1、情境二情境二 转炉炼钢工艺与操作转炉炼钢工艺与操作 任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料 任务任务2.2铁水预处理铁水预处理 任务任务2.3氧气顶吹转炉冶炼一炉钢的操作氧气顶吹转炉冶炼一炉钢的操作返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料 2.1.2摇相关知识摇相关知识原材料是炼钢的基础原材料是炼钢的基础,原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影原材料的质量对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。原材料质量不符合技术要求响。原材料质量不符合技术要求,势必导致消耗增加、产品质量变差势必导致消耗增加、产品质量变差,有时还会出现废品有时还会出现废品,造成产品成本的增加。国内外实践证明造成产品成本的
2、增加。国内外实践证明,采用精料采用精料以及原料标准化以及原料标准化,是实现冶炼过程自动化的先决条件是实现冶炼过程自动化的先决条件,也是改善各项经也是改善各项经济指标和提高经济效济指标和提高经济效的基础。的基础。炼钢用原材料可分为金属与非金属两类。金属材料主要指铁水、废钢炼钢用原材料可分为金属与非金属两类。金属材料主要指铁水、废钢和铁合金和铁合金;非金属材料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂和增碳剂等非金属材料主要指造渣材料、氧化剂、冷却剂和增碳剂等。2.1.2.1摇金属料摇金属料下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料1.铁水铁水铁水是转炉炼钢的基本原料铁水是转炉炼钢的基本原料,一般占
3、转炉装入量的一般占转炉装入量的70%100%。铁水。铁水的物理热与化学热是转炉炼钢的基本热源。因此的物理热与化学热是转炉炼钢的基本热源。因此,对入炉铁水的温度对入炉铁水的温度和化学成分必须有一定要求。和化学成分必须有一定要求。1)铁水的温度铁水的温度铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志铁水温度的高低是带入转炉物理热多少的标志,铁水物理热占转炉热铁水物理热占转炉热收入的收入的50%。因此。因此,铁水的温度不能过低铁水的温度不能过低,否则热量不足会影响熔池的否则热量不足会影响熔池的升温速度和元素氧化过程升温速度和元素氧化过程,也会影响化渣和去除杂质也会影响化渣和去除杂质,还容易导致喷溅还容易导
4、致喷溅。我国规定。我国规定,入炉铁水温度应大于入炉铁水温度应大于1 250,以利于迅速成渣及减少喷以利于迅速成渣及减少喷溅。溅。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料转炉炼钢时入炉铁水还要相对稳定转炉炼钢时入炉铁水还要相对稳定,如果相邻几炉的铁水入炉温度有如果相邻几炉的铁水入炉温度有大幅度变化大幅度变化,则需要在炉与炉之间对废钢比做较大的调整则需要在炉与炉之间对废钢比做较大的调整,这对生产管这对生产管理和冶炼操作都会带来不利影响。理和冶炼操作都会带来不利影响。2)铁水的化学成分铁水的化学成分转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢转炉能够将各种成分的铁水冶炼成钢,但只有铁水中各元
5、素的含量适但只有铁水中各元素的含量适当和稳定当和稳定,才能保证转炉的正常冶炼及获得良好的技术经济指标才能保证转炉的正常冶炼及获得良好的技术经济指标,因此因此应力求提供成分适当并稳定的铁水。应力求提供成分适当并稳定的铁水。表表2-1所示所示为我国一些钢厂用铁为我国一些钢厂用铁水成分水成分,表表2-2 所示所示炼钢用生铁化学成分标准。炼钢用生铁化学成分标准。(1)硅硅(Si)。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料硅是转炉炼钢过程的重要发热元素之一硅是转炉炼钢过程的重要发热元素之一,铁水含硅量高铁水含硅量高,转炉热量来源转炉热量来源广广,能够提高废钢比。有人根据热平衡计算能够
6、提高废钢比。有人根据热平衡计算,认为认为SiO2 含量每增加含量每增加0.10%,废钢比可增加废钢比可增加0.13%。但铁水含硅过高。但铁水含硅过高,将增大渣量将增大渣量,引起喷引起喷溅溅,使石灰损耗量增加。同时使石灰损耗量增加。同时,由于渣中由于渣中SiO2 的增加的增加,加剧了对炉衬的加剧了对炉衬的侵蚀作用侵蚀作用,使炉龄下降使炉龄下降,还将使高炉焦比增加。还将使高炉焦比增加。铁水含硅量也不宜过低铁水含硅量也不宜过低,否则会使废钢利用率减小否则会使废钢利用率减小,而且不易成渣。渣而且不易成渣。渣量小量小,对去除硫、磷也不利对去除硫、磷也不利,所以为了快速成渣所以为了快速成渣,并能保持适当渣
