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轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝各項(xiàng)指標(biāo)取決于鐵水的化學(xué)成分,而對(duì)鐵水的主要要求是含硫量低(低于0.03%),相應(yīng)要求較高含硅(0.7%-0.9%)及具有優(yōu)化造渣所需的錳量(0.8%-1.0%)。煉鐵煉鋼各階段脫硫過(guò)程理化規(guī)律及動(dòng)力特性分析表明,在動(dòng)力方面,在鐵水中比在鋼水中更容易保證脫硫反應(yīng),因?yàn)樵诤剂枯^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(dāng)中很難脫硫,因?yàn)樵诟郀t一系列復(fù)雜的氧化—還原反應(yīng)中,深脫硫的各種熱動(dòng)力條件的能量不可避免地會(huì)增高硅含量并因此導(dǎo)致石灰及焦炭消耗的增加及產(chǎn)量的下降。因此,生產(chǎn)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(zhuǎn)爐吹煉中脫硫也無(wú)效果,因?yàn)殇撛抵羞_(dá)不到平衡狀態(tài),渣與鋼間的硫分配系數(shù)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(shù)使得難以在轉(zhuǎn)爐冶煉中實(shí)現(xiàn)深脫硫,并導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的巨大消耗。無(wú)論是在高爐煉鐵,還是在轉(zhuǎn)爐煉鋼當(dāng)中都保證不了金屬有效脫硫所需的熱動(dòng)力條件,因此進(jìn)行高爐煉鐵及轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中的深脫硫研究,在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上都是不可取的。而合理的作法是將脫硫過(guò)程從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來(lái)。這就可簡(jiǎn)化燒結(jié)—高爐—轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)流程降低生產(chǎn)成本。將脫硫從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來(lái),使高爐爐外脫硫成為設(shè)計(jì)大型聯(lián)合鋼廠和重要工藝環(huán)節(jié),在冶煉低硅鐵的同時(shí)不必再為保證轉(zhuǎn)爐中的精煉進(jìn)行代價(jià)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(zhuǎn)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(duì)出鋼前終點(diǎn)鋼水氧化度起調(diào)節(jié)作用,長(zhǎng)期實(shí)踐證明,需設(shè)法使鐵水中錳保持0.8%-1.0%的水平,因而在燒結(jié)混合料中必需補(bǔ)充錳,而這就提高了成本。燒結(jié)—高爐—轉(zhuǎn)爐各流程錳平衡分析表明,上述錳在高爐里還原、然后在轉(zhuǎn)爐里氧化導(dǎo)致錳原料及錳本身不可彌補(bǔ)的巨大損失,而且還給各生產(chǎn)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(shí),氧化度的影響如此之大,以致會(huì)把錳的最終含量定在極窄范圍內(nèi),實(shí)際上已很少再與鐵水原始錳含量相關(guān)。在這種條件下,盡管鐵水原始錳含量達(dá)0.5%-1.2%,但鋼的最終錳含量實(shí)際上都一樣(0.07%-0.11%)。因此在當(dāng)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝條件下(各爐次都有過(guò)吹操作),沒(méi)必要在燒結(jié)混合料中使用含錳原料來(lái)提高鐵水原始錳含量,更合理的作法是冶煉低錳鐵。