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謂轉爐煉鋼所,就是將鐵水、廢鋼等煉成具有所要求化學成分的鋼,并使其具有一定的物理化學性能和力學性能。目前轉爐煉鋼是世界上最主要的煉鋼生產方法。(a)筒球形;(b)錐球形;(c)截錐形轉爐的形狀主要有筒球型、錐球型和截錐型。轉爐煉鋼(1)筒球型:熔池形狀由一個球缺體和一個圓筒體組成。它的優點是爐型形狀簡單,砌筑方便,爐殼制造容易。熔池內型比較接近金屬液循環流動的軌跡,在熔池直徑足夠大時,能保證在較大的供氧強度下吹煉而噴濺最小,也能保證有足夠的熔池深度,使爐襯有較高的壽命。大型轉爐多采用這種爐型。(2)錐球型:熔池由一個錐臺體和一個球缺體組成。這種爐型與同容量的筒球型轉爐相比,若熔池深度相同則熔池面積比筒球型大,有利于冶金反應的進行。同時,隨著爐襯的侵蝕熔池變化較小,對煉鋼操作有利。歐洲生鐵含磷量相對偏高的國家,較多采用此種爐型。我國2080噸的轉爐多采用錐球型,對筒球型與錐球型的適用性,看法尚不一致。有人認為錐球型適用于大轉爐(奧地利),有人卻認為適用于小轉爐(蘇聯)。但世界上已有的大型轉爐多采用筒球型。(3)截錐型:熔池為上大下小的圓錐臺。其特點是構造簡單且平底熔池便于修砌。這種爐型基本上能滿足煉鋼反應的要求,適用于小型轉爐。我國30噸以下的轉爐多用這種爐型。國外轉爐容量普遍較大,故極少采用此種形式。
鼓入空氣或工業純氧,使氧氣與液態鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化,以調整鋼水的化學成分,并利用氧化時產生的熱量來煉鋼的設備。鼓入空氣的轉爐,因煉出的鋼質量差,已較少應用。圖2為轉爐的外形及其配套機械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下,經稱量后通過密封料倉和流槽加入轉爐內。崇左專業混鐵爐廠家整個轉爐爐體由圓環形托圈支承,托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構聯接后能使爐體繞軸線作360°回轉,以適應轉爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉爐傳動機構的結構形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點嚙合式等,以全懸掛的多點嚙合式較為普遍。為了提高轉爐爐座利用率,轉爐爐體也可做成更換式的。為了防止環境污染和節約能源,在冶煉時從轉爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣,經余熱利用煙道生產蒸汽,又經過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統,使煙氣符合排放標準。轉爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側吹幾種,但側吹轉爐應用較少。氧氣頂吹轉爐在爐口插入水冷氧槍(噴口)供工業純氧,并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。頂吹轉爐的容量已達400噸,并有更大型的轉爐正在籌建中。底吹轉爐的噴口設置在爐底,噴口數目可根據工藝要求而定。 噴口型式有透氣(或毛細管式)耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命,套管之間的環縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質,噴口也可在噴入氧氣流時帶入粉狀造渣劑提前化渣去除硫、磷。底吹轉爐較適用于高磷鐵水的冶煉。在頂吹轉爐上結合底吹轉爐的優點,將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入,便成為頂底復合吹煉的轉爐,效果較好。為了適應氧化轉爐快速操作和環境保護的要求,現代轉爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設備,同時也采用計算機控制,以提高生產的經濟效益。
