煉鋼-精煉-工藝簡(jiǎn)介和應(yīng)用

1、煉鋼-精煉-工藝簡(jiǎn)介和應(yīng)用鞍鋼公司概述選礦廢鋼軋鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼煉鐵采礦進(jìn)口礦電爐煉鋼第三煉鋼連軋廠簡(jiǎn)介 鞍鋼股份第三煉鋼連軋廠成立于2006年5月19日，由原第二煉鋼廠西區(qū)分廠和原熱軋帶鋼廠西區(qū)分廠合并成立，是鞍鋼西部500萬噸精品板材基地。該廠主體設(shè)備包括3座260噸轉(zhuǎn)爐，2座LF鋼包精煉爐，2座RH真空處理裝置，2臺(tái)中薄板板坯連鑄機(jī)，一套2150mm熱連軋機(jī)組。該項(xiàng)目集鞍鋼自主技術(shù)創(chuàng)新之大成，其中2150ASP生產(chǎn)線是鞍鋼繼1700ASP工程之后，又一擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中薄板坯連鑄連軋工程，所有大型主體設(shè)備均實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，技術(shù)裝備和生產(chǎn)工藝達(dá)到當(dāng)代世界先進(jìn)水平。 我廠是國內(nèi)首座擁有完全自主知

2、識(shí)產(chǎn)權(quán)的集“煉鋼-連鑄-連軋”工藝于一體的現(xiàn)代化大規(guī)模鋼鐵生產(chǎn)線，全線由鞍鋼自主設(shè)計(jì)、自主集成、自己施工，設(shè)備國內(nèi)制造，從規(guī)劃設(shè)計(jì)到建設(shè)投產(chǎn)的全過程，遵循經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益、社會(huì)效益的和諧統(tǒng)一，融入了現(xiàn)代循環(huán)經(jīng)濟(jì)的嶄新理念，配套了當(dāng)今世界最先進(jìn)的環(huán)保設(shè)施和能源回收設(shè)備，產(chǎn)品以汽車板、家電板、集裝箱板、造船板、管線鋼等為主導(dǎo)產(chǎn)品，將為我國汽車、家電、造船和裝備制造業(yè)提供可替代進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)鋼材產(chǎn)品，其主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力為500萬噸。我廠生產(chǎn)的鋼種主要包括：管線鋼（X70、X80）、深沖鋼（IF鋼）、耐候鋼（SPA-H）、船板及其它優(yōu)碳素結(jié)構(gòu)鋼等 。生產(chǎn)工藝流程煉鋼、連鑄

3、平面布置簡(jiǎn)圖轉(zhuǎn) 爐 煉 鋼BOF Steel Making 第三煉鋼連軋廠的煉鋼系統(tǒng)主要有倒罐間、2座鐵水脫硫扒渣工位、廢鋼間、三座260噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐和吹氬站組成。我廠轉(zhuǎn)爐采用的新工藝、新技術(shù)（1）采用頂?shù)讖?fù)吹工藝。引進(jìn)轉(zhuǎn)爐冶煉靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模型及底吹、副槍和質(zhì)譜儀技術(shù)，提高終點(diǎn)碳溫雙命中率，確保一次倒?fàn)t出鋼快速煉鋼，提高鋼水收得率，降低熔劑和合金消耗，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化煉鋼。（2）采用擋渣技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn)爐擋渣出鋼，使進(jìn)入鋼包的爐渣量5kg/t鋼。（3）采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，使轉(zhuǎn)爐爐齡達(dá)8000次以上。（4）鐵水脫硫扒渣采用高壓復(fù)合噴吹鈍化CaO粉和鈍化金屬鎂粉技術(shù)，具有提高脫硫效率、消耗少、溫降小、處理周期短

4、、處理成本低的優(yōu)點(diǎn)?？杀ＷC入爐鐵水硫含量在0.010%0.005%。（5）轉(zhuǎn)爐二次煙氣、倒罐間兌鐵、出鐵煙氣和脫硫扒渣煙氣收集除塵、粉塵回收利用。（6）轉(zhuǎn)爐污泥處理、回收利用。（7）轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐蒸汽回收利用。（8）轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用。鐵水預(yù)處理的基本設(shè)備組成 脫硫粉劑受料、貯存系統(tǒng)（2個(gè)50m3的CaO粉劑貯存?zhèn)}和1個(gè)50m3的Mg粉貯存?zhèn)}）、脫硫粉劑噴吹脫硫系統(tǒng)（3CaO噴吹罐和3Mg粉噴吹罐)、260噸鐵水罐、鐵水運(yùn)輸和傾翻系統(tǒng)、測(cè)溫取樣系統(tǒng)、脫硫處理計(jì)算機(jī)和電子稱儀表控制系統(tǒng)、扒渣系統(tǒng)、工業(yè)電視和通訊系統(tǒng)、脫硫及扒渣煙氣除塵系統(tǒng)等。1）機(jī)械攪拌法：將攪拌器沉入鐵水內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，在鐵水中形成錐形

