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轉爐煉鋼工藝各項指標取決于鐵水的化學成分,而對鐵水的主要要求是含硫量低(低于0.03%),相應要求較高含硅(0.7%-0.9%)及具有優(yōu)化造渣所需的錳量(0.8%-1.0%)。煉鐵煉鋼各階段脫硫過程理化規(guī)律及動力特性分析表明,在動力方面,在鐵水中比在鋼水中更容易保證脫硫反應,因為在含碳量較高及氧化度較低條件下硫具有更高的活性。然而在高爐煉鐵當中很難脫硫,因為在高爐一系列復雜的氧化—還原反應中,深脫硫的各種熱動力條件的能量不可避免地會增高硅含量并因此導致石灰及焦炭消耗的增加及產(chǎn)量的下降。因此,生產(chǎn)低硫鐵需周密策劃工藝,采用含硫最少的爐料及制備高堿度混成渣。在轉爐吹煉中脫硫也無效果,因為鋼渣系中達不到平衡狀態(tài),渣與鋼間的硫分配系數(shù)因熔池氧化度高及碳含量低,僅為2-7。如此低的硫分配系數(shù)使得難以在轉爐冶煉中實現(xiàn)深脫硫,并導致煉鋼生產(chǎn)在技術及經(jīng)濟上的巨大消耗。無論是在高爐煉鐵,還是在轉爐煉鋼當中都保證不了金屬有效脫硫所需的熱動力條件,因此進行高爐煉鐵及轉爐煉鋼過程中的深脫硫研究,在技術及經(jīng)濟上都是不可取的。而合理的作法是將脫硫過程從高爐及轉爐中分離出來。這就可簡化燒結—高爐—轉爐生產(chǎn)流程降低生產(chǎn)成本。將脫硫從高爐及轉爐中分離出來,使高爐爐外脫硫成為設計大型聯(lián)合鋼廠和重要工藝環(huán)節(jié),在冶煉低硅鐵的同時不必再為保證轉爐中的精煉進行代價很高的高爐爐外脫硅。鐵水原始硅含量低還可降低錳含量。在氧氣轉爐煉鋼中錳的作用非常重要,它決定著及早造渣所需的條件并對出鋼前終點鋼水氧化度起調(diào)節(jié)作用,長期實踐證明,需設法使鐵水中錳保持0.8%-1.0%的水平,因而在燒結混合料中必需補充錳,而這就提高了成本。燒結—高爐—轉爐各流程錳平衡分析表明,上述錳在高爐里還原、然后在轉爐里氧化導致錳原料及錳本身不可彌補的巨大損失,而且還給各生產(chǎn)流程操作增加很多麻煩。在碳含量很低(0.05%-0.07%)條件下停止吹煉時,氧化度的影響如此之大,以致會把錳的最終含量定在極窄范圍內(nèi),實際上已很少再與鐵水原始錳含量相關。在這種條件下,盡管鐵水原始錳含量達0.5%-1.2%,但鋼的最終錳含量實際上都一樣(0.07%-0.11%)。因此在當代轉爐煉鋼工藝條件下(各爐次都有過吹操作),沒必要在燒結混合料中使用含錳原料來提高鐵水原始錳含量,更合理的作法是冶煉低錳鐵。同時為節(jié)約低錳鐵在轉爐煉鋼中脫氧的用量,研究直接采用錳礦石的效果具有重要意義。對眾多爐次進行工業(yè)平衡計算所得工藝指標的對比表明,冶煉鐵水不添加錳礦石,而在轉爐煉鋼中添加錳礦石,與用含錳1.13%的鐵水煉鋼,這兩種煉鋼法相比,前者每噸生鐵可節(jié)省錳礦石15.3kg.此外,還可減少錳鐵1.3kg/t鋼、石灰5kg/t,氧氣2.17m3/t的耗量,并可大大縮短吹煉時間。鐵水中硅、錳含量低及無需脫硫,這些條件會改變造渣機理及動力特性,因為這時石灰消耗下降,渣量減少,渣堿度及氧化度增高。在這樣的條件下,渣的精煉功能只限于鐵水脫磷。這樣就能在轉爐冶煉本身中多次利用渣,使渣具有很高的精煉能力。根據(jù)這一原則開發(fā)出轉爐煉鋼新工藝,即在轉爐煉鋼本身中多次(3-5次)利用后期渣(循環(huán)造渣)。采用這樣的工藝可降低石灰消耗及渣中鐵損。及早造就高堿度氧化渣,及使硅、錳含量低可提供鋼水深脫磷所需的強勁動力。
