工程设计-炼钢工艺(共44页)

1、5 炼钢5.1 炼钢概述5.1.1 炼钢生产的基本工序(1) 合格钢水的熔炼；(2) 将钢水浇注成合格钢坯。5.1.2 炼钢的主要生产设备 通常设有炼钢炉、炉外精炼装置和连铸机。(1) 炼钢炉：主要有氧气转炉和电炉两类。过去还有平炉，由于需外加热源，热效率低，生产效率也低，现已淘汰。1) 氧气转炉炼钢是以铁水和少量废钢等为原料，以石灰、白云石、萤石、铁矿石（氧化铁皮）、铁合金等为辅料，在转炉内用氧气进行吹炼的炼钢方法。根据冶炼期间向炉内喷吹氧气、惰性气体的部位不同，转炉又分为顶吹转炉、底吹转炉和顶底复吹转炉三种。顶吹是从炉顶吹氧，底吹是从炉底吹氧，顶底复吹是从炉顶吹氧、炉底吹惰性气体（如氩气/

2、氮气）。2) 电炉炼钢：通常指电弧炉炼钢，其他类型电炉如感应电炉、电渣炉，电子束炉等，炼钢数量很少。电炉炼钢是以废钢和其它炉料（如直接还原铁）为原料，靠电极通电后与炉料间产生电弧热，加热、熔化废钢和其它炉料。加入铁矿石（氧化铁皮）、石灰、萤石和吹氧，去除金属中的杂质，然后用铝、铁合金等使钢水脱氧和合金化。 为减少钢水中有色金属元素的含量和节省能源、降低生产成本，现在有些电炉炼钢厂加3050%的铁水，不加直接还原铁。为强化冶炼，现在有些厂，除靠电弧加热，熔化废钢和其它炉料而外，还在三支电极两两之间加了三支氧油烧咀和在上炉壳下部四周加了若干碳、氧喷吹装置。(2) 炉外精炼装置：为冶炼优质钢种，提高

3、生产效率和连铸机顺利工作，转炉/电炉炼钢车间一般设有钢包炉，脱气装置、喂丝机等精炼设备，对转炉/电炉初炼钢水进行升温、化学成分调整、脱气和去陈杂质等操作。炉外精炼是近些年来发展起来的一项炼钢新技术，是优化冶金生产工艺流程、提高产品质量、扩大品种、提高效率、节能降耗的重要手段，是实现连铸多炉连浇和铸坯热送、热装的必要工艺措施。(3) 连铸机：将合格钢水铸成适合于轧钢和锻造加工所需要的一定形状的合格铸坯。按铸坯形状，有板坯、方坯、圆坯、方/圆坯、矩形坯、异形坯等连铸机。 采用连铸法生产钢坯比过去采用模铸法生产钢锭，省去了初轧开坯的工序和钢锭在均热炉中加热用的燃料，同时可提高钢坯质量、金属收得率和成

4、材率。2005年我国连铸比已达到97.51%。5.1.3 炼钢的基本任务(1) 合格钢水熔炼的基本任务 合格钢水熔炼的基本任务在于去除生铁中的碳、锰、硫、磷、硅等杂质，同时根据钢种的要求加入适量的合金元素，使之成为以铁为基体的合金钢。具体的任务：1) 脱碳：在高温熔融状态下进行氧化熔炼，将生铁中的碳氧化，使之降低到所炼钢号的规格范围内。它是炼钢过程中的一项最主要任务（铁中含碳2.11%，钢中含碳2.11%）。2) 去磷和去硫：把生铁中的有害杂质磷、硫等降低到所炼钢号的规格范围内。3) 去气和去非金属杂质物：把熔炼过程中进入钢水中的有害气体和非金属夹杂物排除掉。4) 脱氧与合金化：把氧化熔炼过程

5、中生成的对钢质有害的过量氧从钢水中排除掉；同时加入合金元素，将钢水中各种合金元素的含量调整到所炼钢号的规格范围内。5) 调温：按照熔炼工艺的需要，适时地提高和调整钢水温度到出钢温度。(2) 连铸的基本任务把熔炼好的成分、温度合格钢水，连续浇注成一定尺寸和形状的合格铸坯，供下一步轧制或锻造成钢材产品。5.2 炼钢生产工艺流程 现代大中型企业炼钢生产，一般采用铁水预处理转炉（或电炉）初炼炉外精炼装置精炼连铸机连续铸坯的基本工艺路线，其生产工艺流程见下图所示。转炉炼钢生产工艺流程图注：在本流程图中，精炼是按LF+RH（或VD）+FW画的，连铸是按方坯、圆坯画的，烟气一次除尘是按湿法画的，熔渣处理是按

