第二十五期：钢铁专业安全管理知识

1、,钢铁专业安全管理,王振虹,2013,年,8,月,、烧结的定义和作用,2,、烧结常用原材料,3,、烧结的工艺流程,4,、烧结工艺存在的危险因素,烧结工艺介绍,1,1,、烧结的定义,将各种粉状含铁原料，配入一定数量的熔剂及,燃料，混合均匀制粒，然后放到烧结设备上点火,烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学反,应的作用下，混合料中部分易熔物质发生软化、,熔化、产生一定数量的液相并润湿其它未熔化的,矿石颗粒（大颗粒矿石熔化不掉），当冷却后，,液相将矿粉颗粒粘结成块，这个过程称为烧结，,所得到的块状物体叫烧结矿。,2,、烧结常用原材料,（,1,）、含铁原料,烧结生产使用的主要含铁原料是铁精矿粉，,而

2、铁矿石是选取铁精矿粉的原料，因此铁矿石,的种类、品质对烧结生产十分重要。自然界中,含铁矿物很多，可被利用的只有,20,余种，其中,主要是磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石和菱铁,矿石四种类型。,（,2,）、熔剂,熔剂是高炉冶炼过程中的造渣物质，在烧结生,产中加入熔剂，不仅可改善烧结过程，强化烧结，,提高烧结矿产量、品质，而且可以向高炉提供自熔,性和高碱度的烧结矿。,熔剂与矿石中的高熔点脉石能生成熔化温度较低的,易熔体，能造成一定数量和一定物理化学性能的炉,渣，达到去除有害杂质的目的（如去,S,）,熔剂按其性质可分为中性熔剂、酸性熔,剂和碱性熔剂三类，由于我国铁矿石的脉石多,数是酸性氧化物，所以普遍使

3、用碱性熔剂。,碱性熔剂是含,CaO,和,MgO,高的矿物，我厂,现在使用的熔剂主要有三种：石粉、生石灰（,白灰粉）和生镁粉。,石粉：即石灰石粉，主要化学成分是,CaCO3,，,纯石灰石含,CaO,：,56,，,CO2,：,44,。,生石灰：生石灰是石灰石经高温煅烧后形成的,产品，主要成分是,CaO,。利用生石灰代替部分,石灰石作为烧结熔剂，可强化烧结过程，这是,因为生石灰遇水后,发生消化反应生成消石灰，,并放出热量可以提高料温，减少烧结过程的过,湿现象。,通过调整石粉和生石灰的配加量，可以达到合,理控制烧结矿碱度的目的。,生镁粉：是菱镁石经过破碎加工后的产物,，主要化学成份是,MgCO3,，纯

4、菱镁石理,论上含,MgO,：,47.6%,，外表呈白黄色。通,过调整生镁粉的配加量，可以合理控制烧,结矿中,MgO,的含量，从而达到调剂高炉,渣良好流动性的目的,。,3,、燃料,燃料在烧结过程中主要起发热剂作用和还,原剂作用，它对烧结过程及烧结矿产量、品质,影响很大。,烧结燃料是指在烧结料层中燃烧的固体燃,料，常用的是焦粉和无烟煤粉，我厂主要使用,焦粉。,对烧结所使用的固体燃料总的要求是：固,定碳含量高、挥发分、灰分、硫含量要低。,三、烧结工艺流程,烧结生产过程就是根据炼铁的要求，,将细粒的含铁原料、熔剂、燃料进行,配料、混合造球、铺料点火、抽风烧,结，而后再降温固结，经破碎筛分、,冷却整粒后

5、把成品烧结矿运往高炉。,烧,结,工,艺,流,程,图,竖,炉,工,艺,流,程,图,高,炉,炼,铁,工,艺,3.1,概述,炼铁,高炉炼铁,非高炉炼铁,矿石,焦炭,高炉及其附属系统,供料系统,煤,空气,风机,喷吹系统,高炉,送风系统,热风炉,渣铁处理系统,炉渣,铁水,煤气除尘系统,净煤气,炉尘,主要内容,1,、高炉冶炼用原料,2,、高炉炼铁原理,3,、高炉结构及附属设备,4,、高炉炉料结构的优化,高炉作业流程,BPRT,重力除尘,热风炉,无钟罩式炉顶,烟囱,废气,外网,布袋除尘,混合气,鼓风机,料仓,c,o,k,e,s,i,n,t,e,r,l,u,m,p,o,r,e,f,l,u,x,鼓风嘴,热风,冷

