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摘要相比較電爐而言,近十年來,我國轉爐煉鋼生產流程工藝與裝備技術的進步幅度是明顯的。而未來,這種生產流程結構不盡合理的現(xiàn)象亦會逐步改變。近年來,我國轉爐鋼產量占粗鋼總產量的比例日益增強,2003年我國轉爐鋼比為82.4%,到2013年這一比例已增至93%,而近十年來,世界轉爐鋼與電爐鋼比例基本保持在7:3的平均水平,我國與之相比轉爐鋼比過高。未來我國這種鋼鐵生產流程結構不盡合理的現(xiàn)象會隨著我國資源條件、市場需求變化和綠色低碳環(huán)境的需求而逐步改變。相比較而言,近十年來,我國轉爐生產流程工藝與裝備技術的進步幅度更加明顯。1、轉爐煉鋼技術發(fā)展現(xiàn)狀目前,轉爐煉鋼仍是世界上最主要的煉鋼方法,其鋼產量占世界鋼總產量的65%以上。由于我國廢鋼資源短缺,電力缺乏,電價偏高,因此電爐鋼的產量增長受到一定程度的制約,而隨著生鐵資源的充裕也給轉爐鋼產量的增長提供了良好條件。因此,轉爐鋼產量近年來獲得了快速增長。2905年我國轉爐鋼產量為3.14億噸,到2013年提高到7.65億噸。隨著轉爐鋼產量的增加,轉爐煉鋼生產工藝技術也得到迅速發(fā)展。轉爐煉鋼技術進步主要體現(xiàn)在以下幾個方面。1.1、轉爐裝備日趨大型化2001年我國100噸以上大型轉爐只有30座,產能為3602萬噸。至2013年增長到345座,產能超過5.08億噸,13年間大型轉爐的生產能力增長了14倍。其中300噸轉爐從3座增加到11座,產能從678萬噸增長到2759萬噸以上。從數(shù)量上來看,我國現(xiàn)有轉爐中以100-199噸的轉爐數(shù)量最多,而200噸及以上的轉爐數(shù)量最少,我國仍然保有一定數(shù)量的30噸以下的轉爐。因此,淘汰落后產能任務艱巨。目前,我國100噸及以上轉爐的產能約占全部轉爐產能的67.5%。隨著淘汰落后產能力度的加大,我國轉爐將進一步朝著大型化方向發(fā)展。1.2、轉爐生產工藝進一步優(yōu)化提高鋼材潔凈度是21世紀鋼材質量發(fā)展的重大技術方向。為提高鋼材質量且擴大冶煉鋼種,我國大、中型轉爐煉鋼廠都相繼增建了鐵水脫硫裝置和二次精煉裝置。近年來新建的轉爐煉鋼廠大多配置了鐵水脫硫裝置,并根據(jù)冶煉鋼種的要求配置了相應的爐外精煉裝置,一般多采用LF精煉,有些轉爐煉鋼廠還配置了Ⅵ)精煉裝置,從而為高附加值鋼種的生產提供了有利條件。我國自主設計建設的京唐公司300噸轉爐采用了國際上最先進的脫磷爐與脫碳爐分工、聯(lián)合生產的工藝,京唐公司是國際上最早采用這一先進工藝的300噸轉爐大型煉鋼廠。經過近兩年的技術攻關,脫磷爐生產周期28min,脫碳爐32min;單爐班產爐數(shù)從7-8爐次提高至16爐次,轉爐生產效率提高1倍,出鋼溫度平均降低20℃。鐵水“三脫”預處理比例達到90%;月平均轉爐終點[P]為0.006%,P+S]為150×10-6;和爐外精煉相匹配可穩(wěn)定生產[P+S50×10-6的高潔凈鋼。石灰總消耗量從傳統(tǒng)流程的50kg/t,下降到24.3kg/t,煉鋼總渣量由110kg/t下降到的47kg/t,鋼鐵料消耗降低9.lkg/t,比傳統(tǒng)轉爐煉鋼成本降低37.39元/t鋼,標志著我國大型轉爐煉鋼技術已接近國際領先水平。
汽化冷卻是采用軟化水以汽化的方式(充分利用了水汽化潛熱大的優(yōu)點)冷卻鋼鐵冶金設備并吸收大量的熱量從而產生蒸汽的裝置。其工作過程是,高溫煙氣通過汽化器(汽化煙道壁面),煙氣與汽化器存在著較大的溫差,發(fā)生熱傳遞, 高溫煙氣將自身的熱量傳遞給受熱面,同時自身溫度降低。受熱面另一側蒸發(fā)管中的水吸收煙氣熱量部分被蒸發(fā),并在蒸發(fā)管內形成了汽水混合物。由于水蒸氣的密度相對與水較小,在壓強的作用下蒸氣在蒸發(fā)管內上升,通過上升管最終進入汽包,經過汽水分離,水蒸氣從汽包引出進入蓄熱器存儲,最后送入蒸汽管網供生產生活使用。同時水下降到蒸發(fā)管底部重新進入到汽化器的下聯(lián)箱內,補充的水供給蒸發(fā)管內繼續(xù)蒸發(fā)使用。如此反復循環(huán),不斷冷卻高溫煙氣,產生蒸氣。優(yōu)點(1)采用水冷卻時,一般用工業(yè)水,由于其硬度較高,所以管道易結垢, 結垢后傳熱系數(shù)變小,影響傳熱效果,同時使部分管道發(fā)生過熱燒壞。當采用汽化冷卻時,一般用軟水可以避免結垢,從而可延長水冷管的使用壽命,減小檢修的工作量。(2)用工業(yè)水冷卻時,冷卻水全部排放掉,其帶走的熱量全部流失,未得到回收利用,采用汽冷方式,不但達到冷卻了煙氣的目的,而且可以產生蒸氣回收大量熱能供生產、生活方面使用,如果蒸氣質量較好甚至可以用來發(fā)電, 極大的降低了煉鋼成本,有效的降低了能耗。同時也是貫徹治理三廢,綜合利用這一政策的部分措施。(3)從經濟的角度來看,汽化冷卻省水省電,綜合投資費用較少,而且返本較水冷快。
