煉鋼廠低壓電機工藝

2022-12-27 14:48:02 字數 4415 閱讀 5830

圖1-1典型工藝流程

鐵粉是經過礦山開採由選礦廠生產的,鐵份含量一般多在60%以上(越高越好),要從鐵粉中得到鐵,辦法是採用高爐還原法。為了適應高爐的冶煉,必須要將鐵粉先加工成塊狀,這就需要將鐵粉加上石灰石採用燒結機或球團裝置製成大小均勻的塊狀。在加入到高爐中時,同時配入焦炭(作燃料同時起支撐作用),高爐鼓入熱風(1150度左右),這樣,在高爐的底部就會形成液態的鐵水,從高爐的出鐵口定時放出。

在聯合企業,為了利用能源,液態的鐵水是通過鐵水罐直接送往煉鋼廠的。

由於煉鐵工藝是還原氣氛(把三氧化二鐵還原成氧化亞鐵的過程),不能去除有害成分硫,為了保證鋼的質量,現在有的工藝是在煉鐵廠爐前或在煉鋼廠入爐前,還配有脫硫工序。

現在煉鋼的工藝裝置有2種,即轉爐、電爐。各有優缺點。

煉鐵廠的鐵水一般溫度在1350度左右(低於1200就會開始凝固了),加入到煉鋼爐,吹入氧氣,再配以脫硫造渣劑(石灰石)、鐵合金(用於調整成分)、廢鋼(調整溫度、降低成本)等,最後出鋼,通過模鑄或連鑄的方式生產出鋼錠或連鑄坯,以後再送往軋鋼廠。

1、 焦化廠工藝

主要是生產煉鐵所需要的燃燒原料。主要工藝是將原煤碳化。

生產工藝為:配煤、搗固、煉焦、溼熄焦及幹熄焦、餘熱發電、**、煤化工。

圖1-2 焦化廠工藝流程圖

2、 燒結廠

燒結礦:將各種粉狀鐵,配入適宜的燃料和熔劑,均勻混合,然後放在燒結機點火燒結。在燃料燃燒產生高溫和一系列物理化學變化作用下,部分混合料顆粒表面發生軟化熔融,產生一定數量的液相,並潤濕其它未融化的礦石顆粒。

冷卻後,液相將礦粉顆粒粘結成塊。這一過程就是燒結,所得到的塊礦叫燒結礦。

球團礦:球團礦是細磨鐵精礦或其它含鐵粉料造塊的又一方法。它是將精礦粉、熔劑(有時還有粘結劑和燃料)的混合物,在造球機中滾成直徑8~15mm(用於煉鋼則要大些)的生球,然後乾燥、焙燒,固結成型,成為具有良好冶金性質的優良含鐵原料,供給鋼鐵冶煉需要。

球團礦生產的工藝流程一般包括原料準備、配料、混合、造球、乾燥和焙燒、冷卻、成品和返礦處理等工序。

圖1-3 燒結礦工藝流程

圖1-4 球團礦工藝流程

3、 煉鐵

將金屬鐵從含鐵礦物(主要為鐵的氧化物)中提煉出來的工藝過程,主要有高爐法,直接還原法,熔融還原法,等離子法。 高爐煉鐵是指把鐵礦石和焦炭,一氧化碳,氫氣等燃料及熔劑,裝入高爐中冶煉,去掉雜質而得到金屬鐵(生鐵)。由於高爐煉鐵技術經濟指標良好,工藝簡單,生產量大,勞動生產率高,能耗低,這種方法生產的鐵佔世界鐵總產量的95%以上。

高爐煉鐵是指將燒結礦、球團礦以及焦炭和溶劑加入鐘爐內煉製成鐵水。

圖1-5 高爐煉鐵工藝流程圖

4、 轉爐煉鋼

現代煉鋼法:轉爐煉鋼法(空氣轉爐煉鋼法、氧氣轉爐煉鋼法、復合吹煉轉爐煉鋼)、電弧爐煉鋼法、平爐煉鋼法。

根據煉鋼工藝流程,轉爐煉鋼法可以把煉鋼作業分為4部分:冶煉前的鐵水預處理工序、鐵水冶煉、鋼水精煉、鋼水澆鑄。

在鐵水進入煉鋼爐冶煉前,除去其中的某些有害成分或提取其中某些有益成分的工藝過程。可分為普通鐵水預處理和特殊鐵水預處理。前者有鐵水預脫硫,鐵水預脫矽,鐵水預脫磷;後者有鐵水提釩,鐵水提鈮,鐵水脫鉻等。