6、空气,出铁口,高炉,铁水罐,3,、高炉主要原料,3.1,、高炉冶炼用的原料主要有,铁矿石,（天然富矿和,人造富矿）、,燃料,（焦炭和喷吹燃料）。,3.2,、冶炼,1t,生铁大约需要,1.62.0t,矿石，,0.40.6t,焦炭,(coke),，,0.20.4t,熔剂。,3.3,、高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提,供,数量充足、品位高、强度好、粒度均匀粉末少、,有害杂质少及性能稳定,的原料。,磁铁矿（,Fe3O4,）,赤铁矿（,Fe2O3,）,褐铁矿（,mFe2O3,nH2O,）,菱铁矿（,FeCO3,）,3.6,、高炉使用燃料,3.6.1,、焦炭的作用：,发热,剂,、,还原剂,及,料柱

7、骨架,。,3.6.2,、喷吹燃料：,固体（无烟煤与烟煤粉）,液体（重油、煤焦油）,气体（天然气或焦炉煤气）,二、高炉炼铁原理,1,、高炉冶炼过程及特点,1.1,、现代高炉生产过程是一个庞大的生产体系，,除,高炉本体,外，还有,供料,、,送风,、,煤气净化除尘,、,喷吹燃料,和,渣铁处理,等系统。,1.2,高炉炼铁的本质,传质过程,：矿石中的,O2-,进入煤气中，实现铁,与氧的分离,传热过程,：煤气携带的热量传给炉料，使炉料,熔化成渣铁，实现渣铁分离,2,、高炉结构,高炉是由耐火材料砌,筑而成,竖式圆筒形炉,体,，外有钢板制成炉,壳加固密封，内嵌冷,却器保护，炉子自上,而下依次分为,炉喉、,炉身

8、、炉腰、炉腹和,炉缸,五部分。炉缸部,分设有风口、铁口和,渣口，炉喉以上为装,料装置和煤气封盖及,导出管。,3,、高炉内燃烧反应,3.1,、炉顶加入的焦炭，其中风口前燃烧的碳量约,占入炉总碳量的,65%,75%,，是在风口前与鼓风中的,O2,燃烧，,17,21,参加直接还原反应，,10,左右溶,解进入铁水。,3.2,、燃烧反应的,作用,：,为高炉冶炼过程提供主要热源；,为还原反应提供,CO,、,H2,等还原剂；,为炉料下降提供必要的空间,4,、铁氧化物的还原到铁水的生成,4.1,、铁氧化物的还原顺序,遵循逐级还原的原则。,当温度小于,570,时,，按,Fe2O3Fe3O4Fe,的,顺序还原。,

9、当温度大于,570,时，,按,Fe2O3Fe3O4 FeOFe,的顺序还原。,4.2,、高炉炼铁常用的还原剂主要有,CO,、,H2,和固体,碳,5,、高炉炉渣与脱硫,5.1,、高炉炉渣的成分,5.1.1,、高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭,(,燃料,),中的灰分、熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬,等。,5.1.2,、高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最,多的是,SiO2,、,CaO,、,Al2O3,、,MgO,。,5.1.3,、炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不,同，一般在,1.0,1.3,之间。,三、高炉结构及附属设备,1,、高炉本体,炉型设计合理，能促进,高炉冶炼指标的改善和,延长高炉的使