基本概況:在高溫下,用還原劑將鐵礦石還原得到生鐵的生產過程。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。鐵礦石有赤鐵礦(Fe2O3)和磁鐵礦(Fe3O4)等。鐵礦石的含鐵量叫做品位,在冶煉前要經過選礦,除去其它雜質,提高鐵礦石的品位,然后經破碎、磨粉、燒結,才可以送入高爐冶煉。焦炭的作用是提供熱量并產生還原劑一氧化碳。石灰石是用于造渣除脈石,使冶煉生成的鐵與雜質分開。煉鐵的主要設備是高爐。冶煉時,鐵礦石、焦炭、和石灰石從爐頂進料口由上而下加入,同時將熱空氣從進風口由下而上鼓入爐內,在高溫下,反應物充分接觸反應得到鐵。高爐煉鐵是指把鐵礦石和焦炭,一氧化碳,氫氣等燃料及熔劑(從理論上說把金屬活動性比鐵強 的金屬和礦石混合后高溫也可煉出鐵來)裝入高爐中冶煉,去掉雜質而得到金屬鐵(生鐵)?;玖鞒?高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐,并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。爐前操作一、爐前操作的任務1、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具,按規(guī)定的時間分別打開渣、鐵口(現(xiàn)今渣鐵口合二為一),放出渣、鐵,并經渣鐵溝分別流入渣、鐵罐內,渣鐵出完后封堵渣、鐵口,以保證高爐生產的連續(xù)進行。2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。3、制作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。4、更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關的工作。高爐基本操作制度:高爐爐況穩(wěn)定順行:一般是指爐內的爐料下降與煤氣流上升均勻,爐溫穩(wěn)定充沛,生鐵合格,高產低耗。操作制度:根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。高爐基本操作制度:裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造渣制度。高爐橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼,殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技 術經濟指標良好,工藝 簡單 ,生產量大,勞動生產效率高,能耗低等優(yōu)點,故這種方法生產的鐵占世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑(石灰石),從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭(有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料)中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣,在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧,從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣,從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出,經除塵后,作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵 ,還有副產品高爐渣和高爐煤氣。高爐熱風爐熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備,是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現(xiàn)。理論研究和生實踐表明,采用優(yōu)化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。鐵水罐車鐵水罐車用于運送鐵水,實現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉移或放置在混鐵爐下,用于高爐或混鐵爐等出鐵。
