爐外精煉(課件).ppt

爐外精煉 一 爐外精煉的發(fā)展二 爐外精煉理論與技術(shù)基礎(chǔ)三 CAS工藝四 CAS系統(tǒng)設(shè)備五 LF爐工藝六 LF爐系統(tǒng)設(shè)備 一 爐外精煉發(fā)展 1 爐外精煉概念就是把常規(guī)煉鋼爐 轉(zhuǎn)爐 電爐 初煉的鋼液倒入鋼包或?qū)Ｓ萌萜鲀?nèi) 進行脫氧 脫硫 脫碳 去氣 去除非金屬夾雜物和調(diào)整鋼液成分及溫度 以達到進一步冶煉目的的煉鋼工藝 也稱二次精煉 二次煉鋼 鋼包冶金 煉鋼發(fā)展史 青銅器 鐵器 鍛造鐵 平爐淘汰 空氣轉(zhuǎn)爐 氧氣轉(zhuǎn)爐 電爐 爐外精煉 2 爐外精煉技術(shù)發(fā)展原因氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼 爐外精煉和連鑄三項技術(shù) 稱為現(xiàn)代煉鋼生產(chǎn)的三大關(guān)鍵技術(shù) 也稱冶金史上的三大技術(shù)革命 爐外精煉起始于20世紀50年代 現(xiàn)已成為現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)流程水平與鋼鐵產(chǎn)品高質(zhì)量水平的標志 新建電爐短流程鋼廠和轉(zhuǎn)爐煉鋼廠 100 采用二次精煉 世貿(mào)大廈 3 我國爐外精煉技術(shù)的發(fā)展我國爐外處理技術(shù)開發(fā)應(yīng)用于20世紀50年代中后期 70年代 特鋼企業(yè)和機電 軍工行業(yè)鋼水精煉技術(shù)的應(yīng)用得到發(fā)展 2000年 冶金系統(tǒng)不包括吹氬和喂線的鋼水精煉比為28 1991年全國首次爐外精煉技術(shù)工作會議 明確了 立足產(chǎn)品 合理選擇 系統(tǒng)配套 強調(diào)在線 的基本方針 4 爐外精煉的任務(wù)和功能爐外精煉的主要任務(wù) 1 承擔初煉爐原有的部分功能 在最佳的熱力學(xué)和動力學(xué)條件下完成部分煉鋼反應(yīng) 提高單體設(shè)備的生產(chǎn)能力 2 均勻鋼水 精確控制鋼種成分 3 精確控制鋼水溫度 滿足連鑄生產(chǎn)的要求 4 進一步提高鋼水純凈度 滿足成品鋼材性能要求 5 作為煉鋼與連鑄間的緩沖 提高煉鋼整體效率 要求爐外精煉設(shè)備具備以下功能 1 熔池攪拌功能 均勻鋼水成分和溫度 促進夾雜物上浮和鋼渣反應(yīng) 2 鋼水升溫和控溫功能 精確控制鋼水溫度 最大限度減少鋼包內(nèi)溫度梯度 3 精煉功能 包括脫氣 脫碳 脫硫 去除夾雜和夾雜物變性處理等 4 合金化功能 對鋼水實現(xiàn)窄成分控制 并使其分布均勻 5 生產(chǎn)調(diào)節(jié)功能 均衡煉鋼 連鑄生產(chǎn) 各廠根據(jù)自身條件和冶煉鋼種的不同 一般是根據(jù)不同需要配備不同爐外精煉設(shè)備 5 爐外精煉手段 1 渣洗 合成渣倒入鋼包內(nèi) 借鋼流的沖擊作用 使鋼液與合成渣充分混合 完成脫氧 脫硫和去除夾雜等精煉任務(wù) 2 真空 鋼水置于真空室內(nèi) 由真空作用使反應(yīng)向生成氣相方向移動 達到歷史最高水平脫氣 脫氧 脫碳等目的 3 攪拌 通過攪拌擴大反應(yīng)界面 加速反應(yīng)過程 提高反應(yīng)速度 主要方法有吹氬攪拌 電磁攪拌等 4 加熱 調(diào)節(jié)鋼水溫度的手段 主要有電弧加熱 化學(xué)熱法等 5 噴吹 將反應(yīng)劑加入鋼液內(nèi)的一種手段 噴吹的冶金功能取決于精煉劑的種類 可完成脫碳 脫硫 脫氧 合金化和控制夾雜物形態(tài)等精煉任務(wù) 當今爐外精煉方法 都是五種精煉手段的不同組合 綜合一種或幾種手段便構(gòu)成一種方法 6 當前爐外精煉技術(shù)的發(fā)展趨勢 1 多功能化 由單一功能的爐外精煉設(shè)備發(fā)展成多種功能的設(shè)備 并將各種不同功能的裝置組合到一起 建立綜合處理站 如CAS OB LF VD等 2 提高精煉設(shè)備生產(chǎn)效率和二次精煉比 3 爐外精煉技術(shù)的發(fā)展不斷促進鋼鐵生產(chǎn)流程優(yōu)化重組 不斷提高過程自動控制和冶金效果在線監(jiān)測水平 二 爐外精煉理論與技術(shù)基礎(chǔ) 1 合成渣洗由煉鋼爐初煉的鋼水再在鋼包內(nèi)通過鋼液對合成渣的沖洗 進一步提高鋼水質(zhì)量的一種爐外精煉方法 合成渣洗的主要目的是降低鋼中的氧 硫和非金屬夾雜物含量 可以把W O 降到0 002 W S 