第六章 轉爐煉鋼新.ppt

1、第六章 轉爐煉鋼新技術,鋼鐵作為經濟活動中的重要物資，其生產和消費集中反映了世界經濟發(fā)展狀況。高強度和長 壽命是新一代鋼鐵材料的研究熱點，也是當今世界鋼鐵材料科技發(fā)展的重要方向。新一代鋼鐵材 料具有三個特征：一是超細晶化，達到微米級組織；二是高潔凈化，達到經濟潔凈度；三是高均 勻化，消除宏觀偏析（中心偏析）。 煉鋼技術(高潔凈鋼生產技術) 提高鋼的潔凈度可以明顯降低薄板的表面缺陷，提高鋼的內在質量及鋼材的加工性能，延長 材料的使用壽命。 (1)完善鐵水“三脫”預處理工藝，轉爐采用頂?shù)讖痛岛蜕僭睙捈夹g，實行靜態(tài)和動態(tài)模型控制； (2)開發(fā)采用多功能爐外精煉技術，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)轉爐煉鋼過程自動化系統(tǒng)； (4)氧化物冶金技術(脫氧與夾雜物的去除)氧化物冶金技術的實用化研發(fā)是當前煉鋼技術發(fā)展的重點，正在一步步走向實用化。,第一節(jié) 頂?shù)讖痛缔D爐煉鋼 由于頂吹轉爐和底吹轉爐在冶煉過程中存在著各自的弱點，因此盧森堡、日本、美國 于1977年開始在氧氣頂吹轉爐煉鋼過程中采用了頂?shù)讖秃洗禑捁に嚒?所謂復合吹煉工藝，對氧氣頂吹轉爐而言，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，還通過爐底向金屬熔池噴吹一定量的氣體，以加快冶金反 應。 氧氣頂吹轉爐在冶煉過程中，對金屬熔池的攪拌力主要來自熔池內部脫碳反應生成的 一氧化碳氣

3、泡的上浮力與膨脹力，其次才是頂吹氧槍氧氣流股對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緩慢，生成的一氧化碳很少，因此熔池的攪拌很 弱，結果冶金反應隨之減慢，很難趨近于平衡狀態(tài)，這是氧氣頂吹轉爐煉鋼法工藝本身的 弱點。 采用復合吹煉法后，由于有底吹氣體強化了金屬熔池的攪拌，使冶煉反應比較容易趨 近于平衡狀態(tài)，從而克服了單純頂吹的弱點。其結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。只能采用噴嘴并需要使用保護性氣體或

4、液體（碳氫化合物和燃料油）。 復合吹煉對氧氣底吹轉爐而言，除仍保留底吹轉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，能使爐氣中的一氧化碳在爐膛內進行二次燃燒，從而提高轉爐的熱效率，達到增加爐料中廢鋼比的目的。 總之，轉爐頂?shù)讖秃洗禑捁に囀寝D爐煉鋼的一項重大技術改革。從轉爐底部吹入適量的惰性氣體進行攪拌，可改善轉爐冶煉過程的冶金條件，減少吹損，提高金屬收得率，降低原材料消耗，提高生產效率，兼具頂吹轉爐的優(yōu)點。因而近幾年來，這項技術在一些先進工業(yè)國家和我國發(fā)展得很快。,本鋼煉鋼廠150t轉爐采用復吹轉爐強化冶煉工藝，在爐容比僅為0.67的條件下， 使供氧強度提高到3.7m

