乌克兰G0R精炼转炉实用技术综述

个人收集整理 仅供参考 1 11 乌克兰乌克兰 G0R 精炼转炉技术综述精炼转炉技术综述 年产 30 万吨不锈钢连铸坯 地 GOR 转炉工段施工设计介绍 乌克兰国家冶金学院萨道夫尼柯 教授 冶金工业规划研究院刘晓民 教授 维 利 奇科 教授 鹿 宁 硕士 摘要 通过对国内一座 60 吨 GOR 转炉施工设计地简要介绍 论述了 GOR 转炉地基本结构 工作原理 工艺地优势 从这种炉子冶炼不同品种地不锈钢地技术经济指标地介绍 可以认为这是一种投资节省 冶 炼成本低 钢水质量好地先进工艺技术 与国内目前普遍采用地其它种类地不锈钢精炼工艺相比 具有比 较强地市场竞争力 b5E2R Abstract The paper dissertates the basic configuration mode ofp1Ean operation technical superiority of GOR converter byDXDiT brief describing the construction design of a 60 tonsRTCrp GOR converter in China According as the introduction5PCzV of technical and economical indices of GOR converterjLBHr in smelting different kinds of stainless steel it isxHAQX reputed that the converter has advanced process engineering with the following advantages economizingLDAYt invest low smelting cost and good molten steel quality Compared with the refining practice techniques adopted by other converters using widely inZzz6Z China GOR converter possesses stronger market competence KEY 60t GOR converter smelting stainless steel marketdvzfv competence 国内一家不锈钢公司经过考察和对比 确定建设一座 60 吨 GOR 转炉作为 30 万吨 年不锈钢炼钢车间地 精炼炉 这个车间采用一座 60 吨电炉 一座 60 吨 GOR 转炉二步法冶炼 ASTMA276 92 标准规定地 201 1Cr17Mn6Ni5N 304 0Cr18Ni9 等不锈钢钢种 钢水经一套国产地板坯连铸机浇铸成板坯 该公司 个人收集整理 仅供参考 2 11 委托冶金工业规划研究院和乌克兰钛设计院承担精炼工段地设计 试车指导 生产 20 炉合格地不锈钢 成份和温度合格率达到 100 任务 rqyn1 GOR 精炼转炉技术是前苏联地第聂伯尔冶金学院和钢铁研究院合作开发地一种不锈钢冶炼工艺 在前 苏联境内建设有 1 吨 5 吨 10 吨和 60 吨地 GOR 转炉不锈钢冶炼车间 目前乌克兰全国地不锈钢钢材都 是利用这种炉子生产地钢坯轧制地 这种工艺是前苏联地专利技术 乌克兰独立后 被批准为乌克兰地专 利技术 这次设计参考了扎波罗什特钢厂 60 吨 GOR 转炉 15 年地生产经验 但是中国冶炼不锈钢地原材料构 成与乌克兰有很大差异 并且计算机技术地发展使这种工艺更容易实现冶炼过程地自动化控制 设计中进 行了多项改进 GOR 转炉是多种能源介质复合吹炼地底吹转炉 其供气管路可以向熔池吹入可调成份地 氧气 氮气 氩气 天然气 或其它炭氢化合物 地混合气体 这种工艺具有如下一些优点 Emxvx 冶炼周期为 40 60 分钟 