降至0 005 1 1合成渣物理化學(xué)性能 1 成分 合成渣主要有CaO AI2O3系 CaO SiO2 AI2O3系 CaO SiO2 CaF2系等 常用的主要是CaO AI2O3堿性渣系 化學(xué)成分大致為 50 55 CaO 40 45 AI2O3 5 SiO2 0 1 C 1 FeO 對于固體合成渣洗工藝 轉(zhuǎn)爐 使用目的不同 選用的固體合成渣系也不同 為了脫氧 脫硫多選用CaO CaF2系 不需脫硫 去除氧化物夾雜 選用AI2O3 SiO2系等 2 熔點 渣的熔點應(yīng)低于被渣洗鋼液的熔點 在CaO AI2O3渣系中 當W AI2O3 為48 56 和W CaO 為52 44 時 其熔點最低 1450 1500 即C12A7 見下圖 1455 一般來說低熔點的精煉渣可以從渣的相圖獲得 在一定范圍內(nèi)提高渣中SiO2 Al2O3 MgO尤其是CaF2的含量可以有效降低熔點 此外加入其他成份對渣的熔點也有很大影響 如加入Li2O Na2O K2O BaO等也能降低渣的熔點 3 流動性 在相同的溫度和混沖條件下 提高合成渣的流動性 可以減少乳化渣滴的平均直徑 從而增大渣鋼接觸界面 在1600 時 粘度最小的渣 0 05 0 06Pa s 的組成為 CaO MgO 63 65 MgO 4 8 隨著MgO含量的增加 渣的粘度急劇上升 當W MgO 25 時 粘度達到0 7Pa s 4 表面張力 熔渣的表面張力受溫度影響 隨著溫度升高 表面張力減少 在合成渣的組成中 SiO2和MgO會降低渣的表面張力 鋼液的表面張力也受溫度和成分的影響 隨溫度升高 表面張力下降 5 還原性 渣洗所用熔渣要求高堿度 B 2 低W FeO 1 1 2工藝要求 1 工藝流程 渣料加入鋼包底 擋渣出鋼 吹氬 喂線 澆鑄2 加入量 控制在0 3 0 5 即可保證一定的脫硫率且不會因合成渣的大量加入而使出鋼溫降增大 確保澆鑄順利 3 操作要求 1 合成渣應(yīng)預(yù)熱以充分去除渣中水分 2 采用擋渣出鋼技術(shù) 做到少下渣或不下渣 3 做到紅包出鋼且鋼包干凈 無殘鋼殘渣 4 出鋼后進行吹氬處理 1 3合成渣冶金效果 見下圖 1 脫硫脫硫反應(yīng)式 S CaO O CaS 平衡常數(shù)K O CaS S CaO 由于合成渣中有較高的CaO 出鋼過程深度脫氧 擋渣出鋼 出鋼過程吹氬充分攪拌 有利于上式反應(yīng)的進行 因而有較好的脫硫效果 脫硫率可達20 30 鋼中氧含量低 則能溶解的硫也低 故高碳鋼 低合金錳鋼采用合成渣脫硫率高于低碳鋼脫硫 2 降低非金屬氧化物夾雜含量采用合成渣洗工藝 鋼中夾雜物大幅度降低 提高了鋼質(zhì) 3 出鋼溫降情況采用合成渣工藝相應(yīng)要提高出鋼溫度 4 鋼中氫的變化合成渣使用前采用預(yù)熱手段 確保水分小于0 5 則不會導(dǎo)致鋼水增氫 2 攪拌 2 1攪拌方法 氣體攪拌 電磁攪拌 機械攪拌等 2 2鋼包吹氬原理氬氣是一種惰性氣體 吹入鋼液內(nèi)既不參與化學(xué)反應(yīng) 也不溶解 純氬內(nèi)含氫 氮 氧等量很少 可以認為吹入鋼液內(nèi)的氬氣泡對于溶解在鋼液內(nèi)的氣體來說就像一個小的真空室 在這個小氣泡內(nèi)其他氣體的分壓力幾乎為零 鋼水中的氣體 夾雜物等不斷向氬氣泡內(nèi)擴散 碰撞粘附 隨氬氣泡逸出而去除 2 3鋼包吹氬效果 1 均勻鋼水成份和溫度氬氣通過 發(fā)泡 對鋼水產(chǎn)生強烈的攪拌作用 使鋼包內(nèi)的鋼水被充分攪拌 從而達到均勻鋼水成份和溫度的目的 2 降低鋼中氣體含量鋼包吹氬可以降低氫 氧 氮的質(zhì)量分數(shù) 底吹氬與頂吹氬比較 去氫有所改善 去活度氧 去氮率可提高10 左右 3 降低鋼中夾雜物含量吹氬對降低夾雜物明顯 底吹氬比頂吹氬提高約25 2 4影響鋼包吹氬效果的主要因素 1 耗氬量吹氬量低 吹入鋼水中的氬氣只起到攪拌作用或稍微改善了去除夾雜物的條件 爐外精煉 LF VD等 要發(fā)揮脫氧去氣和保護鋼水的作用 耗氬量應(yīng)控制在1 5 4m3 t鋼 2 氬氣壓力氬氣壓力指氬氣管道壓力 并不表示處理時鋼包中氬氣壓力 吹氬壓力受鋼水靜壓力 鋼渣狀況等因素影響 對不同鋼種 出鋼量 不同渣況等條件 吹氬壓力將發(fā)生變化 一般鋼包吹氬壓力為0 2 0 5MPa之間 吹氬壓力大 攪拌動力大 氣泡上升快 氣泡在鋼水中停留時間短 同時與鋼水接觸面積小 因而 為提高吹氬效果 應(yīng)保持較低壓力下 加大氬氣流量 3 氬氣流量和吹氬時間采用透氣磚底吹氬 受鋼水溫度下降和生產(chǎn)節(jié)奏的限制 吹氬時間不宜太長 但吹氬時間不足 溫度 