转炉与氧枪(2)

2019-04-22 21:00

进石灰熔化,尽快形成具有一定碱度的炉渣,增大前期脱磷率和脱硫率,同时也避免酸性渣对炉衬的侵蚀。在炉渣化好后降枪脱碳,为避免在碳氧化剧烈反应期出现返干现象,适时提高枪位,使渣中w(Fe0)保持在10%~15%,以利磷、硫继续去除。在接近终点时再降枪加强熔池搅拌,继续脱碳和均匀熔池成分和温度,降低终渣(Fe0)含量。

(4)高一低一高的六段式操作 开吹枪位较高,及早形成初期渣;二批料加入后适时降枪,吹炼中期炉渣返干时又提枪化渣;吹炼后期先提枪化渣后降枪;终点拉碳出钢。

五部分炼钢设备选择

本次设计转炉采用顶底复吹转炉。 5.1烟气净化及回收

本次设计采用转炉湿法OG除尘。 5.1.1 OG装置工艺原理

转炉在吹炼中由于激烈的氧化反应在炉内产生大量的高温,高浓度的一氧化碳烟气。这些烟气通过裙罩的升降和罩内烟气压力的控制达到抑制周围空气的侵入。在未燃的情况下,把这些烟气进行冷却和净化,然后把>40%的合格一氧化碳气体进行回收,把<35%的不合格的一氧化碳气体通过三通切换阀的切换,由放散塔上的点火装置燃烧后排入大气。 5.1.2 OG装置工艺流程

煤气放散时:下裙罩→上裙罩→下烟罩→上烟罩→下部锅炉→上部锅炉→第一级文氏管(1DC)→第二级文氏管(2DC)→烟气流量计→IDF风机→消音器→放散塔

煤气回收时:下裙罩→上裙罩→下烟罩→上烟罩→下部锅炉→上部锅炉→第一级文氏管(1DC)→第二级文氏管(2DC)→烟气流量计→IDF风机→消音器→水封逆止阀→V型水封→煤气柜 5.1.3 OG系统的特点

(1)采用双级文氏管,净化效率高达99.9%,排放浓度小于100mg/Nm3,设备管道化、布置紧凑,较之国内盛行的二文一塔式更为合理。

(2)管路从47.5米标高顺流而下,中间无迂回曲折、系统阻损小。本系统总阻力1750毫米水柱,配用1430转/分的中速挡风机,采用液力偶合调速装置,大大节省电耗,使电耗指标达到3.3度/吨钢的先进指标,而国内系统上下多次往返、总阻力超过2000毫米水柱,必须配用3000转/分的高速挡风机,不仅电耗大,还带来噪音危害。这种流程还由于畅通无阻,不存在四死角,煤气不易滞留,有利于安全操作。

(3)设有炉口微差压控制装置,操纵二文R-D阀板,使罩内保持正负2毫米水柱的压差,确保煤气回收浓度55~65%,回收量超过90Nm3/t.s。此外整个吹炼过程有五个控制顺序进行自动操纵,具有较高的自动化水平。

