轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝.ppt

轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝 氧氣轉(zhuǎn)爐的種類(lèi) 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐氧氣底吹轉(zhuǎn)爐氧氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐氧氣頂?shù)讖?fù)合轉(zhuǎn)爐 1 頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼 特點(diǎn)生產(chǎn)率高 冶煉時(shí)間在20分鐘以?xún)?nèi) 質(zhì)量好 氣體含量少 因?yàn)镃O的反應(yīng)攪拌 將N H除去 可以生產(chǎn)超純凈鋼 有害成份 S P N H O 80PPm 冶煉成本低 耐火材料用量比平爐電爐用量低 原材料適應(yīng)性強(qiáng) 高P 低P都可以 設(shè)備少 平爐的2 3 比電爐多 氧氣射流及熔池?cái)嚢?氧槍吹煉參數(shù)決定轉(zhuǎn)爐的冶煉過(guò)及冶煉結(jié)果 氧槍的心藏是氧槍噴頭 有關(guān)氧槍及氧槍噴頭設(shè)計(jì) 在單元設(shè)計(jì)中闡述氧氣射流屬于氣體動(dòng)力學(xué)的范疇 氧槍噴頭的種類(lèi) 直簡(jiǎn)型收縮型拉瓦爾型多孔拉瓦爾型 基本概念 槍位操作氧壓氧氣流量射流穿透深度 氧氣射流對(duì)熔池的物理作用 轉(zhuǎn)爐實(shí)際上是一個(gè)黑箱 對(duì)爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是冷態(tài)實(shí)驗(yàn)的分析結(jié)果 氧流作用下熔池的循環(huán)運(yùn)動(dòng) 動(dòng)量傳遞 氧壓或氧速越高 凹坑越深 攪拌加劇 操作俗語(yǔ) 軟吹 低壓 高槍位 吹入的氧在渣層中 渣中FeO升高 有利于脫磷 硬吹 高壓低槍位 與軟吹相反 脫P(yáng)不好 但脫C好 穿透能力強(qiáng) 脫C反應(yīng)激烈 軟吹與硬吹對(duì)熔池的影響 吹煉過(guò)程熔池變化 吹煉過(guò)程爐渣及槍位 冶煉過(guò)程渣 鋼成份變化 氧氣射流對(duì)熔池的化學(xué)作用 直接氧化與間接氧化直接氧化與間接氧化是針對(duì)除鐵元素之外的元素氧化的 即所謂的雜質(zhì) 直接氧化 氧氣射流直接與雜質(zhì)元素產(chǎn)生氧化反應(yīng) 間接氧化 氧氣射流先與Fe反應(yīng)生成后FeO FeO傳氧給雜質(zhì)元素 是直接氧化還是間接氧化為主呢 是間接氧化為主 最主要一點(diǎn)是由于氧流是集中于作用區(qū)附近 而不是高度分散在熔池中 頂吹轉(zhuǎn)爐的操作過(guò)程 上爐出鋼 倒完?duì)t渣 或加添加劑 補(bǔ)爐或?yàn)R渣 堵出鋼口 兌鐵水 裝廢鋼 下槍 加渣料 石灰 鐵皮 點(diǎn)火 熔池升溫 脫P(yáng) Si Mn 降槍脫碳 看爐口的火 聽(tīng)聲音 看渣中稠不稠 看爐口的火 聽(tīng)聲音 看火亮度 加第二批 渣料 倒?fàn)t 取樣測(cè)溫 技術(shù)水平高的爐長(zhǎng) 一次命中率高 50 寶鋼是付槍 根據(jù)分析取樣結(jié)果 決定出鋼 或補(bǔ)吹 合金化 不要補(bǔ)吹的就是通常說(shuō)的一次命中 冶煉技巧 鋼液碳的判斷方法取樣分析 磨樣 看火花 付槍 鋼液磷的判斷方法取樣分析 渣的顏色及氣孔 鋼液溫度判斷方法接觸熱電偶 看爐口火焰 看鋼液顏色 讀秒表 鋼液顏色 白亮 青色 淺蘭 深蘭 紅色 頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程的操作制度 裝料制度裝料是指裝鐵水及廢鋼 裝入量是由爐容比 V T m3 t 決定的 裝入量過(guò)大 噴濺增加 冶煉時(shí)間延長(zhǎng) 裝入量小生產(chǎn)能力下降 通常爐容比為0 7 1 05 定量裝入優(yōu)點(diǎn) 便于穩(wěn)定操作 自動(dòng)控制 適合大型轉(zhuǎn)爐 一定的物料量 缺點(diǎn) 前期熔池深 后期熔池淺 氧槍不易控制 定深裝入優(yōu)點(diǎn) 主要是熔池深度不變 氧槍操作穩(wěn)定缺點(diǎn) 裝入量變化 輔料也變 分階段定量裝入分階段定量裝入 1 50爐 51 200爐 200爐以上 槍位每天要校正 交接班看槍位 