85鐵水爐墻結(jié)冷鋼原因分析(周國元論文

1、湖 南 工 業(yè) 大 學(xué)2012屆成人教育畢業(yè)設(shè)計（論文） 材 料 院 (部)： 冶金工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 周國元 指導(dǎo)教師： 高澤平 專 業(yè)： 冶金工程 班 級： 2010級 學(xué) 號： 2012年4月材料清單1、畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告2、指導(dǎo)教師評閱表3、評閱教師評閱表4、答辯及最終成績評定表5、畢業(yè)論文（設(shè)計說明書）2012屆成人教育畢業(yè)論文（設(shè)計）課題開題報告院 (部)：冶金工程學(xué)院 專業(yè)： 冶金工程 學(xué)生姓名周國元學(xué)號班級2010級課題名稱電爐兌鐵水爐墻粘冷鋼原因分析與預(yù)防措施課題所屬領(lǐng)域的現(xiàn)狀電爐煉鋼由于受廢鋼資源短缺，高能耗、高成本等因素影響，國內(nèi)外電爐煉鋼通過在電爐上熱兌鐵水已成

2、為有效的解決廢鋼資源緊張、電爐冶煉高成本及質(zhì)量下降的重要措施及手段。衡陽鋼管廠煉鋼分廠小管坯電爐由于受爐容的限制，從2009年5月熱裝鐵水以來，一直存在爐蓋、四孔五孔及爐墻粘冷鋼的現(xiàn)象。課題重點(diǎn)難點(diǎn)和特色重點(diǎn)：小管坯電爐兌鐵水后爐墻粘冷鋼嚴(yán)重的形成原因分析與預(yù)防。難點(diǎn)：對供氧制度和泡沫渣工藝進(jìn)行優(yōu)化，有針對性地預(yù)防爐墻粘冷鋼現(xiàn)象。特色：通過對供氧制度的優(yōu)化，采取在爐墻易粘冷鋼部位安裝小吹氧槍、爐壁氧槍改用氧氣作保護(hù)氣體等措施，有效地防止了爐墻冷鋼的聚積較好地防止了爐墻粘冷鋼現(xiàn)象的發(fā)生。計劃進(jìn)度2011.12-2012.01 收集資料、選題、完成開題報告 2012.02-2012.03 完成初稿

3、并修改 2012.04 修改并定稿 指導(dǎo)教師意見 簽名：年 月 日教研室意 見簽名年 月 日說明：開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導(dǎo)師簽署意見及教研室審查后生效。湖南工業(yè)大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱表院（部）：冶金工程學(xué)院 學(xué)生姓名周國元學(xué) 號班 級2010級專 業(yè)冶金工程指導(dǎo)教師姓名高澤平課題名稱電爐兌鐵水爐墻粘冷鋼原因分析與預(yù)防措施評語：（包括以下方面，限300字以上）學(xué)習(xí)態(tài)度工作量完成情況；檢索和利用文獻(xiàn)能力、外文翻譯和計算機(jī)應(yīng)用能力；學(xué)術(shù)水平或技術(shù)水平、綜

4、合運(yùn)用知識能力和創(chuàng)新能力；是否同意參加答辯：是 否指導(dǎo)教師簽字：年 月 日湖南工業(yè)大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評閱表院（部）：冶金工程學(xué)院 學(xué)生姓名周國元學(xué) 號班 級2010級專 業(yè)冶金工程評閱教師姓名課 題電爐兌鐵水爐墻粘冷鋼原因分析與預(yù)防措施評語：（包括以下方面）對論文學(xué)術(shù)評語（包括選題意義；文獻(xiàn)利用能力；所用資料、實(shí)驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果可靠性；創(chuàng)新成果及寫作規(guī)范化和邏輯性。注意對其中可能存在的剽竊、論據(jù)作假等把好關(guān)，如果發(fā)現(xiàn)請詳細(xì)說明）；存在的主要不足之處與評閱人的建議（針對課題內(nèi)容給設(shè)計者（作者）提出不少于3個問題）選題與文獻(xiàn)綜述優(yōu)（ ），良（ ），中（ ），差（ ）創(chuàng)新性優(yōu)（