5、3/min，冶煉周期平均縮短22min。 本鋼150t轉爐采用復吹轉爐強化冶煉工藝后獲得明顯的經濟效益： 1)大幅度提高了鋼產量，年增產鋼量100萬t； 2)提高了鋼水質量，終點鋼水碳氧濃度積0.0023，終點磷平均為0.0042%，平均脫磷率達到90.3%； 3)降低了生產成本，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%，平均降低生產成本7.5元/t； 4)實現(xiàn)負能煉鋼，采用強化冶煉工藝之前，本鋼煉鋼工序能耗為23.5kg/t，采用強化冶煉工藝之后，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、吹煉過程中及吹煉終點時快速測定熔池溫度,精度至少在15 。. (2)能在吹煉過程中及吹煉終點時快速測定熔池含碳量,精度至少在0.04% 。 (3)能在吹煉過程中提取金屬試樣,試樣能代表熔池主體。 (4)能測量液面高度,精度10mm 。 (5)留有擴大探頭功能的余地。,3.副槍的結構 槍管,探頭,給頭裝置,換槍機構等組成 槍管由四層無縫鋼管組成, 中心為探頭運行通道, 第二層為導線與吹壓縮空氣通道, 三四層為進出水管路。 4. 探頭連接 當連接周期開始時，以下步驟自動執(zhí)行。 從貯存室內取出探頭； 運送探頭到探頭傾翻臂； 由探頭夾持器夾住探頭； 旋轉探頭傾翻臂至垂直位置； 關閉導向錐； 低速下降副

7、槍，直到檢測出探頭連接好為止； 打開導向錐和探頭夾持器； 旋轉探頭傾翻臂到水平位置； 提升副槍到預設定高度。,5. 副槍測量 當測量周期開始時，以下步驟自動執(zhí)行。 移動到測量位置；用高流量氮氣吹掃副槍入口；打開密封帽； 等待過程傳來的連鎖信號氧氣流量和底吹流量減少至設定值； 根據速度設定降低副槍； 到達設定點停止副槍下降（插入深度大約70cm）；開始測量； 6. 復位 測量周期結束后，自動運行復位周期，以下步驟自動執(zhí)行。 根據設定速度提升副槍； 在預設定的副槍高度關閉和打開刮渣器； 關閉密封帽和停止高流量氮氣吹掃； 移動到探頭取下位置；下降副槍直到探頭位于探頭取下裝置中； 打開探頭取下裝置，將

8、探頭投入到探頭收集槽中；移動到連接位置；,7.副槍的參數(shù),第三節(jié) 濺渣護爐,1.爐齡 轉爐爐襯壽命是指自轉爐爐村投入使用起到更換新爐襯止一 個爐役期間煉鋼的爐數(shù)。 凡是經過簡單的熱補、噴補等補爐措施后，又能繼續(xù)冶煉時，則爐齡可以連續(xù)計算；但采用冷 爐后進行挖補，或部分更換爐襯時，應視為新的爐役期，爐齡不能連續(xù)計算。 2.濺渣的作用 3.濺渣的要求,濺渣護爐技術對于氧槍噴頭的要求是氮氣流股的動量越大越好，產生的噴濺 越大越好，在短時間內能將爐渣均勻的濺在爐襯的各個部位，為此，在濺渣氧槍噴 頭設計時，要求孔數(shù)要少，張角要小，壓力要高，流量要大，馬赫數(shù)高。濺渣護爐 是一項非常重要的技術，在全國都取得

9、了非常好的技術經濟效益，爐役壽命大大提高，各煉 鋼廠采用濺渣護爐技術是逐漸進行的。在此過程中，并未對氧槍噴頭提出新的要求，隨著冶 煉鋼種的要求越來越高及各煉鋼廠在薄利時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)出來了。為了提高轉爐冶煉工藝效果和濺渣護爐工藝效果，必須設計、制作專用煉鋼 氧槍和專用濺渣氧槍，把現(xiàn)有的氧槍區(qū)分成兩類，使其充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，滿足時代對于 煉鋼廠的要求。 4. 濺渣的效果 采用濺渣護爐后，我國大中型轉爐爐齡平均提高34倍，爐襯壽命可達000030000爐。 襯磚消耗噸鋼降低0.21.0kg，全國轉爐噸鋼平均獲益4.0元。,鞍鋼第二煉鋼廠北區(qū)（原第三煉鋼廠）有公