6、焖渣法画的，一次、二次除尘以外的除尘末在流程图中表示。5.2.1 转炉初炼工艺流程及相关情况简述5.2.1.1 转炉初炼工艺流程 转炉初炼以顶底复吹转炉为例，主要设有主辅原料加料设施、冶炼工艺设施、钢水熔渣处理设施、烟气冷却净化回收设施等，各设施的工艺流程和相关情况分别简述如下：(1) 铁水、废钢、散状料、铁合金上料设施1) 铁水：一般由炼铁车间用鱼雷罐车运来，先至倒罐站，将铁水倒入炼钢用的兑铁水罐，经脱磷、脱硫、脱硅预处理后（具体脱什么根据来的铁水成分决定，如仅脱硅在炼铁车间进行）运至转炉加料跨，由兑铁水铸造起重机将铁水倒入转炉内。铁水装入转炉前先进行预处理的目的，是为了提高钢的质量，并可减

7、少转炉造渣料的加入量和吹氧时间。注：由于高炉出铁周期与炼钢周期不一致，为贮存铁水、混匀铁水成分和保持铁水温度（12501400），过去在炼钢车间入口设混铁炉。鉴于混铁炉需消耗大量热能，并且在装入和倒出铁水过程中产生大量氧化铁和片状烟尘，严重污染环境，现已很少采用，而以200t400t的鱼雷罐车代替。2) 废钢：一般在废钢加工间或废钢堆场分类堆存并进行切割和打包，然后用汽车运至配料间，用电磁盘起重机按规定配比装入废钢运输车上的料槽内，运至转炉加料跨，由废钢料槽起重机将废钢装入炉内。3) 活性石灰、轻烧白云石、萤石、铁矿石、铁合金等散状料：一般由本公司石灰锻烧车间、原料场、铁合金库提供合格料，先运

8、至炼钢车间地下受料槽，然后由槽下胶带运输机转运至转炉高位料仓分类贮存（铁合金转运至中位料仓贮存）。使用时，铁合金经称量斗、炉后旋转溜槽加入钢水罐内；活性石灰、轻烧白云石、萤石、铁矿等散状料，经给料机、称量斗、汇总斗、溜槽加入转炉内和将顶渣料加入钢水罐内。(2) 转炉冶炼主要工艺设施转炉冶炼主要设有转炉本体，氧、氩（氮）吹入装置，副枪检测装置等。1) 转炉本体：是炼钢的主体工艺设备。其机械设备包括转炉和氧枪两部分。转炉吹炼时，氧气和铁水中的碳发生化学变化，产生大量含CO的炉气（转炉煤气）；同时铁水中的杂质和氧化铁与溶剂相化合生成钢渣。在吹炼结束取样化验合格后排渣出钢。2) 氧氩（氮）吹入装置：一

9、般设有氧气阀门站、底吹阀门站；氧氩氮管道，氧枪及其升降横移机构。氧气阀门站及其控制仪表，主要负责转炉顶部氧枪吹氧和溅渣护炉吹氮。底吹阀门站及其控制仪表，主要负责转炉底部吹氩/氮。顶吹氧气的主要目的是通过氧化反应降低铁中的碳，使之成为粗钢。底部吹氩/氮的主要目的是通过吹氩/氮搅拌，均匀熔池内的钢水，抑制钢水喷溅，缩短吹炼时间。3) 副枪检测装置：具有以下5项功能：测定钢水温度；测定钢水含碳量；测定钢水含氧量；取试样，供分析钢水化学成分；测定熔池液面高度。副枪用于转炉吹炼中间测量和转炉吹炼终点测量，一项测量仅用110120秒钟，与过程计算机配合，可实现对转炉冶炼的动态控制，同时可减轻工人劳动强度，

10、缩短冶炼周期，提高转炉生产能力。(3) 钢与渣处理设施1) 出钢系统：主要设钢水罐及其底部吹氩装置，铁合金加入装置。在出钢过程中，向钢水罐底部吹入氩气，可均匀钢水成分和温度，加快夹杂物上浮。在此期间，通过炉后铁合金旋转溜槽，将预先按设定称量好的铁合金加入钢水罐内，可供钢水脱氧和合金化。此外，为进行挡渣出钢，在炉后还设置出钢挡渣棒（塞）投放装置。当出钢至3/44/5时，通过此装置将挡渣棒（塞）放入转炉出钢口中，进行出钢终了的挡渣，可大大减少进入钢水罐的渣量。2) 溅渣护炉与渣处理系统：在转炉炉役前期，出完钢后转炉由炉后摇向炉前出渣，全部倒入炉下的渣罐中，运往炉渣跨进行处理。在转炉炉役中后期，出完