(4)烟罩采用高温水密闭循环冷却水系统,从一、二文窜接供水,使新水补给量达到2吨/吨钢的先进水平。

(5)配备半封闭式二次集尘系统,对一次烟罩不能捕集的兑铁水、加废钢、出钢、修炉作业烟尘进行二次捕集,确保操纵平台区的粉尘浓度不超过5mg/Nm3。

5.1.4文氏管

文氏管除尘器是一种湿法除尘设备,也兼有冷却降温作用。文氏管是当前效率较高的湿法除尘设备。

文氏管除尘器由雾化器(碗形喷嘴)、文氏管本体及脱水器三部分组成。文氏管本体是由收缩段、喉口、扩张段三部分组成。

烟气流经文氏管收缩段到达喉口时气流加速,高速烟气冲击喷嘴喷出的水幕使水二次雾化成小于或等于烟尘粒径1/100以下的细小水滴。喷水量(标态)一般为0.5-1.5L/m3(液气比)。气流速度越大,喷入的水滴越细,在喉口分布越均匀,二次雾化效果越好,越有利于捕集微小的烟尘。细小的水滴在高速紊流气流中迅速吸收烟气的热量而汽化,一般在1/150-1/50s内使烟气从800-1000℃冷却到70-80℃。同样,在高速紊流气流中,尘粒与液滴具有很高的相对速度,在文氏管的喉口和扩张段内互相撞击而凝聚成较大的颗粒,经过与文氏管串联的气水分离装置(脱水器),使含尘水滴与气体分离,烟气得到降温与除尘。

文氏管按照构造,可分为定径文氏管和调径文氏管。在湿法除尘系统中采用双文氏管串联,通常以定径文氏管作为一级除尘装置,并加溢流水封;以调径文氏管作为二级除尘装置。

5.2精炼装置

本次设计采用LF+RH精炼 炉外精炼技术的特点与功能

炉外精炼是指在钢包中进行冶炼的过程,是将真空处理、吹氩搅拌、加热控温、喂线喷粉、微合金化等技术以不同形式组合起来,出钢前尽量除去氧化渣,在钢包内重新造还原渣,保持包内还原性气氛。炉外精炼的目的是降低钢中的C、P、S、O、H、N、等元素在钢中的含量,以免产生偏析、白点、大颗粒夹杂物,降低钢的抗拉强度、韧性、疲劳强度、抗裂性等性能。这些工作只有在精炼炉上进行,其特点与功能如下:

1)可以改变冶金反应条件。炼钢中脱氧、脱碳、脱气的反应产物为气体,精炼可以在真空条件下进行,有利于反应的正向进行,通常工作压力≥50Pa,适于对钢液脱气。

2)可以加快熔池的传质速度。液相传质速度决定冶金反应速度的快慢,精炼过程采用多种搅拌形式(气体搅拌、电磁搅拌、机械搅拌)使系统内的熔体产生流动,加速熔体内传热、传质的过程,达到混合均匀的目的。

3)可以增大渣钢反应的面积。各种精炼设备均有搅拌装置,搅拌过程中可以

使钢渣乳化,合金、钢渣随气泡上浮过程中发生熔化、熔解、聚合反应,通常1吨钢液的渣钢反应面积为0.8~1.3mm2,当渣量为原来的6%时,钢渣乳化后形成半径为0.3mm的渣滴,反应界面会增大1000倍。微合金化、变性处理就是利用这个原理提高精炼效果。

4)可以在电炉(转炉)和连铸之间起到缓冲作用,精炼炉具有灵活性,使作业时间、温度控制较为协调,与连铸形成更加通畅的生产流程。 5.2.1 LF精炼设备

LF炉的设备主要包括:炉体(带有吹气装置的钢包)、炉盖、电弧加热装置、加料装置和真空系统等部分。 5.2.2 LF精炼工艺优点

LF炉外精炼通过电弧加热具有升温功能,加入造渣材料(石灰、脱氧剂、熔剂、发泡剂等)造白渣泡沫渣脱氧、脱硫,喂Ca-Si线、底吹氩气去除夹杂物,易氧化合金元素收得率高,还能协调转炉与连铸的生产节奏。 5.2.3 LF精炼

(1)造白渣泡沫渣与脱氧、脱硫

在LF精炼过程中,必须要造好泡沫渣,防止弧区钢液面裸露,减少电弧区钢液的增氮。 LF精炼处理过程中,加入发泡剂全程造泡沫渣,电极埋弧效果良好,电弧电离增氮量小。LF炉造还原性白渣实质是采用扩散脱氧,即通过钢渣界面使钢中氧逐渐扩散至渣中,脱氧产物不污染钢液,脱氧较彻底,但是脱氧速度较慢。因此,LF造白渣的操作要点是早化渣、在精炼前期快速形成高碱度白渣,造渣过程中分批分期加入脱氧剂,使渣中的Fe0不断降低,钢水中的氧逐渐扩散至渣中从而脱氧,同时渣中Ca0与钢水中FeS进行反应,生成CaS进入渣中从而脱硫。脱氧剂以铝粒为例,其化学反应方程式如下:

2A1+3 (Fe0) =3(Fe)+(Al2O3) (Ca0)+(FeS)= (CaS)+(FeO)

2A1+(Ca0)+(FeS) =3 (Fe)+(CaS)+(Al203)

由上式进一步分析研究,可以得出LF造还原性白渣脱氧、脱硫效果主要受以下因素影响:

(1碴碱度:随着渣碱度的提高,C a0活度提高,有利于脱硫。但随着碱度的提高,渣的流动性降低,因此应控制渣碱度在适当的范围。

(2碴氧化性:LF脱硫为还原反应,因此渣中Fe0含量越少越好。

(3渣中Al203:随着渣中Al203含量的提高,炉渣的熔点降低,流动性提高,有利于脱硫。但对吸附钢中Al203基夹杂物不利,因此应控制渣中Al203含量在

适当范围内。

(4吹氩搅拌:加强搅拌可提高熔池传质速度,增加钢渣反应界面,有利于脱硫。

(2)喂Ca-Si线和钢包底吹氩去除夹杂物

钢水脱氧后会形成脱氧产物,这些脱氧产物形成的夹杂物大多为铝脱氧形成的块状和簇状高熔点(2230℃) Al203夹杂;其次为硅脱氧形成的条块形和球形的硅酸盐夹杂。经过LF精炼脱硫处理后钢中硫含量很低,形成的硫化物夹杂(MnS塑性夹杂和CaS复合夹杂)很少。采用喂Ca-Si线不仅能把簇状的Al203夹杂变成球状、低熔点的钙铝酸盐夹杂,也能使玻璃质的硅酸盐夹杂球化,还能消除或减少条状硫化锰夹杂,变成球状硫化钙或钙锰硫化物复合夹杂。经过Ca处理再辅以钢包底吹氢气搅拌,能获得纯净度很高的钢水。

钢包采用双透气砖分路控制,根据LF处理阶段的不同要求,采用分阶段控制工艺。初期造白渣采用大氩气量强搅拌,加热过程中采用中等强度氩气流量搅拌,调合金及增碳时采用大氩气量搅拌。喂Ca线结束后的软吹是促进夹杂物上浮的重要手段,应降低氩气流量,防止钢液面暴露于空气中,避免钢水二次氧化和吸气。软吹时间要控制适当,确保夹杂物充分上浮。由于透气砖的透气性不同,在实际生产中不应单纯以氩气流量来判断底吹流量,而应通过观察钢包液面情况调整氩气流量。 5.2.4RH精炼

RH真空处理工艺以其操作简便、处理量大、生产效率高的特点得到不断发展,在原来脱氢的基础上又开发了脱碳、脱氧、吹氧升温、喷粉脱硫和成分控制等功能。

本次设计RH精炼主要用于脱气

5.2.5 钢中的气体、非金属夹杂物及其对钢质量的影响 (1)氢对钢质量的影响

钢中含氢有害无利,它对钢的不良影响主要表现在以下几个方面;

①氢脆。氢脆是氢对钢的机械性能不良影响的重要表现。随着钢中含氢量

的增加,钢的强度特别是塑性和韧性将显著下降,使钢变脆,称为氢脆。氢脆随钢强度的增高而加剧,因此对高强度钢来说,氢脆尤为突出,高强度钢平均含氢量不到1ppm就可能出现氢脆。

②白点。氢以氢原子形式溶解在钢中,在钢液中的溶解度比在固态钢中大得多。当温度下降时,氢在钢中的溶解度降低,氢原子便扩散到显微孔隙、夹杂物附近或晶界间,结合成氢分子(2[H]={H2})。氢分子在该处不断地聚集,同时产


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