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现代转炉炼钢连铸技术介绍 中冶南方炼钢事业部 现代转炉炼钢连铸技术简介 1 概论 2 转炉炼钢车间的组成及工艺布置 3 主要设计内容 4 转炉炼钢技术的发展趋势 现代转炉炼钢连铸技术简介 1 概论钢铁冶炼炼铁 铁水是炼钢的主要原料炼钢 为轧钢厂提供合格的铸坯轧钢 提供合格的产品 现代转炉炼钢连铸技术简介 钢 含碳2 以下的铁碳合金 钢具有较好的物理化学性能 延展性 强度 可焊性 耐蚀 耐热 耐磨 优良的电磁性能 价格便宜 现代转炉炼钢连铸技术简介 钢是经济建设中极为重要的金属材料 钢按化学成分分为碳素钢与合金钢两大类 碳钢是除铁 碳为其主要成分外 还含有少量的锰 硅 硫 磷等杂质 碳钢具有一定的机械性能 又有良好的工艺性能 且价格低廉 合金钢是在碳钢基础上 有目的地加入某些元素 称为合金元素 而得到的多元合金 与碳钢比 合金钢的性能有显著的提高 故应用日益广泛 现代转炉炼钢连铸技术简介 炼钢的主要任务 是按所炼钢种的质量要求 调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内 并使P S H O N等杂质的含量降至允许限量之下 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 炼钢技术转炉炼钢 当今的主要炼钢技术铁水的物理热 铁水各组分与氧进行化学反应热造渣料 石灰 白云石等冷却剂 废钢 生铁块 矿石电炉炼钢 以电为主要热源 以废钢为原料 冶炼合金钢和特殊钢平炉炼钢 工艺技术落后 已经淘汰 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉炼钢法的优点 生产效率高 相当于同等容量平炉的10倍 建设投资少 钢水质量好 适合多品种和高品种钢的生产 大幅度节省能耗 并可回收煤气 可实现负能炼钢 物料消耗低 生产成本低 经济效益好 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 20世纪转炉炼钢技术的发展转炉大型化时期 1950 1970年 以转炉大型化为技术核心 开发出大型转炉设计制造技术除尘与煤气回收技术 计算机静态与副枪动态控制技术转炉技术完善化时期 1970 1990年 由于连铸技术的迅速发展 出现了全连铸的炼钢车间 顶底复合吹炼工艺 在全世界迅速推广 转炉综合优化时期 1990 2010年 建立起一种全新的 能大规模廉价生产纯净钢的生产体系 研究开发出铁水 三脱 预处理 高效转炉生产 全自动吹炼控制 现代转炉炼钢连铸技术简介 炼钢的工艺组成 铁水预处理 脱硫 脱硅 脱磷扩大原料来源 简化炼钢工艺 增加品种 高洁净钢 降低消耗 优化指标炼钢炉 熔化 氧化脱碳 去磷 初调化学成分及温度 提高生产率炉外精炼装置 脱硫 脱气 去除夹杂 精调成分及温度连铸 将钢水浇铸成合格的连铸坯 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢的重大技术包括 转护大型化 转炉顶底复合吹炼工艺 煤气回收与负能炼钢 全自动转炉吹炼技术 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉炼钢的工艺流程装入铁水和废钢 吹氧 造渣 测温取样 出钢过程中脱氧 合金化炼钢过程实质上是一个氧化过程 炉料中过剩的碳被氧化 燃烧成CO气体逸出 其它Si P Mn等氧化后进入炉渣中 S部份进入渣中 部份则生成SO2排出 当钢水成份和温度达到工艺要求后 即可出钢 可以添加脱氧剂和铁合金 