7、量并能保持适当渣量,要求铁水有适当的含硅量。通常大、中型转炉用铁水要求铁水有适当的含硅量。通常大、中型转炉用铁水,硅含量可以偏硅含量可以偏下限下限;而对于热量不富余的小型转炉用铁水而对于热量不富余的小型转炉用铁水,硅含量可以偏上限。过高硅含量可以偏上限。过高的硅含量会给冶炼带来不良后果的硅含量会给冶炼带来不良后果,主要有以下几个方面主要有以下几个方面:上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料增加渣料消耗，渣量大。增加渣料消耗，渣量大。加剧对炉衬的冲蚀加剧对炉衬的冲蚀降低成渣速度，并使吹损增加。降低成渣速度，并使吹损增加。(2)锰锰(Mn)。锰是弱发热元素锰是弱发热元素,铁水
8、中锰氧化后形成的铁水中锰氧化后形成的MnO 能有效地促进石灰溶解能有效地促进石灰溶解,加快成渣加快成渣,减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀;减少氧枪粘钢减少氧枪粘钢,终点钢中终点钢中余锰高余锰高,能够减少合金用量能够减少合金用量,利于提高金属收得率利于提高金属收得率;锰可在降低钢水硫锰可在降低钢水硫含量和硫的危害方面起有利作用。但是高炉冶炼含锰高的铁水时将使含量和硫的危害方面起有利作用。但是高炉冶炼含锰高的铁水时将使焦炭用量增加、生产率降低。焦炭用量增加、生产率降低。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料目前对转炉用铁水锰含量的要求仍存在争议目前对转炉用
9、铁水锰含量的要求仍存在争议,同时我国锰矿资源不多同时我国锰矿资源不多,因此对转炉用铁水的锰含量未作强行规定。因此对转炉用铁水的锰含量未作强行规定。(3)磷磷(P)。磷是强发热元素磷是强发热元素,会使钢产生会使钢产生“冷脆冶现象冷脆冶现象,是冶炼过程要去除的有害是冶炼过程要去除的有害元素。磷在高炉中是不可去除的元素。磷在高炉中是不可去除的,因而要求进入转炉的铁水磷量尽可因而要求进入转炉的铁水磷量尽可能稳定。铁水中磷来源于铁矿石能稳定。铁水中磷来源于铁矿石,根据磷含量的多少铁水可以分为以根据磷含量的多少铁水可以分为以下三类下三类:wP 1.50%高磷铁水。高磷铁水。上一页 下一页返回任务任务2.1
10、准备炼钢原材料准备炼钢原材料转炉的脱磷效率为转炉的脱磷效率为85%95%,铁水中磷含量越低铁水中磷含量越低,转炉工艺操作越转炉工艺操作越简化简化,并有利于提高各项技术经济指标。吹炼低磷铁水并有利于提高各项技术经济指标。吹炼低磷铁水,转炉可采用单转炉可采用单渣操作渣操作;中磷铁水则需采用双渣或双渣留渣操作中磷铁水则需采用双渣或双渣留渣操作;而高磷铁水就要多而高磷铁水就要多次造渣次造渣,或采用喷吹石灰粉工艺。或采用喷吹石灰粉工艺。为了均衡转炉操作为了均衡转炉操作,便于自动控制便于自动控制,应采取炉外铁水预处理脱磷应采取炉外铁水预处理脱磷,以达以达到精料要求。国外对铁水预处理脱磷的研究非常重视到精料
11、要求。国外对铁水预处理脱磷的研究非常重视,尤其是日本更尤其是日本更为突出为突出,其五大钢铁公司的铁水在入转炉前都进行了脱其五大钢铁公司的铁水在入转炉前都进行了脱Si、脱、脱P、脱、脱S 的三脱处理。的三脱处理。另外另外,对少数钢种对少数钢种,如高磷薄钢板、易切钢等如高磷薄钢板、易切钢等,还必须配加合金元素磷还必须配加合金元素磷,以达到钢种规格的要求。以达到钢种规格的要求。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料(4)硫硫(S)。除了含硫易切钢除了含硫易切钢(要求要求ws=0.08%0.30%)以外以外,绝大多数钢中硫是绝大多数钢中硫是有害元素。转炉中硫主要来自金属材料和熔剂
12、材料有害元素。转炉中硫主要来自金属材料和熔剂材料,而其中铁水的硫而其中铁水的硫是主要来源。在转炉内氧化性气氛中脱硫是有限的是主要来源。在转炉内氧化性气氛中脱硫是有限的,脱硫率只有脱硫率只有35%40%。(3)铁水除渣。铁水除渣。铁水带来的高炉渣中铁水带来的高炉渣中SiO2 含量较高含量较高,若随铁水进入转炉则会导致石灰若随铁水进入转炉则会导致石灰消耗量增多、渣量增加、喷溅加剧消耗量增多、渣量增加、喷溅加剧,从而损坏炉衬、降低金属收得率从而损坏炉衬、降低金属收得率、损失热量等。为此铁水在入转炉之前应扒渣。铁水带渣量要求低于、损失热量等。为此铁水在入转炉之前应扒渣。铁水带渣量要求低于0.50%。国