10、稱容量150t轉爐兩座 為了提高 轉爐冶煉工藝效果和濺渣效果，我們對氧槍噴頭設計參數(shù)重新進行了優(yōu)化設計，同時 在現(xiàn)有快速氧槍橫移的基礎上把吹煉氧槍和濺渣氧槍分開，設計制作了專用吹煉氧槍 和專用濺渣氧槍。 我們首先在180t轉爐上，對299氧槍進行了重新設計。煉鋼氧槍采用5孔，各項指標明 顯提高，吹煉時間縮短至18min。濺渣槍采用4孔，設計氮量30200 NM3/h。濺渣護爐時氮氣 壓力和氮氣流量盡可能的開大，濺渣時間縮短到34min。這支濺渣氧槍，即在煉鋼氧槍報 廢的換槍時間內，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，長時間使用煉鋼氧槍，爐底有上漲

11、的趨勢。當爐底上漲到一定程度，采 用濺渣氧槍煉兩爐鋼，侵蝕一下爐底，使爐底恢復正常形狀。由于這支濺渣氧槍是兼用的， 所以流量設計的不是很大。 使用專用冶煉氧槍和專用濺渣氧槍后，平均冶煉時間縮短2分 鐘，平均濺渣時間縮短1分鐘，減輕了工人處理氧槍沾鋼的勞動強度，提高了氧氣利用系數(shù)， 降低了氧氣消耗，降低了氮氣消耗，年可創(chuàng)效益萬元。,第四節(jié) 擋渣出鋼,1.擋渣目的 是為了生產純凈的鋼，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、鋼包內襯和鋼包噴射用的噴槍）。 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時用工具伸人爐內出鋼口上方，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，被旋轉流吸力的作用而落入日鋼口里，使爐渣不流入洞包， (2) 擋渣塞 由西德曼內斯曼開發(fā)的短矛形塞桿有效地阻止了爐渣進入出鋼流。塞桿是由一個用硅酸鋯作成的圓錐形塞體，塞頭上有互成120。的三條溝槽，以便當塞桿塞住出鋼口后讓鋼水能流出。,(3) 氣動擋渣器 最早由奧鋼聯(lián)研制，是把高壓氣體從爐外吹人出鋼口，以截斷從出鋼口流出的渣， 來實現(xiàn)擋渣的。 氣動擋渣器的關鍵部位是噴咀，噴咀是個鑄鐵件，它安裝在一個杠桿的端部，這個 杠桿可以通過氣缸，從側面旋轉到出鋼

13、口封堵位置上來。要求噴咀能對準出鋼口中心線。 在吹煉和出鋼過程中，擋渣器處于非工作位置，出鋼后期，當目測鋼流出現(xiàn)渣時， 按動按鈕，啟動旋臂，經過0.51秒旋臂開到擋渣位置，通過噴咀向出鋼口吹壓縮空氣或 N2，所需壓力根據爐子的大小和出鋼口的尺寸而定，其范圍為10一16MPa。使用氣動擋渣器必須注意：（1）維護好出鋼口。 （2）噴咀巾心線和出鋼口中心線對準。 （3）連續(xù)對氣缸進行冷卻。對大型轉爐，當氣流沖力不足以擋住渣流，這時轉臂可改 為帶錐形的木塞或紙塞進行擋渣。 使用氣動擋渣器，操作良好時，出鋼帶渣可達到5kg/t鋼。,第五節(jié) 鋼渣粒化,第六節(jié) 轉爐煙氣分析動態(tài)控制煉鋼技術,第七節(jié) 鋼鐵行業(yè)