成份等未能充分攪拌均勻 非金屬夾雜物及氣體不能很好去除 吹氬效果不明顯 一般吹氬時間控制在5 15min 氬氣流量控制在20 40m3 h 4 氬氣泡尺寸吹氬正常時 氬氣流量和壓力一定時 氬氣泡越細小 在鋼水中分布越均勻 則它與鋼水接觸的面積就越大 氬氣的精煉效果就越好 氬氣泡大小由透氣磚的氣孔尺寸決定 要求透氣磚的孔隙細小一些 如果再細小則阻力增大 透氣性會變差 5 比攪拌功及均勻時間 3 加熱 3 1鋼包精煉爐需要加熱功能的原因 1 鋼液從初煉爐到精煉爐過程鋼液溫降 2 熔化造渣材料和合金材料需要熱量 3 真空脫氣時的溫降和吹氬攪拌時氬氣吸熱 4 需要保證足夠的精煉時間和鋼液溫度 5 需要保證鋼液具有合適的澆注溫度 3 2加熱方法 1 燃燒燃料加熱 煤氣 天然氣 重油等 2 電阻加熱 石墨電阻棒作發(fā)熱元件 3 電弧加熱 電極埋弧加熱 4 化學(xué)熱法 鋁 氧加熱法 OB法 5 其他加熱方法 直流電弧加熱法 電渣加熱 感應(yīng)加熱 等離子弧加熱 電子轟擊加熱等 4 真空 真空系統(tǒng)是真空爐外精煉設(shè)備的重要組成部分 真空精煉的主要目的是脫氫 脫氮 真空碳脫氧和真空氧脫碳 精煉爐內(nèi)的真空度主要是根據(jù)鋼液脫氫的要求來確定 粗真空 760 1 133 3Pa中真空 1 10 3 133 3Pa高真空 10 3 10 7 133 3Pa超高真空 10 7 133 3Pa 2 5噴吹 噴吹即噴粉精煉 是根據(jù)流化態(tài)和氣力傳輸原理 用氬氣或其他的氣體作載體 將不同類型粉劑噴入鋼水或鐵水中進行精煉的一種冶金方法 一般稱之噴射冶金或噴粉冶金 噴射冶金通過載體將反應(yīng)物料的固體粉粒吹入熔池深處 既可以加快物料的熔化和溶解 而且也大大增加了反應(yīng)界面 同時還強烈攪拌熔池 從而加速了傳輸過程和反應(yīng)速率 能夠有效地脫硫 改變夾雜物形態(tài) 脫氧 脫磷以及合金化 2 5 1喂線 喂線法 WireFeeding 即WF法 即合金芯線處理技術(shù) 是將各類金屬元素及附加料制成的粉劑 按一定配比 用薄帶鋼包覆 做成各種大小斷面的線 卷成很長的包芯線卷 供給喂線機作原料 由喂線機根據(jù)工藝需要按一定的速度 將包芯線插入鋼包底部附近的鋼水中 通過氬氣攪拌和反應(yīng) 能有效地達到脫氧 脫硫 去除夾雜及改變夾雜物形態(tài)以及準確地微調(diào)合金成分等目的 從而提高鋼的質(zhì)量和性能 2 5 1 1喂線設(shè)備 喂線機主要由線盤驅(qū)動機 喂線驅(qū)動機和電氣控制等組成 如圖所示 WX 4BF型喂線機示意圖 2 5 1 2喂線冶金效果 1 合金及鋁的收得率高采用喂線工藝在出鋼前向鋼包內(nèi)加入了脫氧劑 有利于合金化時硅 錳收得率的提高 低碳鋼出鋼終點碳低 鋼水氧化活性強 鋼水中a O 大于渣中 FeO 相平衡的a O 需要更多的鋁脫氧 因此低碳鋼喂鋁線鋁的收得率低 經(jīng)驗公式 Al 75 9 C 2 24 FeO 45 7 2 鋼中氧及氧化物夾雜含量降低喂入Ca Si線或Ca Fe線 可以降低鋼中Al2O3夾雜 喂Ca線時鈣的蒸氣壓較高 反應(yīng)劇烈 相當一部分鈣燒損 降低了鈣的利用率 3 鋼中夾雜物變性 見下圖鈣處理 Al2O3可塑性差 不變形 影響鋼材性能 鈣處理目的是改變Al2O3形態(tài) 可確保在煉鋼溫度下的鋁酸鹽呈液態(tài) 改變Al2O3形態(tài) 固態(tài)塊狀 銳邊型變成液態(tài)球型 a Al s較低時 鈣處理生成低熔點2CaO Al2O3 SiO2 在低碳低硅鋼喂入Si Ca線主要是脫氧和形成低熔點球狀夾雜物以改善鋼水可澆性 中高碳鋼喂入Si Ca線主要在于改變鋼水中氧化物夾雜形態(tài) 提高鋼水潔凈度 b Al s較高時 鈣處理保持合適的Ca Al比 在冷礅鋼喂入Ca Fe線 使鋼水中含一定量的活性Ca 并使反應(yīng)生成物的成份在3 CaO Al2O3 與 CaO Al2O3 范圍內(nèi) 最好生成低熔點的12CaO 7Al2O3 1455 4 脫硫作用喂線鋼水由于出鋼過程加入脫氧劑或合成渣 脫硫條件好 鋼水溫度越高 吹氬攪拌強度越大越有利于脫硫 補充 1 連鑄對鋼水質(zhì)量要求 鋼水溫度 鋼水成份 鋼水潔凈度 夾雜物數(shù)量 形狀 尺寸和分布 鋼水可澆性 2 鋼中夾雜物 1 分類 A類夾雜物 硫化物 熱脆 B類夾雜物 鋁酸鹽C類夾雜物 硅酸鹽D類夾雜物 球狀夾雜物 2 夾雜物評價 金相法 電解法 硫印法 總氧T O 法 T O O 溶 O 夾轉(zhuǎn)爐終點 O 夾 0 T O O 溶鋼包脫氧合金化 O 溶很低 T O O 夾 3 