不銹鋼冶煉主要生產(chǎn)系統(tǒng)

不銹鋼冶煉主要生產(chǎn)系統(tǒng)不銹鋼冶煉生產(chǎn)系統(tǒng)包括鐵水預(yù)處理系統(tǒng)，電爐系統(tǒng)，氬氧脫碳爐系統(tǒng)和鋼水精煉系統(tǒng)等子系統(tǒng)。4.1鐵水預(yù)處理系統(tǒng)為不銹鋼生產(chǎn)服務(wù)的鐵水預(yù)處理包括鐵水脫磷站和鐵水倒罐站混沖脫硅設(shè)施。4.1.1脫硅高爐鐵水在高爐出鐵場(chǎng)進(jìn)行脫硅處理后鐵水[Si]≤0.3%，由260t魚(yú)雷罐車經(jīng)扒渣后運(yùn)抵鐵水倒罐站。由于鐵水脫磷時(shí)對(duì)鐵水的含硅量有一定的要求，因此在鐵水脫磷之前，還要在鐵水脫磷站對(duì)鐵水進(jìn)行補(bǔ)充脫硅處理。倒罐后，鐵水罐進(jìn)入脫磷工位進(jìn)行噴吹脫硅，使鐵水[Si]含量降至0.15%以下。4.1.2脫磷脫硅鐵水在脫磷站扒渣工位扒渣后，進(jìn)行鐵水罐噴吹脫磷，脫磷扒渣后鐵水溫度≥1265℃，[P]含量≤0.010%。脫硅脫磷總作業(yè)周期為75min左右，為確保不銹鋼生產(chǎn)節(jié)奏，設(shè)置雙噴吹、雙扒渣工位。鐵水預(yù)處理采用溫度計(jì)算模型和加料模型進(jìn)行過(guò)程控制。4.1.3鐵水脫磷主要設(shè)備：·噴吹罐2個(gè)2.0m3、3.5m3噴吹罐各1個(gè)·噴槍及升降裝置2套噴槍直徑?300mm，升降裝置2×7.5kW·氧槍及升降裝置2套氧槍直徑?165mm，升降裝置2×2.2kW·扒渣機(jī)2臺(tái)扒渣力約4kN還有鐵水罐運(yùn)輸傾翻臺(tái)車、測(cè)溫取樣裝置、渣罐運(yùn)輸臺(tái)車、鐵水罐、渣罐以及烘烤器等設(shè)備。4.2電爐系統(tǒng)電爐采用三相交流電弧爐，公稱容量為100t，電極直徑600mm，采用出鋼咀出鋼。最大出鋼量118t，冶煉周期為60～65min。電爐以脫磷鐵水、不銹鋼廢鋼、高碳鉻鐵合金、鎳鐵合金等為爐料，熔煉出已基本上具有所煉鋼種成分的不銹鋼母液。母液在加料跨扒渣，然后倒入氬氧脫碳爐進(jìn)一步冶煉。4.2.1電爐爐料不銹鋼冶煉中原料成本占比重很高，盡量多使用不銹鋼廢鋼（特別是鎳鉻不銹鋼）是降低成本的有效途徑，采用電爐熔煉母液為大量使用不銹鋼廢鋼創(chuàng)造了十分有利的條件。每爐不銹鋼廢鋼用量約25％，當(dāng)不銹鋼社會(huì)蓄積量增加和市場(chǎng)不銹鋼廢鋼價(jià)格下降時(shí)，可增加不銹鋼廢鋼用量比例以進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。使用溫度不小于1260℃的脫磷鐵水，根據(jù)鋼種需要，每爐脫磷鐵水用量不等。4.2.2電爐作業(yè)在電爐配料跨將不銹鋼廢鋼配入料籃，通過(guò)高位料倉(cāng)將高碳鉻鐵、鎳鐵及部份渣料加入料籃，料籃送入電爐跨。電爐開(kāi)蓋后將料籃爐料加入，脫磷鐵水在通電后加入。配有爐門氧槍和噴粉槍，噴粉槍能噴硅鐵粉和碳粉。采用短出鋼咀出鋼，渣鋼混出以提高渣中鉻的還原率。母液鐵水罐進(jìn)入加料跨扒渣站，采用液壓扒渣機(jī)扒渣后，用起重機(jī)兌入氬氧脫碳爐。電爐采用死爐座作業(yè)，電爐修爐時(shí)，可采用脫磷鐵水直接兌入不銹鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)430不銹鋼。