5、），良（ ），中（ ），差（ ）基礎(chǔ)理論和專門知識優(yōu)（ ），良（ ），中（ ），差（ ）作者寫作、表達(dá)能力優(yōu)（ ），良（ ），中（ ），差（ ）綜合評價優(yōu)（ ），良（ ），中（ ），及格（ ），不及格（ ）是否同意參加答辯是 否評閱人（簽名）： 年 月 日湖南工業(yè)大學(xué)2012屆畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯及最終成績評 定 表 院（部）（公章）： 學(xué)生姓名周國元學(xué)號班級2010級答辯日期課題名稱電爐兌鐵水爐墻粘冷鋼原因分析與預(yù)防措施指導(dǎo)教師高澤平成 績 評 定等級評 定總 評教師1教師2教師3教師4教師5課題介紹思路清晰，語言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確，實(shí)驗方法科學(xué)，分析歸納合理，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)，設(shè)計（論文

6、）有應(yīng)用價值。優(yōu)良中差答辯表現(xiàn)思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準(zhǔn)確大、深入,知識面寬。必答題優(yōu)良中差自由提問優(yōu)良中差答辯評定等級優(yōu)（ ），良（ ），中（ ），差（ ） 答辯小組長簽名：指導(dǎo)教師評定等級優(yōu)（ ），良（ ），中（ ），差（ ）評閱教師評定等級優(yōu)（ ），良（ ），中（ ），差（ ）最終評定成績：答辯委員會主任簽名： 年 月 日湖南工業(yè)大學(xué)2012屆成人教育畢業(yè)設(shè)計說明書 電爐兌鐵水爐墻粘冷鋼原因分析與預(yù)防措施 院 (部)： 湖南工業(yè)大學(xué) 學(xué)生姓名： 周國元 指導(dǎo)教師： 高澤平 專 業(yè)： 冶金工程 班 級： 2010級 完成時間： 2012年4月 目 錄摘 要I

7、ABSTRACTII1前 言12爐墻粘冷鋼原因分析22.1氧槍位置、角度22.1.1爐壁氧槍22.1.2爐門氧槍22.2流量參數(shù)32.3供氧制度42.4兌鐵水操作43采取的措施53.1供氧制度的優(yōu)化53.1.1不同冶煉時期用氧53.1.2二次燃燒53.2泡沫渣工藝優(yōu)化63.3規(guī)范爐門氧槍的使用和兌鐵水操作64結(jié)論8參考文獻(xiàn)9致 謝10摘 要通過分析衡陽鋼管廠煉鋼分廠小管坯電爐兌鐵水后爐墻粘冷鋼嚴(yán)重的形成原因，對供氧制度和泡沫渣工藝進(jìn)行優(yōu)化，全面規(guī)范電爐操作，取得了良好的效果。關(guān)鍵詞 電爐；兌鐵水；粘冷鋼；二次燃燒ABSTRACTThrough the analysis of Hengyang

8、steel plant steel plant billet furnace hot metal charging furnace wall adhesion after cold steel serious causes, the oxygen supply system and foam slag technology optimization, comprehensive and normative operation of electric furnace, and achieved good results.Key words electric furnace; hot metal

9、charging; sticky cold steel; the two combustion1前 言 衡陽鋼管廠煉鋼分廠小管坯電爐由于受爐容的限制，從2009年5月熱裝鐵水以來，一直存在爐蓋、四孔五孔及爐墻粘冷鋼的現(xiàn)象。經(jīng)過一系列的設(shè)備改造和工藝優(yōu)化后，爐蓋和四孔、五孔粘冷鋼現(xiàn)象基本杜絕，但爐墻粘冷鋼卻越來越嚴(yán)重。通過多方位分析和現(xiàn)場跟蹤，確定了主要影響因素，并有針對性地進(jìn)行了工藝優(yōu)化，取得了較好的效果。2爐墻粘冷鋼原因分析2.1氧槍位置、角度 電爐冶煉過程中氧氣吹入的角度直接影響電爐脫碳或者成渣的速度，也是產(chǎn)生噴濺的關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)氧槍角度一定時，槍位（氧槍出口離鋼液面的距離）越低，氧射流的動