2)轉爐煉鋼原料質量有待提高。我國轉爐煉鋼用石灰的含硫量比較高,許多鋼廠達0.06%甚至更高,這不僅影響轉爐鋼的性能,施工混鐵爐定制玉林而且冶煉過程中產(chǎn)生的二氧化硫對環(huán)境也會造成嚴重污染。3)我國轉爐煉鋼自動化控制水平,特別是動態(tài)控制水平需要進一步提升。目前,歐洲大部分鋼鐵企業(yè)轉爐煉鋼生產(chǎn)都實現(xiàn)了快速出鋼,即大部分爐次終點不倒爐、不取樣而直接出鋼。國內(nèi)企業(yè)的控制水平與先進指標還有一定差距。4)我國轉爐煉鋼技術發(fā)展不平衡。無論是自動煉鋼水平、同樣爐齡復吹條件下的碳氧積水平、煤氣蒸汽回收量、對精煉工藝掌握的深度還是供氧強度與冶煉周期等主要技術經(jīng)濟指標,先進與落后的鋼廠差距較大。5)我國轉爐煉鋼終點鋼水氧含量普遍偏高混鐵爐施工定制,這大大增加了高品質鋼冶煉的難度。高效率低成本的轉爐脫[Si]和[P]工藝還未能全面推廣。我國先進企業(yè)全新流程在原料消耗與生產(chǎn)效率上與國外先進企業(yè)還有一定差距。今后,我國鋼鐵企業(yè)還要進一步增強環(huán)保意識,進一步做好煉鋼節(jié)水、節(jié)能和生態(tài)環(huán)境保護等工作。
氧槍的結構及性能在很大程度上決定著氧氣煉鋼的效果。特別是對于頂吹氧氣轉爐煉鋼過程,氧槍起著主導全局的作用。它支配著氧氣射流與熔池的接觸面積、氧氣射流的穿透深度、熔池的攪拌狀態(tài)、元素的氧化程度、熔池的升溫速度、渣中氧化鐵含量等重要工藝因素,因而對化渣、噴濺、雜質的去除、轉爐煉鋼終點控制以及各項煉鋼技術經(jīng)濟指標都起著重要作用。氧槍由噴頭、槍身和槍尾三部分構成。噴頭由工業(yè)純銅制造,是氧槍的最重要的部分。是幾種噴頭的結構,a、b、c為氧氣轉爐用噴頭,高壓氧(0.6~1.0MPa)由內(nèi)管供入,在噴頭處分流進入若干個先收縮后擴張的拉瓦爾型噴嘴,一般中小轉爐采用3個噴嘴,稱為三孔噴頭,大爐子(100t以上)用4~6個噴嘴。為了使煉鋼產(chǎn)生的CO氣在爐內(nèi)燃燒成CO2(二次燃燒)的比例增大,需應用雙流噴頭或分流噴頭。雙流噴頭有利于主氧流和副氧流比值的調(diào)節(jié),但要在槍身處增加一層副氧流道。平爐和電弧爐所用噴頭,氧氣沿內(nèi)管和中管間的空隙流入,噴嘴為直圓筒形,但孔數(shù)較多,而且和中心線的夾角也大得多。槍身為3根(雙流氧槍為4根)同心的無縫鋼管,下端連接噴頭,上端和槍尾相連。槍尾包括供氧、進水和排水支管及連接法蘭和密封膠圈,通過槍尾和車間的氧氣管網(wǎng)和高壓水管網(wǎng)相連接。
高爐內(nèi)型特征是:矮胖爐型,減少爐腹角和爐身角,加大死鐵層深度;高爐有效容積為3200㎡;采用立式大構架結構,框架柱間距18m×18m;爐體框架平臺由一層爐頂平臺、一層爐底平臺和五層爐身平臺組成,各平臺之間設有雙向走梯。高爐本體是整個煉鐵系統(tǒng)最主要設備,發(fā)生事故頻率高,事故類型多,在實際生產(chǎn)中為危險重點控制對象。其主要危險有害因素如下:(1)火災、爆炸采集者退散a.開氧氣者在氧氣閥門附近抽煙或周圍有人動火,可能發(fā)生火災。b.風口、渣口及水套,密封性不好,引起煤氣泄漏,在有火星、火源的情況下,可能發(fā)生火災、爆炸事故。c.在停電斷水情況下,由于事故供水不及時,致使爐內(nèi)溫度過高,發(fā)生爐體開裂,引起火災。d.爐頂壓力過高又無法控制,可能導致,爐體爆炸,并引起火災。e.高爐停吹氧氣,可能造成火災、爆炸事故。f.在高爐休風、檢修、停電、停水情況下,由于誤操作,可能發(fā)生火災爆炸事故。