā)展的連鑄機(jī)型大多為立式連鑄機(jī)，生產(chǎn)效率低。因此，我國(guó)連鑄生產(chǎn)的發(fā)展極其緩慢，到1978年我國(guó)的鋼產(chǎn)量為3178萬(wàn)t，其中平爐鋼1127萬(wàn)t，占總鋼產(chǎn)量的35.46%，連鑄比僅為3.5%。為了改變我國(guó)連鑄生產(chǎn)發(fā)展的落后狀況，1974年，我國(guó)從原西德施羅德西馬克和德馬克公司引進(jìn)了3套弧形板坯連鑄機(jī)；1980年，我國(guó)又與原西德曼內(nèi)斯曼德馬克公司簽定了引進(jìn)小方坯連鑄設(shè)備及技術(shù)轉(zhuǎn)讓與合作制造合同，在國(guó)內(nèi)增建一批旨在澆鑄90 mm90 mm，120 mm120 mm及150 mm150 mm供成品軋機(jī)一火成材使用的小方坯連鑄機(jī)。這些引進(jìn)的具有國(guó)際

40、先進(jìn)水平的連鑄機(jī)，裝備水平高，為我國(guó)消化引進(jìn)連鑄技術(shù)提高連鑄技術(shù)水平，開(kāi)辟了新的途徑，大大促進(jìn)了我連鑄生產(chǎn)的發(fā)展。同時(shí)為了加快連鑄生產(chǎn)的發(fā)展，我國(guó)從20世紀(jì)80年代起加快了淘汰平爐煉鋼的步伐。我國(guó)的連鑄機(jī)從1978年的不足40臺(tái)發(fā)展到2004年初的550臺(tái)，成為世界上最龐大的連鑄機(jī)群，連鑄比達(dá)到96%以上，大部分鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全連鑄。近20年來(lái)，我國(guó)的連鑄技術(shù)發(fā)展迅猛，在成熟生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用基礎(chǔ)研究等方面都發(fā)展得很快，連鑄機(jī)保有量和連鑄坯產(chǎn)量已占世界第一(2004年連鑄比達(dá)到96 %)。與我國(guó)鋼鐵工業(yè)在世界上的地位一樣，我國(guó)是一個(gè)連鑄生產(chǎn)大國(guó)，但不是一個(gè)連鑄技術(shù)大國(guó)11。最近

41、幾年，也是我國(guó)連鑄技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)期。利用以高質(zhì)量鑄坯為基礎(chǔ)、高拉速為核心，實(shí)現(xiàn)高連澆率、高作業(yè)率的高效連鑄技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有連鑄機(jī)的技術(shù)改造取得了很大進(jìn)展，采用國(guó)產(chǎn)技術(shù)的第一臺(tái)高效板坯連鑄機(jī)已在攀鋼投產(chǎn)。至2003年底，我國(guó)高效、較高效連鑄機(jī)累計(jì)已達(dá)75%以上，目前新建的連鑄機(jī)一般也均為高效或較高效連鑄機(jī)，而且我國(guó)在高效連鑄技術(shù)小方坯領(lǐng)域已躋身世界先進(jìn)行列。除此之外，邯鋼、珠江鋼廠、包鋼、唐鋼、馬鋼、漣源鋼廠引進(jìn)了近終形薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線。馬鋼三煉鋼的異形坯（型鋼）連鑄機(jī)投產(chǎn)后，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到年初，我國(guó)在生產(chǎn)的連鑄機(jī)累計(jì)已超過(guò)550臺(tái)，連鑄比達(dá)96%，大部分鋼鐵企業(yè)實(shí)現(xiàn)了全連鑄

42、。與模鑄坯工藝相比,連鑄工藝具有如下優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)化了鑄坯生產(chǎn)的工藝流程,省去了模鑄工藝的脫模、整模、鋼錠均熱和開(kāi)坯工序。流程基建投資可節(jié)省40%,占地面積可減少30%,操作費(fèi)用可節(jié)省40%,耐火材料的消耗可減少15%。提高了金屬收得率,集中表現(xiàn)在兩方面一是大幅度減少了鋼坯的切頭切尾損失;二是可生產(chǎn)出的鑄坯最接近最終產(chǎn)品形狀,省去了模鑄工藝的加熱開(kāi)坯工序,減少金屬損失?？傮w講,連鑄造工藝相對(duì)模鑄工藝可提高金屬收得率約9%。降低了生產(chǎn)過(guò)程能耗,采用連鑄工藝,可省去鋼錠開(kāi)坯均熱爐的燃動(dòng)力消耗。可節(jié)省能耗1/41/2。提高了生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化水平,節(jié)省了勞動(dòng)力,為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率創(chuàng)造了有利條件,并可進(jìn)

