煉鋼工藝流程圖

2021-04-12 01:50:30 字數 4032 閱讀 8119

1煉鋼廠簡介

煉鋼廠主要將鐵水冶煉成鋼水,再經連鑄機澆鑄成合格鑄坯。現有5座轉爐,5臺連鑄機,年設計生產能力為500萬噸,現年生產鋼坯400萬噸。其中煉鋼一分廠年生產能力達到240萬噸;煉鋼二廠年生產能力為160萬噸。

2煉鋼的基本任務

鋼是以fe為基體並由c、si、mn、p、s等元素以及微量非金屬夾雜物共同組成的合金。

煉鋼的基本任務包括:脫碳、脫磷、脫硫、脫氧去除有害氣體和夾雜,提高溫度,調整成分,煉鋼過程通過供氧造渣,加合金,攪拌公升溫等手段完成煉鋼基本任務,「四脫兩去兩調整」。

3氧氣轉爐吹煉過程

氧氣頂吹轉爐的吹氧時間僅僅是十分鐘,在這短短的時間內要完成造渣,脫碳、脫磷、脫硫、去氣,去除非金屬夾雜物及公升溫等基本任務。

由於使用的鐵水成分和所煉鋼種的不同,吹煉工藝也有所區別。氧氣頂吹轉爐煉鋼的吹煉過程,根據一爐鋼吹煉過程中金屬成分,爐渣成分,熔池溫度的變化規律,吹煉過程大致可以分為以下3個階段:

(1)吹煉前期。(2)吹煉中期。(3)終點控制。

煉好鋼必須抓住各階段的關鍵,精心操作,才能達到優質、高產、低耗、長壽的目標。

3.1裝入制度

裝入制度是保證轉爐具有一定的金屬熔池深度,確定合理的裝入數量,合適的鐵水廢鋼比例。

3.1.1裝入量的確定

裝入量是指轉爐冶煉中每爐次裝入的金屬料總重量,它主要包括鐵水和廢鋼量。目前國內外裝入制度大體上有三種方式:

(1)定深裝入;(2)分階段定量裝入;(3)定量裝入

3.2.2裝入次序

目前永鋼的操作順序為,鋼水倒完後進行濺渣護爐濺渣完後裝入廢鋼,然後兌入鐵水。

為了維護爐襯,減少廢鋼對爐襯的衝擊,裝料次序也可以先兌鐵水,後裝廢鋼。若採用爐渣預熱廢鋼,則先加廢鋼,再倒渣,然後兌鐵水。如果採用爐內留渣操作,則先加部分石灰,再裝廢鋼,最後兌鐵水。

3.2供氧制度

制訂供氧制度時應考慮噴頭結構,供氧壓力,供氧強度和氧槍高度控制等因素。

3.2.1氧槍噴頭

轉爐供氧的射流特徵是通過氧槍噴頭來實現的,因此,噴頭結構的合理選擇是轉爐供氧的關鍵。氧槍有單孔,多孔和雙流道等多種結構。永鋼使用的是4孔拉瓦爾噴頭形式噴槍。

3.2.2氧氣壓力控制

氧氣壓力控制受爐內介質和流股馬赫數的影響。經測定,爐內介質壓力一般為0.12—0.

13mpa,流股馬赫數在1.8—2.2之間。

因此目前在轉爐上使用的工作壓力為0.6—1.2mpa,視各種扎容量而定。

一般說來,轉爐容量大,使用壓力越高。

3.2.3氧氣流量和供氧強度

(1)氧氣流量:

氧氣流量q是指單位時間內向熔池供氧的數量,其量鋼為m3/min或m3/h。氧氣流量是根據冶煉中爐內金屬料所需要的氧氣量,金屬裝入量和吹氧時間等因素來確定。在實際生產中,由於供氧壓力的波動和氧槍噴頭加工尺寸的誤差,有的工廠以氧氣流量作為供氧制度的控制引數。

氧氣流量q=×裝入量t

(2)供氧強度:

供氧強度是指單位時間內每噸金屬的供氧量,其量鋼為m3/t·min。

供氧強度i=

供氧強度的大小,主要受爐內噴濺的影響,通常在不影響噴濺的情況下可使用較大的供氧強度。國內15-50噸爐的供氧強度控制在2.8~4.0m3/t·min。

3.2.4氧槍槍位

目前氧槍操作有兩種型別,一種是恆壓變槍操作,就一爐鋼的吹煉過程,其供氧壓力基本保持不變,通過氧槍槍位高低變化來改變氧氣流股與熔池的相互作用,以控制吹煉過程。另一型別是恆槍變壓,即在一爐鋼吹煉過程中,氧槍槍位基本不動,通過調節供氧壓力來控制過程。目前一般都採用恆壓變槍操作。