鋼中夾雜物來源 1 內(nèi)生夾雜物 主要是脫氧產(chǎn)物 其特點 O 溶 脫氧產(chǎn)物增加 夾雜物尺寸細小 20 m 鋼包精煉攪拌 大部分夾雜物上浮 一般對鋼水質(zhì)量不構(gòu)成大的危害 成份和溫度變化時有新的夾雜物沉淀 5 m 2 外來夾雜物 鋼水與環(huán)境二次氧化產(chǎn)生 空氣 包襯 爐渣等 其特點 夾雜物尺寸粒徑 50 m 甚至幾百 m 來源廣泛 組成復(fù)雜 偶然性分布 對鋼水質(zhì)量危害大 區(qū)別 PPm m 個表示含義 4 鋼水脫氧方式簡單劃分為Si脫氧鎮(zhèn)靜鋼和Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼1600 時 Si O SiO2平衡 O 值 160ppm Al s 0 006 Al O Al2O3平衡 O 值 23ppm Al S O2 Al2O3 二次氧化 1 硅脫氧鎮(zhèn)靜鋼的脫氧產(chǎn)物主要有 純SiO2 固體 熔點約1720 MnO SiO2 液體 MnO FeO 固溶體 通過控制合適的Mn Si比 可得到液相MnO SiO2 使SiO2系夾雜物上浮去除 2 鋁脫氧鎮(zhèn)靜鋼的脫氧產(chǎn)物為含Al2O3夾雜物 其特點 Al2O3熔點高 2050 在鋼水中呈固態(tài) 可澆性差 易堵水口 Al2O3不變形 可塑性差 影響鋼材性能 脫氧方法 沉淀脫氧 擴散脫氧 真空脫氧 5 鈣處理工藝 目的是為了提高鋼水的可澆性和鋼的機械性能 舉例 降低B類夾雜 考慮新的脫氧工藝和通過Ca或Ba處理改變氧化產(chǎn)物熔點形態(tài) 并選擇適當?shù)臄嚢璐龠M精煉渣對夾雜物的吸收 喂入Ca包芯線應(yīng)使反應(yīng)生成物鋁酸鈣的成份在3 CaO Al2O3 與 CaO Al2O3 范圍內(nèi) 這樣可確保在煉鋼溫度下的鋁酸鹽呈液態(tài) 改變Al2O3形態(tài) 固態(tài)塊狀 銳邊型變成液態(tài)球型 Al s較低時 鈣處理生成低熔點2CaO Al2O3 SiO2 Al s較高時 鈣處理保持合適的Ca Al比 最好生成低熔點12CaO 7Al2O3 CaO Al2O3 12CaO 7Al2O3注 Si Ca線應(yīng)在軟吹A(chǔ)r狀態(tài)下喂入 盡量使Ca在鋼水均勻分布 保證Ca處理有充分反應(yīng)時間促進夾雜物聚集 上浮 復(fù)習(xí)題 1 吹氬的精煉原理是什么 鋼包吹氬的效果有哪些 2 影響鋼包吹氬效果的因素有哪些 3 喂線的主要冶金效果有哪些 4 合成渣的冶金效果有哪些 5 連鑄對鋼水質(zhì)量有何要求 6 計算題 假設(shè)已知 焊條鋼生產(chǎn) 精煉進站鋼水氧為140ppm 要求出站氧為40ppm 鋼水量100t Al線的脫氧效率為30 Al線折合后的米單重為300g m Al原子量為27 O原子量為16 試從理論上計算須喂入多少米Al線才能保證出站氧合格 每米喂線的脫氧量 三 CAS工藝 1 CAS裝置CAS CompositionAdjustmentbySealedArgonBubbling 密封吹氬合金成分調(diào)整 精煉技術(shù)的原理就是在鋼包底吹氬氣攪拌鋼水的條件下 通過在排開渣的鋼水中浸入一個耐火材料制品的罩子 在罩內(nèi)部 鋼液面少渣或無渣 并且在浸罩里形成低 或無 氧化性的氬氣氣氛 氬氣可以防止空氣進入浸罩內(nèi) 從而減少合金損失 穩(wěn)定合金收得率 由日本新日鐵八幡技術(shù)研究所于1975年開發(fā) 如下圖所示 煉鋼廠CAS實物圖 CAS工作原理圖 2 CAS主要功能 1 對粗合金化的鋼水進行成份混勻和微調(diào) 使鋼水合金成份達到內(nèi)控成份要求 實現(xiàn)窄成份控制 2 對鋼水溫度進行混勻 將鋼水溫度嚴格控制在一定范圍內(nèi) 3 隔離鋼水與空氣 防止鋼水二次氧化 提高合金收得率 4 降低鋼中活度氧和全氧量 去除鋼中氣體夾雜物量 進行爐外精煉 3 CAS工藝要求 1 鋼包烘烤 一般要求鋼包烘烤應(yīng)達到1100 以上 出鋼在線烘烤 2 轉(zhuǎn)爐擋渣出鋼鋼包內(nèi)渣層過厚會對CAS處理帶來不良影響 底吹排渣效果差甚至無法裸露出鋼液面 從而造成浸罩內(nèi)殘留渣量多甚至無法進行CAS處理 成份調(diào)節(jié)時 合金元素收得率降低 鋼水脫氧效果差甚至出現(xiàn)鋼水回鱗現(xiàn)象等 對于CAS處理最好將鋼包鋼水頂渣厚度控制在30 50mm 一般不超過100mm 3 鋼包渣改質(zhì)鋼包渣主要是由轉(zhuǎn)爐出鋼過程流入鋼包的爐渣和鐵合金脫 