11、钢后的渣经调整温度和成分后进行溅渣护炉，多余的渣则倒入炉下渣罐中，运往炉渣跨进行处理。溅渣护炉技术的采用，大幅度提高了转炉炉龄，既降低了耐火材料消耗，又大大提高了转炉的生产能力。注：溅渣护炉技术是利用MgO含量达到饱和或过饱和的炼钢终点渣，通过高压氮气的吹溅，使其在炉衬表面形成一层高熔点的熔渣层，并与炉衬很好地粘结附着（转炉炉衬的永久层为烧成镁砖，工作层为镁碳砖），从而大大提高了炉衬使用寿命。2005年重点企业一个炉役内炼钢的炉数平均为5647炉，据说个别厂达25561炉。运至炉渣跨的液态渣，常采用滚筒粒化、焖渣等方法处理。滚筒粒化法的流程：用吊车将渣罐移放在倾翻台上，经自动倾翻装置将熔渣倒入

12、粒化器，粒化器高速旋转将熔渣打碎，并抛射至弧形撞击板落入渣池，进行二次水淬、冷却，池中的粒化渣先经提升脱水器提升脱水，然后由提升、运输设备送高位仓，装车外运；粒化过程中产生的蒸汽则由屋顶收集装置的烟筒向天空排放。焖渣法的流程：用吊车将渣罐移至焖渣池上空，利用副钩倾翻渣罐，将熔渣分层倒入焖渣池，倒一炉渣喷淋一阵水，渣池倒满后，连续至少焖24小时，钢渣即自行破裂粒化，然后用铲斗车装汽车运第二渣处理场，进行磁选、筛分，选出的废钢运回炼钢废钢跨做炉料，选出的干渣由用户运走加以综合利用。(4) 烟气冷却净化回收设施由转炉排出的烟气温度高（转炉出口1600）并富含可燃成分（CO56.3%），为利用其显热和

13、潜热，需对烟气进行汽化冷却和净化处理。国内外常用的处理方法有湿法、干法两种。1) 湿法：以日本“OG”法为代表，现已发展到第四代，即“一塔、一文系统“。由以下四部分组成（详见转炉烟气湿法除尘工艺流程图）： 烟道汽化冷却系统：由冷却烟罩、冷却烟道、汽包、除氧器、蓄热器、冷凝水回收装置、给水泵、高压与低压循环泵等组成，其任务是将烟气温度由1600降至1000800，利用烟气显热回收蒸汽。 烟气净化系统：由喷淋塔、环隙文氏管、脱水器、主引风机和放散烟囱等组成，其任务是经“一塔一文”将烟气温度降至70，同时将烟气含尘量降至100mg/Nm3。 煤气回收系统：包括三通阀、旋转水封、U形水封等装置，其任务

14、是回收烟气潜热，将合格煤气送入煤气柜。 浊环水处理系统：包括沉淀池、冷却塔、加压泵（压滤机）等设施，水经处理后循环使用，泥浆（泥饼）送烧结作原料。湿法的优点是技术设备成熟可靠，投资省；缺点是除尘效率比干法差，煤气供用户使用前需经电除尘进一步净化；系统阻力大，主引风机装机容量大，能耗高；用水多；需建污水处理设施，占地多。据资料介绍，湿法可回收蒸汽60kg/t钢，可回收煤气80Nm3/t钢（热值7520KJ/ Nm3）。2) 干法：以德国“LT”法为代表，由以下五部分组成（详见转炉烟气干法除尘工艺流程图）： 烟道汽化冷却系统：其组成和任务与湿法的相同。 烟气净化系统：由蒸发冷却器、电除尘器、粗粉与

15、细粉输送系统，主引风机和放散烟囱等组成，其任务是先经蒸发冷却器将烟气温度降至170，并使粗粒烟尘沉降下来；再经电除尘器将烟气含尘量降至20 mg/Nm3。 煤气回收系统：包括切换阀站、煤气冷却设施，其任务是回收烟气潜热，将合格煤气送入煤气柜（设置煤气冷却器具有双重作用：一是进一步降低烟气温度至70，可少占用煤气柜的体积；二是进一步减少含尘量至10 mg/Nm3，可供用户直接使用）。 循环水系统：对蒸发冷却器，只供水无回水。对煤气冷却器，水用后水温升高并含少量灰尘。多数厂采用浊循环系统，回水先上冷却塔降温，然后用泵加压并经出水总管上的管道过滤器过滤后循环使用。 烟尘压块设施：目的是就地将除下来的