電爐采用原料計(jì)算模型，鋼水成分預(yù)測(cè)模型，電極、氧槍控制模型，合金渣料加料模型，脫硅脫氧計(jì)算模型等進(jìn)行過(guò)程控制。4.2.3電爐主要設(shè)備：·100t三相交流電弧爐2座公稱容量：100t，最大出鋼量：118t·80MVA電爐變壓器1座·95MVA電爐變壓器1套還有母液罐臺(tái)車、吹氧噴粉機(jī)械手、副原料鐵合金加料系統(tǒng)、母液罐、渣罐、烘烤器等設(shè)備。4.3氬氧脫碳爐系統(tǒng)4.3.1氬氧脫碳爐工藝電爐母液出至爐下的鋼水罐（帶嘴，外形與鐵水罐相似）中，由鋼水罐車運(yùn)至加料跨，經(jīng)扒渣后，由起重機(jī)吊起兌入氬氧脫碳爐。為強(qiáng)化氬氧脫碳爐在高碳區(qū)的快速脫碳功能，氬氧脫碳爐配備了頂吹氧槍。為適應(yīng)氬氧脫碳爐二步法生產(chǎn)的需要，爐底設(shè)置了側(cè)吹風(fēng)口，同時(shí)配備了副槍和爐氣分析儀參與氬氧脫碳爐的脫碳過(guò)程控制，使氬氧脫碳爐的冶煉操作更為方便和準(zhǔn)確。氬氧脫碳爐在鋼液吹煉至低碳區(qū)后，爐底側(cè)部風(fēng)口停止吹氧，吹入氬氣或氮?dú)?，稀釋一氧化碳分壓，保證含鉻鋼液脫碳保鉻的熱力學(xué)條件。（1）三步法工藝三步法工藝的主要功能為脫碳、還原、成分和溫度調(diào)整。三步法工藝過(guò)程分為脫碳期和還原期。脫碳期，采用氧槍和爐底側(cè)部風(fēng)口復(fù)吹供氧，加快脫碳速率；當(dāng)碳含量達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，逐步降低氧氣流量，增大氮?dú)饣驓鍤獾牧髁?，氧氣和氮?dú)饣驓鍤獾谋壤龔?:1降低至1:1，以降低一氧化碳分壓，確保降碳保鉻的熱力學(xué)條件，使鋼液中鉻的氧化降低到最低限度，減少還原劑的消耗。如鋼種對(duì)氮?dú)夂坑袊?yán)格要求，爐底側(cè)部風(fēng)口稀釋氣體應(yīng)采用氬氣，如沒(méi)有特別要求，可采用氮?dú)獯鏆鍤庠诿撎记捌诨蛉套鳛橄♂寶怏w，以降低氬氣的消耗。當(dāng)鋼液中碳含量達(dá)到目標(biāo)成分后，氬氧脫碳爐進(jìn)行還原期操作，此時(shí)爐底側(cè)部風(fēng)口的氮?dú)馇袚Q成氬氣，通過(guò)爐頂料倉(cāng)加料系統(tǒng)加入還原劑硅鐵，還原爐渣中被氧化的鉻和錳，此時(shí)，加大爐底風(fēng)口氬氣的吹入強(qiáng)度，使熔池形成較好的動(dòng)力學(xué)條件，加速和充分還原，同時(shí)可以達(dá)到良好的脫硫效果，之后將鋼水和爐渣一起出至爐下的鋼水罐內(nèi)，通過(guò)渣鋼混沖進(jìn)一步還原渣中的氧化鉻。（2）二步法工藝二步法的主要功能為脫碳、還原、脫硫、成分和溫度調(diào)整。其工藝過(guò)程分為脫碳期和還原期，如鋼中硫含量要求低于50～100ppm，在還原期后，需要進(jìn)行單獨(dú)造渣脫硫工藝。脫碳期，采用氧槍和爐底側(cè)部風(fēng)口復(fù)吹供氧，加快脫碳速率，與三步法不同的是由于后面不進(jìn)行VOD真空處理，所以除了對(duì)氮沒(méi)有要求的鋼種在脫碳前期可吹入部份氮?dú)馔?，爐底側(cè)部風(fēng)口主要吹氬。當(dāng)碳含量達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)，逐步降低氧氣流量，增大氬氣或氮?dú)獾牧髁?