43、行企業(yè)的現(xiàn)代化管理升級(jí)。連鑄技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，在未來(lái)幾年里發(fā)展方向可體現(xiàn)在以下幾方面：（1）近終形連鑄：德國(guó)SMS于1989年在紐柯安裝了薄板坯連鑄機(jī)。這臺(tái)連鑄機(jī)上的漏斗形結(jié)晶器是新鮮事物, 其余結(jié)構(gòu)與普通連鑄機(jī)相似。這推動(dòng)了薄板坯連鑄機(jī)在全球范圍的工業(yè)化進(jìn)程, 產(chǎn)品厚度介于4070mm , 正常拉坯速515m/min。1999 年, 紐柯、BHP 和IHI 發(fā)起了Castrip 工藝的工業(yè)化進(jìn)程, 蒂森克虜伯、于齊諾爾和VAI 的Eurodtrip 也開(kāi)始用鋼水直接澆鑄帶鋼。（2）結(jié)晶器形狀的變化： 結(jié)晶器是連鑄機(jī)的心臟,其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)決定了拉坯速度和生產(chǎn)率。若提高拉速增大產(chǎn)率, 則需

44、要結(jié)晶器有適宜的幾何形狀來(lái)改善傳熱效果、降低摩擦力。大板坯連鑄機(jī)的直結(jié)晶器: 使用直結(jié)晶器比傳統(tǒng)弧形結(jié)晶器更能讓鑄坯與結(jié)晶器間均勻接觸, 使坯殼均勻、快速地生長(zhǎng), 降低了漏鋼的風(fēng)險(xiǎn), 而且, 非金屬夾雜物能上升到鋼液面, 使得板坯具有優(yōu)秀的內(nèi)部質(zhì)量。小方坯連鑄機(jī)的多級(jí)結(jié)晶器: 現(xiàn)已證實(shí), 多級(jí)結(jié)晶器能有效降低高速小方坯連鑄機(jī)的漏鋼率。其結(jié)構(gòu)組成為一個(gè)初級(jí)管式結(jié)晶器和一個(gè)采用剛性連接的長(zhǎng)320mm 的第2段。錐形結(jié)晶器: 錐形結(jié)晶器可用于大方坯、小方坯和大板坯連鑄機(jī)。大方坯和小方坯連鑄機(jī)拋物面結(jié)晶器的引入是連鑄發(fā)展史的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。結(jié)晶器錐度與鋼種和拉坯速度有關(guān)。鑄坯在高速連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間非常

45、短, 坯殼必須有足夠的厚度和強(qiáng)度來(lái)承受鋼水靜壓力。因此, 考慮到鑄坯收縮, 要使鑄坯和結(jié)晶器保持良好接觸, 結(jié)晶器管的各段要設(shè)計(jì)多個(gè)錐度。小方坯連鑄機(jī)結(jié)晶器長(zhǎng)度: 高速小方坯連鑄機(jī)的結(jié)晶器總長(zhǎng)比普通結(jié)晶器延長(zhǎng)了900mm , 因此增加了鋼水在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間, 提高了坯亮強(qiáng)度。（3）結(jié)晶器液壓振動(dòng)裝置：結(jié)晶器液壓振動(dòng)裝置采用兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng),每個(gè)液壓缸都裝有伺服閥,按照預(yù)先設(shè)定值控制結(jié)晶器周期性運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)的特征是振動(dòng)曲線的在線控制、沖程可變、多種頻率、結(jié)晶器擦力小、鑄坯振痕淺、生產(chǎn)安全性高和維護(hù)量低等。大板坯連鑄機(jī)的三角波振動(dòng):為促進(jìn)坯殼生長(zhǎng)而需要結(jié)果器振動(dòng),故需要合理化結(jié)晶器的上下振動(dòng)來(lái)降

