冶金技術專業專科實習報告

2021-09-27 13:20:20 字數 5020 閱讀 9175

遷安市九江線材生產實習

本次實習地點選在河北省唐山市鋼鐵重鎮遷安市的九江線材有限責任公司,九江線材成立於2023年4月,註冊資金8.2億元,擁有固定資產180億元,職工20000餘人,是一家規劃布局合理、配套設施完善的大型鋼鐵聯合企業。

公司下設原料總廠、煉鐵總廠、煉鋼總廠、軋鋼總廠、焦化總廠、動力總廠、礦渣微粉廠、鐵合金廠、煤焦油精製廠、機電裝置公司、**公司、銷售公司等12個二級單位。本次實習主要圍繞新區1080高爐實踐學習。

生產實習是本專業學生的一門主要實踐性課程。

本次實習主要通過了解實際高爐規格、生產,並結合理論知識,使我們對高爐認識具體化,切實接觸與本專業相關的實際工作,同時,深入研究煉鐵廠的工藝流程及其技術指標和生產裝置及其操作條件,為今後的學習實踐中鋪墊道路。通過生產實習,使我們學習和了解鋼鐵廠從原材料到鐵水連續生產的全過程以及生產組織管理等知識,培養我們樹立理論聯絡實際的工作作風,以及生產現場中將科學的理論知識加以驗證、深化、鞏固和充實。

近 10 年來,中國高爐大型化、高效化、現代化、長壽化、清潔化發展程序加快,煉鐵不僅表現在技術經濟指標的顯著提高,也表現在工藝技術裝備水平迅速提公升,其中有些已經進入了世界先進行列。但我國煉鐵產業集中度低,高爐平均爐容偏小,尚有 7500 萬噸/年落後的小高爐沒有淘汰。另外我國燒結機、焦爐、高爐的裝備容積偏小且數量太多,產品質量不穩定和能耗高,企業效益受到影響。

國際領先水平的熱風溫度為1300℃,國際先進水平為1250℃左右,九江線材熱風溫度圍繞在1200-1235之間。我國與國際先進水平的熱風溫度差距在100℃左右,是我國煉鐵技術指標中與國際差距最大的地方。我國煉鐵工作者首先應當努力縮小這個差距。

熱風溫度是廉價的能源,這是用45%高爐煤氣換來的,是降低煉鐵燃料比的工作重點。煉鐵系統能耗佔鋼鐵企業總能耗78.87%,汙染物排放佔2/3。

所以說,煉鐵工序要承擔聯合企業的節能降耗、降成本、實現環境友好的重任。特別是高爐煉鐵工序佔總能耗的59.26%,是鋼鐵企業節能工作的主攻方向,重點工作是降低煉鐵的燃料比。

目前非高爐煉鐵技術有了較大的發展,但是仍然競爭不過高爐煉鐵,是煉鐵技術的發展方向,應以予以高度重視,有條件的鋼鐵企業可進行研究、試驗。

橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼,殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸 5 部分。

爐缸、爐底承受高溫、高壓、渣鐵沖刷侵蝕和滲透作用,工作條件非常惡劣,高爐耐火材料的選擇主要考慮高爐冶煉過程中各種物理、化學反應對其的侵蝕,主要考慮六項指標:抗鹼金屬性、導熱性、抗爆裂性、碳素氧化性、抗熱震性和抗渣耗侵蝕效能。爐缸、爐底是高爐重要部分,被侵蝕破壞程度是決定高爐大修的關鍵。

高爐爐底、爐缸內襯承受著高爐內氣體高壓和鐵水壓力、高溫和溫度波動的作用,還承受著渣鐵沖刷、化學侵蝕,有害元素的作用產生脆化、剝落上浮,還有可能因漏水而造成的氧化,其工作環境複雜。爐缸、爐底工作情況好壞,關係到一代高爐壽命。鐵口通道、風口區採用剛玉大塊組合磚砌築,加強結構上穩定性[1]。

爐腹區域採用磚壁合一薄內襯(150 mm)結構形式。耐火磚內襯採用冷鑲方式直接與冷卻壁砌成整體,磚襯與冷卻壁採用燕尾槽連線。爐腰緊靠爐腹,侵蝕作用也相似。

過渡式爐腰結構,該部位砌築一層345 mm厚的高鋁磚,砌磚緊靠冷卻壁,砌磚磚縫應不大於1 mm,九江設計取1 mm,上下層磚縫和環縫均應錯開。 爐身砌磚厚度通常為690-805 mm,目前趨於向薄的方向發展,九江的爐襯厚度採用575 mm,即230高鋁磚+345高鋁磚=575 mm。爐身傾斜部位按3層磚錯台一次砌築。

