高爐轉(zhuǎn)爐流程.ppt

2020年1月9日 2鋼鐵生產(chǎn)主流程 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程2 2廢鋼 電爐煉鋼流程2 3鋼的爐外精煉2 4鋼的連續(xù)澆鑄2 5長型材加工2 6扁平材加工2 7鋼材的深加工2 8物流和總圖運(yùn)輸 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 目前 鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主要生產(chǎn)流程還是傳統(tǒng)流程 采礦 選礦 鐵礦石 原料預(yù)處理 高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼 爐外精煉 連續(xù)鑄鋼 軋鋼 成品鋼材短流程Mini Mill 海綿鐵或廢鋼 電爐煉鋼 爐外精煉 連續(xù)鑄鋼 軋鋼 成品鋼材 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2 1 1高爐煉鐵用原料 燃料原料是高爐冶煉的基礎(chǔ) 精料 是高爐穩(wěn)定 順行 優(yōu)質(zhì) 低耗 高產(chǎn) 長壽的主要條件 因此在高爐煉鐵生產(chǎn)中 要求盡可能精的原料 高爐煉鐵原料 鐵礦石 燃料和熔劑鐵礦石 天然富礦 人造富礦 1 6 2 0t THM 燃料 焦炭 噴吹燃料 如煤粉 0 4 0 6t THM 熔劑 石灰石 白云石 0 2 0 4t THM 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 1高爐煉鐵用原料 燃料 1 鐵礦石能從中提取鐵或鐵的化合物的礦物 富鐵礦 可直接冶煉的 如 含鐵50 的天然 富 鐵礦 貧鐵礦 品位太低 需經(jīng)選礦加工富集的鐵礦石 鐵精礦 經(jīng)選礦加工處理后獲得的高品位鐵礦石 通常為粉礦 粒度 200目左右 脈石 礦中沒有利用價(jià)值的礦物 通常在礦石處理過程被廢棄 我國鐵礦石資源特點(diǎn) 分布 廣 品位 貧 成分 雜 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2 1 1高爐煉鐵用原料 燃料鐵礦石分類及特征 赤鐵礦 Fe2O3 理論含鐵量70 含氧30 暗紅色 還原性好 含P S As少 又稱為紅礦 磁鐵礦 Fe3O4 理論含鐵量72 4 含氧27 6 灰色或黑灰色結(jié)構(gòu)致密 堅(jiān)硬有磁性 還原性差 含P S較高 如我國海南島 內(nèi)蒙古白云鄂博礦 褐鐵礦 mFe2O3 nH2O 理論含鐵量55 66 暗褐色或黑色 結(jié)構(gòu)疏松 還原性好 我國這種礦石不多 菱鐵礦 FeCO3 含鐵48 2 灰色或黃褐色 焙燒后含鐵量提高 變得多孔 還原性好 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 1高爐煉鐵用原料 燃料高爐煉鐵對鐵礦石要求 品位高 即鐵礦石含鐵量高脈石成分少 且以堿性為主 CaO MgO多較好有害雜質(zhì)少 有益元素適中 特別S P少還原性好 易還原高溫冶金性能好強(qiáng)度高 粒度均勻化學(xué)成分穩(wěn)定 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 1高爐煉鐵用原料 燃料人造富礦 燒結(jié)礦球團(tuán)礦燒結(jié)礦 鐵礦粉 精礦粉 富礦粉 含鐵粉塵和煙塵 加入適量的燃料和熔劑燒結(jié)成塊礦 優(yōu)點(diǎn) 可利用粉礦 擴(kuò)大礦源 冶金性能好球團(tuán)礦 把潤濕的精礦粉和少量添加劑混合 在造球機(jī)中滾成8 15mm的圓球 再經(jīng)過干燥和焙燒 使生球固結(jié) 成為適合高爐使用的含鐵原料 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 1高爐煉鐵用原料 燃料 2 燃料 燃料燃燒給高爐煉鐵提供熱量和還原劑焦炭 高爐消耗的熱量70 80 來自焦炭作用 發(fā)熱劑 還原劑 料柱骨架對焦炭質(zhì)量要求 灰分低 S P雜質(zhì)少 強(qiáng)度高 粒度均勻 粉末少 成分穩(wěn)定 揮發(fā)分適當(dāng) 噴吹燃料 風(fēng)口 煤粉 重油 天然氣目的 代替焦炭 代替部分焦炭提供熱能和化學(xué)能 對煤粉要求 灰分含量低 固定碳高 含硫低 可磨性好 粒度細(xì) 燃燒性好 爆炸性弱 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 煉焦工藝流程 煤洗煤配煤煉焦熄焦焦炭高爐 2020年1月9日 2 1 1高爐煉鐵用原料 燃料 3 熔劑目的 形成低熔點(diǎn)的化合物 并能達(dá)到完全熔化 