第六章 轉(zhuǎn)爐煉鋼新.ppt

1、第六章 轉(zhuǎn)爐煉鋼新技術(shù),鋼鐵作為經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中的重要物資，其生產(chǎn)和消費(fèi)集中反映了世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。高強(qiáng)度和長(zhǎng) 壽命是新一代鋼鐵材料的研究熱點(diǎn)，也是當(dāng)今世界鋼鐵材料科技發(fā)展的重要方向。新一代鋼鐵材 料具有三個(gè)特征：一是超細(xì)晶化，達(dá)到微米級(jí)組織；二是高潔凈化，達(dá)到經(jīng)濟(jì)潔凈度；三是高均 勻化，消除宏觀偏析（中心偏析）。 煉鋼技術(shù)(高潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)) 提高鋼的潔凈度可以明顯降低薄板的表面缺陷，提高鋼的內(nèi)在質(zhì)量及鋼材的加工性能，延長(zhǎng) 材料的使用壽命。 (1)完善鐵水“三脫”預(yù)處理工藝，轉(zhuǎn)爐采用頂?shù)讖?fù)吹和少渣冶煉技術(shù)，實(shí)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型控制； (2)開(kāi)發(fā)采用多功能爐外精煉技術(shù)，滿足鋼水深脫碳、深脫硫、脫氧、成

2、分精確控制和夾雜物變性處理等要求； (3)轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)； (4)氧化物冶金技術(shù)(脫氧與夾雜物的去除)氧化物冶金技術(shù)的實(shí)用化研發(fā)是當(dāng)前煉鋼技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，正在一步步走向?qū)嵱没?第一節(jié) 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 由于頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐在冶煉過(guò)程中存在著各自的弱點(diǎn)，因此盧森堡、日本、美國(guó) 于1977年開(kāi)始在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中采用了頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝。 所謂復(fù)合吹煉工藝，對(duì)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐而言，就是除了從原有的頂部氧氣噴槍保持一定 距離向金屬熔池噴吹氧氣外，還通過(guò)爐底向金屬熔池噴吹一定量的氣體，以加快冶金反 應(yīng)。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在冶煉過(guò)程中，對(duì)金屬熔池的攪拌力主要來(lái)自熔池內(nèi)部脫碳反應(yīng)生成的 一氧化碳?xì)?/p>

3、泡的上浮力與膨脹力，其次才是頂吹氧槍氧氣流股對(duì)金屬熔池的沖擊作用。冶 煉初期和冶煉低碳鋼的末期由于脫碳反應(yīng)緩慢，生成的一氧化碳很少，因此熔池的攪拌很 弱，結(jié)果冶金反應(yīng)隨之減慢，很難趨近于平衡狀態(tài)，這是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法工藝本身的 弱點(diǎn)。 采用復(fù)合吹煉法后，由于有底吹氣體強(qiáng)化了金屬熔池的攪拌，使冶煉反應(yīng)比較容易趨 近于平衡狀態(tài)，從而克服了單純頂吹的弱點(diǎn)。其結(jié)果是降低鋼鐵料消耗，并節(jié)約鐵合金的 用量，有利于低碳鋼的冶煉和減少造渣材料的用量。,通常爐底供氣采用噴嘴和透氣磚兩種方法。供氣種類(lèi)可選擇非氧化性氣體如氬、氮等，也可以選用氧化性氣體如氧、空氣等。在采用氧氣時(shí)。只能采用噴嘴并需要使用保護(hù)性氣體或

4、液體（碳?xì)浠衔锖腿剂嫌停?復(fù)合吹煉對(duì)氧氣底吹轉(zhuǎn)爐而言，除仍保留底吹轉(zhuǎn)爐原有的底部供氧噴嘴外，還在頂部配備供氧噴槍。自金屬熔池上部噴吹氧氣，能使?fàn)t氣中的一氧化碳在爐膛內(nèi)進(jìn)行二次燃燒，從而提高轉(zhuǎn)爐的熱效率，達(dá)到增加爐料中廢鋼比的目的。 總之，轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝是轉(zhuǎn)爐煉鋼的一項(xiàng)重大技術(shù)改革。從轉(zhuǎn)爐底部吹入適量的惰性氣體進(jìn)行攪拌，可改善轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程的冶金條件，減少吹損，提高金屬收得率，降低原材料消耗，提高生產(chǎn)效率，兼具頂吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點(diǎn)。因而近幾年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)在一些先進(jìn)工業(yè)國(guó)家和我國(guó)發(fā)展得很快。,本鋼煉鋼廠150t轉(zhuǎn)爐采用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐強(qiáng)化冶煉工藝，在爐容比僅為0.67的條件下， 使供氧強(qiáng)度提高到3.7m