除去钢中过剩的氧及调整化学成份 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 2 转炉炼钢车间的组成及工艺布置 铁水运入 铁水预处理 转炉 钢包炉 真空 连铸 辅助设施 炉渣 现代转炉炼钢连铸技术简介 主体设施 铁水供应及预处理设施废钢供应设施转炉系统钢水二次精炼设施连铸机 现代转炉炼钢连铸技术简介 公用 辅助系统原料运输系统水处理系统除尘设施供配电设施铁路及道路运输设施化验分析中心介质管线生活福利设施 现代转炉炼钢连铸技术简介 工艺布置主要生产跨间炼钢车间主厂房包括炉渣间 废钢间 修罐间 脱硫间 倒罐站 混铁炉 加料跨 转炉跨 钢水精炼跨 钢水接受跨 连铸跨等 辅助设施包括熔剂 铁合金地下料仓及输送系统 除尘系统 仓库等 公用设施供配电设施 水处理设施 各种介质管道 生活福利设施办公楼 浴室 食堂 更衣倒班室 现代转炉炼钢连铸技术简介 3 主要设计内容铁水供应方式高炉铁水罐混铁炉 混铁车转炉铁水罐 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉要依靠高炉供应铁水 虽然炼铁和炼钢车间年产量匹配 但两个车间生产节奏不同 为了协调炼钢生产 保证铁水的供应和稳定铁水成分 温度 故工艺一般考虑设置混铁炉 混铁炉系列 一般按容量可分为 300t 600t 900t 1300t 另外 在工艺布置上也可考虑采用高炉铁水罐直接折罐或混铁车供应铁水 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 铁水预处理 硫对钢和铁的危害 在铁和钢的生产工程中 因为硫对钢的性能有多方面不利影响 所以硫成为主要的脱除或控制元素之一 a 热脆 b 疲劳断裂 c 机械性能 现代转炉炼钢连铸技术简介 铁水具有很好的脱硫热力学和动力学条件 铁水脱硫预处理技术即可减轻高炉脱硫负担 又可使转炉减少脱硫环节 进行少渣吹炼 提高钢水质量 实现高炉 转炉得高产低耗 所以铁水脱硫预处理技术是最经济脱硫方法 现代转炉炼钢连铸技术简介 脱硫剂的选用 脱硫剂的选用目前 广泛使用的脱硫剂有三类 镁 碳化钙 石灰 碳化钙的主要优点是脱硫速度快 脱硫能力强 脱硫效率高且比较稳定 对铁水罐耐火材料侵蚀较小 但碳化钙价格较贵 加工 运输和储存要求严格 需充氮气保护 设乙炔浓度检测 报警 防爆等措施 还容易污染环境 氧化钙的主要优点是 价格低廉 脱硫成本低 且不易回硫 加工 运输 储存及使用方便安全 由于脱硫能力较低 脱硫剂消耗大 脱硫渣较多 铁水温降大 铁水损耗较多 镁的主要优点是 反应速度快 脱硫能力强 脱硫效率高且不易回硫 镁耗量少 处理时间短 脱硫后渣量少 铁损少 热损少 环境污染少 对处理前铁水温度要求不严格 在较低温度时 也有很好的脱硫能力 而石灰和碳化钙只有在高温下才有较好的脱硫能力 很明显 镁优于其它种类的脱硫剂 只是价格较贵 现代转炉炼钢连铸技术简介 机械搅拌法 KR 将搅拌器浸入铁水中旋转 使脱硫剂和铁水充分混和 发生反应脱硫剂 初期 电石粉现在 石灰粉 萤石粉良好的动力学条件 效果好 运行成本低设备较复杂 温降较大 铁水预处理方式 现代转炉炼钢连铸技术简介 B喷吹法以惰性气体为载流体 将脱硫剂与气体混和吹入铁水中 同时也搅拌铁水脱硫剂 钝化镁钝化镁 石灰粉动力学条件稍差 成本高效率高 操作灵活 投资少铁水罐喷吹脱硫法 混合喷吹 顺序喷吹 双通道喷吹和联合喷吹 铁水预处理方式 现代转炉炼钢连铸技术简介 从装铁水容器来分类1 铁水罐脱硫 高炉 转炉铁水罐 2 混铁车脱硫 铁水预处理方法 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 