迁钢炼钢连铸工艺知识.ppt

2020 3 31 炼钢连铸工艺知识讲座 2005年10月 5日 迁钢炼钢分厂 2020 3 31 炼钢连铸工艺 一 概述二 一期炼钢连铸工艺设备主要改进项目三 炼钢工艺炼钢基本任务及基本反应铁水脱硫处理炼钢原材料炼钢基本工艺制度转炉炉衬及溅渣护炉转炉顶底复合吹炼副枪及计算机炼钢四 炉外精炼五 方坯连铸工艺连铸工艺及设备连铸工艺参数的确定六 主要技术经济指标 2020 3 31 一 概述 我国已成为世界上第一产钢大国 现正朝着迅速优化品种结构 提高质量 增强市场竞争力的方向发展 根据首钢生产能力转移和结构调整要求 迁钢公司炼钢一期工程于2004年10月12日正式投产 年产规模200万吨钢 2020 3 31 2020 3 31 一期工程主要包括 两座210吨转炉及配套设施一座钢包吹氩站两台8流方坯连铸机及配套设施一座500立方米活性石灰套筒窑 2020 3 31 炼钢 方坯连铸工艺断面图 2020 3 31 目前二期工程已全面启动 预计2006年四季度竣工投产 二期建设完成后 炼钢主要装备有 三座210t转炉 全部采用副枪及计算机炼钢 顶底复合吹炼 挡渣出钢 三套铁水脱硫扒渣设施 铁水实现100 脱硫处理 炉外精炼 1 一座吹氩站 2 一座CAS OB钢水精炼站 3 一座双工位电极旋转式LF钢包精炼炉 带钢包喷粉 4 一座带顶吹氧RH真空精炼设施 预留一座 两台不同断面的双流板坯连铸机 一台断面900 1600mm 另一台1100 2150mm 厚度230 250mm 以230mm为主 长度8000 10500mm 最大单重38 5t两台方坯连铸机两座500立方米活性石灰套筒窑 2020 3 31 迁钢炼钢分厂平面布置图 2020 3 31 转炉炼钢厂房横断面 2020 3 31 转炉炼钢厂房纵断面 2020 3 31 扒渣 CAS OB RH LF 铁水脱硫 炼钢 迁钢炼钢分厂工艺流程 吹氩 连铸 炉外精炼 2020 3 31 一期主要生产钢种 低合金钢 碳素钢 现主要冶炼钢号有HRB335 HRB400 Q235B H08A TQ235 08LS 1006 45 Q215B Q345B等 投产后四个月 从2005年3月起 月钢产量超设计能力 2005年计划产钢量205万吨 2020 3 31 2020 3 31 二期主要生产钢种 低碳钢 优质碳素结构钢 高强度低合金钢 深冲钢 汽车用钢 锅炉和压力容器用钢 船板 管线钢和IF钢 二期设计年产450万吨钢 其中板坯412万吨 2020 3 31 二 一期炼钢连铸工艺设备主要改进项目 一期炼钢连铸工艺设备改进主要有十八项 1 炼钢 精炼 连铸工艺过程等实现计算机自动数据采集 传送 报表自动生成 信息管理资源共享 对操作岗位 能够及时查询相关需求信息 便于实时调整 优化操作 对管理岗位 节省大量数据输入统计时间 能够及时统计 分析 便于及时指导 改进生产 2 炼钢全部采用活性石灰 石灰单耗低 一般为42 48kg t 二炼钢现尚未全部采用活性石灰 2005年7月石灰单耗为68kg t 3 铁水采用单吹颗粒镁脱硫 喷吹前铁水包形成富氧化钙质顶渣 严格的扒渣 废钢含硫控制 低硫副原料管理 用低硫铁水炼钢转炉终点回硫少 一般增硫值约为0 004 二炼钢增硫值一般约为0 009 2020 3 31 4 转炉复吹采用8支底吹透气元件 搅拌效果均匀良好 二炼钢采用4支底吹透气元件 5 炉后增设钢包钢水定氧检测装置 有利于HO8A等钢种的冶炼 提高产品质量 6 转炉副原料加入采用双侧加料 有利于炉渣形成的均衡性 二炼钢为单侧加料 7 出钢采用先进的悬挂式挡渣机 用挡渣锥挡渣实现自动挡渣操作 8 钢水全程底吹氩 出钢 炉后 精炼 大包转台 进一步降低钢水夹杂物含量 均匀成分 温度 降低钢水氧含量 满足冶炼品种钢的需要 9 钢渣采用粒化技术和热泼工艺处理 钢渣粒化技术的开发应用国内领先 2020 3 31 10 钢包采用LV11T35滑动机构 解决了501滑动机构在使用过程中经常出现因滑动机构压力不够或受力不均匀 机构油缸损坏等原因导致的钢包漏钢 回炉事故 确保生产顺利进行 并提高了滑板连滑次数 减少耐材消耗 11 钢包到中间包的钢水保护采用长水口加氩封 提高保护效果 12 中间包至结晶器采用浸入式水口保护渣浇注 13 采用大容量中间包 