5、3/min，冶煉周期平均縮短22min。 本鋼150t轉(zhuǎn)爐采用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐強(qiáng)化冶煉工藝后獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益： 1)大幅度提高了鋼產(chǎn)量，年增產(chǎn)鋼量100萬(wàn)t； 2)提高了鋼水質(zhì)量，終點(diǎn)鋼水碳氧濃度積0.0023，終點(diǎn)磷平均為0.0042%，平均脫磷率達(dá)到90.3%； 3)降低了生產(chǎn)成本，平均出鋼碳為0.06%的工藝條件下，終渣FeO平均降低到12.75%，鋼中殘錳高于0.08%，平均降低生產(chǎn)成本7.5元/t； 4)實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼，采用強(qiáng)化冶煉工藝之前，本鋼煉鋼工序能耗為23.5kg/t，采用強(qiáng)化冶煉工藝之后，工序能耗降低到-0.66kg/t。,第二節(jié) 副槍操作,1.副槍作用,2.副槍的要求 (1)能在

6、吹煉過(guò)程中及吹煉終點(diǎn)時(shí)快速測(cè)定熔池溫度,精度至少在15 。. (2)能在吹煉過(guò)程中及吹煉終點(diǎn)時(shí)快速測(cè)定熔池含碳量,精度至少在0.04% 。 (3)能在吹煉過(guò)程中提取金屬試樣,試樣能代表熔池主體。 (4)能測(cè)量液面高度,精度10mm 。 (5)留有擴(kuò)大探頭功能的余地。,3.副槍的結(jié)構(gòu) 槍管,探頭,給頭裝置,換槍機(jī)構(gòu)等組成 槍管由四層無(wú)縫鋼管組成, 中心為探頭運(yùn)行通道, 第二層為導(dǎo)線與吹壓縮空氣通道, 三四層為進(jìn)出水管路。 4. 探頭連接 當(dāng)連接周期開(kāi)始時(shí)，以下步驟自動(dòng)執(zhí)行。 從貯存室內(nèi)取出探頭； 運(yùn)送探頭到探頭傾翻臂； 由探頭夾持器夾住探頭； 旋轉(zhuǎn)探頭傾翻臂至垂直位置； 關(guān)閉導(dǎo)向錐； 低速下降副

7、槍?zhuān)钡綑z測(cè)出探頭連接好為止； 打開(kāi)導(dǎo)向錐和探頭夾持器； 旋轉(zhuǎn)探頭傾翻臂到水平位置； 提升副槍到預(yù)設(shè)定高度。,5. 副槍測(cè)量 當(dāng)測(cè)量周期開(kāi)始時(shí)，以下步驟自動(dòng)執(zhí)行。 移動(dòng)到測(cè)量位置；用高流量氮?dú)獯祾吒睒屓肟冢淮蜷_(kāi)密封帽； 等待過(guò)程傳來(lái)的連鎖信號(hào)氧氣流量和底吹流量減少至設(shè)定值； 根據(jù)速度設(shè)定降低副槍?zhuān)?到達(dá)設(shè)定點(diǎn)停止副槍下降（插入深度大約70cm）；開(kāi)始測(cè)量； 6. 復(fù)位 測(cè)量周期結(jié)束后，自動(dòng)運(yùn)行復(fù)位周期，以下步驟自動(dòng)執(zhí)行。 根據(jù)設(shè)定速度提升副槍?zhuān)?在預(yù)設(shè)定的副槍高度關(guān)閉和打開(kāi)刮渣器； 關(guān)閉密封帽和停止高流量氮?dú)獯祾撸?移動(dòng)到探頭取下位置；下降副槍直到探頭位于探頭取下裝置中； 打開(kāi)探頭取下裝置，將