10、用寿命，,故,炉型,是高炉最基本的,工艺参数。现代高炉向,大型化,发展，合理炉型,总的趋势是,矮胖化,。,2,、原料供应系统,2.1,、高炉炉顶装料设备的,作用是按冶炼要,求，向炉内合理布料，同时要严密封住炉,内荒煤气不逸出炉外。,2.2,、常用的炉顶装料设备主要有,钟式炉顶,和,溜槽式（亦称无钟式）炉顶,。,2.3,、我厂为料车上料。,3.1,热风炉结构,4.,煤气净化系统,煤气净化分湿法、干法。我厂煤气净化系,统采用除尘方式为重力除尘和布袋除尘。,高炉剩余煤气点燃,转,炉,部,分,第一章,概述,第二章,转炉炼钢法,一、基本任务,二、转炉炉渣,三、转炉内的其本反应,四、转炉炼钢原材料,五、转

11、炉炼钢工艺,概,述,当代炼钢法主要是电炉法和转炉法，由于精炼设,备的出现和完善使得转炉也能生产品质高的合金钢，,转炉炼钢已成为最主要的炼钢法，占世界钢产量的,60%,。其优点有：,1,）生产率高，冶炼周期短。,2,）利用铁水的物理热和化学热，热效率高，原材,料消耗少。,3,）成本低，投资快。,概,述,当前，国外炼钢技术的进展主要是顶底复合吹炼,转炉、超高功率电炉和炉外精练技术的进一步完善,和普及以及连铸技术的大发展，可以说已经形成了,炼钢,炉外精炼,连铸的现代化标准炼钢工艺,流程。,当代炼钢技术向着大幅度提高生产效率、节约能,源、扩大品种、不断提高产品质量、开发高附加值,产品，降低生产成本的方

12、向发展；重视对原有企业,的改造、扩建，使之现代化并减少投资，根据市场,需求，调整产品结构，以增强市场的适应性。,通氧气,加废钢,兑铁水,吹氧,通氩气,吹氩、搅拌,出钢,测温、取样,吊往连铸,转炉炼钢工艺流程图,第二章,转炉炼钢法,转炉炼钢法又可分为顶吹转炉炼钢法、底吹转,炉炼钢法和顶底复吹转炉炼钢法三种。我厂采用目前,新炼钢使用的是顶底复吹炼钢法，老炼钢,20,吨转炉使,用的是顶吹转炉炼钢法,。,一、基本任务：,三脱（,C,、,S,、,P,）、二去,(,气、夹杂,),、脱氧合金化,及合适的温度。要完成这个任务就必须造好炉渣，这,是炼好钢的必要条件。俗话说炼钢即炼渣就是这个道,理。,二、转炉炉渣

13、：,组成：,氧化物（,CaO,、,SiO2,、,MgO,、,FeO,、,P2O5,、,MnO,、,Fe2O3,）、硫化物（,CaS,、,FeS,）等。,第二章,转炉炼钢法,二、转炉炉渣：,来源：,铁水和生铁中元素氧化、白灰等造渣材料,、炉衬侵蚀、废钢中杂质等。,3.,作用：,去,P,、,S,；减少热损和铁损；吸附杂质；,保护炉衬。,4.,形成：,在吹炼前期渣的形成主要靠铁水中各元素,的氧化，而后成渣就是靠石灰的溶解，所以成渣的过,程就是石灰的溶解过程。高（,FeO,）和高（,MnO,）、,适量的（,MgO,）、高温及强烈的溶池搅拌加上活性强,的石灰。泡沫渣可增加渣,钢反应界面，过滤烟气，,减少

14、金属损失，但要控制泡沫化程度防范喷溅,。,三、,转炉炼钢原材料：,铁水：,元素,含量,%,Si,0.80,Mn,0.60,P,0.15,S,0.07,带渣量,0.5,温度,1250,硅是重要的发热元素之一。铁水,Si,含量增加,0.10%,废,钢加入量可提高,1.3-1.5%,。但转炉炼钢中硅几乎完全氧化,，使铁水吹损加大，同时也使氧气消耗增加；石灰消耗增,大使渣量增大，引起渣中铁损增加；渣中,SiO,2,增多加剧对,炉衬的侵蚀，并可能造成喷溅。,锰是弱发热性元素，铁水中,Mn,氧化后形成的,MnO,能促,进石灰的溶解，加快成渣，减少助熔剂的用量和炉衬侵蚀,，同时铁水中,Mn,含量高终点残锰量