高地生产率使这种工艺能做到以一当二 从而可以降低投资 工艺过程具有高地灵活性 可以用废钢和高炭铁合金 也可以用 100 地不锈废钢 不另加合金 来冶炼不锈钢 SixE2 根据成品钢中炭含量要求不同 氩气消耗 6 13 5 立方米 吨 这种工艺不但可以冶炼任何一种国际标准地不锈钢 还适用冶炼高级合金钢 低合金钢和炭素钢 GOR 转炉可以很容易地实现合理地温度制度和造渣制度 包括 5 吨地小转炉也没有发生热量不足地 困难 特殊地出钢口设置可以准确地控制炉渣进入钢包地数量 有利于钛等容易氧化地合金元素地合金化 也有利于对成品钢水进行调质 6ewMy 在通过吹入氮气准确地控制含氮钢中地氮含量 达到溶解度及以下 精确度为 0 01 质量 炉令高 降低了耐火材料消耗 在最低氧化性条件下实现深度脱气 降低铅 锡等有色金属含量 容易实现工艺过程再现 方便地实现工艺过程自动控制 1 施工设计地主要内容 GOR 转炉不锈钢生产工段 包括 GOR 转炉 散料上料系统 能源介质供应系统 工艺过程自控系统及主要 工艺设备 钢包渣包车 倒转钢包 浇铸钢包 千斤顶小车 伸缩提升小车 kavU4 2 主要技术决定 2 1 生产钢种 原材料消耗 不锈钢 钢水 年产量 30 万吨 冶炼钢种 个人收集整理 仅供参考 3 11 钢号 C Si Mn P S Ni Cr N2 Cu 304 0 03 0 0 8 0 30 0 7 0 1 6 2 0 0 045 0 030 8 0 8 8 17 0 18 0 0 01 0 0 3 205 0 08 0 1 1 0 2 0 5 17 0 18 0 0 045 0 030 1 5 2 0 17 0 18 0 0 32 0 4 5 2 5 2 8 201 0 08 0 1 2 0 75 6 5 7 5 0 045 0 030 4 0 4 5 16 5 17 5 0 2 0 25 J4 0 08 0 1 2 0 2 0 5 11 0 12 0 0 045 0 030 0 8 1 2 13 0 14 0 0 3 0 45 2 5 2 8 供应初炼钢水 在 50t 电弧炉中熔化地高合金融熔金属 由国内地设计院完成 对初炼钢水地要求 化学成份 P 0 03 C 不限制 实际为 2 2 Si Mn Cr Ni 按不同钢种在操作规程中给出 S 0 045 以下 温度无特殊要求 但要保证全部初炼钢水都能兑入转炉 在倒转钢包中应保证电炉炉渣量为最小 初炼钢水在称重 取样测定化学成份及测温后 进入 GOR 转炉工段 GOR 转炉方法采用地能源介质 氧 气 压力 1 0 1 2MPa 耗量 最大 7500m3 h 氩 气 压力 1 0 1 2MPa 耗量 最大 3600m3 h 氮 气 压力 1 0 1 2MPa 耗量 最大 3600m3 h 天然气 压力 0 5 0 6MPa 耗量 最大 1000m3 h 冶炼周期 从兑初炼钢水到兑初炼钢水 最长不超过 60 分钟 主要原材料及能源介质地综合单耗 含电炉冶炼 因钢种不同而有差异 表 2 1 1 名 称 单位 304 205 201 J4 原 材 料 个人收集整理 仅供参考 4 11 1 炭素废钢 kg 646 0 522 0 642 0 687 0 2 高炭铬铁 炭 8 kg 297 0 297 0 289 0 229 0 3 金属镍 kg 85 0 18 0 43 0 10 0 4 金属锰 kg 16 0 196 0 77 0 130 0 5 硅铁 C 75 kg 13 25 0 13 25 0 13 25 0 13 25 0 6 金属铝 kg 1 0 1 0 1 0 1 0 7 金属铜 kg 26 0 26 0 金属料合计 kg 1070 0 1085 0 1077 0 1108 0 能 源 1 氧气 初始炭不同 m3 30 50 30 50 15 30 25 45 2 氩气 m3 当 C 0 06 0 12 m3 6 8 当 C 0 03 m3 10 0 13 5 2 3 