10、能越大，射流具有較大的沖擊深度，射流邊緣部分會發(fā)生反射和液體飛濺，而射流的主要部分則深深地穿透在熔池之中。 槍位越高，氧氣射流動能越小，射流將液面沖擊成表面光滑的淺凹坑，氧流股沿著凹坑表面反射并流散。2.1.1爐壁氧槍表1是2#電爐1#爐壁氧槍移至原2#槍位后幾個爐役爐壁1#氧槍和3#氧的安裝位置與角度(1#電爐氧槍安裝參數(shù)與2#電爐相同)：表1 2#電爐最近爐役氧槍安裝參數(shù)氧槍爐殼號測量日期安裝角度(°)距爐沿高度(mm)伸進(jìn)長度(mm)最大高度初裝高度1#氧槍2-1#12月1日40115011207302-2#1月7日41.5116011206702-1#1月21日40.5117

11、011407402-2#3月2日41133012207603#氧槍2-1#12月1日41120011506802-2#1月7日42.8122011756802-1#1月21日42.5120011606802-2#3月2日43137012407303月2日的爐殼氧槍距爐沿較高，但因為此爐殼使用的是400mm的爐襯磚（其它3個爐殼全部是500mm的爐襯磚），爐容較大，熔池液面下降約100 mm，故初裝氧槍至鋼液面的距離基本保持不變（約300400mm左右），角度變化也不大，但近期上線的電爐爐墻粘冷鋼卻比較嚴(yán)重，因此氧槍的初裝位置并不是電爐爐墻粘冷鋼的主要原因。2.1.2爐門氧槍爐門氧槍氧氣射流出口

12、角度設(shè)定為43度，脫碳時爐門氧槍槍身應(yīng)保持適當(dāng)水平并左右擺動。當(dāng)爐門氧槍在非水平情況下使用時，氧氣流出口角度就會發(fā)生改變（圖1、圖2）：操作時過于壓槍，槍頭下傾時，出口角度加大，沖擊點(diǎn)離槍頭距離縮短，容易導(dǎo)致槍身粘鋼（圖3）；爐子搖得過高槍頭上傾時，出口角度減少，沖擊點(diǎn)變遠(yuǎn)，氧氣射流過長，氧氣利用率降低，易于產(chǎn)生強(qiáng)烈噴濺造成爐墻粘冷鋼。因此在操作過程中爐門槍的不正確使用是爐墻粘冷鋼的重要原因之一。 圖1 爐門氧槍水平 圖2 爐門氧槍槍頭過低圖3 不當(dāng)操作造成爐門氧槍粘鋼2.2流量參數(shù)表2為小管坯45噸電爐不同爐役期用氧參數(shù)：表2 不同爐齡段用氧參數(shù)對比氧槍爐齡段流量模式Nm3/h預(yù)熱高切割超音

13、速1#爐壁槍1120爐1506001000100250爐15070011001200250爐150800120013003#爐壁槍1120爐150600900100250爐150600900250爐壁槍1120爐-100600100250爐-100600250爐-100600爐門氧槍1120爐1509001400100250爐1509001500250子擴(kuò)容后，爐壁氧槍相應(yīng)下移，氧氣射流至鋼液面距離基本不變，用氧參數(shù)未作調(diào)整，因此流量大小的設(shè)定雖對爐墻粘冷鋼有較大影響，但不是主要原因。2.3供氧制度供氧制度是電爐兌鐵水的關(guān)鍵工藝制度，供氧量不

