《炼钢厂生产工艺》PPT课件.ppt

炼钢工序 胡育新2010年11月 前言 目前唐山建龙炼钢厂生产粗钢约200万吨 年 主要冶炼钢材种类有 冷轧用钢08AL 深冲钢SPHD 汽车大梁钢JL510L 石油管线钢X42 J55 普通碳素结构钢Q195 Q195L Q215 Q235 Q345B 20 钢等 拥有60吨转炉两座 铁水预处理一座 LF炉一台 五机五流方坯连铸机一台 规格为173 130mm 185 130mm 两机两流板坯连铸机一台 主要生产规格为 宽度450mm 710mm 厚度为150mm 180mm 200mm 目前主要生产规格为 180mm 500mm 710mm 唐山建龙炼钢厂生产工艺流程图 前言 第一节概述 铁水预处理是指高炉铁水在进入转炉之前预先脱除某些杂质的预备处理过程 它包括预脱硫 预脱硅 预脱磷 其中铁水预脱硫是最先发展成熟的工艺 我厂铁水预处理应用的是喷粉 钝化镁粉 脱硫工艺 第一部分铁水预处理 铁水脱硫过程示意图 第一部分铁水预处理 第二节喷粉脱硫工艺过程 喷粉脱硫过程示意图 第一部分铁水预处理 第三节脱硫原理 硫能溶于液态铁中形成无限溶液 但工业生产中 硫在铁和钢中的含量约为0 001 0 1 一般认为硫以元素状态溶解于液态铁中 钢铁冶炼脱硫 就是要形成稳定的硫化物 并能与钢或铁水顺利分离 脱硫基本反应方程式如下 Mg g S MgS s G 427367 180 67T铁水炉外喷粉脱硫脱硫剂分为石灰系 碳化钙系 镁系三类脱硫剂 可以单独使用 可以复合应用 往往可以取得更好的冶金效果 第一部分铁水预处理 表1 1各脱硫剂相对脱硫能力和平衡 S 含量 1350 第一部分铁水预处理 镁与硫的亲和能力很强 它是一种很有效的脱硫剂 根据计算 在1350 时 用镁脱硫的平衡含硫量为1 6 10 6 我厂使用镁系脱硫剂 优点是脱硫能力强 反应速度快 适用于大量处理铁水 能达到 S 0 005 而且渣量少 渣中带走的铁损和热量损失少 对环境污染亦小 可以不进行预先除渣 采用钝化镁粒在贮藏和运输期间都比较安全 第一部分铁水预处理 第二节喷粉脱硫工艺过程 喷粉脱硫过程示意图 第一部分铁水预处理 铁水预处理脱硫是铁水预处理过程的最重要的环节 其优点在于 1 有利于稳定高炉造渣制度 节约能耗 2 保证炼钢吃精料 有利于钢铁产品的结构改革 提高质量 3 有利于钢铁冶金的整个流程实现最优化 第一部分铁水预处理 冶炼品种钢对铁水预处理的要求1 要保证铁水预处理的产量满足冶炼品种钢的需要 2 保证铁水预处理的生产节奏满足品种钢生产的需要 3 要求铁水预处理以后的铁水硫含量满足品种钢冶炼的需要 第一部分铁水预处理 混铁炉 混铁炉的主要作用就是储存铁水 通过向混铁炉里面喷吹煤气加热 对铁水进行保温 混铁炉是高炉与转炉的一个缓冲器 以免炼钢或者炼铁出现一些事故而影响对方的生产 目前唐山建龙有两座混铁炉 公称吨位各600吨 可以储存铁水一千吨以上 第一节概述 第二部分顶底复吹转炉 转炉的主要形式是氧气顶吹转炉 国外称LD 1952年奥地利的林茨城 Linz 和多纳维兹城 Donawitz 先后建成了30吨的氧气顶吹转炉车间并投入生产 所以此法也称为LD法 转炉 美国称BOF BasicOxygenFurnace 炉 转炉在冶炼时炉子保持不动 从上部吹氧 但在装料和出钢时可以前后倾动 氧气顶吹转炉的形状如圆筒 外部是用钢板制成的炉壳 里面砌有镁炭砖等耐火砖 炼钢的原料主要是铁水 废钢 顶底复吹转炉主要冶金特征 1 炉渣氧化性明显降低 2 钢液中残锰量明显提高 3 脱磷和脱硫反应非常接近平衡 有较高的磷和硫的分配系数 4 吹炼平衡 喷溅量少 金属收得率提高 顶底复吹转炉2座 公称容量 60吨出钢量 66吨 第二节炼钢用原材料 1 主原料 铁水 废钢 生铁块 2 辅原料 造渣剂 活性石灰 轻烧白云石 生白云石 萤石 