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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 0.045%,優(yōu)質(zhì)鋼要求含磷更少。生鐵中的磷,主要來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。
轉(zhuǎn)爐煉鋼 一種不需外加熱源、主要以液態(tài)生鐵為原料的煉鋼方法。其主要特點(diǎn)是靠轉(zhuǎn)爐內(nèi)液態(tài)生鐵的物理熱和生鐵內(nèi)各組分,如碳、錳、硅、磷等與送入爐內(nèi)的氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量作冶煉熱源來煉鋼。爐料除鐵水外,還有造渣料(石灰、石英、螢石等);為了調(diào)整溫度,還可加入廢鋼以及少量的冷生鐵和礦石等。轉(zhuǎn)爐按爐襯耐火材料性質(zhì)分為堿性(用鎂砂或白云為內(nèi)襯)和酸性(用硅質(zhì)材料為內(nèi)襯);按氣體吹入爐內(nèi)的部分分為底吹頂吹和側(cè)吹;按所采用的氣體分為空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。酸性轉(zhuǎn)爐不能去除生鐵中的硫和磷,須用優(yōu)質(zhì)生鐵,因而應(yīng)用范圍受到限制。堿性轉(zhuǎn)爐適于用高磷生鐵煉鋼,曾在西歐獲得較大發(fā)展。空氣吹煉的轉(zhuǎn)爐鋼,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配廢鋼,未在世界范圍內(nèi)得到推廣。。
鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)有三個(gè)流程,即高爐轉(zhuǎn)爐流程、電爐流程、特種熔煉。高爐、轉(zhuǎn)爐流程稱為長(zhǎng)流程,生產(chǎn)的鋼稱為轉(zhuǎn)爐鋼,它是以鐵礦(590, -14.50, -2.40%)石和焦炭(1872, -37.50, -1.96%)為主要原料冶煉成鐵水,再由轉(zhuǎn)爐冶煉成鋼;電爐流程稱為短流程,生產(chǎn)的鋼稱為電爐鋼,它以廢鋼為主要原料冶煉成鋼。1工藝技術(shù)的比較分析轉(zhuǎn)爐流程和電爐流程是鋼鐵冶金行業(yè)兩個(gè)主要流程,其在煉鋼方面的主要差別在于:1) 所用主要鋼鐵料不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要以鐵水為主要原料,還有一般15%左右的廢鋼,近一年多時(shí)間,由于廢鋼價(jià)格低,噸鋼利潤(rùn)較高為轉(zhuǎn)爐煉鋼用高比例的廢鋼消耗提供了條件,廢鋼消耗比例大幅提高,有的甚至高達(dá)40%,但存在轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱量不足的問題,解決轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱量問題是提高廢鋼比的關(guān)鍵;電爐煉鋼主要以廢鋼為主要原料,還有鐵水(生鐵)、直接還原鐵,脫碳粒鐵、碳化鐵及復(fù)合金屬料等廢鋼替代品。2) 主要能源不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是鐵水的物理熱和化學(xué)熱;電弧爐煉主要是電弧的物理熱,廢鋼預(yù)熱的物理熱、加鐵水帶來的部分物理熱和化學(xué)熱。3) 主要操作目標(biāo)不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼是在給定的時(shí)間內(nèi)完成脫碳、脫磷及溫度控制的冶金操作,實(shí)現(xiàn)成份(碳、磷)及溫度的命中;電爐煉鋼是在全廢鋼的條件下,在給定的時(shí)間內(nèi)完成廢鋼的升溫、熔化和過熱等,加鐵水等廢鋼替代品的情況下,也有部分脫碳的要求。另外電弧爐煉鋼可分別控制成分和溫度。4) 工藝技術(shù)進(jìn)步的方向不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是通過包括提高供氧強(qiáng)度的高效吹煉技術(shù)、碳及溫度中率的全自動(dòng)化吹煉技術(shù)、不倒?fàn)t出鋼的快速出鋼技術(shù)、采用爐外處理和鐵水預(yù)處理減輕轉(zhuǎn)爐冶金負(fù)荷等措施,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)高效化;通過接近平衡的冶煉工藝、高效脫磷工藝、出鋼擋渣技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的潔凈化,通過少渣冶煉與爐渣返回、使用合金元素熔融還原(Cr、Mn)礦、干法除塵用水減量化,煤氣余熱回收等技術(shù),實(shí)現(xiàn)低成本及負(fù)能煉鋼。