14、足將嚴(yán)重影響生產(chǎn)節(jié)奏，供氧量過大或提前開啟高氧將造成爐內(nèi)強(qiáng)噴?，F(xiàn)小管坯工藝供氧制度為：、爐壁氧槍：兌入鐵水后1min開啟預(yù)熱模式，3min后方可開啟高切割，形成泡沫渣后方可開啟超音速。、爐門氧槍：爐門口廢鋼發(fā)紅后方可使用爐門氧槍，爐門可見鋼水時開啟中氧，泡沫渣形成后方可開啟超音速。、用氧總原則：四孔、五孔和電極孔不能有鋼花飛濺，如發(fā)現(xiàn)有鋼花濺出則應(yīng)立即停氧或改用低氧操作。此工藝經(jīng)過大量的實(shí)踐操作和多次討論而確定，能夠很好地解決前期未成渣前使用高氧帶來的影響，并能夠滿足生產(chǎn)節(jié)奏的需要。但在操作時僅憑爐長經(jīng)驗，具體用氧時間無法量化，用氧曲線無法體現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的違規(guī)情況，檢查存在難度。爐長在產(chǎn)量壓

15、力大或其它情況需搶出鋼時容易在冶煉前期未成渣時違規(guī)強(qiáng)供氧，造成較大的噴濺直接粘結(jié)爐蓋和爐墻（如下圖），如不能及時清理將越積越厚。因此操作不當(dāng)是電爐兌鐵水后爐墻粘冷鋼的主要原因。圖4 用氧過程中的噴濺2.4兌鐵水操作 因小管坯電爐爐膛較小，裝入廢鋼后直接兌入鐵水，飛濺較大；如上層廢鋼中存在大塊難熔料或者兌加時鐵水包過高、兌加速度過快，噴濺將更加嚴(yán)重。噴濺的鐵水和渣堆積在爐墻砂封槽上慢慢聚積，這也是爐墻粘冷鋼的原因之一。3采取的措施 根據(jù)形成原因的分析，煉鋼技術(shù)部對現(xiàn)場工藝進(jìn)行了優(yōu)化，防止?fàn)t墻粘冷鋼過厚影響生產(chǎn)。3.1供氧制度的優(yōu)化3.1.1不同冶煉時期用氧 熔化初期，石灰未完全熔化，泡沫渣未形成

16、，渣粘，氧槍的噴濺十分嚴(yán)重，此時應(yīng)采用低氧模式化渣來加速成渣，嚴(yán)禁采用超音速模式供氧。另外可加入少量的螢石來促進(jìn)化渣。 熔清時，石灰基本化開，爐渣初成但溫度較低，渣中SiO2含量較高，渣稀難起泡，此時爐門口易跑鋼，過度用氧還會引起鋼水嚴(yán)重噴濺（如圖4），因此應(yīng)采用中氧模式供氧。 氧化末期，爐內(nèi)碳含量不高，渣中FeO含量增加，起泡效果較好，但此時由于前期脫磷流渣換渣操作，如留在爐內(nèi)的終渣量過少，雖向爐內(nèi)噴入碳粉仍可見濺鋼現(xiàn)象。因此在前期換渣時要控制流渣量，確保后期渣量不小于鋼水重量的1.5%，在測溫取樣后重新用氧前必須先噴碳粉造好泡沫渣。 3.1.2二次燃燒電弧爐煉鋼過程中，產(chǎn)生的大量含有較高C

17、O和一定量H2和CH4的廢氣所攜帶的能量占煉鋼總輸入能量的10%20%，造成大量能源浪費(fèi)。利用熔池內(nèi)富氧使CO在爐內(nèi)燃燒生成CO2，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能，促進(jìn)廢鋼熔化或熔池升溫就是二次燃燒技術(shù)。在電弧爐冶煉過程中，爐氣能量的損失有兩種形式：（1）高溫爐氣帶走的物理顯熱；（2）爐氣可燃成分帶走的化學(xué)能。廢氣中的物理顯熱很難被熔池吸收，一般作為廢鋼預(yù)熱的熱源或其它熱源而利用。爐膛中發(fā)生的燃燒反應(yīng)為： 2C+O22CO G=223400175.3T （J）3.12CO+O2CO2 G=564800+173.64T （J）3.2從中可以看出，爐氣中的CO氣體攜帶有大量的潛熱，其放熱值為碳不完全燃燒放熱值