13、外一些厂家使用铁水的成分见。国外一些厂家使用铁水的成分见表表2-3。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料2.废钢废钢废钢是电弧炉冶炼的主要原料废钢是电弧炉冶炼的主要原料,是转炉炼钢的主要原料之一是转炉炼钢的主要原料之一,在转炉冶在转炉冶炼过程中炼过程中,废钢是冷却效果稳定的冷却剂废钢是冷却效果稳定的冷却剂,通常占装入量的通常占装入量的30%以下以下。适当地增加废钢比。适当地增加废钢比,可以降低转炉钢成本。可以降低转炉钢成本。废钢按来源可分类如下废钢按来源可分类如下:上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料废钢来源复杂废钢来源复杂,质量差异大质量差异大
14、,其中以本厂返回料或者某些专业性工厂返其中以本厂返回料或者某些专业性工厂返回料质量最好回料质量最好,其成分比较清楚、性质波动小其成分比较清楚、性质波动小,给冶炼过程带来的不稳给冶炼过程带来的不稳定因素小定因素小;外购废钢成分复杂外购废钢成分复杂,质量波动大质量波动大,需要适当加工和严格管理需要适当加工和严格管理。一般根据成分、重量。一般根据成分、重量,把废钢按质量分级分为优质废钢和劣质废钢把废钢按质量分级分为优质废钢和劣质废钢。在转炉配料时。在转炉配料时,应按成分或冶炼需要把优质废钢集中使用或搭配使应按成分或冶炼需要把优质废钢集中使用或搭配使用用,以提高废钢的使用价值。以提高废钢的使用价值。废
15、钢质量对转炉冶炼技术经济指标有明显影响废钢质量对转炉冶炼技术经济指标有明显影响,从合理使用和冶炼工从合理使用和冶炼工艺出发艺出发,对废钢的要求如下对废钢的要求如下:(1)不同性质废钢应分类存放不同性质废钢应分类存放,以避免贵重合金元素损失或造成熔炼废以避免贵重合金元素损失或造成熔炼废品。品。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料(2)废钢入炉前应仔细检查废钢入炉前应仔细检查,严防混入爆炸物和毒品严防混入爆炸物和毒品;严防混入易残留严防混入易残留于钢水中的某些元素如铅、锌等有色金属。于钢水中的某些元素如铅、锌等有色金属。(3)废钢应清洁干燥废钢应清洁干燥,尽量避免带入泥土沙
16、石、耐火材料和炉渣等杂质尽量避免带入泥土沙石、耐火材料和炉渣等杂质。(4)废钢应具有合适的外形尺寸和单重。轻薄料应打包或压块使用废钢应具有合适的外形尺寸和单重。轻薄料应打包或压块使用,以以保证废钢密度保证废钢密度;重废钢应能顺利装炉并且不撞伤炉衬重废钢应能顺利装炉并且不撞伤炉衬,必须保证废钢在必须保证废钢在吹炼期全部熔化。在装入大型废钢时吹炼期全部熔化。在装入大型废钢时,对炉体衬砖有很大的冲击力对炉体衬砖有很大的冲击力,会会降低转炉装料侧的使用寿命。大量使用轻型废钢时降低转炉装料侧的使用寿命。大量使用轻型废钢时,会使废钢覆盖住会使废钢覆盖住熔池液面熔池液面,而不易开氧点火而不易开氧点火(推迟着
17、火时间推迟着火时间)。重型废钢需破碎加工符。重型废钢需破碎加工符合要求后再加入转炉。合要求后再加入转炉。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料各厂家可根据自己的生产情况对入炉废钢外形尺寸、单重做出具体规各厂家可根据自己的生产情况对入炉废钢外形尺寸、单重做出具体规定。定。在铁水供应严重不足或废钢资源过剩的某些国外钢厂在铁水供应严重不足或废钢资源过剩的某些国外钢厂,为了大幅度增为了大幅度增加转炉废钢比加转炉废钢比,广泛采用以下技术措施广泛采用以下技术措施:(1)在转炉内用氧在转炉内用氧天然气或氧天然气或氧油烧嘴预热废钢油烧嘴预热废钢,这种方法可将废钢这种方法可将废钢比提高到比
18、提高到30%40%。(2)使用焦炭和煤粉等固态辅助燃料使用焦炭和煤粉等固态辅助燃料,用这种方法可将废钢比提高到用这种方法可将废钢比提高到40%左右。左右。(3)使用从初轧返回的热切头废钢。使用从初轧返回的热切头废钢。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料(4)在吹氧期的大部分时间里使用双流道氧枪进行废气的二次燃烧在吹氧期的大部分时间里使用双流道氧枪进行废气的二次燃烧,它它可缩短兑铁水前预热废钢的耗费时间、改善冶炼的技术经济指标可缩短兑铁水前预热废钢的耗费时间、改善冶炼的技术经济指标,是是比较有发展的增加废钢比的方法。比较有发展的增加废钢比的方法。3.生铁块生铁块生铁块也叫