合成造渣剂 锰矿石等 冷却剂 废钢 生铁块 铁矿石 烧结矿 氧化铁皮 生白云等 3 铁合金 Mn Fe Si Fe Si Mn合金 Al Fe P Fe Cr Fe Cu Ni Fe Nb Fe等 4 其它材料 增碳剂 氧气 氮气 氩气 溅渣改质剂等 第二部分顶底复吹转炉 第三节炼钢的基本任务 炼钢就是在给定的原料条件下 根据钢种成分要求 冶炼出成分合格 有适当温度的钢水 1 脱碳 通常铁水含C量较高 要通过氧化反应将碳降到所炼钢种的规定范围 2 提温 为保证出钢后钢水能顺利地浇注 应通过金属氧化放出的热量 化学热 将钢液加热到所需要的温度 3 去除P S等有害物质 P会使钢质产生冷脆现象 S会使钢质产生热脆现象 4 去除气体及杂质 钢中 H O N 以及非金属夹杂物 氧化物 硫化物 氮化物等 都直接影响钢的表面质量和内在质量 在钢成材后又影响其力学性能和金相组织 5 脱氧与合金化 在炼钢过程中因为脱碳反应的需要 要向钢液供氧 就不可避免的使钢含有较多的氧 氧无论是以气体形态还是以氧化物形态存在于钢中都会降低钢的质量 第二部分顶底复吹转炉 第四节炼钢的五大制度 1 装入制度 分阶段定量装入 2 供氧制度 恒压变枪位 经常使用 恒枪位变压 变压变枪位 3 造渣制度 单渣操作 双渣操作 对P较高的铁水 留渣操作 4 温度制度 合适的过程温度和终点温度 5 脱氧合金化 沉淀脱氧 加到钢液 扩散脱氧 加到熔渣中 复合脱氧 第二部分顶底复吹转炉 吹炼过程中金属和炉渣成份及温度变化 吹炼前期 指Si Mn氧化期 吹炼中期 指C氧化期 终点控制 在拉碳的同时 确保P S含量和温度符合钢种的出钢要求 综上所述 要炼好一炉钢 首先要造好渣 才能达到碳符合钢种要求范围 去除S P有害元素 以及调整到合格的出钢温度 同时要组织好出钢 做好脱氧和合金化操作 确保化学成份符合钢种要求 装入制度 装入制度是指转炉合理的装入量和合适的铁水与废钢之比 装入量的过大或过小 直接影响到技术经济指标的好坏 装入量过大 造成造渣困难 导致严重喷溅 不但降低金属收得率和炉衬寿命 而且延长冶炼时间 装入量过小 不仅影响产量 同时由于装入量少 使熔池深度变浅 加深氧气流股对炉底的冲击作用 炉底过早被损坏 甚至造成了炉底烧穿所引起的穿炉事故 供氧制度 供氧制度是指把氧气流股最合理地喷向熔池 使氧流与熔液间的物理化学反应具有良好的条件 其所研究的内容包括供氧强度 供氧压力 枪位高低和喷嘴结构等方面 目的是为了确保正常供氧和造渣 使铁液中的部分C Si Mn等元素均匀氧化 放热升温 化好前期渣和过程渣 达到去除S P有害元素 同时 在一定炉容比的条件下 既要尽量提高供氧强度和冶炼强度 缩短冶炼时间 提高生产率 又要减少喷溅 使冶炼过程正常进行 提高金属收得率和减少温度损失 造渣制度 造渣制度是研究造渣方法 加入渣料的种类 时间和数量 以及如何快速成渣 达到最大限度地去除钢液中的S P 缓和冶炼过程中的造渣速度与脱C速度之间的矛盾 在极短的时间内造出具有一定碱度及氧化铁含量 适当粘度和数量的炉渣的操作工艺 炉渣在冶炼过程中的作用 转炉炉渣必须保证有足够的碱度和流动性 以利去除金属液中的S P 对耐材的侵蚀程度最小 为分散的金属液滴脱C创造有利的条件 作为热量损失的保护层和避免氧气流股强力冲击熔池 可减少热量损失和金属喷溅 还可防止钢液从大气中吸收N2及H2O分等有害气体 利用炉渣强力洗涤钢液 吸附外来及内在的细小非金属夹杂物 温度制度 温度制度是研究炼钢过程中的热化学和温度控制的问题 而温度控制主要是指过程温度及终点温度的控制 若出钢温度过低 将会造成钢包结冷钢 连铸结流和回炉等事故 出钢温度过高 往往使钢中气体含量和夹杂物含量增加 影响钢材质量 因此 控制好终点温度是转炉炼钢操作的重要环节之一 对于过程温度的过高或过低 直接影响到成渣速度与脱碳速度之间的关系 