18、的2.5倍左右，有利于二次燃燒反應(yīng)進(jìn)行的熱力學(xué)條件是充足的氧氣供應(yīng)、低的爐氣溫度和一定的水蒸氣。電弧爐二次燃燒技術(shù)主要有兩種：泡沫渣操作二次燃燒技術(shù)和自由空間二次燃燒技術(shù)。自由空間二次燃燒技術(shù)是使?fàn)t內(nèi)富余的氧與熔池上方的CO氣體反應(yīng)，因此采取在爐墻易粘冷鋼部位安裝小吹氧槍、爐壁氧槍改用氧氣作保護(hù)氣體，及時熔化當(dāng)爐不當(dāng)操作噴濺到爐蓋及爐沿上的鋼，可以減輕爐墻和爐蓋冷鋼的聚集，效果較明顯。 3.2泡沫渣工藝優(yōu)化在電弧爐煉鋼中，泡沫渣工藝至關(guān)重要。泡沫渣操作可以增加電爐輸入功率、提高功率因數(shù)和熱效率，大幅度降低電耗和電極消耗。泡沫渣可以促進(jìn)爐內(nèi)的物理化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行，有利于脫磷、脫碳；因碳氧反應(yīng)激烈，還

19、有較好的去氣效果，提高鋼水質(zhì)量。泡沫渣厚度一般要求是弧柱長度的2.5倍以上。泡沫渣是氣體分散在爐渣中形成的，當(dāng)爐渣的溫度、堿度、成分、表面張力、粘度等條件適宜時，會因為氣體的作用而使熔渣發(fā)泡形成泡沫渣。形成泡沫渣的最佳條件為：爐渣堿度保持在2.02.2附近，熔池溫度15581581，爐渣中FeO為20%的情況下吹入氧氣，形成持續(xù)沸騰產(chǎn)生CO和CO2。電爐兌入鐵水后，渣中SiO2增加，因為SiO2屬于表面活性物質(zhì)，能降低渣的表面張力，可增加吸附膜的彈性和強(qiáng)度，爐渣的發(fā)泡高度急劇增漲，最高可達(dá)8001000mm以上，當(dāng)爐渣較粘、渣中混有噴濺產(chǎn)生的鋼珠時就會在爐墻上形成粘結(jié)，造成爐膛逐步縮小。因煉鋼

20、小管坯45噸電爐爐型較為矮胖，過于豐富的泡沫渣甚至可以直接涌上爐沿，因此控制冶煉過程中爐渣的粘度和堿度是防止?fàn)t墻粘冷鋼的重要手段之一。在高兌鐵水比條件下，熔池中 P、S含量很低，如果在冶煉過程中造渣不及時、渣量小，爐渣堿度過低時，因連續(xù)吹氧脫碳，渣中 (FeO)濃度急劇升高（最高可達(dá)達(dá) 70%以上)，形成稀薄渣，爐渣透氣性變差。當(dāng)熱力學(xué)或動力學(xué)條件突然改變時，CO反應(yīng)劇烈進(jìn)行，極易導(dǎo)致大沸騰。但前期渣量過大，化渣時間過長，冶煉時間增加，因此要求在墊底石灰中加入100150公斤螢石以加速成渣。冶煉后期渣量過小時，盡管爐渣發(fā)泡好，流動性也好，吹氧過程中仍可見濺鋼現(xiàn)象，故必須保持整個冶煉過程中合適的渣量，一般不低于鋼水重量的 1. 5%。兌鐵水后氧末渣樣比較見表3：表3 氧末渣樣比較時間CaOMgOTFeSiO2Al2O3SR09年6月平均45.36 5.79 19.11 14.43 4.08 0.10 3.20 09年10月平均45.20 5.68 20.05 13.13 2.13 0.10 3.44 10年2月平均40.76 4.39 23.53 10.89 3.01 0.12 3.79 09年6月未兌鐵水平均45.98 5.78 18.59 15.15 3.91 0.10 3.20 從表中可以看出，雖然近期渣中