砌磚緊靠冷卻壁,縫隙用炭質填料填充。長條式爐喉鋼磚,其優點是生產中不易變形、脫落,且結構穩定,拆裝方便。爐喉有幾十塊保護板,在爐喉的剛殼上裝有吊掛座,座下裝有橫的擋板,板之間留 20 mm 的間隙,保證保護板受熱膨脹時不相互碰擠。

由於高爐煉鐵技術經濟指標良好,工藝簡單,生產量大,勞動生產效率高,能耗低等優點,故這種方法生產的鐵佔世界鐵總產量的絕大部分。

高爐冶煉的主要產品是生鐵,還有副產高爐渣和高爐煤氣。

九江1080高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑、石灰石,從位於爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭和噴吹煤粉中的碳與鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳,在爐內上公升過程中去除鐵礦石中的氧、硫、磷,還原得到鐵。

由於1080不設渣口(2個鐵口),煉出的鐵水和鐵礦石中未還原的雜質,主要為脈石 sio2和石灰石等熔劑結合生成爐渣(主要為 casio3 等),由鐵口排出,前後爐間隔時間為25min,持續出鐵時間為70min,鐵口深度規定≥2.4m。同時,產生的煤氣從爐頂排出,經除塵後,作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。

九江1080高爐採用全冷卻壁元件,取消冷卻壁凸台,從爐底到爐喉鋼磚下沿共16段冷卻壁,按照爐內縱向各區域不同工作條件和熱負荷大小,採用不同結構形式和不同材質的冷卻壁,確保高爐長壽。九江冷卻壁裝置參考濟鋼1750m高爐設計資料,高爐冷卻壁選取見表1。

表1 高爐冷卻壁分布及特性[2]

(1)在爐腹7段、爐腰8段、爐身下部9段採用銅冷卻壁。這種高爐爐壁結構,能適應球團礦配比40%-50% ,瞬時熱流強度達400 kw /m的要求。

(2)適當增加冷卻壁水冷管直徑和每段冷卻壁塊數,提高水冷管比表面積(爐腰為0. 99)。

(3)雙層水冷管冷卻壁(10-12段)安裝部位延伸至爐身中部。

(4)冷卻壁固定方式科學合理,冷卻壁1-4段採用螺栓固定; 5-7段銅冷卻壁除螺栓固定外,在壁體中心加固定楔與爐殼加固以防冷卻壁變形;其餘冷卻壁均利用進出水管上的保護套採用固定點、浮動點和滑動點相結合的方式固定,使冷卻壁在各方向上都有膨脹和移動空間,從而消除了冷卻壁應力損害效應;除1- 4段外,在爐殼與冷卻壁進出水管之間均採用波紋補償器進行密封,既避免了水冷管剪斷,又保證了密封效果。

(5)冷卻壁5-16段全鑲磚,磚襯與壁體採用燕尾槽連線,從結構上加強了磚襯的穩定性。卻採用噴水冷卻。爐底採用水冷,水平鋪設 32 根d89 ×12無縫鋼管,材質 20號鋼。

爐喉兩層鋼磚,採用無水冷。高爐本體和熱風爐熱風閥及其倒流休風閥採用併聯加串聯相結合的全軟水聯合閉路迴圈系統,這種方式具有高效、節能、節水及冷卻效果好的特點。

熱平衡計算的目的是為了了解高爐熱量**和消耗的狀況,掌握高爐內熱能的利用情況,研究改善高爐熱能利用和降低消耗的途徑。通過計算調查高爐冶煉過程中單位生鐵的熱量收入與熱量支出,說明熱量收支各項對高爐冶煉的影響,從而尋找降低熱消耗與提高能量利用的途徑,達到使高爐冶煉過程處於能耗最低和效率最高的最佳執行狀態。同時還可以繪製熱平計算表研究高爐冶煉過程的基本方法[3]。

熱平衡計算的量論依據是能量守恆定律,即單位生鐵投入的能量總和應等於中位個鐵各項熱消耗總和。熱平衡計算採用差值法,即熱損失是以總的熱量收入減去各項熱量的消耗而得到的,即把熱量損失作為平衡項,所以熱平衡表面上沒有誤差,因為一切誤差都集中掩蓋在所有熱損失之中。根據計算的目的和分析的需要,熱平衡可分為全爐熱平衡與區域熱平衡。

全爐熱平衡是把整個高爐作為研究物件、計算它的各項熱收入與支出,用來分析高爐冶煉過程令的能量利用情況。而區域熱平衡是把高爐的某乙個區域作為研究物件,計算和分析這個區域內的能量利用情況。雖然計算熱平衡的部位與方法不向,但計算的目的都是為尋找降低能耗的途徑和確定一定冶煉條件下的能耗指標。