且具有良好的流動(dòng)性 使渣鐵容易分離 并有利于脫硫 熔劑種類 堿性熔劑 石灰石 石灰 白云石 酸性熔劑 石英 硅石 對堿性熔劑要求 有效成分含量高 堿性氧化物含量高 酸性氧化物含量低 S P含量低 粒度均勻 強(qiáng)度好 粉末少 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 2鐵礦粉造塊 1 粉礦造塊的意義我國的鐵礦大部分是貧礦 必須經(jīng)過選礦與造塊之后才能入高爐 富礦越來越少 不得不大量利用貧礦 富礦開采過程產(chǎn)生大量粉礦 粉礦不能直接入高爐冶煉 充分利用工業(yè)廢品 如 高爐爐塵 軋鋼鐵皮 均熱爐爐渣等 改善和控制含鐵原料的冶金性能 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 2鐵礦粉造塊造塊方法 燒結(jié)法和球團(tuán)法配加熔劑 去除有害雜質(zhì) 人造富礦或熟料 粉礦經(jīng)造塊后獲得的燒結(jié)礦和球團(tuán)礦 冶金性能高于天然富塊礦 統(tǒng)稱人造富礦或熟料 我國鞍鋼 首鋼 本鋼 95 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 2鐵礦粉造塊 2 燒結(jié)礦生產(chǎn)將礦粉 富礦粉或精礦粉 燃料 焦末或無煙煤 熔劑 石灰粉 石灰石粉 白云石粉等 按一定比例混合 然后放在燒結(jié)機(jī)上點(diǎn)火進(jìn)行燒結(jié) 利用其中燃料燃燒所產(chǎn)生的熱量 使局部生成液相 將礦粉粘結(jié)在一起 形成堅(jiān)實(shí)而多孔的燒結(jié)礦 燒結(jié)工藝流程 原料準(zhǔn)備 配料 混合 鋪底料 布料 點(diǎn)火 燒結(jié) 冷卻 破碎 篩分 成品燒結(jié)礦 高爐 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 鋼鐵廠燒結(jié)工藝流程 2020年1月9日 2 1 2鐵礦粉造塊 2 燒結(jié)礦生產(chǎn)抽風(fēng)燒結(jié)設(shè)備及產(chǎn)品 燒結(jié)機(jī)本體 布料設(shè)備 點(diǎn)火器和抽風(fēng)除塵系統(tǒng)組成有效抽風(fēng)面積 臺車有效長度 寬度料層厚度 300 400mm 目前最高已達(dá)700mm點(diǎn)火溫度 1050 1300 時(shí)間0 5 2 0min抽風(fēng)負(fù)壓 900 1200mmH2O柱能耗 64 3kg標(biāo)準(zhǔn)煤 t燒結(jié)礦還原性 目前低溫?zé)Y(jié)生產(chǎn)的鐵酸鈣型燒結(jié)礦 還原性好 強(qiáng)度也較高 堿度 自熔性 1 0 1 4 熔劑性 1 4 高堿度 1 8 2 5 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 2鐵礦粉造塊 3 球團(tuán)礦生產(chǎn)將精礦粉 熔劑和少量粘結(jié)劑 在造球機(jī)中滾成直徑8 15mm的生球 然后干燥 焙燒固結(jié)成型 成為具有良好冶金性能的含鐵原料 發(fā)展球團(tuán)礦原因 過細(xì)精礦粉不易燒結(jié)易于成球 球團(tuán)礦粒度均勻 微氣孔多 還原性好 強(qiáng)度高 易于貯存 冶金性能好 可生產(chǎn)氧化球團(tuán) 預(yù)還原球團(tuán) 金屬化球團(tuán)等 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 球團(tuán)礦生產(chǎn)工藝流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝高爐煉鐵是現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的重要部門 高爐冶煉產(chǎn)品 生鐵或鐵水是煉鋼的原料 高爐產(chǎn)生的大量煤氣是重要的二次能源 高爐是原材料和能量的巨大消耗者 能耗占1 3 1 2 消耗焦炭80 高爐本體及附屬系統(tǒng) 高爐本體 供料系統(tǒng) 送風(fēng)系統(tǒng) 煤氣凈化除塵系統(tǒng) 燃料噴吹系統(tǒng)和渣鐵處理系統(tǒng)等 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 高爐生產(chǎn)工藝流程 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 1 高爐冶煉過程及其特點(diǎn)高爐冶煉特點(diǎn) 逆流反應(yīng)器 在逆流 爐料下降及煤氣上升 過程中 完成復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng) 