原理:鐵水預處理是在原則上不外加熱源的情況下,利用處理劑中活性物質和鐵水中待脫除(或富集)元素進行快速反應,形成穩定的渣相而和鐵水分離的過程。

轉爐爐體可轉動,用於吹煉鋼的冶金爐。

5、 鋼水澆鑄有模鑄和連續澆鑄(簡稱「連鑄」)二種方法。

1、模鑄是傳統的鑄造方法,雖然存在很多缺陷和問題,但不少鋼廠仍然採用模鑄作為澆鑄的手段。同時,由於它具有某些特殊的優點,仍然是某些鋼種從鋼水變成鋼錠的主要澆鑄方法。模鑄一般用於澆鑄一些高碳高合金鋼以及一些特殊規格要求的坯錠。

模鑄是傳統的澆注方法。模鑄必須要有鋼錠模。鋼錠模有不同的形狀及不同型號。

模鑄又有上鑄和下鑄之分,上鑄由於固有的缺陷大多數情況下已被下鑄法所代替。模鑄坯的斷面形狀有方形、圓形、矩形、多角形等。 鋼水——模鑄——開坯——成材工藝路線的收得率低。

而鋼水連鑄成材工藝路線的收得率高,產品質量高。

2、連鑄是在經過幾十年的發展得到廣泛應用的新技術新工藝。由於它的明顯優點,如產品成本低、金屬收得率高、基建投資少、***、勞動條件好等,已正在取代模鑄成為鑄造方法的主體。連鑄工段就是將精煉後的鋼水連續鑄造成鋼坯的生產工序,主要裝置包括迴轉台、中間包,結晶器、拉矯機等。

連鑄原理:將裝有精煉好鋼水的鋼包運至迴轉台,迴轉台轉動到澆注位置後,將鋼水注入中間包,中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去。結晶器是連鑄機的核心裝置之一,它使鑄件成形並迅速凝固結晶。

拉矯機與結晶振動裝置共同作用,將結晶器內的鑄件拉出,經冷卻、電磁攪拌後,切割成一定長度的板坯。

連鑄的主要工藝裝置介紹:

鋼包迴轉台:設在連鑄機澆鑄位置上方用於運載鋼包過跨和支承鋼包進行澆鑄的裝置。由底座、迴轉臂、驅動裝置、迴轉支撐、事故驅動控制系統、潤滑系統和錨固件6部分組成。

中間包:短流程煉鋼中用到的乙個耐火材料容器,首先接受從鋼包澆下來的鋼水,然後再由中間包水口分配到各個結晶器中去。

結晶器:在連續鑄造、真空吸鑄、單向結晶等鑄造方法中,使鑄件成形並迅速凝固結晶的特種金屬鑄型。結晶器是連鑄機的核心裝置之一,直接關係到連鑄坯的質量。

拉矯機:在連鑄工藝中,連鑄機拉坯輥速度控制是連鑄機的三大關鍵技術之一,拉坯速度控制水平直接影響連鑄坯的產量和質量,而拉坯輥電機驅動裝置的效能又在其中發揮著重要作用。

電磁攪拌器:實質是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力,強化鋼水的運動。具體地說,攪拌器激發的交變磁場滲透到鑄坯的鋼水內,就在其中感應起電流,該感應電流與當地磁場相互作用產生電磁力,電磁力是體積力,作用在鋼水體積元上,從而能推動鋼水運動。

1、轉爐傾動負載特點

目前煉鋼方法主要有3種,即平爐煉鋼法、轉爐煉鋼法、電爐煉鋼法。大部分採用氧氣頂吹轉爐煉鋼,其優越性是有利於實現生產過程自動化。

氧氣頂吹轉爐煉鋼主要裝置有:原料**裝置,包括鐵水廢鋼、散狀材料及鐵合金等**;轉爐主體裝置,由爐體、爐體支承裝置和爐體傾動電力拖動控制系統等組成;吹氧裝置,氧氣轉爐煉鋼時,用氧量大,要求供氧及時,氧壓穩定,安全可靠,必須有一套完善裝置來保證向轉爐供氧;煙氣淨化處理裝置;爐渣處理裝置,爐外精煉裝置,鑄錠裝置。