19、冷铁生铁块也叫冷铁,是铁锭、废铸铁、罐底铁和出铁沟铁的总称是铁锭、废铸铁、罐底铁和出铁沟铁的总称,其成分其成分与铁水相近与铁水相近,但没有显热。它的冷却效应比废钢低但没有显热。它的冷却效应比废钢低,同时还需要配加适同时还需要配加适量石灰渣料。有的厂家将废钢与生铁块搭配使用。量石灰渣料。有的厂家将废钢与生铁块搭配使用。2.1.2.2辅助料辅助料1.造渣材料造渣材料1)石灰石灰上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料石灰的主要成分石灰的主要成分CaO 是炼钢的主要造渣材料是炼钢的主要造渣材料,具有脱具有脱P、脱、脱S 能力能力,也也是用量最大的造渣材料。其质量好坏对冶炼工艺操作
20、、产品质量和炉是用量最大的造渣材料。其质量好坏对冶炼工艺操作、产品质量和炉衬寿命有着重要影响。特别是转炉冶炼时间短衬寿命有着重要影响。特别是转炉冶炼时间短,需在很短的时间内造需在很短的时间内造渣去除磷和硫渣去除磷和硫,以保证各种钢的质量以保证各种钢的质量,因而对石灰质量要求更高。对石因而对石灰质量要求更高。对石灰质量的要求如下灰质量的要求如下:(1)有效有效CaO 含量高含量高:石灰有效石灰有效CaO 含量取决于石灰中含量取决于石灰中CaO 和和SiO2 的含量的含量,而而SiO2是石灰中的杂质。是石灰中的杂质。(2)硫含量低硫含量低:造渣的目的之一是去除铁水中的硫造渣的目的之一是去除铁水中的
21、硫,若石灰本身含硫量若石灰本身含硫量较高较高,显然对于炼钢中硫的去除不利。显然对于炼钢中硫的去除不利。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料(3)残余残余CO2 少少:石灰中残余石灰中残余CO2 量反映了石灰在煅烧过程中的过烧量反映了石灰在煅烧过程中的过烧情况。残余情况。残余CO2量在适当范围时量在适当范围时,有提高石灰活性的作用有提高石灰活性的作用,但对废钢的但对废钢的熔化能力有很大影响。一般要求石灰熔化能力有很大影响。一般要求石灰中残余中残余CO2 量为量为2%左右左右,相当于石灰减量相当于石灰减量2.5%3.0%。(4)活性度高活性度高:石灰的活性是指石灰同其他物质
22、发生反应的能力石灰的活性是指石灰同其他物质发生反应的能力,用石用石灰的溶解速度来表示。石灰在高温炉渣中的溶解能力称为热活性灰的溶解速度来表示。石灰在高温炉渣中的溶解能力称为热活性,目目前在实验室中还没条件测定其热活性。大量研究表明前在实验室中还没条件测定其热活性。大量研究表明,用石灰与水的用石灰与水的反应反应,即石灰的水活性可以近似地反映石灰在炉渣中的溶解速度即石灰的水活性可以近似地反映石灰在炉渣中的溶解速度,但这但这只是近似的方法。只是近似的方法。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料对于转炉炼钢对于转炉炼钢,国内外的生产实践已证实国内外的生产实践已证实,必须采用活性石
23、灰才对生产必须采用活性石灰才对生产有利。世界各主要产钢国家都对石灰活性提出了要求有利。世界各主要产钢国家都对石灰活性提出了要求,表表2-4 所示所示为为我国转炉用石灰标准我国转炉用石灰标准,表表2-5 所所示示为各种石灰的特性。为各种石灰的特性。世界各国目前均用石灰的水活性来表示石灰活性世界各国目前均用石灰的水活性来表示石灰活性,其基本原理是石灰其基本原理是石灰与水化合生成与水化合生成Ca(OH)2,在化合反应时要放出热量和形成碱性溶液在化合反应时要放出热量和形成碱性溶液,测测量此反应的放热量和中和其溶液所消耗的盐酸量量此反应的放热量和中和其溶液所消耗的盐酸量,并以此结果来表示并以此结果来表示
24、石灰的活性。石灰的活性。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料我国石灰活性度的测定采用盐酸滴定法我国石灰活性度的测定采用盐酸滴定法,标准规定标准规定:取取1 kg 石灰块压石灰块压碎碎,然后通过然后通过10 mm标准筛标准筛;取取50 g 石灰试样加入石灰试样加入401的的2 000 mL 水的烧杯中水的烧杯中,并滴加并滴加1%的酚酞指示剂的酚酞指示剂2 3 mL,开动搅拌器不停开动搅拌器不停地搅拌地搅拌;用用4 N 浓度的盐酸开始滴定浓度的盐酸开始滴定,并记录滴定时间并记录滴定时间;采用采用10 min 时时间中和碱溶液所消耗的盐酸溶液量作为石灰的活性度。我国标准规定间
25、中和碱溶液所消耗的盐酸溶液量作为石灰的活性度。我国标准规定,盐酸溶液消耗量大于盐酸溶液消耗量大于300 mL 才属于活性石灰。才属于活性石灰。此外石灰极易水化潮解此外石灰极易水化潮解,生成生成Ca(OH)2,要尽量使用新焙烧的石灰要尽量使用新焙烧的石灰,同同时对石灰的储存时间加以限制。时对石灰的储存时间加以限制。石灰通常由石灰石在竖窑或回砖窑内用煤、焦炭、油、煤气煅烧而成石灰通常由石灰石在竖窑或回砖窑内用煤、焦炭、油、煤气煅烧而成。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料石灰石在煅烧过程中的分解反应为石灰石在煅烧过程中的分解反应为:CaCO3 的分解温度为的分解温度为880