正常浇注液面970mm 中间包钢水量20吨 溢流液位1020mm 中间包钢水量为23吨 14 结晶器采用半板簧导向 短臂四连杆振动机构 15 二冷水实现静态自动控制 16 拉矫机采用连续矫直的五辊液压拉矫机 17 引锭杆采用刚性引锭杆 18 铸坯采用红外自动定尺切割 2020 3 31 三 炼钢工艺1 炼钢基本任务及基本反应 钢是以铁为主要元素 碳含量一般在2 以下 并含有其它元素的材料统称 按化学成分钢可以分为非合金钢 低合金钢 合金钢三类 炼钢的基本任务炼钢的基本任务 脱碳 脱磷 脱硫 脱氧 去除有害气体和非金属夹杂物 提高温度 调整钢液成分 供氧 造渣 搅拌 加合金是完成炼钢任务的手段 由于炼钢采用精料 铁水预处理 炉外精炼技术等 转炉炼钢任务将趋于脱碳和升温 2020 3 31 炼钢的基本反应 炼铁的基本反应是还原反应 炼钢的基本反应是氧化反应 脱碳反应2 C O2 2 CO C O CO C 2 O CO2 C CO2 2 CO 硅锰元素氧化 Si 2 O SiO2 Mn O MnO Si 2 FeO SiO2 2 Fe Mn FeO MnO Fe 脱磷反应2 P 5 FeO 4 CaO 4CaO P2O5 5 Fe 脱硫反应 CaO FeS CaS FeO 2020 3 31 2 铁水脱硫处理 铁水脱硫的必要性用户对钢的品种和质量要求提高 连铸技术的发展也要求钢中硫含量低 硫含量高容易使连铸坯产生裂纹 铁水脱硫可以满足冶炼低硫钢和超低硫钢的要求 转炉炼钢整个过程是氧化气氛 脱硫能力仅为30 40 而铁水中含有较多的碳 硅等元素 氧含量低 提高了铁水中硫的活度系数 铁水脱硫效率高 能保证炼钢吃精料 铁水脱硫费用低于高炉 转炉和炉外精炼的脱硫费用 2020 3 31 铁水脱硫的主要方法有 单吹颗粒镁镁基复合喷吹KR搅拌三种方法均能保证正常脱硫需要 KR搅拌因石灰消耗高 温降大 铁损高 我厂没有选用 单吹颗粒镁和镁基复合喷吹脱硫效果良好 但镁基复合喷吹设备较复杂 成本偏高 我厂选用单吹颗粒镁 脱硫剂消耗低 温降小 铁损低 2020 3 31 用镁进行铁水脱硫的机理 镁通过喷枪喷入铁水中 镁在高温下液化 气化 溶于铁水 Mg s Mg l Mg Mg Mg与S的相互反应存在两种情况 第一 Mg S MgS s 1 第二 Mg Mg 2 Mg S MgS s 3 高温下 镁和硫有很强的亲和力 溶于铁水中的 Mg 和气态的Mg都能与铁水中的 S 迅速反应生成固态的MgS 上浮进入渣中 以第二种情况为主 2020 3 31 铁水包单吹颗粒镁脱硫工艺 2020 3 31 工艺流程 2020 3 31 单吹颗粒镁脱硫设计工艺参数 1 脱硫剂颗粒Mg 粒度0 5 1 6mm Mg 92 2 氮气压力1 0MPa3 初始铁水S0 035 4 目标铁水S0 005 5 喷吹时间 10min6 脱硫剂流量Mg8 15kg min7 脱硫剂消耗Mg0 46kg t8 温降约10 2020 3 31 铁水脱硫后的扒渣 经过脱硫处理后的铁水 须将浮于铁水表面上的脱硫渣除去 防止转炉炼钢时因产生逆反应造成回硫 渣中MgS或CaS会被氧还原 即 MgS O MgO S CaS O CaO S 因此 只有经过扒渣的脱硫铁水才允许兑入转炉 要求钢水硫越低 相应要求扒渣时扒净率越高 尽量减少铁水带渣量 2020 3 31 本厂铁水脱硫实际效果铁水初始硫 0 022 0 062 平均0 033 铁水终点硫 0 004 0 030 平均0 008 颗粒镁耗量 0 245 0 672Kg t铁 平均0 410Kg t铁 平均铁水温降 0 56 min 2020 3 31 3 炼钢原材料 原材料是炼钢的物质基础 原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接的影响 国内外大量生产实践证明 采用精料以及原料标准化 是实现冶炼过程自动化 改善各项技术经济指标 提高经济效益的重要途径 2020 3 31 炼钢原材料 铁水氧气氩气废钢石灰铁矿石萤石轻烧白云石生白云石增碳剂脱氧与合金化用铁合金 2020 3 31 铁水罐车供应铁水 设备简单 投资省 废钢供应 采用汽运废钢至废料间后 电磁吊装料 称量后由废钢料槽运输车运入加料跨废钢区 再加入转炉 工业用气 氧气 氩气 