5、旋渦，使鐵水與脫硫劑充分混合作用。2）噴吹法：用干燥的空氣或惰性氣體為載體將脫硫劑與氣體混合吹入鐵水中，同時(shí)也攪動(dòng)了鐵水，達(dá)到脫硫目的，我廠采用以氮?dú)鉃檩d流的噴吹法進(jìn)行鐵水脫硫。噴吹的粉劑主要有電石粉（CaC2）、石灰粉（CaO）、石灰石粉（CaCO3）、金屬鎂和鎂基材料，我廠所用的粉劑為石灰粉和鎂基材料（主要是鈍化鎂）。鐵水預(yù)處理的基本工藝鐵水預(yù)處理是指鐵水在兌入煉鋼爐之前，為去除或提取某種成分而進(jìn)行的處理過程，例如對(duì)鐵水的爐外脫硫、脫磷和脫硅，脫硫方法最廣泛的是攪拌法和噴吹法。 傾翻系統(tǒng)（包括轉(zhuǎn)爐爐體、傾動(dòng)電機(jī)等）、氧槍系統(tǒng)（采用多孔拉瓦爾噴頭氧槍、氧槍升降機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)等）、散狀原料及鐵

6、合金下料系統(tǒng)、底吹系統(tǒng)（介質(zhì)采用N2和Ar）、鍋爐系統(tǒng)（煙氣冷卻功能）、除塵系統(tǒng)（一次除塵、二次除塵及煤氣回收等）及副槍、質(zhì)譜儀、活動(dòng)升降煙罩、擋渣機(jī)等。轉(zhuǎn)爐的基本設(shè)備組成 煉鋼用原材料原材料是煉鋼的基礎(chǔ)，原材料質(zhì)量的好壞對(duì)煉鋼工藝和鋼的質(zhì)量有直接影響。 煉鋼用原料一般分為主原料、輔原料和各種鐵合金等。其中：主原料：鐵水和廢鋼。輔原料：造渣劑（石灰、鐵皮球、輕燒白云石、菱鎂石等） 冷卻劑（廢鋼、生鐵塊、鐵礦石等） 升溫劑（硅鐵、碳化硅等） 各種合金：常用的合金有Fe-Mn、Si-Fe、SiMn、AL、ALMnTi、 SiBaSrAl等其它材料：增碳劑、焦炭、氧氣等。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝1、煉鋼

7、的基本任務(wù)脫碳、脫硫、脫磷、脫氧法除有害氣體和夾雜；提高溫度；調(diào)整成分。簡(jiǎn)言之：三脫、二去、調(diào)成份。 煉鋼過程通過供氧、造渣、加合金、升溫、攪拌等手段完成煉鋼基本任務(wù)。2、吹煉過程吹煉前期，也稱硅錳氧化期；吹煉中期，也稱碳的氧化期； 終點(diǎn)控制，確保溫度、成份、終渣。3、轉(zhuǎn)爐冶煉的五大制度 煉鋼過程冶煉工藝分為五大制度： 裝入制度 供氧制度 造渣制度 溫度制度 終點(diǎn)控制及脫氧合金化制度。 裝入制度1、裝入制度內(nèi)容及依據(jù) 要有合適的爐容比 合適的爐池深度 與連鑄工藝相配合 2、裝入制度類型 定量裝入制度 定深裝入制度 分階段定量裝入制度我廠主要采用定量裝入制度和分階段定量裝入制度。供氧制度1、噴嘴