廢鋼量的確定 轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要外來(lái)熱源 熱量來(lái)源于 鐵水物理熱及元素氧化化學(xué)熱 鐵水及廢鋼的合理配比須根據(jù)爐子的熱平衡計(jì)算確定 硅的作用優(yōu)點(diǎn) 因發(fā)熱量大 增大廢鋼加入量 一般鐵水中Si增加0 1 廢鋼比增大1 缺點(diǎn) 增大渣量 侵蝕爐襯一般控制在0 4 0 6 以下 供氧制度 氧氣流量大小 Nm3 h 裝入量 C Mn Si的含量 由物料平衡計(jì)算得到 50 65Nm3 h 氧壓 Mpa 噴頭的喉口及馬赫數(shù)一定 P大 流量大 有一范圍0 8 1 1Mpa 槍位 由沖擊深度決定 1 3 1 2 供氧強(qiáng)度 Nm3 t min 決定冶煉時(shí)間 但太大 噴濺可能性增大 一般3 0 4 0 氧槍操作方式 氧槍操作就是調(diào)節(jié)氧壓和槍位 氧槍的操作方式 衡槍變壓 壓力控制不穩(wěn)定 閥門(mén)控制不好 恒壓變槍 壓力不變 槍位變化 造渣制度 煉鋼就是煉渣 通過(guò)造渣 控制脫P(yáng) 石灰的熔解 開(kāi)始吹氧時(shí)渣中主要是SiO MnO FeO 是酸性渣 加石灰后 石灰溶解速度 可用下式表J K CaO 1 35MgO 1 09SiO2 2 75FeO 1 9MnO 39 1 2CaO SiO2 難熔渣 FeO MnO MgO加速石灰熔化是因?yàn)?降低爐渣粘度 破壞了2CaO SiO2的存在 加礦石 吹氧 成渣途徑 鈣質(zhì)成渣低槍位操作 渣中FeO含量下降很快 碳接近終點(diǎn)時(shí) 渣中鐵才回升 適用于低磷鐵水 對(duì)爐襯壽命有好處 鐵質(zhì)成渣過(guò)程高槍位操作 渣中FeO含量保持較高水平 碳接近終點(diǎn)時(shí) 渣中鐵才下降 適用于高磷鐵水 對(duì)爐襯侵蝕嚴(yán)重 FeO高 爐渣泡沫化嚴(yán)重 易產(chǎn)生噴濺 CaO MgO FeO MnO SiO2 P2O5 相圖 ABC鈣質(zhì)成渣ADC鐵質(zhì)成渣 白云石造渣 提高渣中MgO的含量 延長(zhǎng)爐襯壽命 渣中飽和MgO的概念 一般根據(jù)冶煉情況 MgO控制在6 10 大噴濺 選擇逃跑路線噴濺的產(chǎn)生低溫吹氧 氧位較高 吹入的氧成為FeO 而C反應(yīng)較慢當(dāng)溫度升高后C O反應(yīng)激烈 操作中防止噴濺的措施 控制溫度 不能一直高槍位操作 吹煉過(guò)程的溫度控制 升溫降槍 脫C 氧化熔池金屬鐵 金屬收到率低 降溫加冷卻劑 礦石 球團(tuán)礦 氧化鐵皮 廢鋼 廢鋼冶煉時(shí)一般不加 終點(diǎn)成份控制 終點(diǎn)成份控制的元素 MnSiPCS NHO的控制 合金的加入方式 脫C曲線及冶煉控制模型 第一階段 脫C速度逐漸增大 Si Mn的反應(yīng)控制了脫C反應(yīng) 先脫Si Mn 后脫C Vc d C dt K1t第二階段 脫C速度與C含量基本無(wú)關(guān) 如Vc變快 說(shuō)明脫C速度隨氧流量的變化而變化 Vc d C dt K2 k2QO2K2 1 89QO2 0 048h槍位 28 5 10 3 試驗(yàn)數(shù)據(jù) 3 第三階段 碳下降到一定后 碳的傳質(zhì)成了限制環(huán)節(jié) Vc d C dt K3 C 脫碳速度與時(shí)間的關(guān)系 轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)壽技術(shù) 爐齡是轉(zhuǎn)爐煉鋼的重要技術(shù)指標(biāo) 提高爐齡不僅降低了生產(chǎn)成本而且提高了轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)效率 九十年代 美國(guó)開(kāi)發(fā)成功轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐技術(shù) 創(chuàng)造了25000爐的世界最高爐齡紀(jì)錄 濺渣護(hù)爐在中國(guó)推廣也取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益 爐齡普遍提高3 4倍 最高爐齡已達(dá)到20 000爐 噸鋼爐襯耐火材料消耗降低0 2 1 0kg 補(bǔ)爐料消耗減少0 5 1 0kg t 轉(zhuǎn)爐利用系數(shù)提高2 3 國(guó)內(nèi)鋼廠采用濺渣護(hù)爐工藝后的平均經(jīng)濟(jì)效益為4 0元 t 