16、粗、细粉尘压成块，可避免在装运过程中对环境产生二次污染，同时压块含铁品位较高，可供转炉炼钢做冷却剂。干法的优点是用水少，无需建沉淀池和污泥处理设施，占地少；除尘效率高，经净化后的煤气可直接供用户使用；系统阻力小，主引风机装机容量比湿法小，能耗低。缺点是投资多一些，同时因存在突然燃烧（爆炸）的诱发因素，在电除尘器和系统设计上需采取相应的安全措施。据资料介绍，干法可回收蒸汽60kg/t钢，可回收煤气80Nm3/t钢（热值7520KJ/ Nm3）。5.2.1.2 转炉炼钢主要设备(1) 氧气顶吹转炉主要设备：有转炉和氧枪系统两部分。1) 转炉机械设备主要包括炉壳、托圈、耳轴及倾动机构等，见下图所示。

17、 炉壳：有锥台形炉帽、圆筒形炉身和圆弧形炉底三部分组成。各部分由钢板成形后再焊接成整体。 托圈：一般用钢板焊成箱式结构，可通水或通风冷却。托圈与炉身相连，下有支撑，其作用是支撑炉体，传递倾动力矩。 耳轴：在托圈上有一对，用法栏、螺旋或焊接方式与托圈连接成整体。一侧耳轴放在下有基础和轴承座的轴承中间；另一侧与倾动机构相连，带动炉子可上下正反旋转。 倾动机构：包括电机、减速机、传动轮和制动装置等。2) 氧枪：氧枪本体是由钢管组成的三层壁结构，中心通氧气，外层的套管与内管之间通冷却水。喷头由纯铜制成，按氧气喷出孔数可分为单孔喷头和多孔喷头，一般采用多孔喷头，可以改善吹炼时钢水的搅拌运动，减少钢水和渣

18、的喷溅。(2) 顶底复吹转炉主要设备1) 氧枪：与顶吹转炉用的相同。2) 转炉机械设备：仅炉底为往炉内吹氩气或氮气需开孔埋钢管，其余均与顶吹转炉的相同。3) 增加炉底吹氩气或氮气的装置。5.2.1.3 转炉炼钢的优缺点(1) 氧气顶吹转炉炼钢的优缺点 优点：1) 冶炼周期短（仅3539分钟），生产能力大（每公称吨位年可产钢1.01.3万t）；2) 产品品种较多、质量好，能炼大部分钢种；3) 热效率高，且不需外部热源（其热源是铁水物理热和吹炼过程中的反应放热），利用本身的热量还有富余；4) 产品成本低（因不需外部供热，且劳动生产率高）；5) 对原料的适应性强，能吹炼低、中、高磷铁水，并能吹炼含钒

19、、钛等特殊成分的铁水；6) 有利于开展综合利用和实现控制自动化。缺点：1) 吹损大，金属收得率稍低；2) 以铁水为主要原料，需建高炉及炼铁以前的设施；(2) 顶底复吹转炉炼钢的优缺点： 优点：1) 由于强化熔池搅拌，显著降低了钢水和熔渣中的过剩氧含量；2) 钢渣中TFe含量降低，钢水中余锰含量增加，减少了铁合金消耗量；3) 钢渣中TFe含量降低，明显改善了脱硫条件；4) 吹炼平稳，减少了喷溅；5) 更适宜吹炼低碳钢种； 缺点： 以铁水为主要原料，需建高炉及炼铁以前的设施。5.2.2 电炉初炼的工艺流程及相关情况简述 电炉初炼与转炉初炼的基本生产流程是相同的，但部分细节有差别。以大型超高功率电炉

20、为例，主要差别有：(1) 电炉以废钢为主原料，由于用量大，废钢的分检、堆存、切割、打包和往废钢料篮内配料一般均在废钢堆场进行。然后，先用汽车将废钢料篮驮运至电炉跨，再用跨内加料吊车将废钢料篮吊运至电炉上方，由副钩打开篮底，将废钢装入电炉。(2) 电炉主要靠电极通电产生电弧热加热、熔炼废钢和其他炉料。虽然有的厂为强化冶炼设有氧油烧咀、氧枪等向炉内吹氧，但其吹氧设施对比转炉简单。(3) 电炉的生产节奏没有转炉快，为钢水温度、含碳量、含氧量等的测量，用不着专设副枪检测装置。(4) 多数大型超高功率电炉均采用偏心炉底出钢和留钢留渣操作，因此出钢时流入钢水罐中的渣很少，无需再采取其他挡渣手段。(5) 在