制氧厂提供 2020 3 31 铁合金供应 铁合金贮料间铁合金高位料仓供应方式 适用于大型转炉车间 2020 3 31 散状料供应 散状原料间的地下料仓贮料量一般按3 10天考虑 白灰定存量应控制在1 2天内 地下料仓深处应考虑设有排水设施 散状料输送和加入系统应设置除尘设施 散状料高位料仓布置 2020 3 31 散状料上料系统 2020 3 31 铁合金上料系统 2020 3 31 4 炼钢基本工艺制度 装入制度造渣制度供氧制度温度控制终点控制及脱氧合金化 2020 3 31 工艺参数计算机在线自动采集 传送 报表生成 2020 3 31 装入制度 转炉装入制度有 定量装入制度 分阶段定量装入 定深装入制度 分阶段定量装入适宜于中小转炉 定深装入实际生产中没有采用 定量装入发挥了设备的最大潜力 生产组织操作稳定 有利于标准化操作和自动控制 大型转炉广泛采用 装入制度是确定转炉合理的装入量 合适的铁水废钢比 转炉的装入量是指主原料即铁水和废钢的总装入量 我厂全炉役采用基本恒定的装入制度 总装入量为 铁水 废钢 226 1吨 目标出钢量为210t 铁水和废钢必须经称量入炉 2020 3 31 210t转炉炉型工艺参数为 210t转炉公称容量210t 平均出钢量210t 炉壳外径为8160mm 炉壳内径为8000mm 炉壳钢板厚80mm 炉壳全高为10842mm 不包括水冷炉口为10672mm 转炉高径比1 3 砌砖后容积为203 69m3 炉容比0 97m3 t熔池直径5792mm 熔池深度1730mm 砌砖后炉内高9570mm 出钢口直径160mm 出钢口角度10o 炉口直径3220mm 炉口标高16 895m 2020 3 31 迁钢转炉 2020 3 31 迁钢转炉兑铁 2020 3 31 转炉炉体结构及托圈 转炉炉体包括炉壳和炉衬 炉壳为钢板焊接结构 主要有锥形炉帽 筒形炉身及球形炉底组成 炉衬由工作层 永久层和填充层三层组成 水冷炉口托圈是转炉的重要承载和传动件 一般采用钢板焊接成箱形结构 2020 3 31 转炉倾动机构 用于倾动转炉炉体特点 减速比大 倾动力矩大 启 制动频繁 承受较大的动载荷 工作条件恶劣设计要求 满足工艺要求 安全可靠地运转 适应高温 动载 扭振的作用 具有较长的寿命 无级调速 转速0 1 1 5r min 我厂0 1 1 0r min 倾动力矩 应满足最大合成力矩要求 2020 3 31 转炉倾动机构形式 全悬挂传动系统 结构紧凑 重量轻 传动机械不受耳轴偏斜影响 并可以在单个驱动电机发生故障时 其它系统仍能正常工作 2020 3 31 造渣制度 造渣制度是确定合适的造渣方法 渣料的种类 渣料的加入数量和时间以及加速成渣的措施 终渣碱度按3 2 3 6控制 不低于3 0 终渣TFe应控制在10 15 终渣MgO控制在9 12 2020 3 31 供氧制度 供氧制度是整个吹炼过程的主导因素 直接影响冶炼效果和钢的质量 包括化渣速度 喷溅大小 炉衬寿命 温度制度 终点控制 供氧制度的主要内容包括确定合理的喷头结构 供氧流量 氧压和枪位控制 2020 3 31 氧枪系统控制画面 2020 3 31 氧枪设备 氧枪直径 外管355 6 8mm 20 钢 中管299 7 20 钢 内管219 6mm氧枪长度 22515mm提升机构 卷筒直径 1216mm 钢丝绳 40mm 2根 每根长度90m 最大起升量 20吨 工作行程 19 22m 最大行程 20 15m氧横移车 速度 0 02 0 234m s 行程 4000mm 电机 2台 2020 3 31 氧枪由三层无缝钢管套装组成 外径为355 6mm 由外向内是排水 给水 通氧 使用锻压组合式五孔氧枪喷头 属转炉用氧世界先进技术 国内领先 现用喷头参数孔数 5喉口直径 43mm出口直径 55 6mm马赫数 1 99喷孔与喷头中心线夹角 16o 2020 3 31 锻压组合式喷头结构1 喷头端部及喷孔扩张段 2 喷孔喉口段 3 导水板 4 进氧气管 5 中层管 6 外层管 7 O 形密封圈 2020 3 31 氧流量控制40000 44000Nm3 h 氧枪高度 开吹枪位距液面2 3 2 5米 过程枪位1 8 2 4米 终点降枪1 7米 时间大于2分钟 根据化渣情况应及时调整枪位 保证全过程化渣良好 不返干 吹氧时间14 