每年全國(guó)可獲經(jīng)濟(jì)效益l 8億元 濺渣護(hù)爐的基本原理 是利用高速氮?dú)獍殉煞终{(diào)整后的剩余爐渣噴濺在爐襯表面形成濺渣層 濺渣層固化了鎂碳磚表層的脫碳層 抑制了爐襯表層的氧化 并減輕了高溫爐渣對(duì)磚表面的沖刷侵蝕 濺渣護(hù)爐示意圖 濺渣護(hù)爐技術(shù)今后研究工作的重點(diǎn) 開(kāi)發(fā)和完善復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐工藝提高底吹噴嘴壽命的核心技術(shù)是控制噴咀前端生成透氣蘑菇頭 避免噴咀燒損 在爐役中后期 應(yīng)嚴(yán)格控制蘑菇頭生長(zhǎng)高度 防止噴咀堵塞 開(kāi)發(fā)爐體冷卻工藝 進(jìn)一步提高爐襯壽命 濺渣后 爐齡升高爐襯減薄 會(huì)使?fàn)t殼變形更為嚴(yán)重 開(kāi)發(fā)爐殼冷卻技術(shù) 抑制爐殼變形 使?fàn)t殼壽命提高到10 15年 優(yōu)化濺渣工藝 研究濺渣層與爐襯磚的結(jié)合機(jī)理 進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)爐爐齡 使其能與軋鋼加熱爐 制氧機(jī)等設(shè)備同步運(yùn)行 同步檢修 以獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益 研究開(kāi)發(fā)長(zhǎng)壽命水冷煙罩 煙道等輔屬設(shè)備 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐整體設(shè)備長(zhǎng)壽化 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉的工藝特點(diǎn) 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐結(jié)合了頂吹 底吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點(diǎn) 反應(yīng)速度快 熱效率高 可實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)二次燃燒 吹煉后期強(qiáng)化熔池?cái)嚢?使鋼 渣反應(yīng)接近平衡 保持頂吹轉(zhuǎn)爐成渣速度快和底吹轉(zhuǎn)爐吹煉平穩(wěn)的雙重優(yōu)點(diǎn) 進(jìn)一步提高了熔池脫磷脫硫的冶金效果 冶煉低碳鋼 C 0 01 0 02 避免了鋼渣過(guò)氧化 頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)的分類(lèi) 頂吹氧 底吹惰性氣體攪拌工藝 代表方法有 LBE LD KG LD OTB NK CB LD AB等 技術(shù)特征 頂吹100 氧氣 可采用二次燃燒技術(shù)提高熔池?zé)嵝?底吹惰性氣體攪拌 前期吹N2氣后期切換為Ar氣 供氣強(qiáng)度波動(dòng)在0 03 0 12Nm3 t min范圍 頂?shù)讖?fù)合吹氧工藝 代表方法 BSC BAP LD OB LD HC STB STB P K BOP等技術(shù)特征 頂吹氧60 95 底吹氧5 40 供氣強(qiáng)度波動(dòng)在0 2 2 0Nm3 t min范圍 底吹供氣元件采用雙層套管結(jié)構(gòu) 中心管吹O2 環(huán)縫吹天然氣或Ar氣冷卻保護(hù)噴咀 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的經(jīng)濟(jì)效益 渣中含鐵量降低2 5 5 0 金屬收得率提高0 5 1 5 殘錳提高0 02 0 06 磷含量降低0 002 石灰消耗降低3 10kg t 氧氣消耗減少4 6Nm3 t 提高爐齡 減少耐火材料消耗復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的經(jīng)濟(jì)效益 因冶煉的品種 爐子的大小和各鋼廠的具體情況下同而有差異 一般說(shuō)來(lái) 在歐洲約為2 3 6馬克 t 在美國(guó)約為0 25 1 5美元 t 在中國(guó)為6 15元 t 頂吹轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)控制 1 對(duì)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐控制的要求 鐵水質(zhì)量穩(wěn)定 