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1、2019/9/8,炼钢连铸工艺知识讲座,2005年10月5日,迁钢炼钢分厂,2019/9/8,炼钢连铸工艺,一、概述 二、一期炼钢连铸工艺设备主要改进项目 三、炼钢工艺 炼钢基本任务及基本反应 铁水脱硫处理 炼钢原材料 炼钢基本工艺制度 转炉炉衬及溅渣护炉 转炉顶底复合吹炼 副枪及计算机炼钢 四、炉外精炼 五、方坯连铸工艺 连铸工艺及设备 连铸工艺参数的确定 六、主要技术经济指标,2019/9/8,一、概述,我国已成为世界上第一产钢大国,现正朝着迅速 优化品种结构,提高质量,增强市场竞争力的方向发 展。 根据首钢生产能力转移和结构调整要求,迁钢公 司炼钢一期工程于2004年10月12日正式投产
2、,年产规 模200万吨钢。,2019/9/8,2019/9/8,一期工程主要包括: 两座210吨转炉及配套设施 一座钢包吹氩站 两台8流方坯连铸机及配套设施 一座500立方米活性石灰套筒窑,2019/9/8,炼钢、方坯连铸工艺断面图,2019/9/8,目前二期工程已全面启动,预计2006年四季度竣工投产。 二期建设完成后,炼钢主要装备有: 三座210t转炉,全部采用副枪及计算机炼钢、顶底复合吹炼、挡渣出钢。 三套铁水脱硫扒渣设施,铁水实现100%脱硫处理。 炉外精炼: (1) 一座吹氩站 (2) 一座CAS-OB钢水精炼站 (3) 一座双工位电极旋转式LF钢包精炼炉(带钢包喷粉) (4) 一座
3、带顶吹氧RH真空精炼设施(预留一座) 两台不同断面的双流板坯连铸机,一台断面9001600mm、另一台1100 2150mm。厚度230、250mm(以230mm为主),长度800010500mm,最大单重 38.5t 两台方坯连铸机 两座500立方米活性石灰套筒窑,2019/9/8,迁钢炼钢分厂平面布置图,2019/9/8,转炉炼钢厂房横断面,2019/9/8,转炉炼钢厂房纵断面,2019/9/8,扒渣,CAS-OB,RH,LF,铁水脱硫,炼钢,迁钢炼钢分厂工艺流程,吹氩,连铸,炉外精炼,2019/9/8,一期主要生产钢种:低合金钢、碳素钢。现主要冶炼钢号有HRB335、HRB400、Q23
4、5B、H08A、TQ235、08LS、1006、45#、Q215B、Q345B等。投产后四个月,从2005年3月起,月钢产量超设计能力,2005年计划产钢量205万吨。,2019/9/8,2019/9/8,二期主要生产钢种:低碳钢、优质碳素结构钢、高强度低合金钢、深冲钢、汽车用钢、锅炉和压力容器用钢、船板、管线钢和IF钢。 二期设计年产450万吨钢,其中板坯412万吨。,2019/9/8,二、一期炼钢连铸工艺设备主要改进项目,一期炼钢连铸工艺设备改进主要有十八项: 1.炼钢、精炼、连铸工艺过程等实现计算机自动数据采集、传送、报表自动生成,信息管理资源共享。对操作岗位,能够及时查询相关需求信息,
5、便于实时调整、优化操作;对管理岗位,节省大量数据输入统计时间,能够及时统计、分析,便于及时指导、改进生产。 2.炼钢全部采用活性石灰,石灰单耗低,一般为42-48kg/t。二炼钢现尚未全部采用活性石灰,2005年7月石灰单耗为68kg/t。 3.铁水采用单吹颗粒镁脱硫,喷吹前铁水包形成富氧化钙质顶渣、严格的扒渣、废钢含硫控制、低硫副原料管理,用低硫铁水炼钢转炉终点回硫少,一般增硫值约为0.004%,二炼钢增硫值一般约为0.009%。,2019/9/8,4.转炉复吹采用8支底吹透气元件,搅拌效果均匀良好。二炼钢采用4支底吹透气元件。 5.炉后增设钢包钢水定氧检测装置,有利于HO8A等钢种的冶炼,