，氧氣和氬氣或氮?dú)獾谋壤龔?0:1降低至1:3，在碳含量達(dá)到0.3％以后，頂槍停止供氧，氧氣和氬氣均由爐底側(cè)部風(fēng)口吹入，以降低一氧化碳分壓，確保降碳保鉻的熱力學(xué)條件，使鋼液中鉻的氧化降低到最低限度，減少還原劑的消耗。當(dāng)鋼液中碳含量達(dá)到目標(biāo)成分后，氬氧脫碳爐進(jìn)行還原期操作，通過(guò)爐頂料倉(cāng)加料系統(tǒng)加入還原劑硅鐵，還原爐渣中被氧化的鉻和錳，此時(shí)，加大爐底風(fēng)口氬氣的吹入強(qiáng)度，使熔池形成較好的動(dòng)力學(xué)條件，加速和充分還原，同時(shí)可以達(dá)到良好的脫硫效果，之后將鋼水和爐渣一起出至爐下的鋼水罐內(nèi)，通過(guò)渣鋼混沖進(jìn)一步還原渣中的氧化鉻。4.3.2氬氧脫碳爐技術(shù)特點(diǎn)·帶頂吹氧槍，適應(yīng)高碳區(qū)域快速脫碳的要求；·帶副槍和爐氣分析系統(tǒng)，有利于氬氧脫碳爐計(jì)算機(jī)模型控制；·采用了氬氧脫碳爐計(jì)算機(jī)模型控制，提高命中率，降低鉻的氧化；·縮短冶煉時(shí)間，避免了過(guò)程溫度過(guò)高影響爐襯壽命，工藝操作方便；·托圈和爐殼連接的特殊設(shè)計(jì)，爐殼更換時(shí)間縮短。4.3.3氬氧脫碳爐主要工藝參數(shù)氬氧脫碳爐主要工藝參數(shù)見(jiàn)表6.3－1。表4－1氬氧脫碳爐主要工藝參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)備注1爐型氬氧脫碳爐帶頂槍2公稱容量t1203最小出鋼量t1004最大出鋼量t1355新?tīng)t襯爐容積m3686爐殼直徑mm50007爐殼總高mm73358爐口直徑mm20009風(fēng)口數(shù)量個(gè)710容積比m3/t0.5出鋼量135t0.55出鋼量120t11頂槍氧氣流量Nm3/min1501.2-1.3MPa12風(fēng)口氧氣流量Nm3/min1002.2MPa13風(fēng)口氬氣、氮?dú)饬髁縉m3/min1002.2MPa14風(fēng)口位置底側(cè)15出鋼－出鋼周期min65三步法75二步法4.3.4氬氧脫碳爐主要設(shè)備每座氬氧脫碳爐主要設(shè)備見(jiàn)表4－2·爐體及傾動(dòng)裝置1套公稱容量：120t，最大出鋼量135t新?tīng)t體總重：185t，傾動(dòng)功率：2×315kW·氧槍及升降裝置1套氧槍直徑?168.3mm，升降裝置：22kW·副槍及升降裝置1套副槍直徑?140mm，升降裝置：160kW·扒渣機(jī)2臺(tái)扒渣力：10kN·轉(zhuǎn)爐爐體更換臺(tái)車1臺(tái)VVVF傳動(dòng)，走行：2×30kW，液壓頂升還有副原料及鐵合金加料系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐爐殼烘烤裝置，轉(zhuǎn)爐爐殼在線烘烤裝置以及鋼水罐車、鋼水罐，渣罐車、渣罐，測(cè)溫取樣裝置，鋼水罐立式烘烤器等設(shè)備。4.4鋼水精煉系統(tǒng)4.4.1VOD系統(tǒng)VOD裝置采用雙工位形式，設(shè)兩個(gè)真空罐，一套真空泵系統(tǒng)。