46、低坯殼應(yīng)力、充分發(fā)揮保護(hù)渣的潤(rùn)滑作用。在正弦振動(dòng)裝置上,最大的問(wèn)題是高頻段短程振動(dòng)機(jī)構(gòu)的正行程時(shí)間短。三角波振動(dòng)模式的振動(dòng)速度可以調(diào)節(jié),能使向上運(yùn)動(dòng)的周期比向下運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)。正行程時(shí)間的延長(zhǎng), 縮減了坯殼與結(jié)晶器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),進(jìn)而減少了時(shí)間短的負(fù)周期內(nèi)的摩擦,減輕了振痕。（4）電磁攪拌：連鑄坯組織為較外層柱狀晶區(qū)為中心等軸晶區(qū)所包圍,柱狀晶的長(zhǎng)度直接受過(guò)熱度影響，為限制柱狀晶區(qū)，中間包內(nèi)鋼水溫度應(yīng)接近液相線溫度, EMS (電磁攪拌) 能限制柱晶結(jié)晶,促進(jìn)細(xì)小規(guī)則等軸晶形成。攪拌器的工作原理包括磁場(chǎng)的產(chǎn)生,磁場(chǎng)穿透凝固殼,在鋼液中感應(yīng)出傅科勒特電流。這種感應(yīng)電流和磁感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)電磁力,使液態(tài)金屬產(chǎn)

47、生運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)流促進(jìn)液固鋼之間的熱交換,消除殘余過(guò)熱,導(dǎo)致凝固前沿的熱梯度減小,柱狀晶生長(zhǎng)條件不復(fù)存在。這些運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致柱狀晶枝晶重熔和斷裂, 形成更多的等軸晶。根據(jù)需要攪拌器可放于結(jié)晶器或結(jié)晶器之下。對(duì)大方坯和小方坯連鑄機(jī), EMS可提減少合金偏析、渣坑和針孔,其主要優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)增大等軸晶區(qū)提高內(nèi)部質(zhì)量,減少枝晶搭橋,阻止中心氣孔和中心偏析。為進(jìn)一步降低偏析,可在二冷區(qū)下部安裝EMS,通過(guò)攪拌中心未凝固鋼液,均勻成分,減少中心線偏析發(fā)生。攪拌器類(lèi)型應(yīng)根據(jù)澆鑄產(chǎn)品的冶金要求和攪拌參數(shù)如強(qiáng)度、頻率、磁場(chǎng)方向等進(jìn)行選擇,而且,設(shè)計(jì)和位置應(yīng)慎重考慮。電磁攪拌改變了彎月面形狀,減慢了彎月面鋼液凝固,導(dǎo)致彎月

48、面附近液體流動(dòng)。在板坯連鑄中,一種AC 和DC 雙重感應(yīng)磁場(chǎng)技術(shù)被用于進(jìn)行彎月面控制,另有一種改進(jìn)的電磁攪拌閘用于控制結(jié)晶器自然流動(dòng)形式。（5）輕壓下:大方坯和板坯連鑄機(jī)輕壓下的目的是減少鑄坯的中心偏析。采用調(diào)整拉坯段的錐度,對(duì)出結(jié)晶器后的鑄坯采用外加機(jī)械壓力減輕中心疏松、偏析、化學(xué)成分不均勻性。通過(guò)阻止凝固搭橋,促進(jìn)粘稠鋼液運(yùn)動(dòng),補(bǔ)償熱收縮。輕壓下參數(shù)取決于鑄機(jī)布置、鑄速、鋼的化學(xué)成分、鋼水過(guò)熱度及鑄坯二次冷卻。改進(jìn)的動(dòng)態(tài)輥縫調(diào)整技術(shù)可適應(yīng)拉坯過(guò)程中澆鑄參數(shù)的變化。（6）連鑄自動(dòng)化:二級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)能改善質(zhì)量和提高生產(chǎn)率,連鑄工藝和質(zhì)量自動(dòng)控制系統(tǒng)包括結(jié)晶器液面控制、鑄坯錐度控制、速度控制數(shù)學(xué)