8、的類型及特點(diǎn) 根據(jù)噴嘴的孔數(shù)可以分為單孔噴嘴和多孔噴嘴。大型轉(zhuǎn)爐一般不用單孔氧槍，多孔氧槍有三、四、五、六孔等類型。2、供氧制度中的幾個(gè)工藝參數(shù) 氧氣流量與供氧強(qiáng)度、氧壓、槍位等 3、供氧操作 恒壓變槍操作 恒槍變壓操作 造渣制度 造渣就是要確定合適的造渣方法、渣料的加入數(shù)量和時(shí)間以及如何快速成渣。 轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣的目的是：去除磷、硫，減少噴濺，保護(hù)爐襯，減少終點(diǎn)氧含量。1、造渣方法 有單渣法、雙渣法、留渣操作等。2、渣料加入量的確定 石灰加入量（t）= 鐵礬土的加入量： 冶煉低碳鋼時(shí)鐵礬土加入量不大于噸； 冶煉中高碳鋼時(shí)鐵礬土加入量不大于噸。 石灰有效CaO%2.14鐵水含Si%堿度（R）鐵水

9、量（t）溫度制度 溫度制度主要是指過程溫度控制和終點(diǎn)溫度控制，過程溫度是確保終點(diǎn)溫度合格的關(guān)鍵。1、熱量的來源 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐熱量的主要來源是鐵水的物理熱和化學(xué)熱。2、出鋼溫度的確定 終點(diǎn)鋼水溫度主要根據(jù)以下原則確定： 1）鋼種的凝固溫度；2）澆注溫度；3）鋼水溫降數(shù)值； 4）澆注方式 5）二次精煉方式及時(shí)間。 出鋼溫度可由下式計(jì)算： T出=T凝+t1+t2+t3+t4+t5+ 式中：t1出鋼過程溫降， t2出鋼完畢至精煉開始的溫降， t3鋼水精煉過程溫降， t4鋼水精煉完畢至開澆前的溫降， t5鋼水從鋼包至中間包的溫降， 連鑄要求的鋼水過熱度， 終點(diǎn)控制鋼水達(dá)到鋼種成分和溫度要求的時(shí)刻，稱之為

10、“終點(diǎn)”。 1）鋼中碳含量達(dá)到所煉鋼種控制要求； 2）鋼中P、S含量低于規(guī)格以下的一定范圍； 3）出鋼溫度能保證進(jìn)行精煉和澆鑄； 4）對(duì)于沸騰鋼，鋼水應(yīng)具有一定的氧化性。另外，終渣粘度、(FeO)含量、堿度等也應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)。1、終點(diǎn)控制方法 終點(diǎn)控制方法有三種：一次拉碳法、增碳法及高拉補(bǔ)吹法。2、人工判斷方法 碳的判斷看火焰、看火花、取鋼樣 溫度的判斷火焰判斷、取樣判斷、氧槍冷卻水判斷、 根據(jù)爐膛情況判斷3、自動(dòng)化煉鋼 將鐵水、原材料的溫度和成份，副槍和質(zhì)譜儀取得的數(shù)據(jù)輸入轉(zhuǎn)爐煉鋼模型后，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制冶煉終點(diǎn)。脫氧及合金化制度 鋼水中氧含量超標(biāo)，影響鋼坯質(zhì)量，降低鋼的性能，加劇鋼的熱

11、脆，因此鋼水必須脫氧，并調(diào)整鋼水成分同時(shí)進(jìn)行脫氧合金化。1、脫氧方法 沉淀脫氧、擴(kuò)散脫氧和真空脫氧 目前普遍采用沉淀脫氧，可用單獨(dú)脫氧法和復(fù)合脫氧法。2、脫氧合金加入原則 脫氧劑條件 脫氧劑加入原則：先弱后強(qiáng)3、脫氧操作 鋼包內(nèi)脫氧合金化 真空精煉爐內(nèi)脫氧合金化 煉鋼的基本反應(yīng)1.成渣過程 Si+O(SiO2) Fe+O(FeO) Mn+O(MnO) (FeO)+(SiO2)+CaO(CaOFeOSiO2) 2.脫磷反應(yīng) 2P+5(FeO)+n(CaO)(nCaOP2O5)+5Fe3.脫硫反應(yīng) FeS+(CaO)(CaS)+(FeO)4.脫碳反應(yīng) C+O=CO C+2O=CO25.脫氧反應(yīng) 2

12、Al+3O=(Al2O3)II. 爐 外 精 煉Secondary Refining第三煉鋼連軋廠主要爐外精煉方式：兩座260噸RH-TB真空循環(huán)脫氣精煉 兩座260噸LF鋼包精煉爐RH-TB的基本設(shè)備鋼包旋轉(zhuǎn)系統(tǒng):正常情況下為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，大罐轉(zhuǎn)臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)270度，回轉(zhuǎn)直徑8m，事故狀態(tài)下為氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鋼包頂升系統(tǒng):大罐的頂升距離最大為2450mm，為液壓頂升真空室:總高度10.5m,循環(huán)管內(nèi)徑690mm,真空室殼體外徑3200mm。真空泵:為四級(jí)蒸氣噴射泵，所使用的蒸氣為飽合蒸氣由轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐供應(yīng)，為確保RH真空處理裝置生產(chǎn)用汽要求，由一發(fā)電中壓管網(wǎng)供應(yīng)一路備用汽源。合金下料系統(tǒng)等真空室真空泵