机械搅拌式脱硫设备的特点 机械搅拌方式 喷吹方式 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 废钢供应设施汽车或火车运输电磁吊或抓斗吊车进行配料 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉系统转炉本体设备挡渣设备氧枪系统副枪系统加料系统 熔剂和铁合金 一次除尘系统 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉新型悬挂系统 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉防烟室 防烟室为全封闭式 无水冷却结构 由炉前大门 炉后门 周围挡板 炉下挡板组成 现代转炉炼钢连铸技术简介 炉前炉后无水冷节能型防护设备 水冷挡火门具有无水冷防护 全封闭隔烟 开闭灵活等特点 此种设备具有安全 节能 方便 可靠 降耗等优点 生产使用效果良好 炉前无水冷节能型挡火门采用双车双开结构 炉后无水冷节能型挡火门采用单车单开结构 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉氧枪采用双小车 双卷扬能实现自动换枪 氧枪升降传动采用变频调速 双卷扬自动换枪型氧枪传动装置结构简图 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉顶底复合吹炼技术 转炉复合吹炼工艺与顶吹相比 钢铁料消耗下降13 24kg t坯合金料消耗降低0 83kg t坯综合成本降低5 21元 t坯产品质量显著提高采用N2 Ar切换 可降低Ar耗0 45Nm3 t钢降低成本0 86元 t钢 现代转炉炼钢连铸技术简介 副枪装置是转炉炼钢上采用的一项现代化检测技术 以配合计算机实现对转炉冶炼的动态控制 达到提高碳 温度命中率的目的 实现自动化炼钢 转炉副枪装置 现代转炉炼钢连铸技术简介 测液面 测温 取样 定碳 定氧 转炉付枪动态控制 转炉设置付枪装置 能在吹炼中测温 取样 定碳 定氧和测定钢水液面 其数据送转炉二级计算机对转炉冶炼过程进行动态控制 现代转炉炼钢连铸技术简介 付枪本体 原理图 现代转炉炼钢连铸技术简介 出钢口挡渣技术是八十年代以来开发的一项新技术 主要有挡渣球 挡渣棒 气动挡渣等三种类型 因挡渣棒挡渣率高 不少厂家采用 虽然气动挡渣效果相当不错 但需要引进 挡渣球国内使用厂家很多 但效果较差 转炉出钢挡渣技术 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉出钢采用气动档渣出钢 现代转炉炼钢连铸技术简介 我公司研制的挡渣棒设备与目前国内普遍采用的挡渣球设备相比 其挡渣率得到大幅提高 效果对比 采用悬挂式结构 不占地面空间 设备结构紧凑 重量轻 浮动托辊提高了挡渣棒的命中率 夹持机构采用等强度理论设计 冷却系统延长了易损件的寿命 安全锁和防热屏改善了操作环境 现代转炉炼钢连铸技术简介 悬挂式挡渣棒插入装置 现代转炉炼钢连铸技术简介 熔剂加料系统原理图 现代转炉炼钢连铸技术简介 炉前无水冷双开门结构 现代转炉炼钢连铸技术简介 炉后无水冷炉门 现代转炉炼钢连铸技术简介 2020 1 29 55 可编辑 现在修炉方式主要有下修法 上修法 简易上修法等 1 下修法 下修法的转炉炉底为可卸式 2 上修法 3 简易上修法无论是上修法 下修法 还是简易上修法 都各有优缺点 目前溅渣护炉技术非常普及和成功 一般炉龄在一万炉以上 也就是说 一座炉子一年以上才修一次炉 对于这种非常不频繁的维修 近年来 简易上修法也得到了国内很多钢厂的采用 