黑箱 過程 在投入 裝料 及產(chǎn)出 鐵 渣 煤氣 之外 無法直接觀察爐內(nèi)反應(yīng)過程 生產(chǎn)過程的連續(xù)性 維持高爐順行 保證煤氣流合理分布及爐料均勻下降 是冶煉過程的關(guān)鍵 熱效率高 生產(chǎn)能力大 機(jī)械化和自動(dòng)化水平較高 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 1 高爐冶煉過程及其特點(diǎn)高爐冶煉三大過程 還原過程 實(shí)現(xiàn)礦石中金屬元素 主要是Fe 和氧元素的化學(xué)分離 造渣過程 實(shí)現(xiàn)已還原的金屬與脈石的熔融態(tài)機(jī)械分離 傳熱及渣鐵反應(yīng)過程 實(shí)現(xiàn)成分及溫度均合格的液態(tài)鐵水 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 2 高爐冶煉過程主要反應(yīng)燃燒反應(yīng) 風(fēng)口回旋區(qū) 燃燒帶 作用 提供熱源 提供還原劑CO 提供爐料下降的空間 燃燒帶 風(fēng)口前碳被氧化而氣化的區(qū)域 又叫風(fēng)口回旋 循環(huán) 區(qū) 它是高爐內(nèi)唯一的氧化區(qū)域 又稱氧化帶 焦炭75 以上C到達(dá)風(fēng)口前燃燒 其它參與還原 氣化 滲C 風(fēng)口區(qū)為高溫 過剩C 離開燃燒帶的碳氧化物全為CO 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 2 高爐冶煉過程主要反應(yīng)燃燒反應(yīng) 風(fēng)口回旋區(qū) 燃燒帶 燃燒反應(yīng)及其產(chǎn)物 C O2 CO2 33388kJ kgC 7980kcal 完全燃燒 C 1 2O2 CO 9791kJ kgC 2340kcal 不完全燃燒 C過剩O不足 CO2 C 2CO 13806kJ kgC 3300kcal 碳?xì)饣磻?yīng) 強(qiáng)烈吸熱 C H2O H2 CO 6911kJ kgH2O最終燃燒產(chǎn)物 CO H2 N2 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 2 高爐冶煉過程主要反應(yīng)鐵氧化物還原反應(yīng) 間接還原 逐級還原性 3Fe2O3 CO H2 2Fe3O4 CO2 H2O Fe3O4 CO H2 3FeO CO2 H2O FeO CO H2 Fe CO2 H2O 放熱反應(yīng) 直接還原 FeO C Fe CO Q高溫區(qū)強(qiáng)烈吸熱反應(yīng) CO2 C 2CO FeO CO Fe CO2 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 2 高爐冶煉過程主要反應(yīng)非鐵氧化物還原反應(yīng) 全部直接還原 全部吸熱Si的還原 SiO2 2C Si 2CO QMn的還原 MnO C Mn CO QP的還原 2Ca3 PO4 2 3SiO2 10C 3Ca2SiO4 4P 10COTi還原 TiO2 2C Ti 2CO QV的還原 V2O5 5C 2 V 5CO Q 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 2 高爐冶煉過程主要反應(yīng)脫硫反應(yīng) FeS CaO C CaS Fe CO 4660kJ kgS有利于脫硫的因素 溫度 T 爐渣脫硫能力 爐渣堿度 R 即 爐渣內(nèi)堿性氧化物量 有利于脫硫氣氛影響 還原 還原性氣氛 渣中 FeO LS 提高鐵水中 S 的活度系數(shù)f S 鐵水中C Si P LS 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 2 高爐冶煉過程主要反應(yīng)滲碳反應(yīng)與鐵水形成 液鐵滲碳 3Fe液 C焦 Fe3C液固 液反應(yīng) 滲碳速度快 滲碳量大 可達(dá)終點(diǎn) C 水平3 0 4 5 鐵水形成 滲碳 合金元素還原溶入 熔點(diǎn)下降 成液態(tài) 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 3高爐煉鐵原理及工藝 3 高爐造渣過程 三分煉鐵 七分煉渣 固相反應(yīng)和礦石軟化 初渣的形成 熔融狀態(tài) 流動(dòng)性差 FeO10 30 中間渣 滴落下降過程中的成分 溫度都不斷變化的爐渣 終渣 渣 鐵口定期排出的爐渣 FeO最低 0 5 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 4高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo) 