15、提高可降低钢水,S,含量,减少合金用量。但冶炼高锰铁水使焦炭用量增加，生产率,降低。,三、,转炉炼钢原材料：,铁水：,元素,含量,%,Si,0.80,Mn,0.60,P,0.15,S,0.07,带渣量,0.5,温度,1250,P,是强发热元素，是钢中有害元素，高炉中不能去,除，转炉脱磷率为,90%,以上。,S,是钢中有害元素，在转炉的氧化气份下脱硫率为,30-60%,，对高硫铁水采取炉外脱硫才能使转炉生产出优,质钢材。,入炉铁水温度应大于是,1250,，对于小转炉和化学,热能低的铁水来说铁水温度很重要，高炉渣中含,S,、,SiO,2,、,Al,2,O,3,等，带入炉内会导致渣量增大，石灰消耗增

16、,加，易喷溅侵蚀炉衬。,废钢：,不得夹带泥沙、钢渣、废耐火材料、不得有封闭容,器、橡胶冰块油类及爆炸物不得夹带铜锌铅等有色金,属。废钢块度要适当，不能太大（,300kg,）会损坏炉,衬，也不能太长,(1000mm),会延长加料时间。必须干,燥清洁，有条件的可采取废钢预热，减少热损失和增,加安全性。,造渣材料：,白灰：是基本的造渣材料，通常由煤、焦炭、煤气在,竖窑或回转窑内煅烧而成。要求：,有效,CaO,含量,%= CaO,含量,%- RSiO,2,含量,%,（,R,为碱度）越,高越好；,硫含量越低越好，石灰增加,0.01%,的硫相当于钢水中增,加硫,0.001%,；,残余,CO,2,%,高对废

17、钢熔化有影响，但可提高石灰活性，残,余,CO,2,%,为,2%,，相当于石灰灼减量为,2.5-3.0%,石灰的活性是石灰同其它物质反应的能力可用石灰的溶,解能力来表示，用盐酸滴定法测定。盐酸消耗大于,300ml,为活性石灰。,块度,40-60mm,大于总量的,90%,；石灰应保持干燥，不得混,入杂物，储存时间夏季不超过两天，冬天不超过三天，且,不得露天存放和运输。,CaO,含量,%,SiO2,含量,%,硫含量,%,残余,CO2%,活性度,ml,块度,mm,88,4,0.05,2,左右,300,40-60,轻烧白云石和轻烧镁球：加入炉中是为了提高渣中,MgO,含量，减少炉渣对炉衬的侵蚀及熔损。同

18、时也可促进,石灰的溶解。,白云石化学组成为,CaMg,（,CO,3,）,2,，纯白云石含,MgO,21.9%,CaO 30.4%,；,镁球含,MgO70,2%,，,CaO2.5%,，水分,3.0%,，块度,10-,50mm,；,菱镁石主要成分,CaCO,3,，,MgO41%,，,CaO6%,，,SiO,2,2,，,块度,5-25mm,。,萤,石（含,CaF,2,75-85%,，,SiO,2,14%,，,S0.1%,，,P0.06%,）、氧化铁皮（主要是,FeO,和,Fe,2,O,3,，,FeO65%,）和矿石（,FeO55%,，,SiO,2,3%,，,S0.04%,，,P0.05,，,块度,3

19、0-60 mm,）是炉渣助熔剂，可与石灰生成低熔点共,晶物从而降低炉渣熔点，改善炉渣流动性。萤石因分解,后氟分子有腐蚀性对炉衬侵蚀严重，已很少用。,铁合金,：主要作为脱氧剂和合金添加剂，要求成,分清楚，清洁干燥,块度,60-80mm,。常用的铁合金有硅铁,、锰铁、硅锰、铝镁钙、硅铝钡、铌铁、钒铁等。,气体：,氧气是吹炼的主要氧化剂要求含量,99.5%,以,上，总管压力为,1.0-2.0MPa,；氮气用于溅渣护炉要求纯,度,90%,以上；氩气用于钢包吹氩要求纯度,95%,以上,总管,压力,1.6 MPa,以上。,其它：,增碳剂,成分,含量,%,固定,C,97,灰分,1.8,挥发份,1.2,S,0