21、电炉炉料中不加少加铁水时含碳量较低，排出的烟气中CO含量相对较少，因此现均未考虑回收其潜热，而是设置余热锅炉回收烟气的显热。其流程是电炉烟气由炉顶第四孔排出，经水冷弯头和环形滑动套后，先进燃烧沉降室，烧尽烟气中的可燃物（温度1000）并将大粒尘沉降下来，然后进余热锅炉生产蒸汽，并降烟温至300左右，接着与屋顶罩的低温烟气混合至130，进入主引风机，并通过袋式除尘净化，使烟气含尘浓度达标后排入大气。(6) 电炉炼钢的主要设备1) 机械设备主要包括炉子本体、电极机构、炉子倾动机构和炉盖升降旋转机构；2) 电气设备：主要包括：电弧炉主电路系统：将电网电源的高压电，通过炉用变压器变成工作电压和工作电流

22、；并将转变后的电能通过电极送到炉体内；电炉（专用）变压器：将电网电能变成电弧炉所需的低电压、大电流的电能供给电炉；电抗器和断路器：电抗器串联在变压器高压侧，目的是使电路中感抗增加，达到稳定电弧和限制短路电流值；断路器是连接电源与变压器的高压开关，作用是使高压电路在有或无负荷的条件下接通或断开，并作为保护措施在电气设备发生故障时自动切断高压电路。短网：指从变压器副边的引出线到电弧炉电极的这一段电缆；电报升降自动调节系统。炼钢电弧炉结构简图，见下图：(7) 电炉炼钢的优缺点： 优点：1) 熔炼温度高，（炉温2000）可熔化各种高熔点的合金；同时通过调节输入功率的大小，可方便准确控制炉温；2) 热效

23、率高，一般可达到65%以上，有利于节能；3) 钢水纯净，质量好；4) 如电炉原料中不用铁水，全厂可采用短流程，无需建高炉及炼铁以前的设施，投资少，占地少，污染容易控制。缺点：1) 耗电量较大，2005年全国平均吨钢耗电387kwh。2) 在电弧作用下，炉内的空气和水汽大量离解，成品钢中氢、氮含量偏高；3) 电弧是“点”热源，炉内温度不均匀；4) 使用石墨电极，会使钢水增碳，给冶炼低碳钢带来困难；5) 冶炼时产生噪声和高次谐波，需采取隔噪措施和设置，动态无功补偿装置。5.2.3 炉外精炼的工艺流程及相关情况简述炉外精炼的任务是对转炉、电炉初炼的基本合格的钢水进行升温、化学成分调整、脱气和去除杂质

24、等操作，使之符合所炼钢号的质量标准和满足连铸多炉连浇的工艺要求。常用的炉外精炼装置，有钢包炉（LF）、真空脱气装置（VD）、循环真空脱气装置（RH）、真空吹氧脱碳装置（VOD）、喂丝机（FW）等，各装置的设备组成和主要功能简述如下：(1) LF钢包精炼炉（见下图1）LF钢包精炼炉的主体设备包括：钢包及钢包运输车，钢包盖及升降机构，电极、电极提升柱及电极臂，变压器及二次回路，渣料、合金料称量及加料系统，除尘系统。其主要功能如下：对钢水升温、保温对钢水脱氧、脱硫钢水合金化和微调钢水成分吹氩搅拌，均匀钢水成分、温度、加速夹杂物上浮调节初炼、精炼和连铸之间的生产节奏，为连铸机实现多炉连浇创造条件(2)

25、 VD真空脱气装置（见下图2）VD真空脱气装置的主体设备包括：钢包，真空室或安装在钢包车上的真空容器，可升降的真空盖及其执行机构，真空泵及抽气系统，合金料添加系统和控制操作室。其主要功能如下：在真空状态下对钢水脱氢、脱氧、脱氮微调合金成分(3) RH循环真空脱气装置（见下图3）RH循环真空脱气装置的主体设备包括：钢包及其升降系统，钢包车，真空室和加热系统，抽气系统，合金料添加系统和操作控制室。其主要功能如下：在真空状态下对钢水脱碳、脱氢、脱氧等，并减少夹杂物（一般脱氢率为5080%，脱氮率为1525%，降低夹杂物65%）钢水温度和成分调整RH节奏较快，具有足够钢水循环速度时，若只进行脱氧和温度

