煉鋼工藝與設(shè)備ppt課件

1、1煉鋼工藝與設(shè)備概覽;.2主要內(nèi)容一一 煉鋼的基本任務(wù)煉鋼的基本任務(wù)二二 煉鋼用原材料煉鋼用原材料三三 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備四四 電弧爐煉鋼工藝與設(shè)備電弧爐煉鋼工藝與設(shè)備五五 連續(xù)鑄鋼工藝與設(shè)備連續(xù)鑄鋼工藝與設(shè)備3鋼鐵生產(chǎn)流程45一一 、煉鋼的基本任務(wù)、煉鋼的基本任務(wù) 煉鋼的基本任務(wù)包括：1.脫碳、脫磷、脫硫、脫氧；2.去除有害氣體和夾雜；3.提高溫度；4.調(diào)整成分 煉鋼過程通過供氧、造渣、加合金、攪拌、升溫等手段完成煉鋼基本任務(wù)。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，主要是以供入純氧氣，配合爐頂高位料倉加入石灰、白云山、氧化鐵皮、出鋼時加入合金材料等， 電弧爐煉鋼主要是供入強大電流，爐內(nèi)石

2、墨電極與廢鋼（鋼液）形成電弧熱，通過熔化-氧化-還原等手段，以獲得所要求的鋼液， 澆成（模鑄、連鑄）合格鋼鋼錠或鑄坯。6二二 、煉鋼用原材料、煉鋼用原材料 煉鋼用原材料一般分為主原料主原料、輔原料輔原料和各種鐵合金鐵合金。71.金屬料1)鐵水：占金屬料的（70100%）主要要求成分：Si、Mn、P、S溫度：12001350度82)廢鋼 廢鋼是電弧爐煉鋼的基本原料，用量約7090%；對氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼，既是主原料之一，也是冷卻效果穩(wěn)定的冷卻劑。通常占裝入量的30以下，適當(dāng)?shù)卦黾訌U鋼比，可以降低轉(zhuǎn)爐鋼消耗和成本。9廢鋼的分類：本廠廢鋼返回料（廢鋼錠、軋鋼切頭）回收料（加工廢料，報廢設(shè)備）外購廢鋼加

3、工工業(yè)的廢料（機械、造船、汽車等行業(yè)的廢鋼、車削等）鋼鐵制品的報廢件（船舶、車輛、機械設(shè)備、土建材料等）103）鐵合金 吹煉終點脫除鋼中多余的氧，并調(diào)整成分達到鋼種規(guī)格，需加入鐵合金以脫氧合金化。 煉鋼常用的合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、鋁、Fe-Al、復(fù)合脫氧劑等。其化學(xué)成分及質(zhì)量均應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 112.輔助材料1）造渣劑石灰（石灰（CaO）螢石（螢石（CaF2）生白云石（生白云石（CaMg(CO3)2 ）菱鎂礦（菱鎂礦（MgCO3 ）合成造渣劑合成造渣劑錳礦石錳礦石石英砂（主要成分是石英砂（主要成分是SiO2 ）122) 2) 冷卻劑冷卻劑 氧氣頂吹

4、轉(zhuǎn)爐煉鋼過程熱量有富余，因而根據(jù)熱平衡計算加入一定數(shù)量的冷卻劑，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程熱量有富余，因而根據(jù)熱平衡計算加入一定數(shù)量的冷卻劑，以準(zhǔn)確地命中終點溫度。以準(zhǔn)確地命中終點溫度。冷卻劑包括冷卻劑包括:廢鋼廢鋼 、生鐵塊、生鐵塊 、鐵礦石和氧化鐵皮、鐵礦石和氧化鐵皮 、石灰石等、石灰石等。133）氧化劑氧氣氧化鐵皮 氧氣是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑，要求含氧量達到99.5以上，并脫除水分。氧壓為612105Pa。工業(yè)用氧是通過制氧機把空氣中的氧氣分離、提純來實現(xiàn)的。氧化鐵皮要求雜質(zhì)含量少，不含油污和水分。鐵礦石鐵礦石要求含鐵高，P和水分低；144）還原劑和增碳劑 電爐煉鋼中需要使用還原劑和增碳劑