理論上可以以把高爐內的任何乙個部位當作區域熱平衡的計算物件,但由於決定向爐冶煉能耗指標的主要因素存在於高爐下部的高溫區。因此,常用高爐下部屬溫區熱平衡進行計算。第一種熱平衡法,亦稱熱工法熱平衡。

它是根據羔斯定則,不考慮爐內的實際反應過程要以物料最初與最終狀態所具有的熱力學引數為依據,確定高爐內的過程中所提供和消耗的熱量。它的熱收入規定為焦炭和噴吹物的熱值(即全部c完全燃燒成co2和h2全部燃燒成 h2o 時放出的熱量)、熱風與爐料帶入的物理熱及少量成渣熱。而熱支出為氧化物、硫化物和碳酸鹽的分解熱,噴吹燃料的分解熱,水分分解熱。

脫s反應耗熱,渣鐵和爐頂煤氣熱焓與熱值,冷卻水代走的熱量和爐體散熱損失等項。這種熱平衡計算法中,把焦炭和噴吹的燃料完全燃燒時放出的熱量當作熱收入。而實際上高爐冶煉過程中有相當一部分c並沒有完全燃燒,以co的形態離開了高爐。

還有一部分進入生鐵中和爐守中的c則完全權有燃燒,因此,必須把爐頂煤氣與未燃燒c的熱值當作熱支出來處理。另外,這種計算中,把爐內還原反向看成兩步完成的,即硫化物的分解和還原劑的氧化,把還原劑氧化放熱(即c和 co的燃燒)當作熱收入項。而把氧化物的分解吸熱當作熱支出項。

這就不符實際地誇大熱量收入與支出從邑,熱平衡總量中各項所佔比例失真,難以通地熱平衡總量與各項的比例來直觀地判斷爐內能量利用情況及各種因素對冶煉指標的影響。同時,在熱平衡計算中看不出爐內各熱效應的作用,這也是此種熱平徹計算法們缺點[3]。

高爐冶煉中有大量高溫液態的生鐵和爐渣由高爐下部的鐵口放出。及時、合理的處理這些生鐵和爐渣是保證高爐正常生產的重要環節。為了搞好這些工作,必須有完好的出鐵和出渣設施及足夠的運輸能力。

風口平台是設定在高爐下部沿高爐爐缸四周風口前設定的工作平台, 為了操作方便,風口平台一般比風口中心線低 1150-1250 mm,九江1080選取低1200mm。同時要求平台應該平坦,並且還要留有排水坡度。其主要作用是方便高爐操作人員窺視風口,了解爐內情況。

出鐵場是布置鐵溝、安裝爐前裝置、進行放渣出鐵操作的爐前平台。大型高爐鐵口數目較多,九江1080共設南北 2個出鐵場,正常生產時南北2場輪流出鐵。

高爐生產的鐵水主要是供給給轉爐用來煉鋼,同時還考慮煉鋼裝置檢修等暫時性生產能力配合不上時,將部分鐵水鑄成鐵塊。九江新區4座1080共匹配2臺鑄鐵機和3座120t轉爐。生產的鑄造生鐵一般要鑄成鐵塊,因此鐵水處理裝置包括運送鐵水的鐵水罐車和鑄鐵機兩種。

鐵水罐車是用普通機車牽引的特殊的鐵路車輛,由車架和鐵水罐組成,鐵水罐通過車身的兩對樞軸支撐在車架上。另外還設有被吊車吊起的樞軸,供鑄鐵時翻罐用的雙耳和小軸。鐵水罐由鋼板焊成,罐內砌有耐火磚襯,並在磚襯與罐殼之間填以石棉絕熱板。

鐵水車可以分為兩種型別上部敞口式和混鐵爐式。

九江1080設衝渣溝和備用渣溝,南北場可共用一條渣溝。高爐熔渣與鐵水分離後經熔渣溝進入爐渣粒化區。水渣衝製箱噴出的高速水流使熔渣水淬冷卻,形成顆粒狀水渣。

在一定的水壓力條件下,衝渣時的渣水比大、衝渣水溫度低則水渣***、沖製率高。 經粒化後的渣水混合物經水渣溝、水渣槽送至轉鼓過濾器內的分配器,均勻地將渣水分配進入轉鼓過濾器。轉鼓過濾器攜帶渣水混合物旋轉濾水,至轉鼓上部時水渣落入膠帶機運出,濾出的水進入集水槽。

濾出水中的殘渣在集水槽內沉澱,經底流幫浦幫浦至水渣溝重新過濾, 集水槽上部的清水溢流進入水迴圈系統。渣、水均為閉路迴圈,在裝置完好、連續衝渣的情況下,衝渣率可視為100%。經過濾的衝渣水進入熱水池,再經熱水幫浦送入冷卻塔冷卻後進入冷水池,粒化幫浦將冷水池中的衝渣水送至衝製箱,以此反覆迴圈。

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