26、 910。石灰石的煅烧温度高于其分解。石灰石的煅烧温度高于其分解温度越多温度越多,石灰石分解越快石灰石分解越快,生产率越高。但烧成的生产率越高。但烧成的CaO 的晶粒长大的晶粒长大也越快也越快,越难以获得细晶石灰。同样越难以获得细晶石灰。同样,分解出的分解出的CaO 在煅烧的高温区停在煅烧的高温区停留的时间越长留的时间越长,晶粒长得越大。因此晶粒长得越大。因此,要获得细晶石灰要获得细晶石灰,CaO 在高温区在高温区停留的时间应该短。相反停留的时间应该短。相反,煅烧温度过低煅烧温度过低,石灰块核心部分的石灰块核心部分的CaCO3 来不及分解来不及分解,而使生烧率增大。因此而使生烧率增大。因此,煅
27、烧温度应控制在煅烧温度应控制在1 0501 150。同时。同时,烧成石灰的晶粒大小也决定着石灰的气孔率和体积密烧成石灰的晶粒大小也决定着石灰的气孔率和体积密度度,随着细小晶粒的合并长大随着细小晶粒的合并长大,细小孔隙减少。细小孔隙减少。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料如果烧成石灰的竖炉和回转窑温度控制在如果烧成石灰的竖炉和回转窑温度控制在9201 200,烧成的石烧成的石灰体密灰体密(g/cm3)小、气孔率高、反应能力强小、气孔率高、反应能力强,此称为活性石灰此称为活性石灰;若煅烧若煅烧温度大于温度大于1 200,则石灰的体积密度增加、气孔率下降、反应能力差则石灰的
28、体积密度增加、气孔率下降、反应能力差,此称为过烧石灰此称为过烧石灰;若煅烧温度小于若煅烧温度小于920,则部分则部分CaCO3 未分解未分解,此此称为生烧石灰称为生烧石灰,其未完成的分解反应将在炼钢炉内完成其未完成的分解反应将在炼钢炉内完成,因而影响化渣因而影响化渣速度。速度。2)萤石萤石萤石是炼钢中普遍应用的熔剂萤石是炼钢中普遍应用的熔剂,其主要成分是其主要成分是CaF2。纯。纯CaF2 的熔点的熔点是是1 418,萤石中还含有其他杂质萤石中还含有其他杂质,因此熔点还要低些。造渣加入萤因此熔点还要低些。造渣加入萤石还能使石还能使CaO 的熔点显著降低的熔点显著降低,因而可以加速石灰的溶解因而
29、可以加速石灰的溶解,萤石的助萤石的助熔作用是在很短的时间内能够改善炉渣的流动性。熔作用是在很短的时间内能够改善炉渣的流动性。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料转炉炼钢要求快速化渣转炉炼钢要求快速化渣,萤石则成为必备材料。但过多的萤石用量会萤石则成为必备材料。但过多的萤石用量会产生严重的泡沫渣产生严重的泡沫渣,导致喷溅导致喷溅,同时加剧炉衬的损坏同时加剧炉衬的损坏,并污染环境。并污染环境。3)生白云石生白云石生白云石即天然白云石生白云石即天然白云石,主要成分是主要成分是CaMg(CO3)2,焙烧后为熟白云焙烧后为熟白云石石,其主要成分为其主要成分为CaO 与与MgO。用
30、白云石代替部分石灰造渣技术。用白云石代替部分石灰造渣技术,其其目的是保持渣中有一定的目的是保持渣中有一定的MgO 含量含量,以减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀以减轻初期酸性渣对炉衬的侵蚀,提高炉衬寿命提高炉衬寿命,实践证明效果很好。生白云石也是溅渣护炉的调渣剂实践证明效果很好。生白云石也是溅渣护炉的调渣剂。由于生白云石在炉内分解吸热由于生白云石在炉内分解吸热,所以用轻烧白云石效果最为理想。所以用轻烧白云石效果最为理想。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料目前有的厂家在焙烧石灰时配加一定数量的生白云石目前有的厂家在焙烧石灰时配加一定数量的生白云石,石灰中就带有石灰中就带有一定的
31、一定的MgO 成分成分,用这种石灰造渣也取得了良好的冶金和护炉效果。用这种石灰造渣也取得了良好的冶金和护炉效果。4)合成造渣材料合成造渣材料合成造渣剂是将石灰和熔剂预先在炉外制成低熔点造渣材料合成造渣剂是将石灰和熔剂预先在炉外制成低熔点造渣材料,然后用然后用于炉内造渣于炉内造渣,即把炉内的石灰块造渣过程部分甚至全部移到炉外进行即把炉内的石灰块造渣过程部分甚至全部移到炉外进行。显然。显然,这是一种提高成渣速度、改善冶炼效果的有效措施。这是一种提高成渣速度、改善冶炼效果的有效措施。合成造渣剂中作为熔剂的物质有合成造渣剂中作为熔剂的物质有:氧化铁、氧化锰、萤石等。可用一氧化铁、氧化锰、萤石等。可用一