控制不当 造成喷溅 增加铁的烧损 以及降低炉龄 另外 过程温度的控制是达到理想终点温度的关键 终点控制 终点控制主要是指终点的温度及成份的控制 铁水在炉内 通过供氧 造渣之后 经过了一系列物理化学反应 铁水经冶炼而达到所要求的钢种时 称之为 终点 终点所具有的特点是 钢中含C量达到所炼钢种的控制范围 钢中含S P量均低于规格下限所要求的值 终点温度能达到确保顺利浇铸的温度 冶炼终点主要根据钢水的含C S P量及温度来确定 脱氧和合金化 氧气顶吹转炉在吹炼过程中向熔池提供了大量的氧 以供一系列的氧化反应 同时有一部分氧溶解于钢液中 在出钢时若不脱氧 则钢液在浇铸过程中 随着温度的下降 引起与碳的再氧化 生成的CO气泡使铸坯产生皮下气泡 另外 钢中的氧能使钢变脆 塑性下降 所以在冶炼终点时要进行脱氧 把钢液中的氧去除过程 称之为 脱氧 合金化 在炼钢的终点 与脱氧操作的同时 按钢种规定成份范围配加一定量的合金元素 称之为合金化 脱氧和合金化在炼钢过程中是同时完成的 转炉炉衬的维护 转炉的炉龄是衡量一个钢铁厂技术水平的一个重要指标 炉龄的长短直接影响着炼钢的生产与成本 转炉炉衬损坏的原因 1 机械作用 加废钢和兑铁水对炉衬的冲撞与冲刷 炉气与炉液流动对炉衬的冲刷与磨损 清理炉口结渣的机械损坏 2 高温作用 高温会使炉衬表面软化 熔融 3 化学侵蚀 高温炉渣与炉气对炉衬的氧化和化学侵蚀作用比较严重 4 炉衬剥落 由于温度急冷急热所引起的炉衬砖剥落 以及炉衬砖本身矿物组成分解引起的层裂 提高转炉炉龄的措施 应用溅渣护炉 充分发挥护炉效果 优化转炉冶炼工艺 控制合适终点渣成分 减少高温钢 加强日常炉衬维护 及时测量炉衬厚度 做好喷补 做好动态管理 采用优质材质的炉衬砖 综合砌炉 确保炉衬的修砌质量 溅渣护炉介绍 溅渣护炉技术是近年来开发的一种提高炉龄的新技术 溅渣护炉技术的基本原理 是在转炉出钢后 调整余留终点渣成分 利用MgO含量达到饱和或过饱和的终点渣 通过高压氮气的吹溅 在炉衬表面形成一层与炉衬很好烧结附着的高熔点溅渣层 这个溅渣层耐蚀性较好 并可减轻炼钢过程对炉衬的机械冲刷 从而保护了炉衬砖 减缓其损坏程度 使得炉衬寿命得以提高 第二部分顶底复吹转炉 第五节挡渣出钢的方式 挡渣球法 第三部分炉外精炼 炉外精炼方法大致可以分为以下五大类 1 真空脱气 2 钢包精炼 3 钢包吹氩 4 钢包喷粉 5 喂丝技术 我厂炉外精炼设备为1座60吨LF钢包精炼炉 第一节概述 第二节LF精炼炉基本功能 基本功能 1 均匀钢水成份和温度 2 精确控制钢水成份和温度 3 脱氧 脱硫 4 脱气 5 去除钢中夹杂物 6 夹杂物形态的控制 7 特殊元素的合金化 第三部分炉外精炼 LF精炼过程主要操作 1 根据钢液中酸溶铝的要求及钢液中的氧含量确定喂铝量的喂铝线操作 2 考虑埋弧加热 脱硫 吸附夹杂物的造渣操作 3 考虑防止吸气 卷渣以及加快夹杂物去除的吹氩搅拌操作 4 考虑温度目标控制的供电操作 5 考虑最低成本的钢液成分微调操作 第三部分炉外精炼 第三节LF钢包精炼炉主要设备 钢包炉有以下主要设备组成 机械设备 包括炉下钢包车 炉盖及其升降装置 电极臂及其升降装置 电极夹持器和测温 取样装置等 液压设备 包括液压缸等 喂丝机 钢包底部吹氩装置 电极接长装置 散状料加料系统设备 除尘系统设备 供电和电控系统设备 仪表设备 第三部分炉外精炼 LF精炼作用与目的 作用 充分均匀钢水成份 温度 去除夹杂 提高钢水纯净度 还可对成份进行微调 LF炉精炼时钢水中成份偏析很小 可将成份控制在极小的范围内 加上吹氩搅拌可使钢包内钢水温度偏差控制在 5 钢水温度满足连铸工艺要求 处理时间满足多炉连浇要求 成份微调能保证产品具有合格的成份及实现最低成本控制 钢水纯净度能满足产品质量要求 均衡物流的手段 取消电炉还原期 第三部分炉外精炼 LF钢包炉主要设备图 