6、提高产品质量。 6.转炉副原料加入采用双侧加料,有利于炉渣形成的均衡性。二炼钢为单侧加料。 7.出钢采用先进的悬挂式挡渣机,用挡渣锥挡渣实现自动挡渣操作。 8.钢水全程底吹氩(出钢、炉后、精炼、大包转台),进一步降低钢水夹杂物含量,均匀成分、温度、降低钢水氧含量,满足冶炼品种钢的需要。 9.钢渣采用粒化技术和热泼工艺处理,钢渣粒化技术的开发应用国内领先。,2019/9/8,10.钢包采用LV11T35滑动机构,解决了501滑动机构在使用过程中经常出现因滑动机构压力不够或受力不均匀、机构油缸损坏等原因导致的钢包漏钢、回炉事故,确保生产顺利进行,并提高了滑板连滑次数,减少耐材消耗。 11.钢包到中
7、间包的钢水保护采用长水口加氩封,提高保护效果。 12.中间包至结晶器采用浸入式水口保护渣浇注。 13.采用大容量中间包:正常浇注液面970mm,中间包钢水量20吨;溢流液位1020mm,中间包钢水量为23吨。 14.结晶器采用半板簧导向、短臂四连杆振动机构。 15.二冷水实现静态自动控制。 16.拉矫机采用连续矫直的五辊液压拉矫机。 17.引锭杆采用刚性引锭杆。 18.铸坯采用红外自动定尺切割。,2019/9/8,三、炼钢工艺 1、炼钢基本任务及基本反应,钢是以铁为主要元素,碳含量一般在2%以下,并含有其它元素的材料统称。按化学成分钢可以分为非合金钢、低合金钢、合金钢三类。 炼钢的基本任务 炼
8、钢的基本任务:脱碳、脱磷、脱硫、脱氧;去除有害气体和非金属夹杂物;提高温度;调整钢液成分。 供氧、造渣、搅拌、加合金是完成炼钢任务的手段。 由于炼钢采用精料、铁水预处理、炉外精炼技术等,转炉炼钢任务将趋于脱碳和升温。,2019/9/8,炼钢的基本反应,炼铁的基本反应是还原反应,炼钢的基本反应是氧化反应。 脱碳反应 2C+O2=2CO C+O=CO C+2O=CO2 C+CO2=2CO 硅锰元素氧化 Si+2O=(SiO2) Mn+O=(MnO) Si+2(FeO)=(SiO2)+2Fe Mn+(FeO)=(MnO)+Fe 脱磷反应 2P+ 5(FeO)+4(CaO)=(4 CaO.P2O5)+
9、5Fe 脱硫反应 (CaO)+ FeS= (CaS)+(FeO),2019/9/8,2、铁水脱硫处理,铁水脱硫的必要性 用户对钢的品种和质量要求提高,连铸技术的发展也要求钢中硫含量低(硫含量高容易使连铸坯产生裂纹)。铁水脱硫可以满足冶炼低硫钢和超低硫钢的要求。 转炉炼钢整个过程是氧化气氛,脱硫能力仅为3040%,而铁水中含有较多的碳、硅等元素,氧含量低,提高了铁水中硫的活度系数,铁水脱硫效率高,能保证炼钢吃精料。铁水脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。,2019/9/8,铁水脱硫的主要方法有: 单吹颗粒镁 镁基复合喷吹 KR搅拌 三种方法均能保证正常脱硫需要。KR搅拌因石灰消耗高、温降
10、大、铁损高,我厂没有选用;单吹颗粒镁和镁基复合喷吹脱硫效果良好,但镁基复合喷吹设备较复杂、成本偏高,我厂选用单吹颗粒镁,脱硫剂消耗低、温降小、铁损低。,2019/9/8,用镁进行铁水脱硫的机理,镁通过喷枪喷入铁水中,镁在高温下液化、气化、溶于铁 水: Mg(s) Mg(l) MgMg Mg与S的相互反应存在两种情况: 第一:Mg+S=MgS(s) (1) 第二:Mg=Mg (2) Mg+S= MgS(s) (3) 高温下,镁和硫有很强的亲和力,溶于铁水中的Mg和气态 的Mg都能与铁水中的S迅速反应生成固态的MgS,上浮进入渣 中.以第二种情况为主.,2019/9/8,铁水包单吹颗粒镁脱硫工艺,
11、2019/9/8,工艺流程:,2019/9/8,单吹颗粒镁脱硫设计工艺参数: 1)脱硫剂 颗粒Mg,粒度0.5-1.6mm,Mg92% 2)氮气压力 1.0MPa 3)初始铁水S 0.035% 4)目标铁水S 0.005% 5)喷吹时间 10min 6)脱硫剂流量 Mg 8-15kg/min 7)脱硫剂消耗 Mg 0.46kg/t 8)温降 约10,2019/9/8,铁水脱硫后的扒渣: 经过脱硫处理后的铁水,须将浮于铁水表面上的脱硫渣除 去,防止转炉炼钢时因产生逆反应造成回硫,渣中MgS或CaS会 被氧还原,即: (MgS)+O=(MgO)+S (CaS)+O=(CaO)+S 因此,只有经过扒