32、种或几种和石灰粉一起在低温下预制成型种或几种和石灰粉一起在低温下预制成型,这种预制料一般熔点低、这种预制料一般熔点低、碱度高、颗粒小、成分均匀且在高温下容易碎裂碱度高、颗粒小、成分均匀且在高温下容易碎裂,是效果较好的成渣是效果较好的成渣料。料。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料高碱度烧结矿或球团矿也可作合成造渣剂使用高碱度烧结矿或球团矿也可作合成造渣剂使用,其化学成分和物理性其化学成分和物理性能稳定能稳定,造渣效果良好。造渣效果良好。煅烧石灰时采用加氧化铁皮渗煅烧石灰时采用加氧化铁皮渗FeO 的方法制取含氧化皮外壳的黑皮的方法制取含氧化皮外壳的黑皮石灰石灰,其也是一种
33、成渣快、脱其也是一种成渣快、脱P 和和S 效果良好的熔剂。效果良好的熔剂。合成造渣剂的良好成渣效果减轻了顶吹氧枪的化渣作用合成造渣剂的良好成渣效果减轻了顶吹氧枪的化渣作用,从而有助于从而有助于简化转炉吹炼操作。简化转炉吹炼操作。2.氧化剂氧化剂1)氧气氧气现在现在,氧气已成为各种炼钢中氧的重要来源。氧气已成为各种炼钢中氧的重要来源。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料一般要求氧气纯度应大于一般要求氧气纯度应大于98%,冶炼含氮低的钢种时冶炼含氮低的钢种时,应大于应大于99.5%。氧气还应脱除水分。氧气的使用压力一般为氧气还应脱除水分。氧气的使用压力一般为(6 12)10
34、5Pa。由于。由于炼钢是周期性用氧炼钢是周期性用氧,故必须有储氧设备。考故必须有储氧设备。考2)铁矿石和氧化铁皮铁矿石和氧化铁皮作为氧化剂使用的铁矿石作为氧化剂使用的铁矿石,要求含铁高要求含铁高,SiO2、P 和水分要少和水分要少,使用前使用前要加热。氧化铁皮则要求杂质含量少要加热。氧化铁皮则要求杂质含量少,不得含油污和水分不得含油污和水分,使用前必须使用前必须烘烤。烘烤。3.冷却剂冷却剂通常通常,转炉炼钢过程热量有富余转炉炼钢过程热量有富余,因而根据热平衡计算加入一定数量的因而根据热平衡计算加入一定数量的冷却剂冷却剂,以准确地达到终点温度。以准确地达到终点温度。上一页 下一页返回任务任务2.
35、1准备炼钢原材料准备炼钢原材料转炉用冷却剂有废钢、生铁块、铁矿石、氧化铁皮、球团矿、石灰石转炉用冷却剂有废钢、生铁块、铁矿石、氧化铁皮、球团矿、石灰石和白云石等和白云石等,其中主要为废钢、铁矿石。其中主要为废钢、铁矿石。1)废钢废钢氧化转炉炼钢因热量有富余氧化转炉炼钢因热量有富余,故可加入多达故可加入多达30%的废钢的废钢,作为调整吹作为调整吹炼温度的冷却剂。采用废钢冷却炼温度的冷却剂。采用废钢冷却,可降低钢铁料、造渣材料和氧气的可降低钢铁料、造渣材料和氧气的消耗消耗,而且比用铁矿石冷却的效果稳定、喷溅少。同时而且比用铁矿石冷却的效果稳定、喷溅少。同时,因废钢价格较因废钢价格较生铁低生铁低,故
36、多用废钢可降低钢的成本。故多用废钢可降低钢的成本。2)生铁块生铁块生铁块与废钢相比生铁块与废钢相比,冷却效应低冷却效应低,还必须配加一定量石灰还必须配加一定量石灰,渣量大渣量大,同同样占用冶炼时间样占用冶炼时间,过程调节不便。过程调节不便。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料3)铁矿石和氧化铁皮铁矿石和氧化铁皮铁矿石作为冷却剂常用的有天然富矿和球团矿两种铁矿石作为冷却剂常用的有天然富矿和球团矿两种,主要成分有主要成分有Fe2O3 和和Fe3O4。铁矿石在熔化后铁被还原。铁矿石在熔化后铁被还原,吸收热量吸收热量,因而能起到调因而能起到调节熔池温度的作用。但铁矿石带入脉石节
37、熔池温度的作用。但铁矿石带入脉石,会增加石灰消耗和渣量会增加石灰消耗和渣量,同时同时一次加入量不能过多一次加入量不能过多,否则会产生喷溅。铁矿石还能起到氧化作用。否则会产生喷溅。铁矿石还能起到氧化作用。转炉用铁矿石要求转炉用铁矿石要求Fe 含量要高含量要高,SiO2 和和S 含量要低含量要低,块度适中块度适中,并干并干燥清洁。铁矿石化学成分最好为燥清洁。铁矿石化学成分最好为:块度在块度在10 50 mm 为宜。为宜。球团矿中球团矿中wFe 60%,但氧含量也高但氧含量也高,加入后易浮于液面加入后易浮于液面,操作不当会产操作不当会产生喷溅。生喷溅。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准