转炉修炉方式 现代转炉炼钢连铸技术简介 采用简易上修方式修炉 拆炉 补炉采用机械化采用激光测厚仪检测炉衬侵蚀程度 进行有效合理的补炉 利用拆炉机出钢口整体 快速更换 现代转炉炼钢连铸技术简介 简易上修法 现代转炉炼钢连铸技术简介 溅渣护炉技术原理 在转炉出钢后 调整终渣成分 并通过氧枪 此时先阀站将送入氧枪氧气切换成氮气 将高压氮气吹入转炉 使炉渣溅起并附着在转炉衬上 形成对炉衬的保护层 减轻下一炉炼钢过程中对炉衬的机械冲刷和化学侵蚀 从而达到保护炉衬 提高炉龄的目的 一般经过溅渣护炉后 转炉的炉龄均能达到1万炉以上 溅渣护炉技术 现代转炉炼钢连铸技术简介 溅渣护炉技术示意图 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉一次烟气冷却 净化系统转炉一次烟气冷却采用全汽化冷却方式 裙罩 活动烟罩采用强制循环 固定烟道采用自然循环 蒸汽回收利用 烟气净化采用未燃法湿法除尘系统 煤气回收利用 现代转炉炼钢连铸技术简介 钢水精炼系统钢包吹氩站在线钢包吹氩站 采用底吹氩方式 出钢过程中全程吹氩 设置备用顶吹氩枪 测温取样装置 配喂线机 合金微调装置 保温剂添加装置 钢包盖升降装置 现代转炉炼钢连铸技术简介 钢水进行电弧加热合金化脱硫脱氧去除非金属夹杂物精确调整均匀钢液的成份和温度协调转炉和连铸机的生产配合关系 保证多炉连浇 LF钢包炉 现代转炉炼钢连铸技术简介 搅拌 Ar N2加热站 电加热 Ar 电能 废气 合金 冷却水 LF钢包炉主要原理 现代转炉炼钢连铸技术简介 变压器33 35KV 液压站 顶吹Ar枪 导电横臂 电极升降机构 炉盖和提升机构 现代转炉炼钢连铸技术简介 RH多功能真空精炼技术是生产低碳钢 纯净钢和超低碳钢 超纯净钢的有效技术手段 特别是全连铸的转炉炼钢厂 配备RH多功能真空精炼技术和设备后 对炼钢厂扩大产品品种 优化产品结构 提高产品质量 满足大规模生产 超 低碳钢和 超 纯净钢的需要 协调连铸机连浇作业更是尤为重要 随着科学技术的发展 RH的功能将得到了进一步的扩充 RH真空精炼 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 RH冶金功能 脱氢 本处理 自然脱碳 强制脱碳 顶吹氧枪 真空碳脱氧 轻处理 精确调整钢水成份 提高钢水洁净度 调温 化学加热 现代转炉炼钢连铸技术简介 RH真空处理装置的组成 现代转炉炼钢连铸技术简介 VD真空脱气装置的主要作用 对钢水进行真空脱气进一步脱氧和去除夹杂进一步精确微调钢水成份 提高钢水冶金质量 现代转炉炼钢连铸技术简介 VD真空脱气原理 C O CO CO O CO2 H H H2 Ar 蒸汽 废气 合金 冷却水 H 现代转炉炼钢连铸技术简介 VD真空处理装置主要设备组成 真空罐真空罐盖及真空罐盖台车屏热盖抽气管道移动弯头装置气体冷却除尘器真空泵系统真空主截止阀其他辅助设施 现代转炉炼钢连铸技术简介 VD辅助设施 液压系统压缩空气系统冷却水系统底部吹氩装置氮气系统真空站用的喂丝机热井泵及排气系统VD系统电控设备 现代转炉炼钢连铸技术简介 真空罐 真空料斗 真空罐盖 防溅盖 钢包 真空主阀 抽气管道 蒸汽分配器 气冷器 蒸汽喷射泵 冷凝器 密封罐 现代转炉炼钢连铸技术简介 连铸就是将钢水连续注入有一定形状的水冷结晶器中 使之凝固成连铸坯的工艺过程 连续铸钢技术 现代转炉炼钢连铸技术简介 连铸的最早概念是19世纪中叶 由英国人亨利 贝塞麦把钢液注入到两个水冷辊之间使钢液凝固 随即向下拉出 以得到板状的产品而提出的 直到1933年现代连铸之父荣汉斯开发并取得了结晶器振动系统专利时 连铸技术才奠定了工业大规模采用基础 