26、及成分调整，可在15分钟内完成。(4) FW喂丝机FW喂丝机的主要功能是在钢水成分和温度合格时：喂铝丝可深度脱氧喂硅钙丝可深度脱硫此外，可改变非金属夹杂物形态，使其上浮，减少其含量。(5) VOD真空吹氧脱碳装置（见下图4）VOD真空吹氧脱碳装置的主体设备是在VD炉上增加顶吹氧系统。主要用于精炼不锈钢。其功能是在真空状态下，通过吹氧降低钢水中的碳含量，同时具有脱氧、脱氢（钢水经处理后氢含量可脱至1.5ppm）、脱硫和微调合金成分等功能。上述精炼装置，根据初炼炉型、所炼钢种、质量指标和与前后工序的生产配合等因素选用和组成。根据同类生产厂的实践经验和不同钢种的质量要求，精炼工艺处理主要有以下四种：

27、1) 对普碳钢和一般牌号的钢种，一般在炉后吹氩喂丝站进行吹氩喂丝、调整成分和温度等操作。2) 对低氧、低硫钢种，如低合金钢、低牌号管线钢，一般需经LF钢包精炼炉处理。3) 对低碳钢、超低碳钢和对气体含量控制要求较严的钢种，一般需经RH循环真空脱气装置处理。4) 对某些有特殊质量要求的钢种，如高牌号管线钢等，需经LF钢包精炼炉和RH循环真空脱气装置双重处理。在具体设计中，对于钢水精炼后送连铸的车间，为调整钢水温度成分、使夹杂物上浮和保证多炉连浇，一般均设有LF钢包精炼炉和喂丝机。如需设脱气装置，转炉初炼节奏快，多数选设RH循环真空脱气装置；电炉初炼则根据生产钢种分别选设VD真空脱气装置或VOD真

28、空吹氧脱碳装置等。如同时设有LF、VD（或RH）、FW，钢水精炼的流程一般是LFVD（或RH）FW。5.2.4 连铸工艺流程及相关情况简述5.2.4.1 连铸工艺流程按铸坯形状有方坯连铸，圆坯连铸、板坯连铸等之分，但其基本生产工艺流程是相似的，主要差别是结晶器和拉速不同。以板坯连铸机为例，其工艺流程和设备布置分别参见下列板坯连铸机工艺流程图和弧形连铸机示意图： 板坯连铸机工艺流程图5.2.4.2 相关情况简述(1) 在精炼跨与浇注跨之间设有钢包回转台，它具有一定水平高度且两端带有支撑钢包的悬臂，可绕回转台中心旋转。其作用是钢包可利用它旋转过跨，同时可快速更换重钢包，实现多炉连续浇注。在回转台设

29、钢包提升装置和称量装置。(2) 在回转台重钢包下方、结晶器上方设有中间罐与中间罐车。其作用是贮存一部分由钢包流入的钢水，减少钢水注入结晶器时的冲击力，稳定钢流和分流（多流连铸机时），以及分离钢水带下的炉渣等夹杂物。在中间罐车上设中间罐机械提升和液压横移装置，并带称量装置和测温装置。上述钢水罐内钢水重量、中间罐内钢水重量、中间罐内钢水温度均为连续检测，并以大屏幕显示器显示。(3) 在中间罐下方设结晶器，它是个无底水冷套，引锭头是它的“活底”，结晶器的横断面形状和大小与铸坯的横断面形状和大小是相同的。结晶器为夹层结构，内壁用铜板制作，夹层空隙通冷却水（一冷水）。其作用是使注入的钢水快速凝固成具有一

30、定厚度的硬壳，形成所需断面形状和大小的铸坯。 注：一冷水采用软水闭路循环，一般为大水量、大水压，并且按冷却水量随铸坯拉速自动调节设计。 整个结晶器安装在上下往复振动的框架上，其作用是通过高频率小振幅的振动，可减轻拉坯阻力和避免坯壳与结晶器粘连。 结晶器振动装置多数采用液压的，也有部分采用四联杆的。(4) 为防止浇注时钢水接触空气被二次氧化，现在连铸机基本上采用全程无氧化保护浇注：钢水罐和中间罐加盖钢水罐与中间罐之间设长水口氩封（接口处）中间罐与结晶器之间设浸入式水口保护渣(5) 为保持结晶器中液面稳定，改善铸坯表面质量，结晶器设液位自动检测控制系统。过去用Co60（钴60）或Cs137（铯13