生鐵合格率 生鐵化學(xué)成分符合國家標(biāo)準(zhǔn)的總量占生鐵總產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù) 它是衡量生鐵質(zhì)量的指標(biāo) V 生鐵日產(chǎn)量 P 有效容積 Vu t m3 d產(chǎn)量指標(biāo) 高爐有效容積利用系數(shù) V 指每m3高爐有效容積 每晝夜生產(chǎn)的合格生鐵量 休風(fēng)率 高爐休風(fēng)時(shí)間 不包括計(jì)劃大 中 小修 占日歷工作時(shí)間的百分?jǐn)?shù) 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 4高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能源指標(biāo) 焦比K 每煉一噸生鐵消耗的干焦炭量 單位kg tFe煤 油 比 每煉一噸生鐵所噴吹的煤粉 重油 量 單位kg tFe煤粉 重油 置換比 噴吹1kg煤粉 重油 所能代替的焦炭kg數(shù)燃料比 生產(chǎn)一噸生鐵消耗的燃料總量 即等于焦比 煤比 油比綜合焦比 焦比 煤比 煤粉置換比 油比 重油置換比 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 4高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)強(qiáng)化指標(biāo) 冶煉強(qiáng)度I 每立方米高爐有效容積 每晝夜燃燒的焦炭量 t m3 d V I K經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 生鐵成本 生產(chǎn)每噸合格生鐵所需原料 燃料 材料 動(dòng)力 人工等一切費(fèi)用的總和 元 tFe爐齡 高爐一代壽命 從高爐點(diǎn)火到停爐大修之間實(shí)際運(yùn)行的時(shí)間或單位m3有效容積生產(chǎn)的生鐵總產(chǎn)量 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 高爐煉鐵設(shè)備高爐煉鐵新技術(shù) 1 強(qiáng)化用氧 2 噴吹燃料 3 環(huán)境保護(hù)和熱能利用非高爐煉鐵 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 高爐煉鐵設(shè)備 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 高爐煉鐵設(shè)備 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 高爐煉鐵設(shè)備 2020年1月9日 第一次課程作業(yè)1 冶金的基本概念 鋼與鐵的主要區(qū)別 2 一般工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)流程圖 鋼材料生產(chǎn)與國民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系3 煉鐵生產(chǎn)用的原料 燃料 生鐵主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 4 高爐煉鐵的特點(diǎn)及主要化學(xué)反應(yīng) 5 某高爐容積2000m3 年產(chǎn)150萬噸煉鋼生鐵 消耗60萬噸焦炭 每噸生鐵噴吹煤粉150kg 置換比為0 9 計(jì)算高爐有效容積利用系數(shù) 焦比 燃料比 綜合焦比及冶煉強(qiáng)度各為多少 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 轉(zhuǎn)爐裝鐵水 轉(zhuǎn)爐爐體 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 1 煉鋼用原材料主原料 鋼鐵料 生鐵 鐵水 冷生鐵廢鋼 本廠 外購輔原料 造渣劑 石灰 石灰石 螢石 白云石 合成渣料冷卻劑 氧化劑 鐵礦石 氧化鐵皮 球團(tuán) 燒結(jié)礦脫氧劑 合金料 Fe Si Mn Fe Al合金等 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 2 煉鋼基本原理 煉鋼基本任務(wù)四脫 C P S O 二去 氣 夾 升溫 合金化脫C 區(qū)分鋼鐵 C 硬度 強(qiáng)度 脆性 脫S P 有害元素 S熱脆 P冷脆脫O 鋼中氧含量過多變脆去氣 夾雜 氣 H N 非金屬夾雜 氧 硫 氮 硫 磷化合物 升溫 合金化完成任務(wù)措施 供氧 造渣 升溫 加脫氧劑 加合金料 