8、探頭投入到探頭收集槽中；移動(dòng)到連接位置；,7.副槍的參數(shù),第三節(jié) 濺渣護(hù)爐,1.爐齡 轉(zhuǎn)爐爐襯壽命是指自轉(zhuǎn)爐爐村投入使用起到更換新?tīng)t襯止一 個(gè)爐役期間煉鋼的爐數(shù)。 凡是經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的熱補(bǔ)、噴補(bǔ)等補(bǔ)爐措施后，又能繼續(xù)冶煉時(shí)，則爐齡可以連續(xù)計(jì)算；但采用冷 爐后進(jìn)行挖補(bǔ)，或部分更換爐襯時(shí)，應(yīng)視為新的爐役期，爐齡不能連續(xù)計(jì)算。 2.濺渣的作用 3.濺渣的要求,濺渣護(hù)爐技術(shù)對(duì)于氧槍噴頭的要求是氮?dú)饬鞴傻膭?dòng)量越大越好，產(chǎn)生的噴濺 越大越好，在短時(shí)間內(nèi)能將爐渣均勻的濺在爐襯的各個(gè)部位，為此，在濺渣氧槍噴 頭設(shè)計(jì)時(shí)，要求孔數(shù)要少，張角要小，壓力要高，流量要大，馬赫數(shù)高。濺渣護(hù)爐 是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，在全國(guó)都取得

9、了非常好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，爐役壽命大大提高，各煉 鋼廠采用濺渣護(hù)爐技術(shù)是逐漸進(jìn)行的。在此過(guò)程中，并未對(duì)氧槍噴頭提出新的要求，隨著冶 煉鋼種的要求越來(lái)越高及各煉鋼廠在薄利時(shí)代追求效益的最大化，現(xiàn)有氧槍噴頭使用的弊端 就呈現(xiàn)出來(lái)了。為了提高轉(zhuǎn)爐冶煉工藝效果和濺渣護(hù)爐工藝效果，必須設(shè)計(jì)、制作專(zhuān)用煉鋼 氧槍和專(zhuān)用濺渣氧槍?zhuān)熏F(xiàn)有的氧槍區(qū)分成兩類(lèi)，使其充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，滿足時(shí)代對(duì)于 煉鋼廠的要求。 4. 濺渣的效果 采用濺渣護(hù)爐后，我國(guó)大中型轉(zhuǎn)爐爐齡平均提高34倍，爐襯壽命可達(dá)000030000爐。 襯磚消耗噸鋼降低0.21.0kg，全國(guó)轉(zhuǎn)爐噸鋼平均獲益4.0元。,鞍鋼第二煉鋼廠北區(qū)（原第三煉鋼廠）有公

10、稱(chēng)容量150t轉(zhuǎn)爐兩座 為了提高 轉(zhuǎn)爐冶煉工藝效果和濺渣效果，我們對(duì)氧槍噴頭設(shè)計(jì)參數(shù)重新進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí) 在現(xiàn)有快速氧槍橫移的基礎(chǔ)上把吹煉氧槍和濺渣氧槍分開(kāi)，設(shè)計(jì)制作了專(zhuān)用吹煉氧槍 和專(zhuān)用濺渣氧槍。 我們首先在180t轉(zhuǎn)爐上，對(duì)299氧槍進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。煉鋼氧槍采用5孔，各項(xiàng)指標(biāo)明 顯提高，吹煉時(shí)間縮短至18min。濺渣槍采用4孔，設(shè)計(jì)氮量30200 NM3/h。濺渣護(hù)爐時(shí)氮?dú)?壓力和氮?dú)饬髁勘M可能的開(kāi)大，濺渣時(shí)間縮短到34min。這支濺渣氧槍?zhuān)丛跓掍撗鯓寛?bào) 廢的換槍時(shí)間內(nèi)，濺渣氧槍可以照樣煉鋼。因此，這支濺渣氧槍是兼用的，以濺渣為主，煉 鋼為輔。另一方面，長(zhǎng)時(shí)間使用煉鋼氧槍?zhuān)瑺t底有上漲