31、7）电磁放射方式液位测量装置的居多，其优点是测量精确，缺点是处理不当时对人体有害；现在采用电磁感应方式液位测量装置的居多，虽测量精度不如Co60、Cs137，但对人体无害。(6) 结晶器漏钢预报：在结晶器外侧装有几排热电偶，检测的温度传给微机进行处理。如某处温度异常，存有漏钢趋势，立即预报，以便及时采取措施，避免发生漏钢事故。(7) 从结晶器下口到拉矫机之间为二次冷却区，在区内，沿弧线安装有若干对夹辊，在辊间布置有若干二冷水喷头。其作用是使铸坯继续快速凝固，并能在进入拉矫机之前全部凝固，同时，为保证矫直能顺利进行，铸坯在进入拉矫机时的温度不低于800900。注：二冷水采用浊循环水，一般采用大水

32、量、大水压，并且按冷却水量随铸坯拉速自动调节设计。对板坯，为避免喷水不均产生缺陷，均采用气水雾化冷却；对方坯、圆坯，大规格的多采用气水雾化冷却，小规格的多采用全水冷却。(8) 在二次冷区外设有拉矫机，拉矫辊的数量视铸坯断面大小而定。其作用是拉坯并把铸坯矫直。拉坯速度是由它来控制的。同时，在开浇前它还要把引锭头送入结晶器底部，开浇后把铸坯拉出。 注：引锭装置由引锭头和引锭杆两部分组成。引锭头在每次开浇时作为结晶器的“活底”，而引锭杆的尾端则夹在拉矫机的拉辊中；在引锭头与铸坯结为一体后被引锭杆一同拉出，当引锭头通过拉辊后，整个引锭装置便与铸坯脱开。(9) 铸坯在完全凝固后（即在达到计算的铸坯冶金长

33、度后）方可开始火焰切割。火焰切割过去多使用乙炔气与氧气，其中的乙炔气因其发生和使用均存在不安全因素，现多改用天然气或焦炉煤气，无天然气或焦炉煤气来源的，有的厂采用特利气或夏普气等，这些商品气都是以丙烷为主要成分的液化石油气。 注：铸坯切割，多数采用火焰切割，也有少数用剪切的。(10) 铸坯拉速铸坯拉速取决于铸坯断面形状、断面尺寸、钢种、铸机弧形断面、冶金长度、铸机结构特性以及开浇钢水温度、冷却喷水强度诸因素，实际还受炼钢炉容量、出钢周期和要求完成产量等因素的影响。单就铸坯断面形状而言，圆形的冷却表面最小，方坯次之，矩形坯最大，如其他条件相同，取圆坯的拉速应低于方坯和矩形坯；单就铸坯断面大小而言

34、，断面尺寸大的凝固时间长，如其他相同条件相同，取其拉速应低于断面尺寸小的；单就开浇钢水温度而言，如其他条件相同，钢水温度高的凝固时间长，取其拉速应低于钢水温度低的铸坯的拉速是连铸的重要工艺参数，拉速高铸机产量高，但拉速过高，出结晶器的坯壳太薄，会使铸坯变形，造成内裂，甚至会拉破坯壳造成漏钢事故。因此确定最大拉速时应综合考虑各种条件，并以使铸坯出结晶器时有足够的壳厚不至漏钢为前提。(11) 当今连铸机常用的机型 国内外连铸机使用的机型，按铸机形式和铸坯在凝固过程中的移动轨迹分，有立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、超低头（椭圆形）连铸机、水平连铸机等多种（分别见以下示意图）。但目前设计中通常选

35、用的机型为：方坯/圆坯连铸机多数选用全弧形或弧形多点（或连续）矫直型连铸机；板坯连铸机主要有全弧形和直弧形两类，基于下列对比，一般首选直弧形，即首选直结晶器连续（或多点）弯曲连续（或多点）矫直型板坯连铸机。 全弧形：优点是连铸机设备相对较轻，可减少由于弯曲变形产生裂纹的机会。缺点是钢水中的夹杂物在结晶器内上浮受阻，易在内弧积聚，为减少铸坯中的夹杂物需采用较大的基本弧半径；弧形结晶器铜板加工精度要求较高，需采用专用机床进行加工和修复，设备投资和维修费用均较高。 直弧形：优点是钢水中的夹杂物易上浮，铸坯纯洁度较高；直结晶器铜板容易加工制造，并可用普通机床修复，设备投资和维修费用相对较低。缺点是铸坯