煉鋼是指控制碳含量(一般小于2%),消除P、S、O、N等有害元素,保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并調整元素之間的比例,獲得最佳性能。把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內按一定工藝熔煉,即得到鋼。鋼的產品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼,一般是指軋制成各種鋼材的鋼。鋼屬于黑色金屬但鋼不完全等于黑色金屬。煉鋼過程編輯加料加料:向電爐或轉爐內加入鐵水或廢鋼等原材料的操作,是煉鋼操作的第一步。造渣:調整鋼、鐵生產中熔渣成分、堿度和粘度及其反應能力的操作。目的是通過鋼鐵高爐出渣:電弧爐煉鋼時根據(jù)不同冶煉條件和目的在冶煉過程中所采取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時,氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時,原來的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。熔池攪拌:向金屬熔池供應能量,使金屬液和熔渣產生運動,以改善冶金反應的動力學條件。熔池攪拌可藉助于氣體、機械、電磁感應等方法來實現(xiàn)。渣——金屬反應煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動性和堿度的熔渣,能夠向金屬液面中傳遞足夠的氧,以便把硫、磷降到計劃鋼種的上限以下,并使吹氧時噴濺和溢渣的量減至最小脫磷減少鋼液中含磷量的化學反應。磷是鋼中有害雜質之一。含磷較多的鋼,在室溫或更低的溫度下使用時,容易脆裂,稱為“冷脆”。鋼中含碳越高,磷引起的脆性越嚴重。一般普通鋼中規(guī)定含磷量不超過 0.045%,優(yōu)質鋼要求含磷更少。生鐵中的磷,主要來自鐵礦石中的磷酸鹽。氧化磷和氧化鐵的熱力學穩(wěn)定性相近。在高爐的還原條件下,爐料中的磷幾乎全部被還原并溶入鐵水。如選礦不能除去磷的化合物,脫磷就只能在(高)爐外或堿性煉鋼爐中進行。鐵中脫磷問題的認識和解決,在鋼鐵生產發(fā)展史上具有特殊的重要意義。鋼的大規(guī)模工業(yè)生產開始于1856年貝塞麥(H.Bessemer)發(fā)明的酸性轉爐煉鋼法。但酸性轉爐煉鋼不能脫磷;而含磷低的鐵礦石又很少,嚴重地阻礙了鋼生產的發(fā)展。1879年托馬斯(S.Thomas)發(fā)明了能處理高磷鐵水的堿性轉爐煉鋼法,堿性爐渣的脫磷原理接著被推廣到平爐煉鋼中去,使大量含磷鐵礦石得以用于生產鋼鐵,對現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展作出了重大的貢獻。堿性渣的脫磷作用 脫磷反應是在爐渣與含磷鐵水的界面上進行的。鋼液中的磷 和氧結合成氣態(tài)P2O5的反應 。電爐底吹:通過置于爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據(jù)工藝要求吹入爐內熔池以達到加速熔化,促進冶金反應過程的目的。采用底吹工藝可縮短冶煉時間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。并能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質量,降低成本,提高生產率。熔化期:煉鋼的熔化期主要是對平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開始到爐鋼花伴我煉鋼忙料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務是盡快將爐料熔化及升溫,并造好熔化期的爐渣。
1、高溫熔融物爆炸(1)鋼水、鐵水、鋼渣以及煉鋼爐爐底的熔渣都是高溫熔融物,與水接觸就會發(fā)生爆炸。當1 kg水完全變成蒸汽后,其體積要增大約1500倍,破壞力極大。北海定制混鐵爐托輥廠家(2)煉鋼爐、鋼水罐、鐵水罐、中間罐、渣罐漏鋼、漏渣及傾翻時發(fā)生爆炸;往潮濕的鋼水罐、鐵水罐、中間罐、渣罐中盛裝鋼水、鐵水、液渣時發(fā)生爆炸;向有潮濕廢物及積水的罐坑、渣坑中放熱罐、放渣、翻渣時引起的爆炸;向煉鋼爐內加入潮濕料時引起的爆炸;鑄鋼系統(tǒng)漏鋼與潮濕地面接觸發(fā)生爆炸。北海定制混鐵爐托輥廠家2、水冷系統(tǒng)漏水爆炸煉鋼工藝設備多屬高溫作業(yè),故水冷系統(tǒng)較多,如轉爐煙罩、爐口水冷系統(tǒng)、RH水冷系統(tǒng)、連鑄機結晶器的水冷系統(tǒng)等北海定制混鐵爐托輥廠家,易發(fā)的故障是水冷系統(tǒng)泄漏、與高溫液體易發(fā)生爆炸的危險煉鋼廠因為熔融物遇水爆炸的情況主要有:轉爐氧槍,轉爐的煙罩,連鑄機的結晶器的高、中壓冷卻水大漏,穿透熔融物而爆炸;煉鋼爐、精煉爐、連鑄結晶器的水冷件因為回水堵塞,造成繼續(xù)受熱而引起爆炸。