O 產(chǎn)物所形成的渣層 所形成渣氧化性高 渣中 FeO 正常含量在3 10 轉(zhuǎn)爐末期加礦石或嚴重過氧化的爐次 渣中 FeO 可高達20 以上 出鋼后 會因為硅鐵脫氧產(chǎn)物 SiO2 在渣中比例增大 造成鋼包渣堿度降低 甚至使渣堿度 CaO SiO2 2 0 鋼包渣改質(zhì)的目的就是為了改變?nèi)墼膲A度 流動性和氧化性 改質(zhì)的方法主要是采用在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中向鋼包內(nèi)加入改質(zhì)劑或脫硫劑 利用鋼水流沖攪 促進鋼渣反應(yīng)和鋼包渣快速生成 使渣堿度達到2 5 3 0 渣中 FeO MnO 3 5 回磷反應(yīng)式 Si FeO SiO2 Fe FeO SiO2 R P 2 P 5 FeO 4 CaO 4CaO P2O5 5 Fe 4 底吹排渣工藝排渣效果 裸露鋼液面積 主要與渣層厚度 渣粘度和底吹氬能力等有關(guān) 在底吹氬排渣過程中 隨著底吹氬氣流量增大 排渣面積增大 但當?shù)状禋鍤饬髁窟_到一定值后 進一步增大底吹氬氣流量 其排渣效果變化不大 應(yīng)選擇較佳的底吹氬排渣流量 防止鋼水散熱過多和減少氬氣消耗量 5 浸罩底吹攪拌工藝鋼包中浸罩后底吹攪拌效果與普通鋼包底吹氬有較大不同 其主要原因是由于浸罩浸入鋼水中后使底吹攪拌的鋼水鋼水循環(huán)流態(tài)受到影響 一般鋼包底吹氬熔池攪拌公式為 E 28 5QTlg 1 H 1 48 W式中 E 比攪拌能W tQ 氣體流量m3 minT 鋼液溫度K W 鋼水重量tH 鋼水高度m熔池均勻混合時間為 800E 0 4而在有浸罩的條件下 底吹熔池均勻混合的時間 不僅與底吹氣體流量有關(guān) 而且與浸罩侵入鋼水中深度有關(guān) 減少浸罩浸入深度與提高底吹氬氣流量 均可加快熔池混合速度 6 CAS成份微調(diào)工藝CAS微調(diào)成份時可根據(jù)調(diào)整量設(shè)定給料量 實行自動稱量 自動給料 實現(xiàn)成份準確要求 CAS處理 要求浸罩內(nèi)無渣或少渣 其合金收得率才比較高 影響合金收得率的因素主要有鋼水中溶解氧含量 鋼渣氧化性和渣層厚度 浸罩內(nèi)殘留渣量和底吹攪拌強度 底吹攪拌均勻混合時間應(yīng)控制在3min以上 7 CAS鋼水凈化操作在10min以內(nèi) 隨著CAS處理延長時間 鋼水中總氧含量迅速下降 因此 要求對于CAS精煉處理 在合金化后 應(yīng)當保持在浸罩條件下底吹氬氣攪拌時間和提罩后底吹弱攪拌一定時間 以便確保鋼水中夾雜物去除 CAS處理時間對總氧含量的影響 4 CAS工藝流程操作 工藝時間 min 要求 進站0 5定位 接底吹氬接頭 底吹攪拌1 2先0 4 0 8Mpa壓力吹通底吹透氣磚 再調(diào)到0 3 0 8Mpa壓力 流量8 10m3 h 取樣 測溫 定氧 1取樣 測溫要求 達到鋼液面300mm以下 分析結(jié)果 3 測鋼液面高度 與等結(jié)果同時 底吹排渣 與等結(jié)果同時 將底吹氬流量開到將渣層排到可浸罩的程度 然后降罩根據(jù)排渣效果降罩 浸罩深度控制在 鋼液面下100 150mm 工藝時間 min 要求 6 加合金加料1 2底吹壓力3 5kg cm2攪拌2底吹流量 15 25m3 h 7 提罩弱攪拌1底吹壓力2 4kg cm2 弱攪拌10m3 h 以不露鋼水為宜 8 測溫取樣1要求同前 9 喂硅鈣線 或鋁線 2喂線量視鋼中硅含量和鋼種要求而定 同時底吹氬 弱攪拌壓力2 4kg cm2 10 鋼包吊出1控制目標成分 溫度 共計 10 15min備注 強攪拌流量 250L min 15m3 h弱攪拌流量 160L min 10m3 h 單位換算 MPa kg cm2與L min m3 h 煙罩打壓 5 CAS用原料 1 鐵合金及包芯線鐵合金的作用在出鋼過程中可脫除鋼水中的部分氧 同時滿足或調(diào)整鋼種對化學(xué)成分的要求 可以根據(jù)鋼種 出鋼量及合金成份等來計算合適的合金加入量 常用的鐵合金化學(xué)成分見下表 中碳錳鐵 硅鐵 Si Ca包芯線 Si Ca Ba包芯線 Al線 2 調(diào)溫廢鋼要求干燥 清潔 不得混有泥沙 油類和大量氧化鐵 不能有密閉容器和夾有鉛 鋅 錫等有色金屬 塊度要求 直徑 40mm 單重 3Kg 塊 長度 400mm調(diào)溫廢鋼冷卻效應(yīng) 17 t 80T鋼水 3 增碳劑袋裝20Kg 包 要求固定碳含量 95 0 5 H2O 0 5 粒度3 8mm 4 常用氣體氮氣 氬氣等為冶金用惰性氣體 