3 氮气 m3 9 10 8 9 5 7 4 天然气 m3 4 6 4 6 2 4 3 5 精炼过程中从转炉逸出地含尘烟气地成份 温度及尘粒地粒度构成在初步设计中已经给出 烟气需要经除 尘后排放 y6v3A 精炼过程形成地炉渣量为 70 100kg t 钢 化学成份也已经在初步设计中给出 2 2 配置方面地决定 GOR 转炉工段地有关设备全部布置在主厂房内 36 54 米地区域内 转炉有独立地基础 转炉倾动轴线标 高 8 600m 转炉地主要工作平台标高 7 500m 转炉四周有密封挡板 M2ub6 高位料仓带有溜槽用于将料装入转炉 其标高为 14 800m 用大倾角皮带机将料运至高位料仓 在主工作平台下面 布置能源介质供应系统 千斤顶小车用于更换炉底 伸缩提升机用于修炉 在炉前布置工艺过程控制室 包括主控台室 PLC 室 检测仪表室 电气室 MCC 电机控制中心室 2 3 工艺过程地描述 个人收集整理 仅供参考 5 11 GOR 转炉精炼设备 工艺流程图附于本文地后面 冶炼工艺过程均为自动化 由主操纵台进行控制 设有现 场操纵台 但只有主操纵台发出允许指令后才能进行操纵 0YujC 工艺过程地组织如下 不锈钢地冶炼 是通过电弧炉 GOR 转炉双联法来实现地 50t 电弧炉只用于熔化初炼钢水并加温到必要地温度 使用容量为 60t 地倒转钢包转运 在钢包内取样 称重 测温 然后 用吊车转运至 GOR 转炉工段 测温结果 初炼钢水重量以及快速化学分析地成份均传至 GOR 转炉主操纵台 GOR 转炉通过安装在转炉底部地三个套管式喷嘴向转炉内吹入某种气体或是多种气体地混合气体 用于底 吹地气体有氧气 氩气 氮气 天然气 或其它炭氢化合物 向转炉底部供气通过转炉地空心耳轴来实 现 分别由喷嘴地中心管及环缝管向炉内喷入不同种类地气体或者不同比例地混合气体 eUts8 通过计算机控制供应能源介质地阀门组 使向 GOR 转炉供气实现自动化 在主操纵台将初炼钢水温度 质量及其化学成份等信息输入到工艺过程自控系统地数据库中 计算机自动 计算精炼过程参数 sQsAE 用桥式吊车将初炼钢水兑入 GOR 转炉 在兑入初炼钢水之前 向 GOR 转炉加入必要数量地石灰及冷料 铁合金 废钢等 向 GOR 转炉加入地散料 造渣剂 还原剂 合金料 存放在散料上料系统地料仓之中 将散料装入料仓通 过吊车及活底料斗来实现 GMsIa 为了检测高架料仓中物料地料位 在料仓中装有雷达料位仪 从这个系统加入炉内地原料种类和数量输入到工艺过程自控系统 参与精炼过程参数地地进一步计算 精炼过程分三个阶段进行 第一阶段吹氧 由天然气保护 第二阶段吹入氧 氩混合气体 第三阶段向转炉熔池吹入纯氩 根据钢种不同 选定特定地自动化程序自动控制冶炼过程 在第一阶段结束时和在出钢之前取样送化验室分析 化验分析地结果和钢水温度地信息进入工艺过程自控系统地 PLC 必要时对计算程序进行修正 在 GOR 转炉精炼过程中 要加入脱氧剂及合金化材料 这一作业也是通过 散料供应系统 来实现地 散 料供应系统可以实现在冶炼过程中连续地向炉内加料 TIrRG GOR 转炉工艺过程地控制 供气制度 散料上料等 由主操纵台来实现 是全部自动化地 在精炼结束时 确认快速化学分析地结果与目标钢种地成份相符 温度合格后 将钢水出到浇铸钢包内 出钢作业完成后进行出渣作业 为了加速修炉工作 将炉底和炉帽做成可更换地形式 个人收集整理 仅供参考 6 11 为了实现修炉工作机械化 设计了专用设备 千斤顶小车和伸缩提升机 根据不同冶炼钢种 制定详细地 工艺操作规程 还制定了安全生产技术要求 这些都必须认真执行 7EqZc 3 检测仪表及自动化 3 1 工艺过程自控系统地任务及目地 工艺过程自控系统用于对 GOR 转炉生产不锈钢地冶炼过程进行自动控制 建立本系统地目地是 通过自动控制吹炼 保证所生产地钢符合设定目标 保证工艺过程地再现性 能源介质地单耗及合金料单耗最经济 保证工艺人员及时得到冶炼过程地实时信息以及主要设备状态地信息 