5、電爐煉鋼中需要使用還原劑和增碳劑 包括：石墨電極、木炭、焦炭、電石、硅鐵、硅鈣、鋁等；包括：石墨電極、木炭、焦炭、電石、硅鐵、硅鈣、鋁等； 轉(zhuǎn)爐煉鋼中冶煉中高碳鋼時，一般使用含灰份少的石油焦做增碳劑。轉(zhuǎn)爐煉鋼中冶煉中高碳鋼時，一般使用含灰份少的石油焦做增碳劑。15三 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼原理及工藝1.轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)模擬2.鐵水予處理3.轉(zhuǎn)爐煉鋼過程161.轉(zhuǎn)爐煉鋼車間生產(chǎn)模擬172.鐵水預(yù)處理過程 指鐵水在兌入煉鋼爐之前，為去除或提取某種成分而進行的處理過程。對鐵水的爐外脫S、脫P和脫Si，即三脫技術(shù)就屬于鐵水預(yù)處理的一種。鐵水進行三脫可以改善煉鋼主原料的狀況，實現(xiàn)少渣或無渣操作，簡化煉鋼操作工藝，以經(jīng)

6、濟有效地生產(chǎn)低P、S優(yōu)質(zhì)鋼。181)鐵水予處理的類型近年來，鐵水預(yù)處理技術(shù)發(fā)展很快，內(nèi)容也更加豐富，手段多樣化。鐵水脫S鐵水脫Si鐵水同時脫P、脫S鐵水提V、提Nb192)鐵水脫硫預(yù)處理的設(shè)備魚雷罐車噴粉罐噴槍扒渣機鐵水罐203)鐵水預(yù)處理生產(chǎn)模擬214)鐵水預(yù)處理生產(chǎn)工藝脫S基本反應(yīng)脫S工藝扒渣常用鐵水脫S劑:碳化鈣、石灰、蘇打、金屬鎂及其組成的復(fù)合脫S劑,基本反應(yīng):CaC2+S=CaS(s)+2CCaO(S)+S=CaS(s)+2ONa2O+S=Na2O(l)+OMg(g)+S=MgS(s)廣泛采用噴粉法,在混鐵車中采用噴吹金屬鎂+石灰粉的復(fù)合脫S劑脫S,雙孔噴槍插入,深度為1.01.5m

7、,處理時間810min,脫S率7582%.扒除予處理渣,避免回P,回S.223.轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝1)吹煉全程模擬232)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展可化分為三個時期：轉(zhuǎn)爐大型化時期（19501970年）轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉時期（19701990年）轉(zhuǎn)爐綜合優(yōu)化時期（1990年以后） 以轉(zhuǎn)爐大型化技術(shù)為核心，逐步完善了轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備。先后開發(fā)出大型化轉(zhuǎn)爐設(shè)計制造技術(shù)、OG法除塵與煤氣回收技術(shù)、計算機靜態(tài)與副槍動態(tài)控制技術(shù)、鎂碳磚綜合砌爐與噴補掛渣等護爐工藝技術(shù)。由于連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了全連鑄的煉鋼車間。對轉(zhuǎn)爐煉鋼的穩(wěn)定性和終點控制的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。為了改善轉(zhuǎn)爐吹煉后期鋼渣反應(yīng)遠離平衡，實現(xiàn)平穩(wěn)吹

8、煉的目標(biāo)，綜合頂吹、底吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點，研究開發(fā)出各種頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝技術(shù)，在世界上迅速推廣。 圍繞純凈鋼生產(chǎn)，研究開發(fā)出鐵水“三脫”預(yù)處理、高效轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)、全自動吹煉控制與濺渣護爐等重大新工藝技術(shù)。降低了生產(chǎn)成本、大幅度提高了生產(chǎn)效率。現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼采用的重大技術(shù)有：轉(zhuǎn)爐大型化技術(shù)、轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉技術(shù)、煤氣回收與負能煉鋼技術(shù)、全自動轉(zhuǎn)爐吹煉控制技術(shù)、濺渣護爐與轉(zhuǎn)爐長壽技術(shù)。243)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝裝料制度造渣制度供氣制度溫度制度出 鋼脫氧及合金化25裝料制度 裝入量是指每爐裝入的鐵水和廢鋼的總量,一般廢鋼占1530%,裝入量分為三種形式:1.定量裝入:整個爐役期保持每爐的金屬裝入量不變;2.定深裝入:

9、隨容積的擴大而增加裝入量,保持熔池的深度不變;3.分階段定量裝入:將整個爐役分為若干階段,每階段定量裝入.26造渣制度 造渣制度包括以下內(nèi)容:1.爐渣堿度和石灰加入量:堿度指渣中堿性 氧 化 物 / 酸 性 氧 化 物 ， 一 般 為2.54.0，高S、P鐵水控制在3.54.0,噸鋼石灰消耗7080kg2:爐渣氧化性:用(%FeO)表示,高利于成渣,脫P,但降低金屬回收率.一般初期高,終點15%左右,C、P要求高時，控制在2025%。3.渣中(MgO):為防止?fàn)t渣侵蝕爐襯,造渣時加入含鎂材料,一般終渣(MgO)為68%,采用濺渣護爐則810%.4.造渣方法:單渣法、雙渣法、雙渣留渣法.渣料分批

10、加入,開吹時加入1/21/3,其余分批加入.27供氣制度頂部供氣底部供氣28供氣制度(頂部供氣)供氧操作控制以下參數(shù):氧氣流量:單位時間向熔池吹入氧氣體積;供氧強度:單位時間向熔池噸鋼提供氧氣的體積;氧氣工作壓力:設(shè)定壓力測定點的氧氣壓力(0.81.2MPa);槍位:噴頭至靜止金屬熔池液面的距離(化渣槍位、基本吹煉槍位、拉碳槍位)29供氣制度(底部供氣)底吹類型非氧化性氣體:Ar、N2氧化性氣體:O2、CO2、空氣底吹過程 吹煉前期N2攪拌,后期N2、Ar切換;底部供氣強度 0.3Nm3/t.min30溫度制度 隨鐵水中元素氧化,金屬液相線溫度升高,澆注也要求過熱度,升溫是煉鋼重要任務(wù)之一.出

11、鋼溫度T的確定:T=澆注鋼種液相線溫度+澆注過熱度+鋼水鎮(zhèn)靜及爐外精煉溫度降+出鋼溫度降31出鋼出鋼出鋼過程 先測定先測定C、P、S及及T,判斷是否判斷是否滿足出鋼要求滿足出鋼要求,否則補吹否則補吹;采用擋渣技術(shù)采用擋渣技術(shù)與紅包出鋼與紅包出鋼.32脫氧及合金化脫氧及合金化脫氧 吹煉終點鋼水O=0.020.08%,向鋼中加入一種(或幾種)與氧親和力比Fe大的元素,常用脫氧劑Fe-Si、Fe-Mn、Al、Si-Al-Ca、Si-Al-Ba等；合金化 向鋼水中加入合金元素使其達到成品鋼成分要求334)轉(zhuǎn)爐冶煉的物料平衡及熱平衡物料平衡熱平衡34 5)轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要設(shè)備供料系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)供氣系統(tǒng)凈化系

12、統(tǒng)輔助設(shè)備35供料系統(tǒng) 包括鐵水供應(yīng)、廢鋼供應(yīng)、散狀料和鐵合金供應(yīng).高爐鐵水直接裝入魚雷罐車運至煉鋼車間.廢鋼用廢鋼槽運到爐前.散狀料供應(yīng)系統(tǒng)包括散狀料場、地下料倉、運料設(shè)施、轉(zhuǎn)爐上方高位料倉、稱量和加料設(shè)備.鐵合金料倉及稱量和輸送設(shè)備、向鋼包加料設(shè)備組成。36轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐本體爐底:分截錐型和球冠型;爐帽:為截椎型,減少噴濺及熱損失;爐身:采用圓柱形;轉(zhuǎn)爐爐型 指轉(zhuǎn)爐內(nèi)部自由空間的幾何形狀,分為筒球型、錐球型、截錐型。37轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)托圈用以支撐轉(zhuǎn)爐和傳遞傾動力矩的金屬構(gòu)件。耳軸轉(zhuǎn)爐左右耳軸是階梯形圓柱體，由長側(cè)耳軸低速轉(zhuǎn)動將大扭矩從傾動機構(gòu)傳遞給托圈。耳軸與托圈的連接為法蘭盤螺栓連接。38供氣系