同時(shí)為節(jié)約低錳鐵在轉(zhuǎn)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(duì)眾多爐次進(jìn)行工業(yè)平衡計(jì)算所得工藝指標(biāo)的對(duì)比表明,冶煉鐵水不添加錳礦石,而在轉(zhuǎn)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(jié)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(shí)間。鐵水中硅、錳含量低及無(wú)需脫硫,這些條件會(huì)改變?cè)煸鼨C(jī)理及動(dòng)力特性,因?yàn)檫@時(shí)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(zhuǎn)爐冶煉本身中多次利用渣,使渣具有很高的精煉能力。根據(jù)這一原則開(kāi)發(fā)出轉(zhuǎn)爐煉鋼新工藝,即在轉(zhuǎn)爐煉鋼本身中多次(3-5次)利用后期渣(循環(huán)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(qiáng)勁動(dòng)力。
高爐內(nèi)型特征是:矮胖爐型,減少爐腹角和爐身角,加大死鐵層深度;高爐有效容積為3200㎡;采用立式大構(gòu)架結(jié)構(gòu),河池專業(yè)轉(zhuǎn)爐爐底施工框架柱間距18m×18m;爐體框架平臺(tái)由一層爐頂平臺(tái)、一層爐底平臺(tái)和五層爐身平臺(tái)組成,各平臺(tái)之間設(shè)有雙向走梯。高爐本體是整個(gè)煉鐵系統(tǒng)最主要設(shè)備,發(fā)生事故頻率高,事故類型多,在實(shí)際生產(chǎn)中為危險(xiǎn)重點(diǎn)控制對(duì)象。其主要危險(xiǎn)有害因素如下:(1)火災(zāi)、爆炸采集者退散a.開(kāi)氧氣者在氧氣閥門附近抽煙或周圍有人動(dòng)火,可能發(fā)生火災(zāi)。b.風(fēng)口、渣口及水套,密封性不好,河池專業(yè)轉(zhuǎn)爐爐底施工引起煤氣泄漏,在有火星、火源的情況下,可能發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故。c.在停電斷水情況下,由于事故供水不及時(shí),致使?fàn)t內(nèi)溫度過(guò)高,發(fā)生爐體開(kāi)裂,引起火災(zāi)。d.爐頂壓力過(guò)高又無(wú)法控制,可能導(dǎo)致,爐體爆炸,并引起火災(zāi)。e.高爐停吹氧氣,可能造成火災(zāi)、爆炸事故。f.在高爐休風(fēng)、檢修、停電、停水情況下,由于誤操作,可能發(fā)生火災(zāi)爆炸事故。
謂轉(zhuǎn)爐煉鋼所,就是將鐵水、廢鋼等煉成具有所要求化學(xué)成分的鋼,并使其具有一定的物理化學(xué)性能和力學(xué)性能。目前轉(zhuǎn)爐煉鋼是世界上最主要的煉鋼生產(chǎn)方法。(a)筒球形;(b)錐球形;(c)截錐形轉(zhuǎn)爐的形狀主要有筒球型、錐球型和截錐型。轉(zhuǎn)爐煉鋼(1)筒球型:熔池形狀由一個(gè)球缺體和一個(gè)圓筒體組成。它的優(yōu)點(diǎn)是爐型形狀簡(jiǎn)單,砌筑方便,爐殼制造容易。熔池內(nèi)型比較接近金屬液循環(huán)流動(dòng)的軌跡,在熔池直徑足夠大時(shí),能保證在較大的供氧強(qiáng)度下吹煉而噴濺最小,也能保證有足夠的熔池深度,使?fàn)t襯有較高的壽命。大型轉(zhuǎn)爐多采用這種爐型。(2)錐球型:熔池由一個(gè)錐臺(tái)體和一個(gè)球缺體組成。這種爐型與同容量的筒球型轉(zhuǎn)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(yīng)的進(jìn)行。同時(shí),隨著爐襯的侵蝕熔池變化較小,對(duì)煉鋼操作有利。歐洲生鐵含磷量相對(duì)偏高的國(guó)家,較多采用此種爐型。我國(guó)2080噸的轉(zhuǎn)爐多采用錐球型,對(duì)筒球型與錐球型的適用性,看法尚不一致。有人認(rèn)為錐球型適用于大轉(zhuǎn)爐(奧地利),有人卻認(rèn)為適用于小轉(zhuǎn)爐(蘇聯(lián))。但世界上已有的大型轉(zhuǎn)爐多采用筒球型。(3)截錐型:熔池為上大下小的圓錐臺(tái)。其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單且平底熔池便于修砌。這種爐型基本上能滿足煉鋼反應(yīng)的要求,適用于小型轉(zhuǎn)爐。我國(guó)30噸以下的轉(zhuǎn)爐多用這種爐型。國(guó)外轉(zhuǎn)爐容量普遍較大,故極少采用此種形式。