5 15min 单位耗氧55Nm3 t 2020 3 31 炼钢过程氧枪枪位曲线 吹炼枪位 吹炼过程枪位 溅渣枪位 2020 3 31 氧枪升降控制点 最低点 转炉炉役后期氧枪下降的最低位置吹氧点 氧枪开始进入正常吹炼的位置变速点 氧枪升降到此就进行自动变速等候点 位于炉口上 或固定烟罩内 以氧枪不影响转炉倾动为准开氧点与停氧点 氧枪下降至开氧点 打开切断阀供氧 氧枪上升至停氧点 关闭切断阀停止供氧最高点 氧枪在操作的最高极限位置换枪点 由氧枪最大行程和有效行程决定有效行程 最高点标高 最低点标高最大行程 换枪点标高 最低点标高 2020 3 31 温度控制 温度控制主要是指炼钢过程温度控制和出钢温度控制 影响炼钢终点温度控制参数如右表所列 2020 3 31 出钢温度首先取决于所炼钢种的凝固温度 而凝固温度要根据钢种的化学成分而定 连铸中间包钢水的过热度与钢种 坯型有关 如低合金钢方坯取25 35 C 板坯取15 25 C 出钢温度要考虑从出钢至浇注各阶段的温降 高效钢包烘烤及合理的钢包周转 本厂供应方坯低合金及Q235钢水 出钢温度一般为1670 1695 C 2020 3 31 终点控制及脱氧合金化 终点控制主要是指终点温度和成分的控制 对转炉终点的精确控制不仅要保证终点碳 温度的精确命中 确保S P成分达到出钢要求 而且要求控制尽可能低的钢水氧含量 O 为了调整钢中合金元素含量达到所炼钢种规格的成分范围 向钢中加入所需的铁合金的操作是合金化 挡渣出钢是生产纯净钢的必要手段之一 其目的是有利于准确控制钢水成分 有效的减少钢水回磷 提高合金元素吸收率 减少合金消耗 有利于降低钢中夹杂物含量 提高钢包精炼效果 还有利于降低对钢包耐火材料的蚀损 2020 3 31 出钢后期挡渣机进行自动挡渣 2020 3 31 5 转炉炉衬及溅渣护炉 2020 3 31 砌炉转炉炉衬采用镁碳砖综合砌炉 炉身用镁碳砖MgO80 C14 炉身工作层厚850mm 永久层厚230mm 炉衬砖总重量668 513t 溅渣转炉溅渣护炉是出钢以后 通过氧枪向炉内稠化的炉渣喷吹高压氮气 溅起炉渣使炉衬形成炉渣涂层 从而提高炉龄 降低耐火材料消耗的一项新技术 转炉开吹加入轻烧白云石或生白云石 炉渣控制要求 早化渣 化好渣 溅得上 耐得住 终渣控制 碱度R 3 2 3 6 MgO 9 13 我厂要求溅渣用氮气流量45000立方米 h 保证氮气正常供应 是发挥溅渣护炉效果的关键 工艺要求氮气压力1 6 2 2Mpa 今年氮气供应不足 炉帽薄弱 合适的炉型及炉底控制 投产后1号炉第一炉役计划炉龄6000炉 2号炉第一炉役计划炉龄大于8000炉 2020 3 31 转炉溅渣护炉示意图 2020 3 31 6 转炉顶底复合吹炼 顶底复合吹炼就是从转炉熔池的上方供给氧气 从转炉底部供给惰性气体 前期吹氮后期吹氩 强化熔池搅拌 促进钢渣界面反应 使反应更接近于平衡状态 显著地降低钢水和炉渣中的氧含量 以提高钢水质量 降低消耗 2020 3 31 转炉复吹流程控制 2020 3 31 我厂复吹工艺特点 转炉采用8支底吹透气元件 底吹氩气 氮气以2 5MPa高压由制氧厂直接输送到转炉 实现大压力 大调节比 持续稳定的供气 供气强度0 03 0 15Nm3 min t 底吹透气元件采用双环缝底枪供气 每支透气元件进行独立供气控制 底吹气量在吹炼过程中可快速调节 氮气 氩气可快速自动切换 显著降低了钢水中氧含量和渣中TFe含量 强化熔池搅拌 渣中TFe含量降低2 对冶炼低碳钢种更为有利 采用复吹工艺后炉衬侵蚀速度减慢 分析表明底吹供气元件可与高寿命炉衬同步 2020 3 31 复吹与顶吹转炉终点碳与终渣TFe含量对比 2020 3 31 我厂采用复吹后的经济效益 1 降低钢铁料消耗1 89kg t 2 低合金钢节约硅锰合金0 915kg t 节约硅铁合金0 158kg t 碳素钢节约硅锰合金0 314kg t 节约硅铁合金0 025kg t 3 节约氧气1 1Nm3 t 4 节约石灰2kg t 一座转炉实施复吹 年可节约成本671万元 2020 3 31 7 副枪及计算机炼钢 我厂副枪及计算机炼钢采用武钢技术 是由首钢与武钢共同开发的此项技术的第一个国产化项目 计划与三号转炉建设同步实施 然后再向一号 二号转炉推广 2020 3 31 副枪组成 