建立熔炼记录地数据库以备长期保存和分析工艺信息 工艺过程自控系统地设计 考虑了投产后可以根据市场需要方便地增加其它钢种冶炼控制程序 3 2 主要技术决定 3 2 1 自动化功能 选择了 GOR 转炉工艺过程自控系统地两级功能结构 下一级 控制器及检测仪表系统 按照操作人员提出地任务控制冶炼过程 检测工艺参数和设备工作状 态 将信息传送到上一级 lzq7I 上一级 操作站 对下一级传送来地信息进行加工 并以表格或模拟图等形式反映在显示屏上 形成工艺 参数状态及偏差地通千 发出调整工艺过程地建议 将信息转达到下一级 打印报告文件 或建设磁盘文 件 zvpge GOR 转炉工艺自控系统包括 1 吹炼 分系统 检测和控制吹炼制度 2 合金化 分系统 检测和控制造渣及合金化 3 设备检测 分系统 检测工艺设备及自控设备地工作状态 4 接口 分系统 组织人 机接口 5 文件 分系统 组织熔炼记录及信息存档 吹炼 分系统地任务 检测能源介质参数及供气管路状况 根据冶炼钢种 初炼钢水及金属料地总重量 以及融熔金属地状态 按炉进行吹炼程序计算 根据所做地计算及倒炉时取样分析地结果 对吹炼融熔金属进行自动控制 合金化 分系统地任务 个人收集整理 仅供参考 7 11 检测散料及合金称量和上料路径上地机械状态 检测供给转炉或供至钢包地材料种类及数量 计算每炉地造渣料 脱氧剂和合金化材料所需数量 自动控制向转炉或向浇铸钢包供应造渣料 还原和合金化材料地称量及加料作业 设备检测 分系统地任务 检测电气设备地状态是否完好 检测自动化设备地完好性 控制器 系统内部通讯 工艺参数在显示屏以模拟图地方式显示 操作人员输入指令 对指令进行加工 生成工艺过程及事故方面地报告 文件 分系统地任务 生成生产过程地熔炼记录 生成并服务于熔炼记录地存档 系统内部信息通讯联系通过局部网来实现 或以传递速度能保证 GOR 转炉工艺自控系统功能地 顺序多个 接口为基础 NrpoJ 3 2 2 数学保证 GOR 转炉工艺自控系统地数学保证以下列原则为基础 广泛采用对所用信息进行防干扰地数学方法 如过滤 平滑 可信度分析 误差及逻辑检验等等 采用统一地检测与控制地算法 在控制地算法中采用能对工艺过程中变化着地条件适应地适配模型方法 3 2 3 信息保证 GOR 转炉工艺自控系统地信息保证包括有 安装在控制地工艺对象上地传感器发出地输入信号 来自操纵台控制板手及按钮地输入信号 进入可 编程序逻辑控制器输入组件地信号 1nowf 从操纵人员来地控制指令及数据 作为输入信号 从可编程序逻辑控制器输出组件来地 向执行机构发出地输出信号 输出文件 3 2 4 软件保证 GOR 转炉工艺自控系统地软件包括系统 基础 软件和应用软件 可编程序控制器地系统软件保证 包括 控制器操作系统 系统功能及功能模块地存储 采用 STEP 7 系 统作为可编程序控制器地编程系统 fjnFL 工作站地软件系统包括 Windows 2000 地操作系统及 SCADA WIN CC 系统 个人收集整理 仅供参考 8 11 在编制设计文件过程中 建立应用软件 为了更好地培训中国地专家 应用软件地编制在工厂进行 3 2 5 技术保证 在上一级工艺自控系统考虑两个工作站 一个工程师站 他们之间相互联系 同时用局部网与可编程序控 制器 PLC 联系 采用 Gndustrial Ethernet tfnNh 转炉操纵台上备有两台 18 英寸地 LCD 显示器 在下一级工艺自控系统有两个 SIMATIC S7 400 地可编程序逻辑控制器 吹炼 分系统及 合金化 分 系统实现从自控系统装置及传感器收集信息 数据 并进行初步加工 以及对设备控制 HbmVN PLC 可编程序控制器 吹炼 分系统与操作屏地联系 以及与转炉状态传感器之间地联系是以 PROFIBUS DP 网为基础来实现地 V7l4j 测量氧 氩 氮气及天然气地温度采用铂电阻温度计 美国 Rosemount Inc 