（1）VOD系統(tǒng)功能三步法時(shí)，本裝置的功能如下：·深脫碳·還原·脫硫·去除夾雜物·合金和溫度調(diào)整二步法時(shí)，冶煉在氬氧脫碳爐中已基本結(jié)束，本裝置僅用作鋼水罐處理站（LTS），其功能如下：·去除夾雜物·合金和溫度調(diào)整（2）VOD工藝三步法時(shí)，氬氧脫碳爐出鋼后扒渣，由精煉跨起重機(jī)將鋼水罐吊至真空罐內(nèi)，接上吹氬管，蓋上真空蓋抽真空到5000Pa，通過(guò)真空下鋼液中自然碳氧反應(yīng)，在鋼液中產(chǎn)生大量一氧化碳?xì)馀?，并借助?qiáng)吹氬攪拌，將鋼液中氮?dú)饷撊?。然后進(jìn)行真空吹氧脫碳精煉，碳含量達(dá)到目標(biāo)成分時(shí)，進(jìn)一步降低真空度，進(jìn)行真空碳脫氧。隨后加入還原劑和渣料，進(jìn)行還原操作。再破真空進(jìn)行常壓下鋼水調(diào)整，使鋼水成分和溫度滿足連鑄的需要，然后運(yùn)至連鑄鋼水罐回轉(zhuǎn)臺(tái)澆鑄。常壓下鋼水成分和溫度調(diào)整是在蓋上常壓蓋情況下進(jìn)行的，這樣可以避免鋼水吸氮，便于添加合金和測(cè)溫取樣。二步法時(shí)，VOD裝置作為鋼水罐處理站（LTS）。氬氧脫碳爐出鋼后扒渣，由精煉跨280/80t起重機(jī)將鋼水罐吊至真空罐內(nèi)，接上吹氬管，蓋上非真空蓋在常壓下進(jìn)行鋼水調(diào)整，使鋼水成分和溫度滿足連鑄的需要，然后運(yùn)至連鑄鋼水罐回轉(zhuǎn)臺(tái)澆鑄。（3）VOD主要設(shè)備·真空罐2個(gè)外徑：?5800mm·真空罐蓋車1輛液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)還有真空狀態(tài)下加料裝置、吹氧裝置、真空取樣測(cè)溫裝置等設(shè)備。（4）VOD技術(shù)特點(diǎn)·雙工位使VOD處理時(shí)間易與連鑄連澆匹配；·帶質(zhì)譜儀爐氣分析系統(tǒng)，有利于計(jì)算機(jī)模型控制；·真空泵系統(tǒng)帶有除塵器，避免了鉻對(duì)水的污染；·采用4級(jí)全蒸汽噴射泵，在第1級(jí)冷凝器配置了2級(jí)噴射泵，其中第2級(jí)泵帶有針閥，壓縮比大，能滿足工藝需要，迅速達(dá)到所需的真空度，針閥可根據(jù)季節(jié)和負(fù)荷運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，靈活性好，與6級(jí)泵相比，設(shè)備占地面積小，能耗低，蒸汽壓力要求低；·吹氬攪拌強(qiáng)度大，有利于鉻的還原、脫硫和脫氣；對(duì)氮含量沒(méi)有特別要求的鋼種，氬氧脫碳爐可全程用氮?dú)獯鏆鍤?，降低氬氣消耗；·氧槍采用阻流設(shè)計(jì)，可產(chǎn)生脈沖式氧流，提高氧氣利用率和減少噴濺；·常壓罐蓋的使用，可以避免鋼水吸氮，控制鋼水調(diào)整過(guò)程，蓋上配有測(cè)溫取樣裝置，使工藝操作自動(dòng)化程度高。4.4.2LF爐（1）LF爐功能LF具備以下功能：協(xié)調(diào)煉鋼生產(chǎn)和連鑄機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏，調(diào)整均勻鋼水成分和溫度，減少鋼中夾雜物和控制夾雜物形態(tài)，深脫硫，深脫氧。（2）LF爐工藝鋼水罐吊到LF爐作業(yè)線的鋼水罐