14、清潔生產轉爐負能煉鋼工藝技術,1、技術原理 轉爐實現(xiàn)負能煉鋼是衡量一個現(xiàn)代化煉鋼廠生產技術水平的重要標志，轉爐負能煉 鋼意味著轉爐煉鋼工序消耗的總能量小于回收的總能量，即轉爐煉鋼工序能耗小于零。轉 爐煉鋼工序過程中支出的能量主要包括：氧氣、氮氣、焦爐煤氣、電和使用外廠蒸汽，而 轉爐回收的能量主要包括：轉爐煤氣和蒸汽回收。傳統(tǒng)“負能煉鋼技術”定義是一個工程概 念，體現(xiàn)了生產過程轉爐煙氣節(jié)能、環(huán)保綜合利用的技術集成。 2、 工藝流程 轉爐負能煉鋼工藝技術在轉爐生產流程中體現(xiàn)，能量變化指標從消耗部分與支出部分折 算而來。該技術工藝流程包括生產流程和能源支出/回收利用技術工藝流程。 最初提出負能煉鋼技

15、術時，轉爐煉鋼工序定義為從鐵水進廠至鋼水上連鑄平臺的轉爐生產全 部工藝過程。隨著煉鋼技術發(fā)展，煉鋼廠增加了鐵水脫硫預處理、爐外精煉等新技術，而爐 外精煉特別是LF爐能耗較高，整體計算,實現(xiàn)負能煉鋼難度大大增加，但從提升轉爐煉鋼整 體技術水平出發(fā)，評價負能煉鋼技術水平應包括爐外精煉等。,3、 主要設備 轉爐鋼生產工藝必須的生產設備鐵水預處理爐、頂?shù)讖痛缔D爐、爐外精煉爐等，還 應包括轉爐煤氣凈化處理、余熱利用及轉爐煤氣利用等設備。如OG法等濕式除塵設備 或LT法等干式除塵設備、除塵風機、余熱鍋爐、回收轉爐煙氣物理熱設備及各種轉爐煤 氣利用技術設備等。 4、主要技術經濟指標 轉爐負能煉鋼技術清潔生產

16、指標：煤氣平均回收量達到90 m3/噸鋼；回收煤氣的熱值應大于7MJ/m3（CO含量應大于55%）；蒸汽平均回收量80Kg/噸鋼；排放煙氣含塵量10 mg/m3。若按全面推廣應用轉爐負能煉鋼技術，單位產品節(jié)能23.6Kg標煤/噸鋼計算， 5、 技術應用情況 我國大型轉爐負能煉鋼技術已日益成熟，寶鋼等企業(yè)已達到國際領先水平；中型轉爐已逐步實現(xiàn)負能煉鋼；小型轉爐也初步具備相應生產裝備條件，通過加強煤氣回收也可實現(xiàn)負能煉鋼。相關企業(yè)在應用轉爐負能煉鋼技術過程中取得的經驗有：提高轉爐作業(yè)率，縮短冶煉周期可降低冶煉電耗；優(yōu)化二次除塵風機運行參數(shù)，實現(xiàn)節(jié)電；采用計算機終點控制等技術，降低氧氣消耗；加強設備維護，加強煤氣回收，減少轉爐煤氣放散率；采用蓄熱燃燒技術烘烤鋼包，有效增加轉爐煤氣用戶；縮短冶煉時間，提高生產效率；合理優(yōu)化工藝流程。,6. 技術使用單位 寶鋼是我國最早實現(xiàn)“負能煉鋼”的鋼鐵企業(yè)，雖然調整品種結構，增加爐外精煉、電磁攪拌等耗能新工藝裝備，轉爐工序能耗壓力加大，但通過深入挖潛，繼續(xù)保證了轉爐負能煉鋼技術有效實施。 近年來武鋼三煉鋼、馬鋼一煉鋼、鞍鋼一煉鋼、本鋼、唐鋼等一批中型轉爐也都成功應用負能煉鋼技術，在萊鋼等小型轉爐負能煉鋼技術也取得突破。但各技術使用單位在負能煉鋼涵蓋范圍方面還不統(tǒng)一，有些企業(yè)未將鐵水脫硫預處理、爐外精煉等能耗納入其