36、在液芯下进行弯曲时因受到弯曲变形的附加应力作用，铸坯可能会出现裂纹，但采用多点（或连续）弯曲及密排分节辊技术、优化辊列布置，可以使此弯曲变形附加应力得到有效控制。5.3 炼钢主要配套公辅设施 (1) 水处理设施1) 转炉初炼一般设下列循环水系统： 烟罩、烟道汽化冷却：由汽包、蓄热器、除氧器、给水泵等组成一闭路循环系统。给水泵将炉水从汽包打到烟罩、烟道冷却壁管中，吸收烟气显热产生蒸汽，汽水混合物则通过上升管回到汽包中，经汽水分离后，分离出的饱和蒸汽送蓄热器，将间断、波动的蒸汽源变为连续、稳定的蒸汽源，并经装在其出口总管上的蒸汽脱水器进一步脱水后，接管分送用户；分离出的炉水，则由给水泵打到烟罩、烟

37、道冷却壁管中循环使用，不足部分由炼钢除盐水、软化水制备站补充除盐水。 炼钢设备间接冷却：包括转炉本体、吹氧管、副枪、炉前与炉后挡火墙、铁水预处理设备和汽化冷却系统给水泵等的间接冷却，分别采用净循环水系统。用后水质未受污染，仅水温升高，经降温、加压和管道过滤器过滤后循环使用。 烟气冷却净化回收系统：采用湿法的：采用浊循环水系统。水用后温度升高，水质受污染，经斜板沉淀池或辐射沉淀池沉淀、冷却塔冷却、水泵加压、并经管道过滤器过滤后循环使用；沉淀池排出的泥浆，连同连铸浊循环水系统排出的泥浆，压滤成泥饼后送烧结作原料。 采用干法的：对蒸发冷却器，只供水无回水；对煤气冷却器，水用后温度升高并含少量灰尘，多

38、数采用浊循环系统，回水经冷却、加压并经管道过滤器过滤后循环使用。 钢渣处理：如采用洒水焖渣法，洒的水多数变成水汽，过量的水流入下水道；如采用滚筒粒化法，采用浊循环水系统，水用后经降温、加压后循环使用。2) 电炉初炼一般设下列循环水系统： 电炉炉盖、炉壁冷却：一般采用软水闭路循环系统。水用后水质未受污染，仅水温升高，通过换热器回收热水降温和加压后循环使用。 变压器和其余设备间接冷却，分别采用净循环水系统。用后水质未受污染，仅水温升高，经降温、加压和管道过滤器过滤后循环使用。 烟气余热锅炉：补充软水。 钢渣处理用水：与转炉初炼的相同。3) 炉外精炼一般设下列循环水系统： LF钢包精炼炉的变压器、炉

39、盖、液压站等设备间接冷却，RH循环真空脱气装置的顶枪、气体冷却器、热弯管处与真空罐处的弯头、预热位烧咀、喷补机、液压站等设备间接冷却，分别采用净循环水系统。用后水质未受污染，仅水温升高，经降温、加压和管道过滤器过滤后循环使用。 脱气装置冷凝器冷却，采用浊循环水系统。用后水温升高，水质受污染，经沉淀、降温、加压并经管道过滤器过滤后循环使用。 快速锅炉：补充软水。4) 连铸一般设下列循环水系统： 结晶器冷却：一般采用软水闭路循环系统。水用后水质未受污染，仅水温升高，通过换热器或空冷器降温和加压后循环使用。 设备间接冷却：采用净循环水系统。用后水质未受污染，仅水温升高。经降温、加压并经管道过滤器过滤

40、后循环使用。 二冷水和设备直接冷却水：采用浊循环水系统。用后水温升高，水质受氧化铁皮和油污污染，回水经旋流沉淀池初步沉淀斜板沉淀池或辐射沉淀池二次沉淀化学除油器去除油污高速过滤器过滤冷却塔冷却后，用泵加压并经管道过滤器过滤后循环使用（经旋流池初步沉淀的水，一部分用泵加压冲渣沟中的氧化铁皮，并返回旋流池；其余部分用泵加压送上述水处理系统）。沉淀在旋流池底部的氧化铁皮，用抓斗装车送烧结作原料。各系统排出的泥浆，转送炼钢水处理统一处理。注：上述各设备间接冷却水，采用软水还是工业水循环，主要根据设备冷却对水质的要求并综合考虑节水和增加投资等因素确定。(2) 除尘设施1) 炼钢区域：以转炉初炼+LF、RH、FW精炼为例，除设转炉烟气净化系统【工艺说明见5.2.11（4）】而外，还设铁水倒罐站及铁水预处理除尘系统，转炉二次除尘系统，散状料地下料仓除尘系统，LF吹炼和LF、RH上料除尘系统。这些除尘系统一般采用干式脉冲布袋除尘