一、氧槍小車墜落的事故原因氧槍小車墜落的事故原因如下:(1)強行刮渣或氧槍小車卡住,拉力超過鋼繩極限造成鋼繩拉斷;(2)鋼繩達到報廢標準而沒有及時更換;(3)鋼繩掉道沒有及時發現,繼續下槍后鋼繩因單邊受力或鋼繩有斷絲、斷股、壓扁等隱患而斷裂;(4)鋼繩兩端任一處鋼繩卡松而使鋼繩脫落;(5)鋼繩過長或過短,造成鋼繩亂槽或易松脫。二、氧槍小車墜落的處理方法氧槍小車墜落后,一般情況氧槍因為受到強大的沖擊力會使其與固定座脫離,小車僅靠車上三根金屬軟管拉住,由于現場環境復雜,應根據實際情況采用不同措施。一般處理過程如下:(1)關掉氧槍進出水閥門及氧氣閥門;(2)用兩臺氧槍電葫蘆,一臺掛氧槍一臺掛小車,或用鋼繩將小車與氧槍鎖住,一同用一臺電葫蘆將槍吊出氮封口;(3)通知檢修人員(必要時封掉氧槍上極限點),將事故槍橫移出工作位,用氧槍電葫蘆掛住小車,拆卸氧槍掉走;(4)倒備用槍,并檢査確認好氧槍各極限點位置;(5)更換墜落氧槍小車及損壞設備;(6)確認爐內無水后方可動爐。三、氧槍小車墜落的預防措施氧槍小車墜落的預防措施如下:(1)禁止強行刮渣或刮冷渣,嚴禁取消連鎖;(2)發現鋼繩掉道后,應立即停止操作,待處理好后再下槍;(3)定期更換鋼繩或發現達到報廢標準后及時更換;(4)加強對鋼繩卡子的檢査維護及鋼繩的抹油;(5)采用防墜落裝置。
廢鋼是鋼鐵工業的綠色原料,隨著取締“地條鋼”和國家對環保的嚴格要求,各大鋼鐵企業都在大力提高廢鋼比。目前,我國電爐鋼的比例還不到10%,轉爐流程仍是我國產鋼的主流程,因此有必要開發高效、清潔的轉爐流程提高廢鋼比技術。目前,轉爐流程大生產中采用的提高廢鋼比的手段主要有:廢鋼預熱(鐵水包預熱、轉爐爐前及爐后預熱等)、轉爐加入補熱劑(焦炭、焦丁、FeSi、SiC等)。但上述兩類提高廢鋼比的技術均有一定的不足:前者需要專門的加熱設備,后者往往以犧牲鋼水質量為代價。此外,國外還開發了KMS工藝,但因存在噴粉元件壽命短等不足,并沒有在大生產中廣泛應用。因此,如何在不污染鋼液的前提下提高轉爐廢鋼比,已成為亟須解決的關鍵共性難題。此外,單轉爐超40%的大廢鋼比技術也一直是冶金工作者關注的熱點課題。 轉爐二次燃燒氧槍是一種在不污染鋼液的前提下提高轉爐廢鋼比的技術。二次燃燒氧槍是在傳統煉鋼氧槍的基礎上,通過設計合理的副孔,使主孔射出氧氣射流進行脫碳反應,利用副孔射出的氧氣射流與爐內一氧化碳燃燒產生大量的熱量,使轉爐自身熱量得到較充分利用,進而提高轉爐廢鋼比。盡管國內外已對轉爐二次燃燒氧槍技術進行了大量研究,且有的已達到工業應用水平,但目前國外關于該技術在大工業生產中規模化應用的報道很少,而國內目前還未見該技術的大生產規模化應用。因此,有必要對二次燃燒氧槍技術進行深入研究并使其實現工業化應用。本文首先進行了提高廢鋼比的轉爐二次燃燒氧槍技術大生產規模化應用研究;在此基礎上,基于二次燃燒氧槍技術,研究者提出了一種廢鋼比超過40%的單轉爐大廢鋼比技術,并通過大生產試驗,驗證了其大生產應用的可行性,為其大生產規模化應用奠定了基礎。
轉爐煉鋼工藝各項指標取決于鐵水的化學成分,而對鐵水的主要要求是含硫量低(低于0.03%),相應要求較高含硅(0.7%-0.9%)及具有優化造渣所需的錳量(0.8%-1.0%)。煉鐵煉鋼各階段脫硫過程理化規律及動力特性分析表明,在動力方面,在鐵水中比在鋼水中更容易保證脫硫反應,因為在含碳量較高及氧化度較低條件下硫具有更高的活性。然而在高爐煉鐵當中很難脫硫,因為在高爐一系列復雜的氧化—還原反應中,深脫硫的各種熱動力條件的能量不可避免地會增高硅含量并因此導致石灰及焦炭消耗的增加及產量的下降。因此,生產低硫鐵需周密策劃工藝,采用含硫最少的爐料及制備高堿度混成渣。在轉爐吹煉中脫硫也無效果,因為鋼渣系中達不到平衡狀態,渣與鋼間的硫分配系數因熔池氧化度高及碳含量低,僅為2-7。如此低的硫分配系數使得難以在轉爐冶煉中實現深脫硫,并導致煉鋼生產在技術及經濟上的巨大消耗。無論是在高爐煉鐵,還是在轉爐煉鋼當中都保證不了金屬有效脫硫所需的熱動力條件,因此進行高爐煉鐵及轉爐煉鋼過程中的深脫硫研究,在技術及經濟上都是不可取的。