副枪系统包括副枪本体设备和副枪自动化控制系统两部分组成 副枪本体设备包括副枪枪体 副枪升降小车 升降传动装置及旋转机构 副枪枪体旋转矫直机构 副枪探头 副枪密封刮渣装置 副枪探头存贮装卸机构等装置 副枪自动化控制系统由副枪检测系统和副枪PLC控制系统组成 副枪控制系统应与铁水预处理 炼钢主副原料 氧枪 复吹 精炼PLC系统相联系 实现计算机控制炼钢 2020 3 31 副枪基本功能 副枪是自动化炼钢必备的重要设备 在炼钢吹炼过程的后期 供氧量达85 副枪开始第一次测量 温度 结晶定碳和采样 动态控制模型根据副枪测量的结果对吹炼前静态控制模型 物料平衡 热平衡 氧平衡等 计算的数据进行校正 同时实时预测钢水的温度和碳含量 当预测值进入吹炼终点目标范围 发出提枪停吹指令 吹炼停止后 副枪开始第二次测量 温度 活度氧和取样 终点碳含量由活度氧计算得到 2020 3 31 副枪参数 副枪外径 114 3mm副枪长度21584mm 不含探头长度 插接件长度700mm 探头长度2000mm 直径 80mm 副枪距氧枪中心线1100mm 副枪上升速度为150米 分 36米 分 6米 分 副枪提升行程22640mm 副枪回转角度96度 副枪旋转角度0 1 5转 分 5个弹仓 每个仓可存探头30支 副枪检测信号及DAS数据分析系统T 钢水温度T 结晶温度 碳E 氧电势 碳H 钢水液位 2020 3 31 副枪复合探头的功能 TSC 测温 取样 定碳 通过凝固温度和碳含量的关系求出碳含量 在吹炼前两分钟插入熔池测定 及时修正静态模型 实现动态控制 TSO 测温 取样 定氧 通过碳氧关系计算出碳含量 在吹炼终点插入熔池测定 TSO探头在测量结束后通过钢液 渣的界面时 钢液温度和氧活度产生跃变 能快速计算出熔池钢液位 2020 3 31 TSC测定曲线 2020 3 31 TSO测定曲线 2020 3 31 副枪操作画面 2020 3 31 静态模型和动态模型 温度模型主原料计算模型溶剂加入量计算模型氧量模型动态模型合金加入量模型自学习模型 2020 3 31 双命中率目标 在满足所有验收保证条件下 终点 C T双命中率应达到如下目标 注 计算公式命中率 C T命中累计炉数 符合计算机控制炼钢总炉数 2020 3 31 四 炉外精炼钢水炉外精炼就是将炼钢炉中冶炼的钢水移到钢包或其他专用容器中进行精炼 也称为二次精炼 是满足钢种质量和连铸对钢水成分 温度 纯净度和时间等衔接的严格要求不可缺少的重要工序 吹氩站及全程底吹氩系统钢水全程底吹氩工艺流程 顶底复吹转炉 出钢在线底吹Ar 钢包在钢水车上吹氩 吊包 转台在线底吹Ar 精炼处理结束 坐转台 精炼站吹Ar 吊包 浇注 2020 3 31 钢包吹氩搅拌的作用 1 均匀钢水温度 2 均匀钢水成分 3 促使夹杂物上浮 2020 3 31 吹氩操作画面 2020 3 31 钢包底吹氩快速接通自动插拔装置 2020 3 31 主要技术参数工作压力 流量确定的一般原则 最小的设定应确保透气砖不被堵塞 最大值则以钢包液面渣层不被大面积吹开 以免钢水二次氧化 均匀钢水温度成分用强吹 上浮夹杂用弱吹 氩气流量 压力参数 Min 30NL minMax 750NL min工作压力 0 3 1 0MPa 2020 3 31 钢水全程底吹氩实施效果采用全程底吹氩系统 促进成分 温度均匀 净化钢水 缩短了精炼处理时间 提高了生产效率 铸机转台采用钢包弱吹氩工艺 进一步促进夹杂物上浮 提高钢水洁净度 增强钢水可浇性 采用全程底吹氩工艺 有利于均匀和调整钢水氧含量 在冶炼H08A等低碳品种钢过程中取得显著的成效 提高了H08A炼成率 提高了产品质量 2020 3 31 CAS OB精炼工艺 CAS OB操作工艺CAS是成分调整密封吹氩法 该工艺采用底吹氩强搅拌将液面渣层吹开 降下耐火材料制作的浸渍罩 浸渍深度为200mm 在封闭的浸渍罩内迅速形成氩气保护气氛 可加入各种合金进行微合金化 合金吸收率高而稳定 钢的质量有明显的改善 为了解决钢加热的问题 增设顶吹氧枪和加铝粒设备 通过溶入钢水内的铝氧化发热 实现钢水升温 称为CAS OB工艺 2020 3 31 工艺流程 钢包坐到CAS站钢包车上 接通底吹氩管 试气 钢包车开到工作位 底吹氩三分钟 若T测 T目标 加废钢降温 底吹氩开始 浸渍罩下降 合金化处理 