12、渣的脱硫铁水才允许兑入转炉。要求 钢水硫越低,相应要求扒渣时扒净率越高,尽量减少铁水带渣 量。,2019/9/8,本厂铁水脱硫实际效果 铁水初始硫:0.022-0.062%,平均0.033%。 铁水终点硫:0.004-0.030%,平均0.008%。 颗粒镁耗量:0.245-0.672Kg/t铁,平均0.410Kg/t 铁。 平均铁水温降:0.56/min。,2019/9/8,3、炼钢原材料,原材料是炼钢的物质基础,原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接的影响.国内外大量生产实践证明,采用精料以及原料标准化,是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径.,2019/9
13、/8,炼钢原材料,铁水 氧气 氩气 废钢 石灰 铁矿石 萤石 轻烧白云石 生白云石 增碳剂 脱氧与合金化用铁合金,2019/9/8,铁水罐车供应铁水,设备简单,投资省。,废钢供应,采用汽运废钢至废料间后,电磁吊装料,称量后由废钢料槽运输车运入加料跨废钢区,再加入转炉。,工业用气,氧气、氩气,制氧厂提供。,2019/9/8,铁合金供应,铁合金贮料间 铁合金高位料仓供应方式(适用于大型转炉车间),2019/9/8,散状料供应,散状原料间的地下料仓贮料量一般按310天考虑,白灰定存量应控制在12天内。地下料仓深处应考虑设有排水设施,散状料输送和加入系统应设置除尘设施。 散状料高位料仓布置。,2019
14、/9/8,散状料上料系统,2019/9/8,铁合金上料系统,2019/9/8,4、炼钢基本工艺制度,装入制度 造渣制度 供氧制度 温度控制 终点控制及脱氧合金化,2019/9/8,工艺参数计算机在线自动采集、传送、报表生成,2019/9/8,装入制度,转炉装入制度有:定量装入制度、分阶段定量装入、定深装入制度。分阶段定量装入适宜于中小转炉,定深装入实际生产中没有采用,定量装入发挥了设备的最大潜力,生产组织操作稳定,有利于标准化操作和自动控制,大型转炉广泛采用。 装入制度是确定转炉合理的装入量,合适的铁水废钢比。转炉的装入量是指主原料即铁水和废钢的总装入量。 我厂全炉役采用基本恒定的装入制度。总
15、装入量为(铁水+废钢)2261 吨。 目标出钢量为210t 。 铁水和废钢必须经称量入炉。,2019/9/8,210t转炉炉型工艺参数为:,210t转炉公称容量210t,平均出钢量210t。 炉壳外径为8160mm,炉壳内径为8000mm,炉壳钢板厚80mm。 炉壳全高为10842mm(不包括水冷炉口为10672mm)。 转炉高径比1.3,砌砖后容积为203.69 m3,炉容比 0.97m3/t 熔池直径5792mm,熔池深度1730mm,砌砖后炉内高9570mm。 出钢口直径160mm,出钢口角度10o。 炉口直径3220mm,炉口标高16.895m。,2019/9/8,迁钢转炉,2019/9/8,迁钢转炉兑铁,2019/9/8,转炉炉体结构及托圈,转炉炉体包括炉壳和炉衬。炉壳为钢板焊接结构,主要有锥形炉帽、筒形炉身及球形炉底组成。炉衬由工作层、永久层和填充层三层组成。 水冷炉口 托圈是转炉的重要承载和传动件。一般采用钢板焊接成箱形结构。,2019/9/8,转炉倾动机构,用于倾动转炉炉体 特点:减速比大,倾动力矩大,启、制动频繁,承受较大的动载荷,工作条件恶劣 设计要求: 满足工艺要求,安全可靠地运转,适应高温、动载、扭振的作用,具有较长的寿命。 无级调速,转速0.1-1.5r/min,我厂0.1-1.0r/min。 倾动力矩:应满足最大合成力矩要求。,2019/9/8,转