電爐煉鋼主要是通過強(qiáng)化供能(包括強(qiáng)化供電和輔助能源),采用“環(huán)境友好型” 廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱廢鋼和加鐵水工藝,增加物理熱和化學(xué)熱;采用不開爐蓋及出鋼時(shí)仍能通電的連續(xù)冶煉技術(shù),有效地減少非通電時(shí)間;50%左右或更高的大留鋼量平熔池冶煉技術(shù),減少冶煉過程電弧輻射對(duì)耐火材料的損害;降低電極消耗。以上技術(shù)的應(yīng)用,縮短冶煉周期,實(shí)現(xiàn)高效化生產(chǎn),降低噸鋼能耗。5) 冶金質(zhì)量方面的差異。鋼中的殘余元素(Cu、Ni、Mo、As、Sb、Bi、Sn)不同,電弧爐煉鋼由于廢鋼多次循環(huán)使用,造成鋼中殘余元素含量高;鋼中氮含量不同,電弧爐煉鋼由于電弧區(qū)空氣電離增氮及原料中氮含量高,造成鋼中氮含量高。
制氧車間電氣設(shè)備主要是機(jī)械設(shè)備的電動(dòng)機(jī)、低壓供配電設(shè)施及電氣線路,主要危險(xiǎn)因素有:(1)在火災(zāi)爆炸環(huán)境中使用非防爆電氣設(shè)備,電氣設(shè)備設(shè)施產(chǎn)生的電弧和電氣火花可能成為火災(zāi)爆炸的點(diǎn)火源導(dǎo)致火災(zāi)爆炸;(2)生產(chǎn)及儲(chǔ)存設(shè)備配套的壓力表、溫度儀表、流量計(jì)、液位計(jì)、安全閥及自控系統(tǒng)儀器儀表不符合工藝的要求,不能準(zhǔn)確顯示工藝狀況,可引起操作失誤,造成超溫、超壓等危險(xiǎn)工況導(dǎo)致發(fā)生火災(zāi)爆炸事故;(3)車間電氣設(shè)備如電力變壓器、開關(guān)設(shè)備等安裝質(zhì)量問題、電氣設(shè)備過載、電氣線路短路及電線超負(fù)荷、絕緣老化、散熱不良,接地不好、運(yùn)行維修不當(dāng)?shù)龋赡軐?dǎo)致電氣設(shè)備火災(zāi),電氣火災(zāi)又可導(dǎo)致其它易燃易爆介質(zhì)的燃燒爆炸。
汽化冷卻是采用軟化水以汽化的方式(充分利用了水汽化潛熱大的優(yōu)點(diǎn))冷卻鋼鐵冶金設(shè)備并吸收大量的熱量從而產(chǎn)生蒸汽的裝置。其工作過程是,高溫?zé)煔馔ㄟ^汽化器(汽化煙道壁面),煙氣與汽化器存在著較大的溫差,發(fā)生熱傳遞, 高溫?zé)煔鈱⒆陨淼臒崃總鬟f給受熱面,同時(shí)自身溫度降低。受熱面另一側(cè)蒸發(fā)管中的水吸收煙氣熱量部分被蒸發(fā),并在蒸發(fā)管內(nèi)形成了汽水混合物。由于水蒸氣的密度相對(duì)與水較小,在壓強(qiáng)的作用下蒸氣在蒸發(fā)管內(nèi)上升,通過上升管最終進(jìn)入汽包,經(jīng)過汽水分離,水蒸氣從汽包引出進(jìn)入蓄熱器存儲(chǔ),最后送入蒸汽管網(wǎng)供生產(chǎn)生活使用。同時(shí)水下降到蒸發(fā)管底部重新進(jìn)入到汽化器的下聯(lián)箱內(nèi),補(bǔ)充的水供給蒸發(fā)管內(nèi)繼續(xù)蒸發(fā)使用。如此反復(fù)循環(huán),不斷冷卻高溫?zé)煔?,產(chǎn)生蒸氣。大同專業(yè)煉鋼煉鐵設(shè)備施工優(yōu)點(diǎn)(1)采用水冷卻時(shí),一般用工業(yè)水,由于其硬度較高,所以管道易結(jié)垢, 結(jié)垢后傳熱系數(shù)變小,影響傳熱效果,同時(shí)使部分管道發(fā)生過熱燒壞。當(dāng)采用汽化冷卻時(shí),一般用軟水可以避免結(jié)垢,從而可延長(zhǎng)水冷管的使用壽命,減小檢修的工作量。(2)用工業(yè)水冷卻時(shí),冷卻水全部排放掉,其帶走的熱量全部流失,未得到回收利用,采用汽冷方式,不但達(dá)到冷卻了煙氣的目的,而且可以產(chǎn)生蒸氣回收大量熱能供生產(chǎn)、生活方面使用,如果蒸氣質(zhì)量較好甚至可以用來發(fā)電, 極大的降低了煉鋼成本,有效的降低了能耗。同時(shí)也是貫徹治理三廢,綜合利用這一政策的部分措施。(3)從經(jīng)濟(jì)的角度來看,汽化冷卻省水省電,綜合投資費(fèi)用較少,而且返本較水冷快。