13、RH(Ruhrstahl和Heraeus于1957年開發(fā))的基本工藝原理：將真空室的插入管插入鋼水內(nèi)，向上升管內(nèi)通入Ar氣，使上升管和下降管內(nèi)的鋼液產(chǎn)生密度差，在抽真空的過程中，由于鋼液的密度差，使鋼液在真空室和鋼水罐之間產(chǎn)生循環(huán)，鋼液在流經(jīng)真空室的過程中，鋼液中的氣體排出鋼液，從而達(dá)到凈化鋼液的目的。RH-TB的基本功能1、脫碳：在深真空狀態(tài)下促使了碳氧反應(yīng)的進(jìn)一步發(fā)生2、脫氣：可以有效地去除鋼水中的H、N、O等氣體3、加熱：利用Al和O2的化學(xué)反應(yīng)熱來加熱鋼水4、合金化：成份微調(diào)5、均勻鋼液：鋼液的循環(huán)，起到強(qiáng)化攪拌的作用6、生產(chǎn)組織中的緩沖：平衡轉(zhuǎn)爐和鑄機(jī)之間的生產(chǎn)組織節(jié)奏LF爐（Lad

14、le Furnace)是70年代未期日本發(fā)展起來的鋼包精煉型爐外精煉設(shè)備，它具有許多有效的爐外精煉手段，如合成渣處理、加熱、攪拌和合金成份微調(diào)等。LF爐的基本設(shè)備2座LF工位，變壓器容量為40MVA。電極升降裝置，最大行程 。速度為：自動(dòng)升降；手動(dòng)升降。 加熱橋架及爐蓋提升機(jī)構(gòu)和水冷爐蓋，水冷爐蓋行程600mm。鋼車走行系統(tǒng)、下料系統(tǒng)、氬氣系統(tǒng)、氮?dú)庀到y(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等LF鋼包精煉爐的基本原理LF與電弧爐的原理相同，是通過石墨電極與鋼液之間的電弧作為熱源來加熱鋼水的。同時(shí)采用底吹氬攪拌鋼液，在鋼液表面造還原渣脫硫，等對(duì)鋼液進(jìn)行加熱的爐外精煉處理方式。LF的基本功能1、脫硫：利用造堿性還原渣和電弧

15、的高溫區(qū)進(jìn)行脫硫2、加熱：采用電極放電加熱鋼水3、合金化：成份微調(diào)4、均勻鋼液和去除夾雜：采用底吹A(chǔ)r氣攪拌鋼液5、生產(chǎn)組織中的緩沖：平衡轉(zhuǎn)爐和鑄機(jī)之間的供鋼節(jié)奏。喂線工藝在RH-KTB工位和LF工位都設(shè)有喂線裝置，線的種類為Ca-Si線和Ca-Al線。喂線的基本作用：1、夾雜物變性（Al2O3、MnS等）2、脫氧和脫硫III. 連 續(xù) 鑄 鋼Continuous Casting第三煉鋼廠目前裝備的連鑄機(jī)：兩臺(tái)雙流立彎式中薄板板坯連鑄機(jī)鑄坯斷面規(guī)格 135/1709002000mm 連續(xù)鑄鋼的概念：將一包或多包鋼水經(jīng)一組特殊的冷卻裝置連續(xù)地澆鑄成一定斷面形狀的鋼坯的工藝過程。它改變了將近一個(gè)世