氧槍是將高壓高純度氧氣以超音速速度吹入轉(zhuǎn)爐內(nèi)金屬熔池上方,并帶有高壓水冷卻保護(hù)系統(tǒng)的管狀設(shè)備。又叫噴槍。它是氧氣頂吹煉鋼的重要設(shè)備。在吹煉過(guò)程中,氧槍不但要承受火點(diǎn)2500℃左右的高溫區(qū)的熱輻射,還要承受鋼和渣激烈的沖刷,工作條件十分惡劣。因此氧槍要有牢固的金屬結(jié)構(gòu)和強(qiáng)水冷系統(tǒng),以保證它能耐受高溫、抗沖刷侵蝕和抵抗振動(dòng)。氧槍最先應(yīng)用于平爐煉鋼爐頂吹氧,1952年氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法問(wèn)世,氧槍成為它的關(guān)鍵設(shè)備。此后,氧槍的應(yīng)用范圍又?jǐn)U大到電弧爐和鋼包精煉爐等領(lǐng)域;功能也從單一噴吹氧氣發(fā)展到兼能噴吹造渣粉劑、燃燒粉劑的復(fù)合氧槍以及具有二次燃燒功能的分流式或雙流式多層氧槍。氧槍對(duì)吹煉的影響作用是通過(guò)氧氣射流流股與熔池的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而這種作用主要取決于射流到達(dá)熔池表面時(shí)的速度大小及其分布,因此氧槍噴頭的各項(xiàng)工藝參數(shù)的尋優(yōu)與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)非常重要。應(yīng)用領(lǐng)域:氧槍主要應(yīng)用在鋼鐵行業(yè)、冶金行業(yè)等。氧槍,是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼中的主要工藝設(shè)備之一,其性能特征直接影響到冶煉效果和吹煉時(shí)間,從而影響到鋼材的質(zhì)量和產(chǎn)量。
轉(zhuǎn)爐汽化煙道(也稱為余熱鍋爐)是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要配套設(shè)備之一,該設(shè)備在工作時(shí)要最大限度地收集高溫?zé)煔猓惺茏罡叩臓t氣溫度與劇烈頻繁的溫度變化,同時(shí)工況最為惡劣,最容易粘結(jié)噴濺的鋼渣。一種煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道,包括:活動(dòng)煙罩、爐口固定段煙道、中間段煙道和末段煙道,活動(dòng)煙罩置于轉(zhuǎn)爐上方,活動(dòng)煙罩、爐口固定段煙道、中間段煙道和末段煙道依次順序連接,其特征在于:活動(dòng)煙罩和爐口固定段煙道的上氣泡和下聯(lián)箱之間的循環(huán)水回路中增置一循環(huán)泵,爐口固定段煙道與中間段煙道之間采用膨脹節(jié)連接,中間段煙道與末段煙道連接處采用小直段斜彎管式連接結(jié)構(gòu),活動(dòng)煙罩和爐口固定段煙道內(nèi)表面涂有鎳-鉻涂層。本發(fā)明能使管內(nèi)水流動(dòng)始終保持充足、在煙道長(zhǎng)度方向可以伸縮、能有效解決煙道平直段汽水分層問(wèn)題和煙道內(nèi)表面粘渣和煙氣沖刷問(wèn)題。