11、的趨勢(shì)。當(dāng)爐底上漲到一定程度，采 用濺渣氧槍煉兩爐鋼，侵蝕一下?tīng)t底，使?fàn)t底恢復(fù)正常形狀。由于這支濺渣氧槍是兼用的， 所以流量設(shè)計(jì)的不是很大。 使用專(zhuān)用冶煉氧槍和專(zhuān)用濺渣氧槍后，平均冶煉時(shí)間縮短2分 鐘，平均濺渣時(shí)間縮短1分鐘，減輕了工人處理氧槍沾鋼的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了氧氣利用系數(shù)， 降低了氧氣消耗，降低了氮?dú)庀?，年可?chuàng)效益萬(wàn)元。,第四節(jié) 擋渣出鋼,1.擋渣目的 是為了生產(chǎn)純凈的鋼，此外還具有下列好處： (1) 可降低Al, Si, Mn脫氧合金的消耗量。 (2) 可減少回磷。 (3) 可減輕耐火材料損壞（出鋼口、鋼包內(nèi)襯和鋼包噴射用的噴槍?zhuān)?2. 擋渣方法 (1) 擋渣球 是將比重介于鋼液和

12、爐渣比重之間的擋渣球在主出鋼至3/44/5時(shí)用工具伸人爐內(nèi)出鋼口上方，將擋渣球加到出鋼口處，由于匕抓飛系泊渣球沉浮于滬橙、鋼液交男面在鋼水出完時(shí)，被旋轉(zhuǎn)流吸力的作用而落入日鋼口里，使?fàn)t渣不流入洞包， (2) 擋渣塞 由西德曼內(nèi)斯曼開(kāi)發(fā)的短矛形塞桿有效地阻止了爐渣進(jìn)入出鋼流。塞桿是由一個(gè)用硅酸鋯作成的圓錐形塞體，塞頭上有互成120。的三條溝槽，以便當(dāng)塞桿塞住出鋼口后讓鋼水能流出。,(3) 氣動(dòng)擋渣器 最早由奧鋼聯(lián)研制，是把高壓氣體從爐外吹人出鋼口，以截?cái)鄰某鲣摽诹鞒龅脑?來(lái)實(shí)現(xiàn)擋渣的。 氣動(dòng)擋渣器的關(guān)鍵部位是噴咀，噴咀是個(gè)鑄鐵件，它安裝在一個(gè)杠桿的端部，這個(gè) 杠桿可以通過(guò)氣缸，從側(cè)面旋轉(zhuǎn)到出鋼

13、口封堵位置上來(lái)。要求噴咀能對(duì)準(zhǔn)出鋼口中心線。 在吹煉和出鋼過(guò)程中，擋渣器處于非工作位置，出鋼后期，當(dāng)目測(cè)鋼流出現(xiàn)渣時(shí)， 按動(dòng)按鈕，啟動(dòng)旋臂，經(jīng)過(guò)0.51秒旋臂開(kāi)到擋渣位置，通過(guò)噴咀向出鋼口吹壓縮空氣或 N2，所需壓力根據(jù)爐子的大小和出鋼口的尺寸而定，其范圍為10一16MPa。使用氣動(dòng)擋渣器必須注意：（1）維護(hù)好出鋼口。 （2）噴咀巾心線和出鋼口中心線對(duì)準(zhǔn)。 （3）連續(xù)對(duì)氣缸進(jìn)行冷卻。對(duì)大型轉(zhuǎn)爐，當(dāng)氣流沖力不足以擋住渣流，這時(shí)轉(zhuǎn)臂可改 為帶錐形的木塞或紙塞進(jìn)行擋渣。 使用氣動(dòng)擋渣器，操作良好時(shí)，出鋼帶渣可達(dá)到5kg/t鋼。,第五節(jié) 鋼渣?；?第六節(jié) 轉(zhuǎn)爐煙氣分析動(dòng)態(tài)控制煉鋼技術(shù),第七節(jié) 鋼鐵行業(yè)

14、清潔生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼工藝技術(shù),1、技術(shù)原理 轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼是衡量一個(gè)現(xiàn)代化煉鋼廠生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標(biāo)志，轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉 鋼意味著轉(zhuǎn)爐煉鋼工序消耗的總能量小于回收的總能量，即轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗小于零。轉(zhuǎn) 爐煉鋼工序過(guò)程中支出的能量主要包括：氧氣、氮?dú)?、焦?fàn)t煤氣、電和使用外廠蒸汽，而 轉(zhuǎn)爐回收的能量主要包括：轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽回收。傳統(tǒng)“負(fù)能煉鋼技術(shù)”定義是一個(gè)工程概 念，體現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程轉(zhuǎn)爐煙氣節(jié)能、環(huán)保綜合利用的技術(shù)集成。 2、 工藝流程 轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼工藝技術(shù)在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程中體現(xiàn)，能量變化指標(biāo)從消耗部分與支出部分折 算而來(lái)。該技術(shù)工藝流程包括生產(chǎn)流程和能源支出/回收利用技術(shù)工藝流程。 最初提出負(fù)能煉鋼技