16、紀(jì)以來，使用鋼錠模間斷澆注的低生產(chǎn)率生產(chǎn)鋼錠的傳統(tǒng)方式，簡(jiǎn)化了由鋼液到鋼材的生產(chǎn)流程。鞍鋼于2000年12月實(shí)現(xiàn)了全連鑄生產(chǎn)。連鑄基本工藝原理鋼水由大罐經(jīng)中間包穩(wěn)流、分配后進(jìn)入結(jié)晶器，受到結(jié)晶器水冷銅壁的冷卻形成坯殼，為了避免坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)，結(jié)晶器做上下往復(fù)振動(dòng)，并加入保護(hù)渣或其他起到潤(rùn)滑效果的材質(zhì)。鑄坯經(jīng)彎曲進(jìn)入弧形段，再經(jīng)矯直成水平狀態(tài)，由切割機(jī)切割成一定長(zhǎng)度的鑄坯，輸送至軋鋼廠。 連鑄工藝示意圖連鑄工藝的優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化工藝流程，提高生產(chǎn)效率 連鑄省掉了脫模、整模、鋼錠均熱和開坯等工序。提高金屬收得率 連鑄的切頭、切尾損失為1-2，可提高金屬收得率10-14。降低能耗 由于提高了成坯率，省掉均

17、熱、開坯等能耗。勞動(dòng)條件好，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 操作安全、污染小、自動(dòng)化程度高、操作人員數(shù)量少。鑄坯質(zhì)量好，連鑄鋼種不斷擴(kuò)大 成分偏析小，純凈度高，組織致密等。幾乎所有鋼種都可以用連鑄生產(chǎn)。 連鑄機(jī)的主要設(shè)備簡(jiǎn)介結(jié)晶器、振動(dòng)裝置等關(guān)鍵設(shè)備由國外引進(jìn)，其它設(shè)備國內(nèi)制造 蝶式回轉(zhuǎn)臺(tái)（回轉(zhuǎn)半徑6m）、容量為65噸的中間罐、半龍門型中間罐車、中間罐塞棒機(jī)構(gòu)（液壓自動(dòng)或手動(dòng)杠桿操作）、 鋼包水口機(jī)械手（液壓提升）、浸入式水口快速更換裝置（液壓缸控制）、中間罐渣罐及溢流槽、結(jié)晶器專家系統(tǒng)、液面自動(dòng)檢測(cè)裝置、下裝式引錠桿、及火焰切割機(jī)等。結(jié)晶器：冷卻水縫設(shè)在背板上的可鑄中自動(dòng)調(diào)寬的平直結(jié)晶器。銅板高度為1000

18、mm，銅板材質(zhì)：Cu-Cr-Zr合金，表面鍍鉻，有Ni-Fe或Ni-Co鍍層。夾緊方式：彈簧夾緊，液壓放松。在銅板下有足輥，其數(shù)量為寬邊一對(duì)，窄邊兩對(duì)，直徑為100mm。窄邊液壓缸（4個(gè)/每臺(tái)結(jié)晶器）調(diào)整傳動(dòng)；結(jié)晶器振動(dòng)裝置（伺服液壓振動(dòng)，板簧垂直導(dǎo)向）；振動(dòng)曲線為正弦及最大系數(shù)的非正弦曲線； 澆注過程中鋼水凝固過程示意圖扇形段：包括彎曲段、弧形段、矯直段和水平段彎曲段為0段，其設(shè)計(jì)型式為連續(xù)彎曲型，輥數(shù)17對(duì)，輥徑150mm，輥型為三分節(jié)輥；弧形段為1-3段，弧形半徑5m，輥數(shù)7對(duì)，輥徑和矯直段、水平段相同，均為200mm，輥型為三分節(jié)輥；矯直段為4-5段，弧形半徑為5m，7對(duì)自由輥，1對(duì)驅(qū)動(dòng)輥；水平段為6-10段，其中6段和10段為6個(gè)自由輥，2個(gè)驅(qū)動(dòng)輥，其它為7個(gè)自由輥，1個(gè)驅(qū)動(dòng)輥。二冷區(qū)：二次冷卻裝置共分9個(gè)區(qū)，15個(gè)水路，6個(gè)氣路 區(qū)號(hào)水路位置噴嘴排數(shù)12個(gè)結(jié)晶器下口寬面內(nèi)外弧側(cè)2窄面左右各421個(gè)彎曲段寬面內(nèi)弧側(cè)4寬面外弧側(cè)431個(gè)彎曲段寬面內(nèi)弧側(cè)5寬面外弧側(cè)541個(gè)彎曲段寬面內(nèi)弧側(cè)8寬面外弧側(cè)852個(gè)弧形段(seg1 扇形段)寬面內(nèi)弧側(cè)8寬面外弧側(cè)862個(gè)弧形段(seg2.3 扇形段)寬面內(nèi)弧側(cè)16寬面外弧側(cè)1672個(gè)矯直段(seg4.5 扇形段)寬面內(nèi)弧側(cè)16寬面外弧側(cè)