煉鋼是指控制碳含量(一般小于2%),消除P、S、O、N等有害元素,保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并調(diào)整元素之間的比例,獲得最佳性能。把煉鋼用生鐵放到煉鋼爐內(nèi)按一定工藝熔煉,即得到鋼。鋼的產(chǎn)品有鋼錠、連鑄坯和直接鑄成各種鋼鑄件等。通常所講的鋼,一般是指軋制成各種鋼材的鋼。鋼屬于黑色金屬但鋼不完全等于黑色金屬。煉鋼過(guò)程編輯加料加料:向電爐或轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入鐵水或廢鋼等原材料的操作,是煉鋼操作的第一步。造渣:調(diào)整鋼、鐵生產(chǎn)中熔渣成分、堿度和粘度及其反應(yīng)能力的操作。目的是通過(guò)鋼鐵高爐出渣:電弧爐煉鋼時(shí)根據(jù)不同冶煉條件和目的在冶煉過(guò)程中所采取的放渣或扒渣操作。如用單渣法冶煉時(shí),氧化末期須扒氧化渣;用雙渣法造還原渣時(shí),原來(lái)的氧化渣必須徹底放出,以防回磷等。熔池?cái)嚢瑁合蚪饘偃鄢毓?yīng)能量,使金屬液和熔渣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),以改善冶金反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件。熔池?cái)嚢杩山逯跉怏w、機(jī)械、電磁感應(yīng)等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。渣——金屬反應(yīng)煉出具有所要求成分和溫度的金屬。例如氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐造渣和吹氧操作是為了生成有足夠流動(dòng)性和堿度的熔渣,能夠向金屬液面中傳遞足夠的氧,以便把硫、磷降到計(jì)劃鋼種的上限以下,并使吹氧時(shí)噴濺和溢渣的量減至最小脫磷減少鋼液中含磷量的化學(xué)反應(yīng)。磷是鋼中有害雜質(zhì)之一。含磷較多的鋼,在室溫或更低的溫度下使用時(shí),容易脆裂,稱為“冷脆”。鋼中含碳越高,磷引起的脆性越嚴(yán)重。一般普通鋼中規(guī)定含磷量不超過(guò) 0.045%,優(yōu)質(zhì)鋼要求含磷更少。生鐵中的磷,主要來(lái)自鐵礦石中的磷酸鹽。氧化磷和氧化鐵的熱力學(xué)穩(wěn)定性相近。在高爐的還原條件下,爐料中的磷幾乎全部被還原并溶入鐵水。如選礦不能除去磷的化合物,脫磷就只能在(高)爐外或堿性煉鋼爐中進(jìn)行。鐵中脫磷問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和解決,在鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展史上具有特殊的重要意義。鋼的大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)開(kāi)始于1856年貝塞麥(H.Bessemer)發(fā)明的酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法。但酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼不能脫磷;而含磷低的鐵礦石又很少,嚴(yán)重地阻礙了鋼生產(chǎn)的發(fā)展。1879年托馬斯(S.Thomas)發(fā)明了能處理高磷鐵水的堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼法,堿性爐渣的脫磷原理接著被推廣到平爐煉鋼中去,使大量含磷鐵礦石得以用于生產(chǎn)鋼鐵,對(duì)現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)的發(fā)展作出了重大的貢獻(xiàn)。堿性渣的脫磷作用 脫磷反應(yīng)是在爐渣與含磷鐵水的界面上進(jìn)行的。鋼液中的磷 和氧結(jié)合成氣態(tài)P2O5的反應(yīng) 。電爐底吹:通過(guò)置于爐底的噴嘴將N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等氣體根據(jù)工藝要求吹入爐內(nèi)熔池以達(dá)到加速熔化,促進(jìn)冶金反應(yīng)過(guò)程的目的。采用底吹工藝可縮短冶煉時(shí)間,降低電耗,改善脫磷、脫硫操作,提高鋼中殘錳量,提高金屬和合金收得率。并能使鋼水成分、溫度更均勻,從而改善鋼質(zhì)量,降低成本,提高生產(chǎn)率。熔化期:煉鋼的熔化期主要是對(duì)平爐和電爐煉鋼而言。電弧爐煉鋼從通電開(kāi)始到爐鋼花伴我煉鋼忙料全部熔清為止、平爐煉鋼從兌完鐵水到爐料全部化完為止都稱熔化期。熔化期的任務(wù)是盡快將爐料熔化及升溫,并造好熔化期的爐渣。