主要用于二次鋼水的保護與隔離 以及對鋼水精煉時的攪拌 吸氣 去雜質(zhì)等 對人體的危害表現(xiàn)為窒息性傷害 濃度達到25g m3時有危險 要求 干燥 干凈 無雜質(zhì) 水分 1 純度 99 99 氧氣 6PPm 氮氣 20PPm 氧氣 氮氣 20PPm 掌握的知識點 1 精煉用主要耐火材料和輔助材料的規(guī)格 名稱 性能及主要化學(xué)成份 2 精煉用能源介質(zhì)的要求 功能特點 3 喂線機的組成 結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)要求 4 CAS工藝的基本原理及裝置結(jié)構(gòu) 5 CAS工藝主要功能有哪些 6 CAS處理應(yīng)達到哪些基本要求 7 熟悉CAS工藝流程操作要求 掌握的技能點 1 正確使用CAS設(shè)備進行操作 2 掌握CAS工藝流程及操作標準 3 正確操作喂線機 掌握喂線工藝參數(shù)值的設(shè)定 計數(shù) 4 掌握鋼包吹氬的要求 熟悉氮 氬氣管道開關(guān) 走向 掌握調(diào)整氬氣壓力 流量的基本技能 5 掌握所用合金 材料的微調(diào)計算方法 試計算鋼水成份 C Si Mn 增加0 02 須加多少量 已知 鋼水量為100t 增碳劑 C 含量95 收得率98 中碳錳鐵 Mn 含量80 收得率85 硅鐵 Si 量75 收得率80 四 CAS系統(tǒng)設(shè)備 1 喂絲機1 1主要技術(shù)性能WX 4BF變頻喂線機采用無機調(diào)速 電機直接驅(qū)動 電子記數(shù) 數(shù)碼顯示 具有速度長度設(shè)定裝置 機電分離 手動 氣動互補的壓緊機構(gòu) 可以實現(xiàn)雙流以不同速度 不同長度 不同時間 喂不同品種的線 亦可任意選取一流單喂 具有功能全 記數(shù)準 體積小 傳動穩(wěn) 運行安全可靠等優(yōu)點 主要技術(shù)參數(shù)如下 1 2主要結(jié)構(gòu)及工作原理該設(shè)備主要由主機 配電操作柜 放線架等部分組成 其中主機部分主要由主傳動 壓下裝置 行走裝置 氣路系統(tǒng) 導(dǎo)線管升降五大部分組成 圖中 1 行走裝置 現(xiàn)場已廢除 2 壓下裝置3 電機及主傳動4 射線管及升降裝置 2 吹氬系統(tǒng)精煉站的吹氬系統(tǒng)總共由兩種吹氬方式 一種是底吹氬 一種是頂吹氬 正常情況下采用底吹氬 當?shù)状禋逍Ч荒軡M足工藝要求時可采用頂吹氬系統(tǒng) 精煉站氬氣起源有兩路 一路是由氬氣閥門室內(nèi)出來的由計算機控制流量 另一路是從氬氣總管直接來的由手動調(diào)節(jié)流量 兩路氬氣通過同一個氣包 在氣包上還接由一路氮氣 在同一時刻只使用一路起源 從氣包出去由三路可以對鋼水進行吹氬 一路是頂吹氬 頂吹氬使用頂吹氬槍 通過卷揚控制頂吹氬槍的升降 一路是臨時吹氬 當全程吹氬故障時可采用臨時吹氬管吹氬 一路是全程吹氬 該路氬氣從氣包出來通過管道 旋轉(zhuǎn)接頭進入全程吹氬卷筒 40米的高壓膠管接在吹氬卷筒上并繞在上面 高壓膠管的另一端接在鋼水車的氬氣管道上 鋼水車的氬氣管道的另一端接在一根1 6米長的金屬軟管上 該軟管上由快速接頭可以快速與鋼水車相聯(lián)結(jié) 計算機控制的氬氣從總管進入閥門室后經(jīng)過截止閥 調(diào)節(jié)閥 快切閥 針閥到氣包 在閥門室內(nèi)與計算控制并有一路旁通吹氬 該路起源裝有快切閥 為點動控制 作用是當渣厚吹氬效果不好時 可打開旁通 短時間內(nèi)增大氬氣流量 各主要配件參數(shù) 轉(zhuǎn)子流量計 輸出電流 4 20mADC電源 24VDC壓力變送器 輸出電流 4 20mADC電源 24VDC氣動薄膜調(diào)節(jié)閥 輸入信號 4 20mADC快切閥 電源 24VDC管道 無縫鋼管DN25 3 浸罩系統(tǒng)CAS浸罩系統(tǒng)由浸罩 支架 鋼繩 卷筒 電機 減速機組成 參數(shù)省 4 加料系統(tǒng) 1 料倉 2 振動給料器在料倉下方是振動給料器 其作用是通過振動將料從料倉中振下 并通過自身到稱量斗中 3 稱量斗在振動給料器下是稱量斗 稱量斗架在三個重量傳感器上 其重量通過傳感器將信號傳遞給主控室內(nèi)的稱重變送器內(nèi) 并將毫伏型號轉(zhuǎn)化為毫安信號傳遞給PLC 通過PLC控制振動給料器停止 并將重量顯示在WINCC畫面上 4 扇型閥在稱量斗下方是電液動扇形閘門 當打開扇形閥時 料下在運行中的皮帶上 5 皮帶扇形閥下是皮帶 將物料運送到下料斗中 6 