工藝要求轉爐傾動角度為±360°。轉爐爐子耳軸下部比上部高,下部比上部重,按正力矩設計。當轉爐電控系統失靈或抱閘力不夠時,依靠爐體本身正力矩來確保爐口向上,不發生倒鋼事故。

轉爐正常工作時,需要傾倒鋼水,就由電動機輸出正力矩,帶動轉爐緩慢傾動。倒完鋼水後,需要緩慢把爐體回歸正位。

2、轉爐對傳動系統有很高要求:

(1)機械傾動轉爐能連續迴轉360°,能準確停止任意位置上,還應具有調速效能。其傾動位置要求能與氧槍、盛鋼桶車及煙罩等相關裝置聯鎖。

(2)運轉過程中,必須有最大安全可靠性,電氣或機械中某一部分發生故障時,傾動機械應有能力繼續進行短時間運轉、維持到煉鋼一爐結束。傾動機械發生無法控制事故時,爐子會自動傾翻發生「倒鋼」事故。

(3)傾動機械應有良好柔性效能,以緩衝衝擊負荷和由啟動、制動產生的扭振。

1、結晶器振動的作用

結晶器振動的作用有如下兩點:

(1)防止鑄坯在凝固過程中與結晶器銅壁發生粘結而出現坯殼拉裂或漏鋼事故。在結晶器上下振動時,按振動曲線周期性地改變鋼液面與結晶器銅壁的相對位置,對坯殼有乙個強制脫模的作用,並使得拉漏的坯殼在結晶器內部得以焊合。

(2)減小拉坯阻力及改善鑄坯表面質量。在結晶器振動過程中,通過保護渣在結晶器銅壁的滲透可以改善其潤滑條件,防止高溫凝殼與結晶器銅壁的粘結,同時減少了拉坯時的摩擦阻力及改善了鑄坯的表面質量。

2、連鑄與電磁攪拌理論

隨著使用者對鋼材質量提出越來越高的要求,使得提高鑄坯質量成為連鑄生產中的首要問題。鑄坯內部質量在很大程度上取決於鑄坯內部是否呈現均勻而緻密的等軸晶凝固組織。但是在連鑄坯實際凝固過程中,由於鋼水冷卻速度很快,造成鑄坯凝固時柱狀晶的發展,往往產生搭橋現象,帶來縮孔偏折、疏鬆、夾雜物聚集等缺陷。

由於電磁場的作用具有非接觸的特點,特別適合於高溫鋼水這種特殊場合,連鑄機的電磁攪拌技術隨之應運而生,它可以顯著改善鑄坯質量,因此在國內外受到高度重視並得到廣泛應用。目前,煉鋼廠連鑄機電磁攪拌裝置已經成為冶煉高件效能品種鋼水必不可少的裝置。

電磁攪拌的工作原理基於電磁感應定律,載流導體處於磁場中就要受到電磁力的作用而發生運動。就此而言,電磁攪拌的工作原理和非同步電機相同,攪拌器相當於電機的定子,鋼水相當於電機的轉子。由電磁攪拌器的線圈繞組產生旋轉磁場,在導電的鋼水中產生感應電流,感應電流與磁場作用產生電磁力,對鋼水起到了攪拌作用。

連鑄電磁攪拌的實質是借助在鑄坯液相穴中感生的電磁力來強化鋼水運動。帶有電磁攪拌器的結晶器結構形式如下圖所示:

圖1-6 結晶器電磁攪拌示意圖

3、電磁攪拌對電源的特殊要求

電磁攪拌系統由兩大部分組成:電磁攪拌器和變頻電源。鋼水之所以能被攪拌,是由於攪拌器激發的交變磁場穿透到鑄坯的鋼水內,在其中產生感應電流,感應電流與磁場相互作用產生電磁力,電磁力作用在鋼水體積元上,從而推動鋼水運動。

其中感生電磁力與電流強度的平方成正比。電流越大,中心磁感應強度越高。一般情況下,結晶區電磁攪拌器要求中心磁感應強度幅值》500gs;為保證達到磁感應強度要求,必須要有足夠大的電流。

這就要求變頻電源必須能夠長時間提供大電流,通常要在達到400a以上。

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