20、.6,H,2,O,0.8,粒度,1-3mm,脱硫剂有,CaC,2,，,CaO,，渣洗料等。,钢包覆盖剂要干燥无杂物。,铝镁钙及铝锭等。,精,炼,炉,部,分,第一章,第二章,第三章,概述,精炼炉的主要功能,精炼炉的基本工艺流程,第一章,概述,LF,钢包精炼炉是,70,年代初期在国内发展起来的精炼设,备。由于它的设备简单、投资费用低、操作灵活和精,炼效果好,而成为冶金行业精炼设备的后起之秀，在日,本及世界各地得到了广泛的应用与发展。,LF,钢包精炼炉既可以与电炉配合，以取代电炉的还,原期，还可以与氧气转炉配合，生产各种优质钢种。,此外,LF,钢包炉还是连铸车间,特别是合金钢连铸生产,线上不可缺少的

21、控制成分、温度及保存钢水的设备,。,因此，,LF,炉的出现形成了,LD-LF-RH-CC,或,EAC-LF-,VD-CC,新的生产优质钢的联合生产线。,LF,炉精炼钢水的基本原理如后图所示，,LF,炉主要,由装有底吹氩搅拌装置的钢包、水冷炉盖、电极加,热系统、合金加料系统及除尘等装置组成。在保持,钢包内还原性气氛条件下,用电弧加热高碱度炉渣,边造渣边完成脱氧、脱硫等一系列炉渣精炼，该工,艺不仅能精确地控制化学成分和温度，而且通过合,成渣精炼具有脱硫、脱氧及夹杂物变性等功能。,LF,炉配以真空系统时，还具有较好的去氢作用。,另外，通过采用埋弧造渣加热的方法，在提供最佳,热效率的基础上，有效地阻止

22、了电极弧光对钢包壁,的强辐射，对钢包渣线部分耐材起到很大的保护作,用,从而提高了,LF,钢包的使用寿命。,第二章,LF,精炼炉的主要功能,炉内还原性气氛,LF,炉本身一般不具备真空系统，通常在大气压下进,行精炼，主要靠钢包包沿与水冷炉盖间的密封气幕起,到隔离空气的密封作用。再加上在造还原渣过程中，,渣料中的,C,及加热时的石墨电极与炉渣中的,FeO,、,MnO,、,Cr2O3,等氧化物作用生成,CO,气体，增加了炉,气的还原性,并保待炉内微正压,使,LF,炉内气氛中的氧,含量减为,0.5,左右，阻止了外界及炉气中的氧向钢,液传递，保证了精炼时炉内的还原性气氛。钢液在还,原条件下精炼,可以进一步

23、脱氧、脱硫及去除非金属夹,杂物，有利于钢液质量的提高。,二流连铸示意图,第一章,概述,连铸是将钢液不断的注入水冷结晶器内，连续获,得铸坯的工艺流程。,1950,年，容汉斯和曼内斯曼公司,合作，建成世界上第一台能浇注,5t,钢水的连铸机，最,近几年也是我国连铸技术快速发展的时期，利用以高,质量铸坯为基础，高拉速为核心，实现高连浇率、高,作业率的高效连铸技术，对现有连铸机的技术改造取,得了很大进展，采用国产技术的第一台高效板坯连铸,机已在攀钢投产。至,2003,年底，我国高效、较高效连,铸机累计已达,75%,以上，而且我国在高效连铸技术小,方坯领域已跻身世界先进之列，到,2004,年初，我国在,生

24、产的连铸机累计已超过,550,台，连铸比达,96%,，大部,分钢铁企业实现了全连铸。,连铸的优势,提高成材率。模铸,84,88,，连铸,95,98,。,降低能耗。连铸省去开坯工艺的直接节能，以,及由于提高成坯率和成材率的间接节能。,连铸产品的均一性高、质量好。模铸锭凝固时,间长，元素偏析显著。连铸坯断面小、冷却速,度大、树枝晶间距小、偏析程度较轻。,易于实现机械化自动化。,占地面积小、生产周期快、吨坯成本低。,板坯,圆坯,方,坯,结晶器,?,作用：结晶器是连铸机的心脏，其作用是使钢水在结晶器,内形成所需的断面形状，并凝固成一定厚度和强度的均匀,坯壳，以保证出结晶器后的铸坯不变形，不被拉裂。,?