38、备炼钢原材料铁矿石与球团矿的冷却效应高铁矿石与球团矿的冷却效应高,加入时不占用冶炼时间加入时不占用冶炼时间,调节方便调节方便,还还可以降低钢铁料消耗。可以降低钢铁料消耗。氧化铁皮来自轧钢车间副产品氧化铁皮来自轧钢车间副产品,其其wFe 90%,其他杂质含量不大于其他杂质含量不大于3.0%,使用前烘烤干燥使用前烘烤干燥,去除油污。氧化铁皮细小体轻去除油污。氧化铁皮细小体轻,因而容易浮在因而容易浮在渣中渣中,增加渣中氧化铁的含量增加渣中氧化铁的含量,有利于化渣有利于化渣,因此因此,氧化铁皮不仅能起氧化铁皮不仅能起到冷却的作用到冷却的作用,而且能起到助熔的作用。而且能起到助熔的作用。4)其他冷却剂其
39、他冷却剂石灰石、生白云石也可作冷却剂使用石灰石、生白云石也可作冷却剂使用,其分解熔化均能吸收热量其分解熔化均能吸收热量,同时同时还有脱还有脱P、S 的能力。当废钢与铁矿石供应不足时的能力。当废钢与铁矿石供应不足时,可用少量的石灰石可用少量的石灰石和生白云石作为补充冷却剂。和生白云石作为补充冷却剂。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料 2.1.3任务实施任务实施2.1.3.1转炉用铁水的供应转炉用铁水的供应铁水是转炉炼钢车间的主要原料铁水是转炉炼钢车间的主要原料,按所供铁水来源的不同可分为化铁按所供铁水来源的不同可分为化铁炉铁水和高炉铁水两种。由于化铁炉需二次化铁炉铁水和
40、高炉铁水两种。由于化铁炉需二次化铁,能耗与熔损较大能耗与熔损较大,已已被国家明令淘汰被国家明令淘汰,因此在新建炼钢车间时不采用。高炉向转炉供应铁因此在新建炼钢车间时不采用。高炉向转炉供应铁水的方式有混铁炉、混铁车、铁水罐直接热装等方式。水的方式有混铁炉、混铁车、铁水罐直接热装等方式。1.铁水罐车供应铁水铁水罐车供应铁水高炉铁水用铁水罐车运进转炉车间高炉铁水用铁水罐车运进转炉车间,转炉需要铁水时转炉需要铁水时,将铁水倒入转炉将铁水倒入转炉车间的铁水包车间的铁水包,称量后用铁水吊车兑入转炉。其工艺流程为称量后用铁水吊车兑入转炉。其工艺流程为:高炉高炉铁铁水罐车水罐车前翻支柱前翻支柱铁水包铁水包称量
41、称量转炉。转炉。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料铁水罐车供应铁水的特点是设备简单铁水罐车供应铁水的特点是设备简单,投资少。但是铁水在运输及待投资少。但是铁水在运输及待装过程中热损失严重装过程中热损失严重,用同一罐铁水炼几炉钢时用同一罐铁水炼几炉钢时,前后炉次的铁水温度前后炉次的铁水温度波动较大波动较大,不利于操作不利于操作,而且粘罐现象也较严重而且粘罐现象也较严重;另外对于不同高炉的另外对于不同高炉的铁水铁水,或同一座高炉不同出铁炉次的铁水或同一座高炉不同出铁炉次的铁水,或同一出铁炉次中先后流出或同一出铁炉次中先后流出的铁水来说的铁水来说,铁水成分都存在差异铁水成分
42、都存在差异,使兑入转炉的铁水成分波动也较大使兑入转炉的铁水成分波动也较大。我国采用这种供铁方式的主要是小型转炉炼钢车间。我国采用这种供铁方式的主要是小型转炉炼钢车间。2.混铁炉供应铁水混铁炉供应铁水采用混铁炉采用混铁炉(见见图图2-1)供应铁水时供应铁水时,高炉铁水罐车由铁路运入转炉车间高炉铁水罐车由铁路运入转炉车间加料跨加料跨,用铁水吊车将铁水兑入混铁炉。用铁水吊车将铁水兑入混铁炉。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料当转炉需要铁水时当转炉需要铁水时,从混铁炉将铁水倒入转炉车间的铁水包内从混铁炉将铁水倒入转炉车间的铁水包内,经称量经称量后用铁水吊车兑入转炉。其工艺流程
43、为后用铁水吊车兑入转炉。其工艺流程为:高炉高炉铁水罐车铁水罐车混铁炉混铁炉铁水包铁水包称量称量兑入转炉。由于混铁炉具有储存铁水、混匀铁水成分兑入转炉。由于混铁炉具有储存铁水、混匀铁水成分和保温的作用和保温的作用,故这种供铁方式铁水成分和温度都比较均匀故这种供铁方式铁水成分和温度都比较均匀,特别是对特别是对调节高炉与转炉之间均衡的铁水供应有利。调节高炉与转炉之间均衡的铁水供应有利。3.混铁车供应铁水混铁车供应铁水混铁车又称混铁炉型铁水罐车或鱼雷罐车混铁车又称混铁炉型铁水罐车或鱼雷罐车,由铁路机车牵引由铁路机车牵引,兼备运送兼备运送和储存铁水两种作用。和储存铁水两种作用。采用混铁车供应铁水时采用混
44、铁车供应铁水时,高炉铁水进入混铁车内高炉铁水进入混铁车内,由铁路将混铁车运到由铁路将混铁车运到转炉车间倒罐站旁。转炉车间倒罐站旁。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料当转炉需要铁水时当转炉需要铁水时,将铁水倒入铁水包将铁水倒入铁水包,经称量后经称量后,用铁水吊车兑入转用铁水吊车兑入转炉。其工艺流程为炉。其工艺流程为:高炉高炉混铁车混铁车铁水包铁水包称量称量转炉。转炉。采用混铁车供应铁水的主要特点是采用混铁车供应铁水的主要特点是:设备和厂房的基建投资以及生产设备和厂房的基建投资以及生产费用比混铁炉低。铁水在运输过程中的热损失少费用比混铁炉低。铁水在运输过程中的热损失少,并