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 2 煉鋼基本原理 煉鋼爐渣爐渣作用 控制氧化還原過程輸送氧吸收夾雜 防止吸氣其它作用 不利 侵蝕爐襯 降低爐襯壽命降低金屬回收率 煉鋼渣 FeO 20 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)爐渣來源 雜質(zhì)氧化爐襯侵蝕造渣材料 脈石廢鋼帶入泥沙爐渣組成 氧化物 硫化物 氟化物基本體系 CaO SiO2 FeO堿性渣 堿度CaO SiO2 2 5 4 0 酸性渣氧化性渣 FeO高 還原性渣 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)煉鋼爐渣性質(zhì) 堿度 CaO SiO2氧化性 爐渣向金屬熔池傳氧的能力 O O 渣 平 O 實(shí) O 0 氧化渣 O 0 還原渣 FeO 表示爐渣氧化性全鐵表示法 FeO FeO 0 90 Fe2O3 合理爐渣粘度 合適 0 02 0 1Pa s粘度 成分 溫度 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 2 煉鋼基本原理 鋼液中元素氧化反應(yīng)的一般規(guī)律供氧方式 直接傳氧 1 2O2 2 O 吸附 O 吸附 O 間接傳氧 FeO FeO Fe O 渣中 FeO低 直接傳氧 渣中 FeO高 間接傳氧煉鋼過程中元素氧化次序 t 1530 C Si Mn P Fe1530 t 1400 Si C V Mn P Fet 1400 Si V Mn C P Fe 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 煉鋼過程中元素的氧化與還原Fe的氧化 煉鋼初期直接氧化 O2 2 Fe 2 FeO 間接氧化 O Fe FeO 傳氧 爐渣 FeO 金屬液Si的氧化與還原 煉鋼前期全部氧化 強(qiáng)烈放熱 Si O2 SiO2 直接氧化 氧流直接吹入金屬熔池 Si 2 FeO SiO2 2 Fe 間接氧化 渣金界面 成渣 SiO2 2 FeO 2FeO SiO2 2FeO SiO2 2 CaO 2CaO SiO2 2 FeO 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 Mn的氧化 冶煉前期大量氧化 但氧化程度比Si低間接氧化 Mn FeO MnO Fe 主要反應(yīng)脫碳反應(yīng) 作用 a 將碳氧化脫除到所煉鋼種要求 b 產(chǎn)生沸騰 增強(qiáng)攪拌 增大反應(yīng)接觸面 加速傳質(zhì)傳熱 改善動(dòng)力學(xué)條件 均勻溫度 成分 有利于氣體夾雜物的排除 c CO通過渣層產(chǎn)生氣 渣 金屬三相乳化液 形式 a C 1 2O2 COb C FeO Fe COc C O CO 主要反應(yīng) 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 煉鋼過程中元素的氧化與還原脫磷反應(yīng) P害處 a 冷脆 b 偏析度大 P越低越好 鋼 P 0 04 高爐不能脫P(yáng) 煉鋼造渣目的之一是脫P(yáng) 脫P(yáng)地點(diǎn) 爐渣 金屬界面 加石灰2 P 5 FeO 4 CaO 4CaO P2O5 5 Fe 脫P(yáng)有利條件 a 提高爐渣堿度 CaO b 提高爐渣氧化性 FeO c 較低熔池溫度 脫磷為放熱反應(yīng)d 加大渣量 降低渣中 P2O5 濃度 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 煉鋼過程中元素的氧化與還原脫硫反應(yīng) 煉鋼脫硫能力 成本高 不宜提倡S害處 鋼中FeS 無限溶于液體鐵中 幾乎不溶于固態(tài)鐵中 降溫時(shí) FeS與Fe形成低熔點(diǎn) 985 共晶體 軋制時(shí) 形成晶界 偏析 熱脆脫S反應(yīng) 爐渣脫硫總反應(yīng)式 FeS CaO CaS FeO 脫S有利條件 a 提高堿度 但需保證爐渣具有良好的流動(dòng)性b 高溫 脫硫?yàn)槲鼰岱磻?yīng)c 低 FeO 并加速化渣d 大渣量 大渣量或多次放渣造新渣 稀釋 CaS 濃度煉鋼脫硫不利方面 增加煉鋼時(shí)間 降低生產(chǎn)率 消耗熱量 降低金屬回收率 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 煉鋼基本原理 脫氧和合金化脫氧 脫氧目的 氧害處 a 破壞鋼錠合理結(jié)構(gòu) b 降低鋼的機(jī)械性能 液 固態(tài)溶解度差 c 加強(qiáng)熱脆傾向 脫氧方法 沉淀脫氧 擴(kuò)散脫氧 真空脫氧脫氧劑 硅鐵 錳鐵 鋁及硅鈣等復(fù)合脫氧劑 沉淀 合金化 加入某一種或幾種合金元素 使其在鋼中的含量達(dá)到成品鋼的規(guī)格的操作過程 