49、模型、噴水冷卻系統(tǒng)和長(zhǎng)度切割優(yōu)化等。1.2煉鋼發(fā)展的方向當(dāng)代轉(zhuǎn)爐鋼廠的中心目標(biāo)，是“節(jié)能、降耗、環(huán)保、提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量”,各種先進(jìn)技術(shù)的采用也是圍繞這個(gè)目標(biāo)而開(kāi)展的。 1.2.1發(fā)揮現(xiàn)有鐵水預(yù)處理裝置能力轉(zhuǎn)爐煉鋼廠已建成鐵水脫硫裝置的生產(chǎn)能力已高達(dá)3691萬(wàn)t，但2000年實(shí)際經(jīng)脫硫處理的鐵水為1575.28萬(wàn)t，僅占現(xiàn)有鐵水脫硫能力的42.6 %，現(xiàn)在國(guó)家規(guī)定新建鋼廠必須都要有鐵水預(yù)處理車(chē)間，為提高鋼的質(zhì)量及降低消耗應(yīng)充分發(fā)揮現(xiàn)有鐵水脫硫裝置的生產(chǎn)能力。1.2.2轉(zhuǎn)爐要進(jìn)一步大容量化至2000年我國(guó)20 t容量的轉(zhuǎn)爐仍多達(dá)106座，占轉(zhuǎn)爐座數(shù)的50 %，小轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量仍占轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的

50、28 %。在最近幾年里，我國(guó)逐漸淘汰小型轉(zhuǎn)爐，使轉(zhuǎn)爐煉鋼以高效率、節(jié)能、環(huán)保的宗旨下生產(chǎn)。1.2.3發(fā)揮現(xiàn)有爐外精煉裝置能力2004年轉(zhuǎn)爐鋼經(jīng)爐外精煉處理的比率約為40%，隨著市場(chǎng)對(duì)鋼質(zhì)量要求的不斷提高，轉(zhuǎn)爐鋼爐外精煉的比率亦應(yīng)進(jìn)一步提高。在我國(guó)現(xiàn)有的爐外精煉裝置上，應(yīng)盡可能生產(chǎn)特殊鋼、純凈鋼等鋼種。1.2.4發(fā)展高效連鑄技術(shù)近終形連鑄為后續(xù)的軋鋼省去了很多工作，所以我國(guó)應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展高效連鑄技術(shù)，推廣近終形連鑄技術(shù)，增加連鑄鋼種,提高鑄坯質(zhì)量，提高自動(dòng)化控制水平，建立與選取高精度的連鑄過(guò)程數(shù)學(xué)模型，提高連鑄綜合管理水平，積極采用連鑄新工藝、新成果。1.2.5消耗指標(biāo)需進(jìn)一步降低為進(jìn)一步降低消耗

51、，有條件的轉(zhuǎn)爐鋼廠應(yīng)建設(shè)轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收裝置，以回收二次能源，降低轉(zhuǎn)爐工序的能耗指標(biāo)，如以每噸鋼平均回收轉(zhuǎn)爐煤氣80m3計(jì)算，則噸鋼可回收能源折合標(biāo)煤22.8kg，可使轉(zhuǎn)爐工序能耗大幅度降低。2000年我國(guó)僅有28座轉(zhuǎn)爐鋼廠進(jìn)行煤氣回收，每噸鋼平均煤氣回收量?jī)H為35 m3，仍有待提高。2000年重點(diǎn)轉(zhuǎn)爐平均每噸鋼耗氧64m3，有些鋼廠則高達(dá)7080 m3，少數(shù)先進(jìn)鋼廠僅為53m3，因此降低轉(zhuǎn)爐吹煉用氧仍有潛力。2000年重點(diǎn)轉(zhuǎn)爐鋼廠每噸鋼的鋼鐵料消耗為1094 kg，有些鋼廠則高達(dá)1140 kg，一些轉(zhuǎn)爐鋼廠仍需進(jìn)一步降低鋼鐵料消耗。2001年我國(guó)轉(zhuǎn)爐爐襯壽命平均為3503爐，仍屬偏低水平。而

52、武鋼一煉鋼廠2號(hào)100t轉(zhuǎn)爐復(fù)吹轉(zhuǎn)爐2007年最大經(jīng)濟(jì)爐齡爐襯壽命已達(dá)21162爐，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。其中武鋼第二煉鋼廠3號(hào)復(fù)吹轉(zhuǎn)爐2001年創(chuàng)造了爐襯壽命22766爐的世界記錄。因此一些轉(zhuǎn)爐鋼廠應(yīng)認(rèn)真吸取武鋼經(jīng)險(xiǎn)，進(jìn)一步提高爐襯壽命，降低爐襯耐材消耗。1.2.6提高技術(shù)裝備水平我國(guó)部分轉(zhuǎn)爐鋼廠工藝裝備及自動(dòng)化控制水平偏低，有待優(yōu)化工藝，并適當(dāng)提高自動(dòng)化控制水平，以利于提高鋼的質(zhì)量。同時(shí)轉(zhuǎn)爐技術(shù)改造要考慮到煉鐵、軋鋼前后工序的平衡，以形成綜合生產(chǎn)能力。1.3 設(shè)計(jì)原則1.3.1設(shè)備大型化本方案計(jì)劃新建復(fù)合型煉鋼廠，設(shè)計(jì)年產(chǎn)300萬(wàn)噸合連鑄坯，就目前而言，發(fā)揮煉鋼、軋鋼系統(tǒng)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)備大