三通閥其作用是在正常狀態(tài)下三通閥的翻板在退料管側(cè) 此時下料管打開 料經(jīng)下料管從浸罩的下料口下到鋼包中 若下錯料了則可將三通閥的翻板打至下料管側(cè) 此時退料管打開 料直接下在作業(yè)平臺上 5 廢鋼加入系統(tǒng)廢鋼加入系統(tǒng)由廢鋼斗 電液動扇形閥門 下料管組成 由臂型吊將廢鋼吊到廢鋼斗內(nèi) 然后將電液動扇形閥門打開 廢鋼沿著下料管加入鋼包中 下料管由鋼板焊成 為了節(jié)省臂型吊運行的時間 在1 2 廢鋼斗旁增設(shè)了一個廢鋼貯存斗 電液動扇形閥門型號 DSZ 40A 11下料管規(guī)格 426 10 6 壁形吊6 1基本結(jié)構(gòu) 參數(shù)省 臂型吊由大車 小車和卷揚組成 大車為臂型吊的基本架構(gòu)并為小車提供運行的平臺 大車上裝有電器控制設(shè)備 水平輪 和大車走行設(shè)備 小車上裝有小車走行設(shè)備和卷揚升降設(shè)備 小車由小車行走和卷揚組成 小車行走由主動輪 從動輪 車輪連軸器 電機 減速機 制動系統(tǒng)組成 6 2電氣控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)分為直流控制系統(tǒng)和交流控制系統(tǒng) 操作分為手動操作和遙控操作兩種方式 直流控制系統(tǒng)為磁盤提供直流電源 基本原理 主電路采用由電網(wǎng)直接輸入三相交流電源 經(jīng)半波整流器整流 通過由兩只直流接觸器組成的可逆回路 向電磁鐵提供正向勵磁或反向消磁電流 交流控制系統(tǒng)主要控制大車走行 小車走行 卷揚升降的電機運行 卷揚升降相互連鎖 并由上極限控制上升的最高高度 小車走行東 西方向相互連鎖 并由東 西極限限制小車走行的區(qū)間 大車南 北走行相互連鎖 并由南 北極限控制大車走行的區(qū)間 五 LF爐工藝 1 LF鋼包精煉爐LF LandleFurnace 鋼包精煉爐是日本大同特殊鋼公司于1971年開發(fā)的 具有在非氧化性氣氛下 通過電弧加熱 造高堿度還原渣 進行鋼液的脫氧 脫硫 合金化等冶金反應(yīng) 以精煉鋼水 旨在取代電弧爐的還原精煉期 以減輕電弧爐的精煉負擔 從而大大提高電弧爐的生產(chǎn)率 1 LF爐基本原理LF爐由鋼包 爐蓋 電極和電極加熱系統(tǒng)組成 通過安裝在鋼包底部的透氣磚吹入氬氣對鋼水進行攪拌 以加速渣 鋼之間的反應(yīng) 爐蓋的作用是封閉精煉室以保持室內(nèi)的還原氣氛 LF爐是以交流或直流電通過石墨電極與鋼包面的鋼渣之間產(chǎn)生的高溫電弧 作為熱源來加熱鋼水 電弧在物理學(xué)上其本質(zhì)是一種氣體放電現(xiàn)象 電弧溫度可高達6000 以上 2 LF爐主要功能 1 常壓下電弧加熱升溫 測溫取樣 最終溫度控制準確 2 底吹氬攪拌使鋼液溫度 成份均勻 且氬氣攪拌加速鋼 渣物質(zhì)傳遞 有利于鋼液脫氧 脫硫及去除非金屬夾雜 3 合金微調(diào) 使成份控制準確 且提高合金元素收得率 4 喂線 配合喂絲機 使得鋼液脫硫 脫氧 改變夾雜物形態(tài)和分布 同時具有合金收得率高 鋼液溫降小 環(huán)境污染小 5 排煙除塵 配合排煙除塵系統(tǒng) 可以有效地控制煙氣排出 使煙塵排放量達到環(huán)保要求 6 緩沖 作為LD與CC設(shè)備中間環(huán)節(jié) 對于調(diào)節(jié)冶煉與連鑄節(jié)奏 實現(xiàn)多爐連鑄等方面起著很重要的作用 3 鋼水成分3 1合金化LF爐內(nèi)為非氧化性氣氛 合金收得率較高且穩(wěn)定 合金加入量計算公式 Q 鋼水量 3 2鋼中其它元素的變化 1 與氧親和力大的元素 Al Si等 因吹氬等因素使液面裸露在空氣中 這些元素會發(fā)生少量燒損 2 鋼中氣體量一方面 電弧電離空氣會使鋼水增氫 氮 氧 另一方面吹氬攪拌會去除一部分氣體 一般在常壓下鋼水氣體含量略有增加 3 電極增碳電極消耗分側(cè)面消耗和端面消耗 側(cè)面消耗是由于碳在高溫下氧化 端面消耗大部分是碳在電弧高溫下升華 端面消耗另一部分是碳原子隨電弧進入鋼水中造成鋼水增碳 但增碳量很小 正常加熱時 增碳量 10ppm min 2 5ppm min 4 鋼中 P S 的變化脫硫 磷的化學(xué)反應(yīng)式 FeS CaO CaS FeO 吸熱反應(yīng) 2 P 8 FeO 3FeO P2O5 5 Fe 放熱反應(yīng) 可看出 脫硫反應(yīng)的有利條件是高溫 低氧化鐵 脫磷反應(yīng)用利條件是適當?shù)偷臏囟?