3.3造渣制度

3.3.1造渣方法

根據鐵水成分和冶煉鋼種要求來確定造渣方法,目前常用的造渣方法有以下幾種。

(1)單渣法,在吹煉過程中所選的渣不倒出,直至吹煉終點。

(2)雙渣法,雙渣法就是換渣操作,即在吹煉過程中停止吹煉,倒出部分爐渣,然後重加渣料造渣。

(3)雙渣留渣法,雙渣留渣法是將上一爐冶煉的終渣在出鋼後留一部分在轉爐內,供下一爐冶煉操作部分初期渣使用。

3.4溫度制度

氧氣頂吹轉爐煉鋼的乙個顯著特點是無需外加熱源,煉鋼的熱源來自於鐵水的物理熱和化學熱。

溫度制度主要是指吹煉過程熔池溫度和終點鋼水溫度的控制。前者是保證吹煉過程順利進行,後者是保證合適的出鋼溫度。只有控制好過程溫度,才能為直接命中終點溫度提供保證。

因此,溫度制度也是氧氣頂吹轉爐冶煉操作的重要工藝制度之一。溫度控制的目標是希望吹煉過程均衡公升溫。吹煉終點時鋼水溫度和化學成分同時達到出鋼要求。

因為氧氣頂吹轉爐煉鋼的熱量有富餘。所以,溫度控制就是根據轉爐冶煉的具體條件確定冷卻劑的種類,用量和加入時間。

3.5終點控制及脫氧合金化制度

在吹煉過程中,由於鋼中同時存在著碳氧平衡和鐵氧平衡。在一定溫度下,鋼中實際氧含量大於碳氧平衡計算值,小於鐵氧平衡計算值。常鍊的鋼種q235b和16mn的終點氧含量一般為0.

02%~0.30%。

氧含量超過限度,影響鑄坯(錠)質量;降低鋼的力學,電磁和抗腐蝕等效能;加劇鋼的「熱脆」。脫氧合金是鋼冶煉過程的最後一項操作,也是煉好一爐鋼的成敗關鍵之一,如果操作不當造成廢品,則前功盡棄。

3.5.1按鋼的脫氧程度分類

按鋼的脫氧程度不同可分為鎮靜鋼、沸騰鋼和半鎮靜鋼三大類。對於同一牌號的鋼種,鎮靜鋼的強度比沸騰鋼要高一些,但生產鎮靜鋼的鐵合金消耗多,而且鋼錠頭部有集中的縮孔。只有鎮靜鋼才能澆注成連鑄坯。

3.5.2脫氧方法

常用的脫氧方法有:沉澱脫氧,擴散脫氧和真空脫氧等。

3.5.3合金的加入原則

(1)脫氧劑加入的原則

在常壓下脫氧加入的順序有兩種,一種是先加脫氧能力弱的,後加脫氧能力強的脫氧劑。這樣既能保證鋼水的脫氧程度達到鋼種的要求又使脫氧產物易於上浮,保證質量合乎鋼種的要求。因此,冶煉一般鋼種時脫氧劑加入的順序是:

錳鐵,矽鐵,鋁。

(2)合金加入量的確定

各種鐵合金的加入量可按下列公式計算:

合金加入量=×1000

鋼種規格中限%=

合金增碳量=×100%

4轉爐煉鋼用原材料

4.1金屬料

4.1.1鐵水(生鐵)

永鋼**鐵水有兩種方式:一種是高爐→鐵水罐車→轉爐。另一種是高爐→鐵水罐車→混鐵爐→轉爐。

由於混鐵爐**的鐵水成分,溫度比較均勻穩定,帶入的高爐渣少,因而在國內廣泛採用。但使用混鐵爐增加了耐火材料和燃料消耗的附加費用(永鋼的混鐵爐暫沒使用)。

4.1.2廢鋼

廢鋼是電弧爐煉鋼的基本原料,用量約佔鋼鐵料的70%-90%。氧氣頂吹轉爐用鐵水吹煉時,由於熱量富餘,可以加入多達30%的廢鋼,作為調整吹煉溫度的冷卻劑。

4.1.3鐵合金

鐵合金是煉鋼生產中不可缺少的金屬料,主要用作脫氧劑。在轉爐煉鋼生產中,常用的鐵合金有矽鐵、錳鐵、矽鋁鐵、矽錳鐵和矽鈣合金、鋁塊等。

4.2 非金屬料

非金屬料是在轉爐煉鋼過程中為了去除磷、硫等雜質,控制好過程溫度而加入的材料。主要有造渣料(石灰、白雲石),溶劑(螢石、氧化鐵皮),冷卻劑(鐵礦石、石灰石、廢鋼),增碳劑和燃料(焦碳、石墨籽、煤塊、重油)。

4.3煉鋼用氣體

4.3.1氧氣

氧氣是轉爐煉鋼的主要氧化劑,主要含氧量達到99.5%以上。工業用氧是通過製氧機把空氣中的氧氣分離,提純來實現的。

4.3.2氮氣和氬氣

煉鋼生產中要求氮氣純度達99%,氬氣純度在95%以上。氮氣主要用於濺渣護爐,氬氣用作鋼包攪拌氣體。

5煉鋼工藝流程簡介

工藝流程見圖1。

圖1 煉鋼工藝流程

6轉爐煉鋼過程的基本反應

[fe]+[o]=(feo)

si、mn氧化

[si]+[o]=sio2

[mn]+[o]=mno2

脫磷 2[p]+ [o2]=

2[p]+5(feo)=(p2o5)+5[fe]

(p2o5)+3(feo)=(3feo·p2o5)

(3feo·p2o5)+3(cao)=(3cao·p2o5)+3feo

或 (3feo·p2o5)+4(cao)=(4cao·o5)+3feo

脫硫[s]+(cao)=(cas)+[o]

脫碳[c]+[o]=co

脫氧al、si、mn+[o]

7鐵水預處理及爐外lf精煉

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