與脫氧同時(shí)進(jìn)行 不氧化元素 Ni Mo Cu 裝料時(shí)加入弱氧化元素 W Cr Mn 以鐵合金加入爐內(nèi)或鋼包易氧化元素 Al Ti Si B V Nb 脫氧好后加入 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 3 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼特點(diǎn)生產(chǎn)率高 原料適應(yīng)性強(qiáng) 冶煉的鋼質(zhì)量好 品種多 基建投資少 建設(shè)速度快 熱效率高 成本低 利于自動(dòng)化生產(chǎn)和開展綜合利用 不足之處 金屬損失大 氧利用率不高 脫S P能力不強(qiáng)LD LinzandDonawitz 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 3 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間設(shè)備及布置頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間 包括原料系統(tǒng) 加料 冶煉和澆注系統(tǒng) 鋼錠模準(zhǔn)備系統(tǒng) 此外還包括爐渣處理 除塵 動(dòng)力系統(tǒng)等 a 原料跨 主要組織鐵水和廢鋼的供應(yīng)b 轉(zhuǎn)爐跨 布置轉(zhuǎn)爐及其傾動(dòng)機(jī)構(gòu) 氧槍及副槍等c 澆注跨 將鋼水通過鋼錠模車或連鑄機(jī) 澆注成鋼錠或鋼坯 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼主體設(shè)備及氧槍 2020年1月9日 原料供應(yīng)設(shè)備鐵水供應(yīng)設(shè)備 供應(yīng)充足及時(shí) 鐵水成分均勻 溫度穩(wěn)定 稱量準(zhǔn)確鐵水供應(yīng)方式 a BF 鐵水罐車 混鐵爐 鐵水罐 稱量 轉(zhuǎn)爐b BF 鐵水罐車 鐵水罐 稱量 轉(zhuǎn)爐c BF 混鐵車 鐵水罐 稱量 轉(zhuǎn)爐廢鋼供應(yīng)設(shè)備 散狀料供應(yīng)設(shè)備 鐵合金供應(yīng)設(shè)備 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 轉(zhuǎn)爐主體設(shè)備爐體設(shè)備 轉(zhuǎn)爐爐體 爐體支撐裝置 傾動(dòng)裝置爐體支撐系統(tǒng) 傾動(dòng)機(jī)構(gòu) 氧槍及升降裝置 副槍裝置氧槍及升降 換槍裝置 拉瓦爾形 3 5孔噴頭 紫銅 副槍裝置 快速 間斷檢測吹煉過程中熔池溫度 碳 氧含量信息 取樣煙氣凈化處理設(shè)備煤氣處理 燃燒法 未燃法 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 2 1 5轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 3 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的供氧特征硬吹 槍位較低或較高氧壓 氧流對液面有較高沖擊力 金屬液被沖成一深坑 氧流沖擊面積較小 特點(diǎn) 金屬液強(qiáng)烈循環(huán) 提高脫碳速度 渣中FeO含量低 不利化渣 軟吹 槍位較高或較低氧壓 沖擊面積大 特點(diǎn) 熔池?cái)嚢栎^弱 脫碳速度較低 渣中FeO含量高 有利化渣 所以前期槍位較高 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 3 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的操作過程a 補(bǔ)爐 裝料 先裝廢鋼 再裝鐵水b 吹煉 吹O2 加一批渣料 吹煉過程分三期 初期 Si Mn氧化期 2 3min Fe氧化 P氧化中期 C氧化期 溫度 FeO 爐渣起泡 加二批渣料后期 Fe取代C被氧化 渣中FeO 鋼液中O濃度 當(dāng)判斷達(dá)到終點(diǎn)T和C時(shí) 提升氧槍 停止供氧c 出鋼 成分 溫度合格時(shí) 搖爐出鋼 預(yù)脫氧 倒渣轉(zhuǎn)爐吹煉周期30 45min 吹煉時(shí)間15 20min 2 1高爐煉鐵 轉(zhuǎn)爐煉鋼流程 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 2020年1月9日 北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)控制靜態(tài)控制 按物料 熱平衡計(jì)算鐵水 廢鋼 造渣材料加入