而合理的作法是將脫硫過程從高爐及轉爐中分離出來。這就可簡化燒結—高爐—轉爐生產流程降低生產成本。將脫硫從高爐及轉爐中分離出來,使高爐爐外脫硫成為設計大型聯合鋼廠和重要工藝環節,在冶煉低硅鐵的同時不必再為保證轉爐中的精煉進行代價很高的高爐爐外脫硅。鐵水原始硅含量低還可降低錳含量。在氧氣轉爐煉鋼中錳的作用非常重要,它決定著及早造渣所需的條件并對出鋼前終點鋼水氧化度起調節作用,長期實踐證明,需設法使鐵水中錳保持0.8%-1.0%的水平,因而在燒結混合料中必需補充錳,而這就提高了成本。燒結—高爐—轉爐各流程錳平衡分析表明,上述錳在高爐里還原、然后在轉爐里氧化導致錳原料及錳本身不可彌補的巨大損失,而且還給各生產流程操作增加很多麻煩。在碳含量很低(0.05%-0.07%)條件下停止吹煉時,氧化度的影響如此之大,以致會把錳的最終含量定在極窄范圍內,實際上已很少再與鐵水原始錳含量相關。在這種條件下,盡管鐵水原始錳含量達0.5%-1.2%,但鋼的最終錳含量實際上都一樣(0.07%-0.11%)。因此在當代轉爐煉鋼工藝條件下(各爐次都有過吹操作),沒必要在燒結混合料中使用含錳原料來提高鐵水原始錳含量,更合理的作法是冶煉低錳鐵。同時為節約低錳鐵在轉爐煉鋼中脫氧的用量,研究直接采用錳礦石的效果具有重要意義。對眾多爐次進行工業平衡計算所得工藝指標的對比表明,冶煉鐵水不添加錳礦石,而在轉爐煉鋼中添加錳礦石,與用含錳1.13%的鐵水煉鋼,這兩種煉鋼法相比,前者每噸生鐵可節省錳礦石15.3kg.此外,還可減少錳鐵1.3kg/t鋼、石灰5kg/t,氧氣2.17m3/t的耗量,并可大大縮短吹煉時間。鐵水中硅、錳含量低及無需脫硫,這些條件會改變造渣機理及動力特性,因為這時石灰消耗下降,渣量減少,渣堿度及氧化度增高。在這樣的條件下,渣的精煉功能只限于鐵水脫磷。這樣就能在轉爐冶煉本身中多次利用渣,使渣具有很高的精煉能力。根據這一原則開發出轉爐煉鋼新工藝,即在轉爐煉鋼本身中多次(3-5次)利用后期渣(循環造渣)。采用這樣的工藝可降低石灰消耗及渣中鐵損。及早造就高堿度氧化渣,及使硅、錳含量低可提供鋼水深脫磷所需的強勁動力。
混鐵爐屬于鋼鐵冶金設備,主要應用在鋼鐵行業、冶金行業等。混鐵爐用來存貯并保溫由高爐冶煉出來的鐵水,可混合均勻不同高爐冶煉出來的不同溫度及化學成份的鐵水以使其供應給平爐或傳爐煉鋼之用。由爐門軸,爐門框,兩組滑動軸承和兩個桿狀配重組成,爐門框和爐門軸焊接在一起,爐門框為一個鋼板焊接的框架,其上部和左右各安有鋼制密封槽,槽內鑲嵌耐火纖維,框內嵌砌耐火磚,爐門軸兩端安放在兩組滑動軸承上,軸承座焊接在出鐵口兩側,在爐門軸的兩個端部各安裝一個桿狀配重,桿狀配重與爐門框之間有一固定夾角。混鐵爐一般分為300噸、600噸、900噸和1300噸,主要由:底座、爐體、傳動機構、回轉機構、開蓋機構、鼓風裝置、煤氣空氣管道、氣動送閘裝置、干油潤滑裝置、混鐵爐平臺、電氣系統等11部分組成。爐體是由可拆的側面凸起的端蓋和開有兌鐵水口、出鐵水口的圓筒組成筒體。爐體內砌有耐火材料,耐火材料與爐殼之間填有硅藻土料填料層,借以隔熱和緩沖爐襯受熱膨脹對爐殼產生的壓力,填料層向里砌有硅藻土磚用來隔熱,硅藻土磚里面是粘土磚,粘土磚里面是直接與鐵水接觸的工作層,工作層是用鎂磚砌筑的。對于600噸混鐵爐而言,爐襯的總厚度為650mm,其中填料層10mm,硅藻土磚層65mm。粘土磚層115mm,鎂碳磚層460mm。整個爐體的重量都通過接近筒體兩端的偏心箍圈,園輥組成的弧形輥道傳遞到直接固定在基礎上的支撐底座上。混鐵爐有兩種類型,一種為短身圓柱形,兌鐵口和出鐵口位于同一垂直平面;一種為長身圓柱形,兌鐵口和出鐵口相互錯開布置。混鐵爐容量范圍很大,可由200t至2800t,中國采用300t、600t、1300t三級容量的混鐵爐。確定所需要的混鐵爐容量,除要考慮鐵水需要量外,還要考慮鐵水在爐內的貯存時間以及爐子的充滿度等。一般按下式計算: Q=1.01PKT/24y式中P為1晝夜產鋼量,t/d;K為鐵水消耗,t/t;1.01為鐵水損失系數;y為充滿度,一般取0.65~0.77;T為平均鐵水貯存時間,一般取8h。