53、型化、現(xiàn)代化的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾方面：采用先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)的新技術(shù)，以提高煉鋼系統(tǒng)自動(dòng)化水平，和冶煉的終點(diǎn)命中率；設(shè)備大型化還可以與中厚板更好的結(jié)合，進(jìn)行一體化布置，實(shí)現(xiàn)熱裝熱送新工藝。達(dá)到降低能耗、低成本運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效果；設(shè)備大型化，可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)一組織生產(chǎn)，便于組織和控制；可以滿足同爐號(hào)大批量生產(chǎn)。且鋼水成分、溫度波動(dòng)小，可降低連鑄的操作難度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。1.3.2前后單一匹配工序本方案中普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼由“LEB轉(zhuǎn)爐一LF鋼包精煉爐一板坯連鑄機(jī)”生產(chǎn)線組織生產(chǎn)，硅鋼由“LEB轉(zhuǎn)爐一LF鋼包精煉爐一RH精煉爐一板坯連鑄機(jī)”生產(chǎn)線組織生產(chǎn)，前后工藝完全可實(shí)現(xiàn)單一匹配，設(shè)備及工藝

54、專一，便于有效組織生產(chǎn)。1.3.3工藝路線廢鋼合金造渣劑冷卻劑鐵水脫硫劑鐵水脫硫站150tLEB復(fù)吹轉(zhuǎn)爐150tLF鋼包爐150tRH精煉爐弧形板坯連鑄機(jī)圖1.1 工藝路線1.3.4適應(yīng)新鋼種發(fā)展的要求本復(fù)合型煉鋼廠方案設(shè)計(jì)擁有與LF鋼包精煉爐及RH真空精煉設(shè)備及其附屬設(shè)備。因此即可主要生產(chǎn)普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、硅鋼等鋼種，又具備按照市場(chǎng)需求生產(chǎn)其它鋼種的能力，完全能滿足新鋼種發(fā)展的要求。1.3.5節(jié)能環(huán)保本煉鋼廠在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮節(jié)能環(huán)保13，設(shè)計(jì)堅(jiān)持“預(yù)防為主、結(jié)合防治、綜合利用、化害為利”的原則，采用清潔能源減少資源能源消耗和污染物排放。具體為以下幾個(gè)方面：采用新技術(shù)、新工藝

55、、新設(shè)備，降低資源和能源消耗，減少污染物的發(fā)生量；采用余熱回收、煤氣回收技術(shù)，提高能源的利用率；采用清污分流、循環(huán)供水、串接供水技術(shù)，提高重復(fù)用水率，減少?gòu)U水排放量；對(duì)固體廢物，盡可能的予以回收利用，提高資源利用率；采取有效的綜合污染防治措施，對(duì)必須外排到環(huán)境中的污染物，經(jīng)處理滿足排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。第二章 生產(chǎn)規(guī)劃2.1產(chǎn)品方案產(chǎn)品主要為普碳鋼，優(yōu)質(zhì)碳素鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼，硅鋼等。其產(chǎn)品大綱14如下表2.1：表2.1 產(chǎn)品大綱序號(hào)生產(chǎn)鋼種鑄坯規(guī)格（mm）年產(chǎn)量（萬(wàn)t）普碳鋼Q215、Q235、Q255、Q275、Q195、（200250）（14001900）150優(yōu)質(zhì)碳素鋼45 、40、45Mn（200250）（14001900）80合金結(jié)構(gòu)鋼 18CrMnTi、20Cr30CrMnsSi（200250）（14001900）20無(wú)取向硅鋼50W540-50W1300（200250）（14001900）502.2生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)300萬(wàn)噸合格連鑄