13、統(tǒng)（1）氧槍槍身由三層無縫鋼管套裝而成；內(nèi)層與中層管之間的環(huán)縫是冷卻水進水通道，中層與外層間的環(huán)縫為出水通道。氧氣流速為4550m/s (氧氣從氧槍出口處，經(jīng)過拉瓦爾噴頭，速度提升為2M)。水速為67m/s。槍頭噴孔為拉瓦爾管，可獲得Ma=2.0左右的超音速氣流。39供氣系統(tǒng)（2）升降機構(gòu)吹煉中用于調(diào)整槍位時,由卷揚機、平衡錘、滑輪、鋼繩卷筒組成，當(dāng)卷揚機提升平衡錘時，氧槍及升降小車因自重下降；當(dāng)卷揚機防下平衡錘時，因氧槍和升降小車的質(zhì)量小于平衡錘而被提升。40供氣系統(tǒng)（3）底部供氣元件影響攪拌、爐子壽命、鋼種質(zhì)量及經(jīng)濟效益；分三大類：鋼管型、磚型、細鋼管多孔型（如圖），不銹鋼管內(nèi)徑為0.44

14、mm，每塊磚埋設(shè)10150根。耐火磚為高純度鎂砂+石墨并配加一定量的防氧化劑制成。41凈化系統(tǒng)活動煙罩彎頭脫水器汽化冷卻煙道定徑溢流文氏管可調(diào)喉口文氏管凈化系統(tǒng)由以下部分組成：42凈化系統(tǒng)-活動煙罩爐口上方的煙罩用于煙氣收集，需通水冷卻。由固定段與活動段組成，吹煉時活動段下降，縫隙用N2幕密封或采用微壓差法以防止煙氣外溢。轉(zhuǎn)爐傾動時活動煙罩升起。43凈化系統(tǒng)-彎頭脫水器利用煙氣做旋轉(zhuǎn)90的運動時，含塵水滴在離心力的作用下被甩至脫水器葉片及器壁，通過排水槽排走。達到煙氣凈化的目的。44凈化系統(tǒng)-汽化冷卻煙道其作用是將14001500的煙氣冷卻至8001000 .結(jié)構(gòu)為密排式無縫鋼管排列圍成筒狀,

15、冷卻水從煙道下部通入,流經(jīng)無縫鋼管時,由于吸收高溫?zé)煔獾臒崃慷?從而將高溫?zé)煔饫鋮s.45凈化系統(tǒng)-定徑溢流文氏管（一文）屬于兩級全濕法除塵的第一級,起降溫和粗除塵的作用,由收縮段、喉口、擴張段組成，煙氣被收縮段加速并沖擊水幕，迅速吸收熱量汽化，使煙氣溫度由1000下降至7080，細小水滴捕集煙塵并去除，一文的效率為9095%。46凈化系統(tǒng)-可調(diào)喉口文氏管（二文）工作原理與一文相似，不同在于喉口可調(diào)，可以隨爐氣量變化而變化，以維持喉口流速，主要用于精除塵，效率可達98%。47輔助設(shè)備副槍副槍用于了解吹煉過程某一時刻成分與溫度，實現(xiàn)動態(tài)控制。由槍身及探頭組成，鋼液由探頭側(cè)面小孔流入樣杯?？蓽y溫

16、、取樣、定碳、測定熔池高度。48輔助設(shè)備擋渣機構(gòu)由于合金化過程將降低鋼液的氧化性，因此，要防止?fàn)t內(nèi)含有（P2O5）的高氧化性渣進入鋼包造成回P，必須進行擋渣操作，采用擋渣機構(gòu)在即將完成出鋼前將擋渣球送入爐內(nèi)，防止?fàn)t渣進入鋼包。494.電弧爐煉鋼的設(shè)備及工藝1）電弧爐的設(shè)備50三維電弧爐爐體圖51放入“狗屋”里面的電弧爐52531高壓電纜高壓電纜2隔離開關(guān)隔離開關(guān)3高壓斷路器高壓斷路器4電電 抗抗 器器5電抗器開關(guān)電抗器開關(guān)6電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)7變變 壓壓 器器8 短短 網(wǎng)網(wǎng)9 電電 弧弧10鋼鋼 水水圖主電路示意圖圖主電路示意圖54電爐等值電路電爐等值電路55 電爐理論電氣特性曲線電爐理