高堿度 高氧化鐵 LF爐內(nèi)非氧化性氣氛 堿性還原渣 有利于脫硫 但可能產(chǎn)生回磷現(xiàn)象 4 LF爐主要性能參數(shù) 省 5 LF爐作業(yè)流程 周期min 工藝作業(yè)時間 1 LD出完鋼 吊鋼包進LF鋼包車 接通Ar氣 2min 2 鋼包車運行至加熱工位 爐蓋下降到位 1 5min 3 送電加熱 加頭批渣料的1 2 2 37 9min 4 停電 測溫取樣 1min 5 送電 分批補加渣料 用造渣脫氧劑造還原渣 以確保內(nèi)埋弧渣良好 渣中 FeO MnO 1 8 10min 工藝作業(yè)時間 6 渣白 停電 測溫取樣 1min 7 根據(jù)鋼水溫度 調(diào)整電壓 電流 保持白渣 保溫等樣 3 8min 8 微調(diào)成份 停電提升電極 爐蓋 測溫取樣 3min 9 喂Si Ca線100 200m 并軟氬 3min 10 撒Ar加保溫劑 開到吊包工位 1 5min共計 32 38min備注 強攪拌流量 250L min 15m3 h 正常吹氬流量 100L min 6m3 h弱攪拌流量 40L min 6 電弧加熱工藝A 供電制度的選擇精煉初期 為使加入的渣料或合金盡快熔化 應(yīng)采用比較高的電弧電壓 即長弧化渣 精煉中后期 電弧穩(wěn)定 為達到快速升溫目的 采用較大的電弧電流進行加熱 即短弧加熱 B 加熱升溫速度加熱升溫速度與鋼種 鋼水量 渣量等因素有關(guān) 同時加熱時間越長升溫速度越快 7 造渣工藝各鋼廠根據(jù)自身工藝特點 造渣制度不同 大體分兩類 一類造堿性白渣 另一類造泡沫渣 堿性白渣具有電爐還原期的精煉功能 脫硫 脫氧 去除夾雜 1 造普通精煉渣LF爐精煉用渣料為石灰和螢石 或加入合成渣 要求渣中 FeO MnO 1 2 堿度不低于2 5 2 造泡沫渣 加入起泡效果好的渣料 要求熔渣堿度低 8 LF爐用材料 省 知識點 1 LF爐精煉的基本原理及主要功能 2 熟悉LF爐主要工藝參數(shù)及性能有哪些 3 熟悉LF爐精煉工藝流程 作業(yè)周期 操作要求 技能點 1 正確操作LF爐設(shè)備 2 掌握LF爐工藝流程及操作標準 3 熟練掌握LF爐埋弧加熱及造渣工藝要求 六 LF爐系統(tǒng)設(shè)備 整個系統(tǒng)組成如下 鋼包車 鋼包 短網(wǎng) 電極升降裝置 加熱橋架及爐蓋提升裝置 爐蓋 冷卻水系統(tǒng) 液壓系統(tǒng) 氬氣系統(tǒng) 合金加料系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng) 1 鋼包車有鋼包車2臺 互為備用 采用變頻控制 2 短網(wǎng)短網(wǎng)是大電流線路部分的重要組成部分 將變壓器出線端子與水冷電纜相連接 是實現(xiàn)三相平衡的重要因素 整個短網(wǎng)由補償器 導(dǎo)電銅管 大截面水冷電纜以及各種絕緣件以及支承件組成 其中 補償器采用編織銅絞線 聯(lián)結(jié)板一端與變壓器出線端子相連 另一端與編織線相連 同時另一塊聯(lián)結(jié)板的一端與編織線聯(lián)結(jié) 另一端與導(dǎo)電銅管相連 采用冷擠壓將編織線與聯(lián)結(jié)板壓接成形 3 電極升降裝置電極升降裝置的功能主要是攜帶電極上 下運動 并起弧 使鋼液升溫 主要由升降立柱 升降油缸 導(dǎo)向裝置 導(dǎo)電橫臂 導(dǎo)電夾頭組成 4 加熱橋架及爐蓋提升加熱橋架主要由平臺 立柱等組成 爐蓋提升主要由爐蓋提升油缸 板式起重鏈等組成 橋架主要用于安裝提升油缸及鏈輪 同時平臺也可作檢修平臺 5 爐蓋爐蓋采用管式水冷結(jié)構(gòu) 包蓋上部為耐火材料打結(jié)層 小爐蓋 小爐蓋上有3各均勻分布的 445的電極插入孔 用于電極的升降 在東面有490 458的爐門 操作工可以在操作平臺上通過該門進行測溫 取樣 加料等操作 爐蓋理論提升高度400mm 在西北方有915 485的除塵煙道 水冷爐蓋內(nèi)壁每隔160mm焊有掛渣釘 并預(yù)打結(jié)厚為60mm的耐火材料 在爐蓋頂?shù)臇|北方有下料孔 有下料管與之相連 用于向鋼包中添加材料 6 冷卻水系統(tǒng)LF爐設(shè)備從總管進水后分為三路 分別為 變壓器進水 包蓋進水 設(shè)備進水 變壓器進水 總進水經(jīng)閘閥 DN80 后流入高位水箱中 在高位水箱中由液位監(jiān)測裝置 用于測量高位水箱中的水位 當水位過高或過低時 PLC會對水位進行報警 水從高位水箱經(jīng)閘閥 DN80 后進入三臺油水冷卻器中 這三臺油水冷卻器的作用時對變壓器內(nèi)的油進行循環(huán)冷卻 三臺油水冷卻器必須有一臺運行高壓才能合閘 水