等待式样成分分析 测温 定氧 取样 测液面 均匀温度 成分 温度 成分是否合格 测温 定氧 取样 浸渍罩提升到上极限位 钢包车开出至吊包位 吊包上铸机 若T测 T目标 吹氧加铝升温 不合格 2020 3 31 主要工艺设备参数浸渍罩下口内径 1340mm下口外径 1760mm总高度 2720mm下罩高度 1100mm耐材重量 4000kg总重量 5764kg吹氧喷枪直径 耐材 185mm枪长 耐材 2600mm枪长 总长 9205mm枪体总重量 356kg耐材重量 140kg 2020 3 31 LF钢包精炼 双工位电极旋转式 2020 3 31 RH真空处理 带顶吹氧 2020 3 31 供应连铸钢水条件 严格的温度控制 严格的时间管理 严格的成分控制 严格的钢水脱氧控制 降低气体 夹杂含量 2020 3 31 五 方坯连铸工艺 连铸是把液态钢液直接浇注成所需要断面铸坯的浇铸工艺 它的工装设备就是连铸机 钢液在连铸机中成型 冷却 切割 得到符合轧钢需要的坯料 连铸是炼钢和轧钢的中间环节 是炼钢生产的重要组成部分 迁钢公司炼钢分厂一期工程建有两台八机八流方坯连铸机 主要生产普碳钢和低合金钢 产品为130 130mm 160 160mm小方坯 供首钢厂区轧钢使用 形成年产200万吨钢坯的生产能力 现在生产断面为130 130 140 140 的小方坯 2020 3 31 方坯连铸机 2020 3 31 连铸工艺流程图 2020 3 31 1 连铸工艺及设备 1 设计的连铸产品方案 产品方案见表 2020 3 31 设计的生产钢种方坯连铸坯分钢种产量表 2020 3 31 2 主要设计思想 连铸机生产普碳钢和低合金钢 但预留将来生产部分优质钢种的可能性 连铸机与转炉之间的匹配采用2对1的方式 八流方坯铸机采用双中间包浇注 每4流一个中间包 方坯铸机机型为弧形 基本圆弧半径 R 9000mm 铸机按照8流设计 生产中可采用6流或7流浇钢 由于不具备热送条件 不考虑铸坯热送 全部铸坯在冷床上冷却后下线 2020 3 31 3 铸机的主要技术改进 钢包转台吹氩 在钢包转台上采用弱吹氩 氩气流量 30 50L min 压力 0 4 0 5Mpa 吹氩时间约15分钟 达到净化钢水的目的 钢包到中间包的钢水保护采用长水口加氩封 防止钢水在空气中二次氧化 提高保护效果 见图四 中间包至结晶器采用浸入式水口保护渣浇注 保护中间包钢流 2020 3 31 浇注过程中大包加保护套管 2020 3 31 采用大容量中间包 正常浇注液面970mm 中间包钢水量20吨 溢流液位1020mm 中间包钢水量为23吨 利用中间包净化功能去除夹杂 进一步提高钢水洁净度 见图 中间包的水口间距为1200mm 中间包称重 中间包加盖 中间包开浇杯由耐火纤维做成 是外径为200mm 内径为160mmm的圆筒体 开浇后开浇杯自动浮起 相邻两流之间开浇时间差为1 2分钟 中间包开浇杯的溢钢口高度如下表 2020 3 31 结晶器采用半板簧导向 短臂四连杆振动机构 可以提高结晶器震动的稳定性 保证铸坯质量 预留结晶器和凝固末端电磁搅拌 预留结晶器钢水液位检测 二冷水实现静态自动控制 二冷各段水量随拉速变化自动调节 见图 二冷水自动调节图 2020 3 31 打结好的大容量中间包 2020 3 31 二冷水自动调节图 2020 3 31 拉矫机采用连续矫直的五辊液压拉矫机 1 支撑臂2 液压缸3 减速机4 主动辊5 电机6 底座7 支座8 从动辊9 上辊支架10 主动辊11 减速机12电机13 冷却罩 2020 3 31 采用液压拉坯可确保拉坯过程平稳 采用连续矫直减缓了铸坯的矫直变形 有利于提高铸坯质量 引锭杆采用刚性引锭杆 由于刚性引锭杆是一个整体 刚性好 对弧精度高 操作简单 节省时间 因此迁钢炼钢分厂方坯连铸机采用刚性引锭杆 以减少送引锭杆及浇注的准备时间 节约人力 提高铸机作业率 利用刚性引锭杆刚性好的优点 简化二次上引锭的操作 利于在堵流后的二次上引锭和二次开浇 为生产组织创造条件 提高连浇炉数 简化的二次冷却区 保证喷雾水均匀冷却 提高铸坯质量 改善工人劳动强度 确保安全生产 2020 3 31 铸机引锭杆及存储装置图 1 导槽2 导向辊3 支撑辊4 引锭钩5 气缸6 气缸支座7 存储架支座8 存储架9 液压缸10 液压缸支座 