公司产品 测量压力及流量采用美国 Rosemount Inc 公司地传感器 实现 GOR 转炉精炼过程自动控制地必要条件之一 就是要能在很大地范围内 精确地测量和调节吹炼气体 地流量 要求保证流量变化范围为 1 10 精度为 0 5 83lcP 为了保证随机对流量进行温度和压力影响值地调整 采用绝对大气压地传感器测量气体压力 为了保证调整地高精确度 采用美国 FISHE 公司地调节阀 考虑正常生产状态和事故状态地要求 确定阀门地常开或常闭 在主操纵台设有能源介质地事故控制器 通过这个控制器 可以将所有截断阀地控制转换为远程控制制度 并可在此通过操作控制台上地旋转开关改变截止阀地状态 此外 还可以通过手控连锁和手动开关 控制 向底吹喷咀中心管和边缘环缝地供氩流量 mZkkl 4 能源供应 4 1 对能源介质地要求 用 GOR 法生产不锈钢时 通过一套自动控制程序精确控制能源介质供应 它是基于调整及检测氧 氩 氮 天然气耗量来实现地 AVktR 控制能源供应地阀门站装备有流量计 截止阀 调节阀 此外还需要干燥地压缩空气 Q 60m3 h P 0 4 0 6MPa 用于控制能源介质传送系统调节阀和切断阀 控 制散料上料系统料仓气动闸阀地压缩空气 Q 2 0m3 h ORjBn 氧气 对氧气地物理化学指标要求为 体积纯度不低于 99 5 在 T 20 P 101 3kPa 水蒸汽地 质量 浓度不大于 0 07g m3 个人收集整理 仅供参考 9 11 供气系统保证按工艺过程需要 可在很大地范围内对氧气消耗量进行检测和调控 系统设有测量用地流量 孔板 截断阀及调节阀 2MiJT 氩气 纯净气态氩应具有下列物理化学指标 体积纯度不低于 99 96 氧气含量不大于 0 005 氮气含量不大于 0 04 CO CO2 CnHm 地含量不大于 0 005 T 20 P 101 3kPa 时 水蒸汽地 质量 浓度不大于 0 03g m3 氮气 气态氮应具有下列物理化学指标 体积纯度不低于 99 6 氧气含量不大于 0 4 T 20 P 101 3kPa 时 水蒸汽 质量 浓度不大于 0 07g m3 天然气 天然气在吹氧脱碳阶段 作为一种保护气体 采用地天然气热值 Q 7900 8000kcal m3 34MJ m3 压缩空气 企业地空压站应带有空气干燥装置 干燥地压缩空气用于检测仪表地控制系统以及调节阀门 4 2 对能源介质供应系统地要求 控制能源介质供应地阀门站布置在车间内 用网格栏栅进行空间范围地完全隔离 能源介质传感器地房间布置在阀门站旁 对 GOR 转炉能源介质管线地要求如下 在供气管线上装设有测量用地流量孔板 截止阀和调节阀 所有管路中均考虑切断阀 每种能源介质地管道均设有逆止阀 在供气联管通向 GOR 转炉时 设置火焰阻断管 在向转炉供氮气 氩气 天然气地管道上 设置带有切断阀和放散阀地吹扫管 5 结语 个人收集整理 仅供参考 10 11 年产 30 万吨不锈钢地工程正在紧张地进行土建施工 主要工艺设备已经制造完成 很快将进入设备安 装 预计 2006 年初投产 采用这样一种多种气体复合吹炼地底吹转炉作为不锈钢地精炼炉 希望能够收到 投资节省 冶炼成本低 钢水质量好 容易开发多种不锈钢品种和其它合金钢品种地效果 在激烈地市场 竞争中凭借先进工艺地优势取胜 gIiSp 版权申明 本文部分内容 包括文字 图片 以及设计等在网上搜集整理 版权为个人所有 This article includes some parts including text pictures and design Copyright is personal ownership uEh0U 用户可将本文地内容或服务用于个人学习 研究或欣赏 以及 其他非商业性或非盈利性用途 但同时应遵守著作权法及其他相关 法律地规定 不得侵犯本网站及相关权利人地合法权利 除此以外 将本文任何内容或服务用于其他用途时 须征得本人及相关权利人 地书面许可 并支付报酬