25、,结晶器本体：,四块冷却壁,由铜板和钢,板水箱组成。,冷却水从一,端进入，从,另一端流出,。,常见事故及处理方法,一、转炉漏炉,二、铸机漏钢,三、钢包穿包漏钢,四、氧枪粘枪无法正常吹炼,五、大包滑板刺钢,六、中包机构刺钢,七、开浇失败,八、塞棒断棒,九、电极断,十、大包钢水不流及中包絮流,一、转炉漏炉,1.,事故描述：,?,多从炉底与炉身接缝处漏炉，有时也从底吹透气砖孔漏。,2,.,漏炉原因：,?,炉底太深，未做好日常护炉工作。,?,连续生产低碳钢，生产上未安排有效护炉。,?,砌炉后合炉底未合好，缝隙大。,?,开炉前未对透气砖与供气元件之间的缝隙用砂灌好缝。,3,.,防范措施：,?,与日常钢种

26、相结合，尤其在生产低碳钢时必须安排护炉时,间。,?,从砌筑方式上改变，变为连续砌炉，不再有合炉底工序。,?,将透气砖与供气元件之间的缝隙用砂灌好缝。,?,保证合理炉型，做到炉衬均匀侵蚀。,?,保证溅渣护炉效果，终渣,MgO,控制在,8-12%,之间，适当提,高终渣,R,。,二、铸机漏钢,1.,事故描述：,?,铸坯在出结晶器后漏钢，有少部分也在二冷段或扇形段漏钢。,2,.,漏钢原因：,?,大部分为粘结造成，粘结原因有：保护渣性能不符合要求或吸,附夹杂后变性而未及时换渣；液面波动过大；在液渣层厚度或渣,耗量不满足要求的情况下提拉速。,?,卷渣漏钢：渣条过大而未及时挑出；下水口中的絮流物大块脱,落。

27、,?,开浇漏钢：提拉速过快；送引锭操作或加钉屑等冷却物质不合,理。,3,.,防范措施：,?,提高保护渣性能，保证液渣层厚度及渣耗量。,?,在保护渣变性或结团时及时换渣。,?,避免液面波动过大，在保证液渣层厚度及渣耗量再提拉速。,?,渣条要及时发现并挑出，但应避免挑渣条过于频繁而使烧结层,与液渣层混合导致保护渣结团或液渣层厚度不够。,?,做好开浇等各项操作，严格执行操作规程。,三、钢包穿包漏钢,1.,事故描述：,?,在出钢至连铸浇注的过程中，从透气砖或座砖等其他部位,漏钢。,2,.,钢包穿包漏钢原因：,?,透气砖质量差，突然断裂。,?,生产工序没确认好，残砖厚度薄，承受不住钢水静压力。,?,包底

28、厚度薄。,3,.,防范措施：,?,及时测量透气砖残砖厚度，厚度低于,150mm,必须更换。,?,透气砖侵蚀异常，需提前更换。,?,透气砖串气，需提前更换。,?,避免用氧管烧透气砖，防止局部侵蚀严重。,?,对包底等部位及时测温，原则上不得大于,320,，超过要,及时甩包。,四、氧枪粘枪无法正常吹炼,1.,事故描述：,?,氧枪粘粗无法提枪被迫割枪，严重时导致泡炉，处理时间,长铸机拉下。,2,.,氧枪粘枪原因：,?,吹炼过程返干，喷溅严重。,?,枪位不合适。,?,加入渣量偏小，甚至存在裸吹现象。,?,铁水硅低，且未采取合理的化渣措施。,3,.,防范措施：,?,选择合适的枪位。,?,渣量要合适，在炉渣返干时，要及时调整枪位，或提前采,取加入矿石等措施。,?,硅高时防止爆发性