2020 3 31 铸坯采用红外自动定尺切割 红外自动定尺可以设定定尺长度 并跟踪铸坯达到设定定尺长度时启动切割机自动切割 将铸坯切割成所需定尺 定尺测量精度为 5mm 采用红外自动定尺切割后 切割定尺定位准确 误差由原来的 100mm减小到 20mm 提高定尺率 现在已达100 见图 铸机自动化 方坯铸机自动化控制主要是由可编程控制器 PC机和监视器等组成 承担生产和过程逻辑控制模拟控制任务 显示控制各工艺环节和监视各工艺流程和其画面 并实现生产管理 编制生产命令 数据采集 报表输出等 见图 2020 3 31 红外定尺自动切割图 2020 3 31 连铸机主监控画面 2020 3 31 铸机浇注过程中中间包称重趋势图 2005年10月19日2 连铸机1 中间包 1 4流 钢水称重趋势图 2020 3 31 铸机浇注过程中的拉速趋势曲线 2005年10月19日2 连铸机2流拉速趋势曲线 2020 3 31 4 连铸机设计的主要工艺参数 拉坯速度铸机工作拉速是按照一座转炉对两台铸机情况下满足7流浇钢 最大拉速按满足六流浇钢的正常生产需要考虑的 不同断面的铸机工作拉速和最大拉速见下表 2020 3 31 连铸机的拉坯速度 2020 3 31 铸机圆弧半径和冶金长度铸机基本圆弧半径 R 9000mm 铸机浇注160 160mm方坯 在最大拉速2 6m min时液芯长度为22 3米 考虑留有一定的裕度 设计时 从结晶器液面到火焰切割机始切位置的距离为28米 转台中心到活动挡板距离为74米 平台标高 流间距浇注平台标高 9265mm钢包操作台标高 15400mm流间距 考虑到将来安装外置式结晶器电磁搅拌感应器的需要增加到1200mm 4 5流间距 2560mm其他流间距 1200mm 2020 3 31 5 连铸机工艺设备主要性能 1 钢包回转台功能 用于钢包快速更换 实现多炉连浇 型式 直臂式 双臂回转 单臂升降 称重和吹氩功能 承载能力 单臂350吨 双臂700吨钢包叉臂升降行程 600mm 回转半径 5500mm 旋转速度 0 75r min 事故驱动 0 41r min 气动马达压力 0 5 0 6MPa 2020 3 31 方坯连铸机大包转台 2020 3 31 2 钢包加盖机包盖最大提升高度 1200mm 最大提升速度 30mm s 吊臂最大回转速度 60 s 最大回转角度 960 包盖提升油缸 工作压力10Mpa 最大推力49087kg 吊臂回转 摆动油缸工作压力16Mpa 最大推力2049kg 包盖重量 3 5吨 2020 3 31 3 钢包钢包重量 210吨钢包滑动水口间距 1600mm 滑动水口直径 50mm 滑板材质 铝碳 刚玉质 上水口 刚玉 下水口 莫来石 4 中间包车型式 全悬挂式 走行速度 交流变频调速2 19 3m min 升降行程 工作行程400mm 最大行程 450mm 横向对中行程 160mm 提升速度 30mm s 2020 3 31 5 中间包及包盖 双中间包加盖浇注 工作液位深度 970mm 钢水重量 20吨 包 溢流钢水深度 1020mm 钢水重量 23吨 包 定径水口间距 1200mm 6 结晶器型式 管式连续锥度结晶器带足辊 铜管长度 900mm 铜管总锥度 130 130mm 0 80 m 140 140mm 0 77 m 足辊对数 2对 足辊长度 138mm 足辊直径 100mm 结晶器水量 最大2000l min 2020 3 31 安装好结晶器的铸机 2020 3 31 方坯结晶器剖面图 2020 3 31 7 结晶器振动装置导向机构 板簧短臂四连杆机构 振动方式 正弦曲线 行程 0 16mm 振频 变频调速32 300次 分 目前使用为 130 130mm 170次 分 140 140mm 140次 分 8 二次冷却 水量分配二次冷却总水量按浇160 160mm铸坯在拉速2 6m min时 冷却强度达到2 0l kg设计的 冷却方式 喷水冷却 冷却区段 4段 流 二冷导向辊起动弹簧压力 0 2Mpa 载荷 580 对夹辊开口度 最大230mm 最小 120mm 2020 3 31 每流二冷区划分和二冷水主要参数 注 生产中使用的二冷区实际水压为0 3 0 7MPa 上表最后一栏括号中的数值是140方 HRB335钢种 冷却强度为1 2l