17、論電氣特性曲線562）電弧爐冶煉工藝補爐、裝料通電熔化、吹氧助熔、噴燃料加渣料、氧化脫磷，吹氧脫碳、升溫測溫、取樣，終點控制出鋼、合金化5758 爐料熔化過程模型，基本可分為四個階段（期），即點弧、穿井、主熔化及熔末升溫。爐料熔化過程模型，基本可分為四個階段（期），即點弧、穿井、主熔化及熔末升溫。59UHP相關(guān)強化冶煉技術(shù)廢鋼預(yù)熱技術(shù)及裝備氧-燃助熔技術(shù)二次燃燒及余熱全量回收技術(shù)短網(wǎng)優(yōu)化及智能冶煉技術(shù)60圖6-24 雙殼爐運行61雙殼爐工作原理圖雙殼爐工作原理圖62圖圖6-27 康斯迪系統(tǒng)（得興）布置圖康斯迪系統(tǒng)（得興）布置圖63圖圖 電爐的功能分化與現(xiàn)代電爐流程電爐的功能分化與現(xiàn)代電爐流程熔

18、化期熔化期氧化期氧化期扒渣扒渣還原期還原期出鋼出鋼廢鋼預(yù)熱廢鋼預(yù)熱熔氧期熔氧期出鋼出鋼 精煉精煉64圖圖6-6 氧氧-燃燒咀在電爐上的布置燃燒咀在電爐上的布置2021-10-31653 )短網(wǎng)改造技術(shù)短網(wǎng)改造技術(shù)降低電阻，減少損失功率，提高輸入功率，如增加導(dǎo)體截面，減少長度，改善接觸等降低電阻，減少損失功率，提高輸入功率，如增加導(dǎo)體截面，減少長度，改善接觸等；降低電抗，增加功率因數(shù)，提高功率輸入，如增加導(dǎo)體截面，減少長度，合理布線（降低電抗，增加功率因數(shù)，提高功率輸入，如增加導(dǎo)體截面，減少長度，合理布線（圖圖6-3）等；）等；改進短網(wǎng)布線，平衡三相電弧功率，如三相導(dǎo)體采取空間三角形布置（圖改進

19、短網(wǎng)布線，平衡三相電弧功率，如三相導(dǎo)體采取空間三角形布置（圖6-4）或修正）或修正平面法等。平面法等。,32rIPr%100minmaxmeanParcPPPK66圖6-3 短網(wǎng)的幾種布線方式6768圖7-5 LF爐運行6970圖7-8 VD設(shè)備布置示意圖71EAF+AOD冶煉304L不銹鋼工藝O2/Ar或或N2電爐熔化出鋼T=1600-1650脫碳期1Ar：O2=1：3C=0.3%還原期加FeSi、SiCr石灰、螢石造渣連鑄脫碳期2Ar：O2=1：2C=0.13%0.15%脫碳期3Ar：O2=2：1C0.03%還原期C0.02%72 鋼的生產(chǎn)過程主要分為煉鋼和澆注兩大環(huán)節(jié)。澆注作業(yè)就是將成分

20、合格的鋼水鑄成適合于軋制和鍛壓加工所需要的一定形狀的固體（鋼錠或者鋼坯）。 澆注作業(yè)的特殊性：把鋼水轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的凝固過程，當(dāng)鋼水一旦凝固成固體后，在以后的熱加工過程中就不能對鋼質(zhì)量有本質(zhì)上的改進了。 把鋼水凝固鑄成固體有兩種常用的工藝方法：一種是鋼錠模澆鑄法，簡稱模鑄；一種是連續(xù)鑄鋼法，簡稱連鑄。先有模鑄（簡單），后有連鑄（復(fù)雜）。鋼水的澆注模鑄預(yù)連鑄73模鑄 模鑄生產(chǎn)中，在鑄鐵底盤上放置著一方形、矩形、多邊形或圓形截面的空腔鑄鐵模。精煉后的鋼液以兩種不同的方式由鋼包注入鋼錠模中。一種稱為上注法，即鋼液由鋼錠模的頂部注入；另一種稱為下注或底注法，即通過流槽和湯道磚將鋼液注到單個或多個鋼錠模中。74 在上注法中，鋼液注流對空氣有過分的暴露，因 而二次氧化就比較嚴(yán)重。當(dāng)注流沖擊到鋼錠模內(nèi) 的熔體表面時，二次氧化產(chǎn)物和浮渣將被帶入熔 體本體中而成為宏觀夾雜。模鑄過程中鋼液飛濺 黏附到鋼錠模壁上，在鋼錠的表皮形成了表面缺 陷，這需要后續(xù)進行表面精整。 底注過程中，雖然減少了注流暴露空氣的二次氧 化、渣的卷吸以及飛濺，但鋼液流股與流槽及湯 道磚內(nèi)耐火材料的接觸時間比較長，這將導(dǎo)致緣 由耐火材料的夾雜物污染