45、能较好地适应大并能较好地适应大容量转炉的要求容量转炉的要求,还有利于进行铁水预处理还有利于进行铁水预处理(预脱磷、硫和硅预脱磷、硫和硅)。但是。但是,混铁车的容量受铁路轨距和弯道曲率半径的限制混铁车的容量受铁路轨距和弯道曲率半径的限制,不宜太大不宜太大,因此因此,储储存和混匀铁水的作用不如混铁炉。这个问题随着高炉铁水成分的稳定存和混匀铁水的作用不如混铁炉。这个问题随着高炉铁水成分的稳定和温度波动的减小而逐渐解决。近年来和温度波动的减小而逐渐解决。近年来,世界上新建大型转炉车间采世界上新建大型转炉车间采用混铁车供应铁水的厂家日用混铁车供应铁水的厂家日增多。增多。对于容量不小于对于容量不小于100
46、 t 的转炉应优先采用混铁车的转炉应优先采用混铁车(又称鱼雷式铁水车又称鱼雷式铁水车)。采用混铁车供应铁水时。采用混铁车供应铁水时,应设铁水倒罐站应设铁水倒罐站,如图如图2-2 所示所示。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料铁水倒罐站铁水倒罐站4 一般布置于原料跨一般布置于原料跨5 一端的外侧一端的外侧,混铁车在此将铁水倒混铁车在此将铁水倒入铁水坑内的铁水罐中入铁水坑内的铁水罐中,通过移送车通过移送车6 将铁水罐运往原料跨。将铁水罐运往原料跨。利用混铁车方案进行铁水预处理时利用混铁车方案进行铁水预处理时,一般包括铁水预处理间一般包括铁水预处理间2、倒渣站、倒渣站3 和铁
47、水倒罐站和铁水倒罐站4。铁水预处理间。铁水预处理间(脱硫或同时脱硫脱磷脱硫或同时脱硫脱磷)和倒渣站大和倒渣站大多位于炼铁车间与铁水倒罐站之间多位于炼铁车间与铁水倒罐站之间,且彼此平行布置。一般情况下且彼此平行布置。一般情况下,经经处理后的混铁车每隔处理后的混铁车每隔2 3 次送到倒渣站倒渣次送到倒渣站倒渣,铁水预处理站铁水预处理站如图如图2-3 所示。无须顶处理的混铁车每隔所示。无须顶处理的混铁车每隔10 次左右送到倒渣站倒渣。铁水倒次左右送到倒渣站倒渣。铁水倒罐站内一般设有两条运输线和与其垂直布置的受铁坑罐站内一般设有两条运输线和与其垂直布置的受铁坑(又叫铁水坑又叫铁水坑)。受铁坑位于铁水线
48、下面受铁坑位于铁水线下面,一个受铁坑有两个铁水转注装置。一个受铁坑有两个铁水转注装置。混铁车由罐体、罐体支承及倾翻机构和车体等部分组成混铁车由罐体、罐体支承及倾翻机构和车体等部分组成,如图如图2-4 所所示。示。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料罐体是混铁车的主要部分罐体是混铁车的主要部分,外壳由钢板焊接而成外壳由钢板焊接而成,内砌耐火砖衬。通常内砌耐火砖衬。通常罐体中部较长一段是圆筒形罐体中部较长一段是圆筒形,两端为截圆锥形两端为截圆锥形,以便从直径较大的中间以便从直径较大的中间部位向两端耳轴过渡。罐体中部开口部位向两端耳轴过渡。罐体中部开口,供受铁、出铁、修砌和检
49、查出供受铁、出铁、修砌和检查出入之用入之用,罐口上部设有罐口盖保温。罐口上部设有罐口盖保温。根据国外已有的混铁车根据国外已有的混铁车,罐体支承有两种方式罐体支承有两种方式:小于小于325 t 的混铁车的混铁车,罐体通过耳轴借助普通滑动轴承支承在两端的台车上罐体通过耳轴借助普通滑动轴承支承在两端的台车上;325 t 以上的混以上的混铁车铁车,其罐体是通过支承滚圈借助支承辊支承在两端的台车上。罐体其罐体是通过支承滚圈借助支承辊支承在两端的台车上。罐体的旋转轴线高于几何轴线约的旋转轴线高于几何轴线约100 mm 以上以上,这样罐体的重心无论是空这样罐体的重心无论是空罐或满罐罐或满罐,总能保持在旋转轴
50、线以下。总能保持在旋转轴线以下。上一页 下一页返回任务任务2.1准备炼钢原材料准备炼钢原材料罐体的倾翻机构通常安装在前面台车上罐体的倾翻机构通常安装在前面台车上,由电动机、减速机及开式齿由电动机、减速机及开式齿轮组成。带动罐体转动的大齿轮安装在传动端的耳轴上。轮组成。带动罐体转动的大齿轮安装在传动端的耳轴上。混铁车的容量根据转炉的吨位确定混铁车的容量根据转炉的吨位确定,一般为转炉吨位的整数倍一般为转炉吨位的整数倍,并与高并与高炉出铁量相适应炉出铁量相适应,我国使用的混铁车最大公称吨位为我国使用的混铁车最大公称吨位为260 t 和和300 t,国国外最大公称吨位为外最大公称吨位为600 t。2.