第四节LF工艺流程 第三部分炉外精炼 LF工艺流程图 第一节概述 连续铸钢指的是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带有引锭头的结晶器内 通过二次水冷 一边行走一边冷却 待铸坯完全凝固后切割成一定尺寸的钢坯叫做连续铸钢 我厂连铸机为2机2流板坯连铸机1台 5机5流方坯连铸机1台 铸机基本参数如下 第四部分连铸 1 板坯连铸机基本参数 机型 立弯式连铸机铸机弧型半径 6000mm 机 流 2 2流间距 4700mm弯曲 8点弯曲矫直 6点矫直铸机长度 19 46m定尺长度 6500m铸机有效作业率 85 钢水收得率 97 后年产量 115万吨 年 第四部分连铸 2 方坯连铸机基本参数 机型 全弧形铸机弧型半径 R6000 12000mm 机 流 5 5流间距 1250mm弯曲 连续弯曲矫直 连续矫直定尺长度 3 6m铸机有效作业率 85 钢水收得率 96 8 设计年产量 85万吨 年 第四部分连铸 第二节连铸机主要设备 1 直臂式钢包回转台2 中间包车3 结晶器4 结晶器振动装置5 二次冷却装置6 拉坯装置7 火焰切割机8 出坯系统 第四部分连铸 第三节连铸工艺流程 转炉冶炼的钢水经过脱氧合金化和温度 成分的调整 调运到连铸平台 钢液由钢包注入中间包内 中间包暂时储存钢液 再浇注到结晶器内 钢液在结晶器内迅速冷却 形成外表为凝固坯壳内部未凝固的钢水的铸坯 随着拉辊缓慢地将带液心的铸坯从结晶器拉出 中间包内的钢水也连续地注入结晶器内 带液芯的铸坯在二次冷却区接受喷水的强制冷却 当拉到规定位置时 铸坯内部完却凝固 然后将铸坯切割成规定的尺寸 由出坯装置送到热轧厂进行轧制 第四部分连铸 连续铸钢简称连铸 是把液态钢水用连铸机浇注 冷凝 切割而直接得到铸坯的工艺 它是连接炼钢和轧钢的中间环节 是炼钢厂的重要组成部分 凡是具有独立的拉矫和传动系统 可以单独运行的一组连铸设备 称作为连铸机的一机 中间包内的钢水可以同时浇注的铸坯根数 结晶器数 称作连铸机的流数 凡一台连铸机只有一个机组 又只能浇注一根铸坯叫一机一流 如能同时浇注两根以上的铸坯叫一机多流 凡一台连铸机具有多个机组又分别浇注多根铸坯的 称为多机多流 我厂连铸为一台五机五流流小方坯连铸机和一台两机两流的板坯连铸机 连铸机流程图 第四部分连铸 1 连铸坯产量 报告期内经质量检验部门判定合格的连铸坯 包括符合本企业或客户轧制技术要求的短尺坯 但必须出具质量证明书 经质量检验部门判定属于炼钢责任的加工后废品和退货废品 不论是否过去年度生产品 均于发生月 指判定月 将所用连铸坯量在钢坯产量中扣除 连铸坯产量应按实际度量数据计算 若因工艺原因无法实际度量的 如炼钢热送坯生产工艺的连铸坯产量 可按理论重量计算产量 但须由公司质量检验部门或计量部门规定理论计算公式 也可按公式 月末厂内实际合格钢坯库存支数 长 宽 高 密度 轧钢收入量 外销合格量 上月末厂内实际合格连铸坯 其中密度以生产中心公布的数据为准 主要技经指标 2 新品种钢命中率 新品种钢合格炉数 炉 新品种钢出钢炉数 炉 100 计算说明 新品种钢出钢炉数 包括新品种钢全炉钢废品的炉数 全炉钢水回炉重炼 事故回炉 但不包括洗炉和吹钒炉数 3 冶炼合格率 钢水检验合格量 吨 钢水检验总量 吨 100 计算说明 钢水检验合格量是指经质检部门判定为合格品的重量 钢水检验总量 钢水检验合格量 冶炼废品量 4 连铸坯综合合格率 连铸坯合格量 吨 连铸坯检验总量 吨 100 连铸坯检验总量 连铸坯合格量 连铸坯废品量 不含废钢水浇铸量 钢水废品量 连铸坯合格量 连铸坯实际检验合格量 属于炼钢责任的加工后退废量 属于炼钢责任的用户退废量 连铸坯切头 切尾 中间包更换接头与中间包粘钢300毫米以下的不计算废品 因钢水温度低不符合浇注要求等原因回炉重炼的钢水不计算废品量