kg 拉速为2 8m min时的二冷区各段的实际水量 2020 3 31 9 拉矫机型式 5辊液压连续矫直上引锭杆压力 4 0Mpa 最大速度 5 0米 分 最大拉坯速度 3 6米 分 拉矫机热坯压力 1 0 0 1Mpa 130 130mm 140 140mm 10 刚性引锭杆引锭杆长度 12960mm 包括引锭时总长 14450mm 引锭杆节数 5 引锭杆锁紧气缸 305 75 3353mm 气压 0 5Mpa 存储架摆动油缸 125 70 1030mm 压力 4Mpa 2020 3 31 11 切割方式 采用火焰切割 参数如下表 12 出坯设备主要包括切割辊道 活动挡板 钢坯提升机 终端挡板 横移机 分离器 拨钢机 翻转冷床 储坯台 横移车 钢坯输送辊道 电磁吊下线 2020 3 31 2 连铸工艺参数的确定连铸工艺本质上是温度制度 拉坯制度 冷却制度三大制度 1 温度制度 指中间包钢水温度的控制 中间包钢水温度的确定 T中 Tl TT中 中间包钢水温度 Tl 钢种液相线温度 T 钢水过热度 2020 3 31 钢种液相线温度液相线温度是由钢水成分所决定的 其计算公式如下 Tl 1536 78 C 7 6 Si 4 9 Mn 34 P 30 S 5 0 Cu 3 1 Ni 1 3 Cr 3 6 Al C Si 该元素的百分含量 1536 纯铁的熔点 2020 3 31 过热度 T连铸钢水过热度对铸机产量和铸坯质量有重要影响 过热度高 低对连铸操作和铸坯质量的影响如下表 2020 3 31 过热度受钢种 钢包和中间包的热状态 中间包容量和形状 中间包内衬材质 铸坯断面 钢水纯净度和铸坯内部质量的影响 对小方坯钢水过热度参考值 2020 3 31 结合迁钢情况我们规定 目标过热度控制在20 35 目前我厂Q235B钢种中包温度控制在1540 1555 HRB335钢种控制在1530 1545 我们统计了10月份上中旬和9月份全月的中间包钢水过热度情况 共统计1183炉 过热度在20 35 范围内的共有1069炉 占总炉数的90 36 重要的是温度的稳定 不能波动太大 否则会影响到整个连铸生产的稳定 2020 3 31 2 拉坯制度 根据钢种 断面 铸坯质量确定拉坯速度 拉坯速度是连铸机生产能力的重要标志 当连铸机稳定后 其拉速为工作拉速 但从生产出发 希望尽可能提高拉速 当铸坯液芯长度等于冶金长度时的拉速称为最大拉速 冶金长度 指从结晶器内钢液面到拉矫机最后一对辊子中心线的实际长度 即按设计最大拉速计算出来的铸坯液芯长度 2020 3 31 影响拉速的因素 钢种的影响 由于钢种不同 凝固系数也不同 碳素钢凝固系数最大 合金钢的凝固系数最小 在同样铸坯断面时 碳素钢的拉速比合金钢的拉速要大 一般合金钢的拉速要比碳素钢的拉速低20 30 铸坯断面的影响 由于铸坯断面大 在同样凝固系数条件下 铸坯液芯长度增加 带液芯矫直影响铸坯质量 所以铸坯断面大 拉速要减小 2020 3 31 结晶器出口坯壳厚度的影响 结晶器出口坯壳厚度计算公式如下 k L有效 V 1 2 结晶器出口坯壳厚度mm k 结晶器凝固系数 mm min 1 2 一般k取20mm min 1 2 L有效 结晶器有效高度 mm L有效 L 100 L 结晶器设计长度 mm 100 结晶器内钢水液面高度 mm V 拉坯速度 mm min 2020 3 31 对小方坯一般要求结晶器出口坯壳厚度大于8 10mm 以防止拉漏 在生产中 根据结晶器出口坯壳最小厚度要求 结合结晶长度 求出拉坯速度 再按钢水温度 钢种做一定调整 目前我厂130 130mm铸坯拉速2 8 3 2m min 140 140mm铸坯拉速在2 6 3 0m min之间 2020 3 31 3 冷却制度 结晶器冷却 又称一次冷却 钢水在结晶器内冷却形成要求的形状 具有足够厚度的坯壳而不拉漏 因此对结晶器的结构 铜管材质 内腔尺寸 冷却水量等都有严格的要求 对小方坯连铸来讲 一般采用管式结晶器 铜管的材质为Cu Ag合金 内表面加镀层增加耐磨性 为了减少由于坯壳收缩而在铜管与坯壳之间产生的气隙影响结晶器的传热效果 铜管都制作成带锥度的 2020 3 31 锥度计算公式如下 锥度 m S上 S下 S上 L 100 S上 结晶器上口边长 mm S下 结晶器下口边长 mm L 结晶器长