15、術(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)爐煉鋼工序定義為從鐵水進(jìn)廠至鋼水上連鑄平臺(tái)的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)全 部工藝過(guò)程。隨著煉鋼技術(shù)發(fā)展，煉鋼廠增加了鐵水脫硫預(yù)處理、爐外精煉等新技術(shù)，而爐 外精煉特別是LF爐能耗較高，整體計(jì)算,實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼難度大大增加，但從提升轉(zhuǎn)爐煉鋼整 體技術(shù)水平出發(fā)，評(píng)價(jià)負(fù)能煉鋼技術(shù)水平應(yīng)包括爐外精煉等。,3、 主要設(shè)備 轉(zhuǎn)爐鋼生產(chǎn)工藝必須的生產(chǎn)設(shè)備鐵水預(yù)處理爐、頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐、爐外精煉爐等，還 應(yīng)包括轉(zhuǎn)爐煤氣凈化處理、余熱利用及轉(zhuǎn)爐煤氣利用等設(shè)備。如OG法等濕式除塵設(shè)備 或LT法等干式除塵設(shè)備、除塵風(fēng)機(jī)、余熱鍋爐、回收轉(zhuǎn)爐煙氣物理熱設(shè)備及各種轉(zhuǎn)爐煤 氣利用技術(shù)設(shè)備等。 4、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼技術(shù)清潔生產(chǎn)

16、指標(biāo)：煤氣平均回收量達(dá)到90 m3/噸鋼；回收煤氣的熱值應(yīng)大于7MJ/m3（CO含量應(yīng)大于55%）；蒸汽平均回收量80Kg/噸鋼；排放煙氣含塵量10 mg/m3。若按全面推廣應(yīng)用轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼技術(shù)，單位產(chǎn)品節(jié)能23.6Kg標(biāo)煤/噸鋼計(jì)算， 5、 技術(shù)應(yīng)用情況 我國(guó)大型轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼技術(shù)已日益成熟，寶鋼等企業(yè)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；中型轉(zhuǎn)爐已逐步實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼；小型轉(zhuǎn)爐也初步具備相應(yīng)生產(chǎn)裝備條件，通過(guò)加強(qiáng)煤氣回收也可實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼。相關(guān)企業(yè)在應(yīng)用轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼技術(shù)過(guò)程中取得的經(jīng)驗(yàn)有：提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，縮短冶煉周期可降低冶煉電耗；優(yōu)化二次除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)電；采用計(jì)算機(jī)終點(diǎn)控制等技術(shù)，降低氧氣消耗；加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，加強(qiáng)煤氣回收，減少轉(zhuǎn)爐煤氣放散率；采用蓄熱燃燒技術(shù)烘烤鋼包，有效增加轉(zhuǎn)爐煤氣用戶；縮短冶煉時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；合理優(yōu)化工藝流程。,6. 技術(shù)使用單位 寶鋼是我國(guó)最早實(shí)現(xiàn)“負(fù)能煉鋼”的鋼鐵企業(yè)，雖然調(diào)整品種結(jié)構(gòu)，增加爐外精煉、電磁攪拌等耗能新工藝裝備，轉(zhuǎn)爐工序能耗壓力加大，但通過(guò)深入挖潛，繼續(xù)保證了轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼技術(shù)有效實(shí)施。 近年來(lái)武鋼三煉鋼、馬鋼一煉鋼、鞍鋼一煉鋼、本鋼、唐鋼等一批中型轉(zhuǎn)爐也都成功應(yīng)用負(fù)能煉鋼技術(shù)，在萊鋼等小型轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼技術(shù)也取得突破。但各技術(shù)使用單位在負(fù)能煉鋼涵蓋范圍方面還不統(tǒng)一，有些企業(yè)未將鐵水脫硫預(yù)處理、爐外精煉等能耗納入其