能準(zhǔn)確知道鐵水成份和重量 廢鋼量穩(wěn)定 有害殘余元素含量低 石灰等其他造渣劑的化學(xué)成份及塊度穩(wěn)定 2 控制方案靜態(tài)控制模型動(dòng)態(tài)控制模型全自動(dòng)控制模型 靜態(tài)控制模型 靜態(tài)控制是動(dòng)態(tài)控制的基礎(chǔ) 根據(jù)物料平衡和熱量平衡 靜態(tài)控制的原理是 質(zhì)量守恒 先確定出終點(diǎn)的目標(biāo)成份和溫度及出鋼量 并選擇適當(dāng)?shù)牟僮鳁l件 進(jìn)行裝入量的計(jì)算 確定物料收支和熱收支的關(guān)系輸入計(jì)算機(jī) 鐵水 廢鋼 生鐵塊 鐵皮 鐵礦石等 可計(jì)算需要的氧氣量 在單位時(shí)間內(nèi)的氧氣流量 從所需的氧量可計(jì)算出所需要的冶煉時(shí)間 用熱收支方面進(jìn)行分析定論 動(dòng)態(tài)模型控制 是在運(yùn)行途中對(duì)軌道進(jìn)行計(jì)算和檢測(cè) 并給予修正的一種控制方法 鋼液中的 C 和溫度測(cè)定 鋼液中的 C 和溫度是隨時(shí)間推移而變化的 動(dòng)態(tài)控制的條件 點(diǎn)測(cè)的條件 部份連續(xù)檢測(cè) 控制主要項(xiàng)目 能測(cè)定其軌道 途中測(cè)定鋼液中 C 和溫度 途中測(cè)定時(shí) 如果測(cè)定值和預(yù)測(cè)的值不同應(yīng)當(dāng)采取什么樣修正的手段 控制軌道修正手段 1 溫度 碳合適 按原軌道控制 2 溫度低及碳低 脫碳升溫 當(dāng)溫度合適 終點(diǎn)碳低 加增碳劑 3 溫度高碳高 脫碳升溫 當(dāng)終點(diǎn)碳合適 終點(diǎn)溫度太高 加冷卻劑 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制過(guò)程 2 7全自動(dòng)轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù) 轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程控制是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐正常冶煉的關(guān)鍵 轉(zhuǎn)爐吹煉的技術(shù)特點(diǎn) 脫碳速度快 準(zhǔn)確控制吹煉終點(diǎn)比較困難 熱效率高 升溫速度快 容易發(fā)生爐渣或金屬?lài)姙R 吹煉后期脫碳速度減慢 金屬 爐渣之間遠(yuǎn)離平衡 容易造成鋼渣過(guò)氧化 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制的具體要求 1 能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程預(yù)報(bào) 根據(jù)目標(biāo)鋼種要求和鐵水條件 能確定基本命中終點(diǎn)的吹煉工藝方案 2 能精確命中吹煉終點(diǎn) 通常采用動(dòng)態(tài)校正方法 修正計(jì)算誤差 保證終點(diǎn)控制精度和命中率 3 具備容錯(cuò)性 可消除各種系統(tǒng)誤差 隨機(jī)誤差和檢測(cè)誤差 4 響應(yīng)迅速 系統(tǒng)安全可靠 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)控制發(fā)展的三個(gè)階段 動(dòng)態(tài)控制采用的兩種方法 副槍動(dòng)態(tài)控制技術(shù)在吹煉接近終點(diǎn)時(shí) 供O2量85 左右 插入副槍測(cè)定熔池 C 和溫度 校正靜態(tài)模型的計(jì)算誤差并計(jì)算達(dá)到終點(diǎn)所需的供O2量或冷卻劑加入量 爐氣分析動(dòng)態(tài)控制技術(shù)通過(guò)連續(xù)檢測(cè)爐口逸出的爐氣成分 計(jì)算熔池瞬時(shí)脫碳速度和Si Mn P氧化速度 進(jìn)行動(dòng)態(tài)連續(xù)校正 提高控制精度和命中率 采用動(dòng)態(tài)控制技術(shù)存在以下缺點(diǎn) 不能對(duì)吹煉造渣過(guò)程進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)和控制 不能降低轉(zhuǎn)爐噴濺率 不能對(duì)終點(diǎn) S P 進(jìn)行準(zhǔn)確控制 由于 S P 成分不合格 造成 后吹 不能實(shí)