50年代连铸机进入工业试验 1950年德国研制出浇5t钢液的连铸机 60年代连铸机进入工业应用阶段 70年代连铸机技术趋于成熟 成了炼钢厂一种可靠生产设备 有的厂用连铸替代了部分模注 有的厂彻底取消模注 建立的全连铸车间 目前 连铸已在世界范围内普及 成为最受欢迎的浇注方法 现代转炉炼钢连铸技术简介 1 简化了钢坯生产的工艺流程2 提高金属收的率 3 节要原材料和能源 4 提高钢坯质量 5 改善劳动条件 6 有利于实现浇注过程自动化 连铸生产的优点 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 立式连铸机弧形连铸机立弯式连铸机 连铸机机型 现代转炉炼钢连铸技术简介 钢包回转台中间罐 中间罐车结晶器及其振动装置二次冷却装置拉坯矫直装置引锭机构切割装置输出设备 连铸机主要设备 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 各相关专业的主要设计内容热力设施热力设施有如下主要内容 1 转炉余热锅炉系统 2 蒸汽供应 车间内部蒸汽管道 3 压缩空气供应 车间内部压缩空气管道 4 脱盐水供应 脱盐水站及车间内部脱盐水管道 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 除尘及通风空调设施主要包括一次统 二次 三次除尘系统和空调系统等 除尘系统所收集的粉尘采用埋刮板输送机输送至贮灰仓内 定期用专用运灰车运至原料场 进行粉尘综合利用 从贮灰仓到运灰车采用固定式负压吸尘装置 防止二次扬尘 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 转炉 2 活动烟罩及固定烟罩 3 汽化冷却烟道 4 蒸发冷却器 5 干式电除尘器 6 煤气风机 配变频调速 7 切换阀 8 点火放散烟囱 9 煤气冷却塔 10 煤气柜 11煤气加压机 12 用户 13烟尘压块 4 主要设备功能 现代转炉炼钢连铸技术简介 现代转炉炼钢连铸技术简介 燃气系统煤气回收与管网设计从一次烟气除尘风机房后的三通切换阀出口总管出来的转炉煤气 送转炉煤气柜 威金斯柜 从气柜出来的转炉煤气由管道送至电除尘 转炉煤气加压站 加压后转炉煤气由的管道送出煤气柜区域 进入公司煤气管网煤气 氧气 氮气 氩气的配管设计 现代转炉炼钢连铸技术简介 水处理设施含转炉氧 副枪系统 转炉炉体 托圈系统 RH系统 LF系统 连铸系统 烟道 除尘设备 余热锅炉冷却 空调 液压站 煤气洗涤等水处理设施污泥处理设施给排水管网 现代转炉炼钢连铸技术简介 设备专业非标设备的设计机修设施1 吹氧管维修2 风动送样装置 现代转炉炼钢连铸技术简介 机械化设施熔剂 铁合金供料设施仓库设施设铁合金仓库 耐火材料仓库 备品备件仓库 现代转炉炼钢连铸技术简介 检化验设施分析中心 承担炼钢 连铸等生产检化验任务 土建工程厂房 设备基础厂房钢结构及钢平台房所设计 现代转炉炼钢连铸技术简介 供配电设施供配电设施包括炼钢车间内35kV 10kV及以下电压等级供配电房所 炼钢110kV变电所 低压供配电及电气传动 现代转炉炼钢连铸技术简介 基础自动化系统整个转炉基础自动化拟采用PLC控制系统 直接面向生产过程 完成各自生产过程的实时控制 由控制器 高速数据通讯网 人机接口组成 主要完成过程信号的采集和处理 过程参数的设定和监视 过程控制 设备的联锁控制 报警监测 实时和历史趋势的分析 并能与上级计算机进行实时数据通讯 接收过程计算机的模型计算结果 对生产过程进行控制 现代转炉炼钢连铸技术简介 计算机系统总体自动化系统从功能上分为四级 1级 基础自动化系统2级 过程控制计算机系