炼钢工艺_设备技术及工程施工要点（PPT31页)

1、炼钢系统培训教材炼钢系统培训教材 - -何礼德何礼德 二、炼钢连铸工艺及设备1、产品大纲四优质带钢 目前在用钢主要分为两种：碳钢和合金钢两大类。 碳钢主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。 按照国标要求，碳钢是含碳量WC小于2%（冶标是2.11%）的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷 。按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种。 按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC 0.25%）,中碳钢（WC0.25%0.6%）和高碳钢（WC0。6%） 。按磷、硫含量可以把

2、碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低） 一般碳钢中含碳量较高则硬度越高，强度也越高，但塑性较低。 合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素（如铬、镍 、钼、钒、钛、铜、钨、铝、钴、铌、锆和其他元素等），有的还含有某些非金属元素（如硼、氮等）的钢。根据钢中合金元素含量的多少，又可分为低合金钢(含量5%)，中合金钢(含量介于5%10%之间)和高合金钢(含量10%) 。 3、炼钢系统平面布置图炼钢区域平面布置图4、炼钢系统采用的先进工艺及主要设备节能降耗技术部分节能降耗技术部分1）铁水“一包到底”的运输方案 铁水从炼铁

3、厂至炼钢厂的运输采用“一包到底”的运输方式，即不设置倒罐站，铁水从炼铁厂装罐后由火车运至炼钢厂，直接由225吨天车起吊铁水罐至铁水预处理站或是向转炉兑铁。此种方式的好处在于：（1） 减少铁水温降2030，实现多加废钢、降低能耗铁水温度越高，越有利于脱硫预处理及相应的扒渣操作。对于铁水“三脱预处理”的转炉双联冶炼工艺，则有利于多加废钢，降低铁耗，节约能源 。（2）缩短吊运时间由于取消了倒罐坑，可使加料跨225吨铸造天车主钩吊运铁水的起升高度可减少9m左右，因此缩短了吊运时间23min。（3）环保优势采用传统的铁水倒罐站，因铁水倒罐而带来的烟尘总风量为100万m3/h。如采用“一包到底”技术运输铁

4、水，可避免因铁水倒罐而带来的烟尘污染，有利于清洁生产。（4）减少投资建设投资取消倒罐站后，相应的倒罐站建筑设施、起吊设施和通风除尘设施等共计节约投资2600万元；生产效益方面，取消通风除尘设施后的节约用电、劳动定员和铁水罐耐材等共计增加效益2700万元/年。2）转炉干法一次除尘 按照公司确定节能、环保的原则，新建渤海钢厂的转炉一次除尘拟采用干法除尘方式，这种方式的优点在于：（1）除尘效果好，干法除尘系统可以将烟尘净化至含尘量在10mg/Nm，而湿法除尘的含尘量实际生产中一般均在80mg/Nm3的水平。（2）用水方面，干法除尘的蒸发冷却器做到了全部利用，不外排浊环水，系统最大耗水量330t/h，

5、而湿法除尘的浊环用水量700t/h。（3）耗电方面，干法除尘的吨钢耗电为3KWh，湿法除尘的耗电量为9KWh/吨钢。 （4）占地方面，干法除尘占地约1300，湿法除尘占地面积达到了8000（均包括了系统水处理设施占地面积）。 鉴于国丰南区120吨炼钢厂在使用干法除尘系统的成功经验，我们优先考虑使用干法除尘作为转炉一次除尘设计。3）转炉付枪自动化操作）转炉付枪自动化操作 在转炉冶炼过程中，付枪系统可以极大的提高生产效率，在节约成本的情况下，改善职工的作业环境，主要有以下几个方面的优点：（1）缩短了转炉冶炼的总体周期。由于付枪探测期间，转炉不停吹，成分合格后直接出钢，因此冶炼总体周期大约节省23m

6、in。（2）提高了转炉终点成分探测命中率。转炉在冶炼前期，根据入炉铁水成分情况，付枪的冶金专家系统会根据钢种的需要提前计算出本炉铁水的吹氧量、合金的加入量等，末期直接探测钢水成分，钢水成分和温度的命中率也会极大的提高。（3）改善提高了转炉耐火衬的寿命。钢水在转炉内的时间缩短以及根本不需要进行倒炉操作，因此会降低对转炉的内衬侵蚀，提高内衬寿命。（4） 提高了铁的收得率，降低了钢铁料消耗。转炉在冶炼前，付枪的冶金专家系统就已经计算出了吹氧量，终点的命中率高，避免了冶炼后期的补吹现象，降低了钢铁料消耗。 （5） 提高了铝铁和锰铁的收得率。由于转炉补吹现象控制的好，炉内钢水的氧化性低，因此加入钢包内的

7、合金料消耗小，提高了金属收得率。 参照国丰南区120吨付枪系统设计经验，由冶炼周期减低而带来的经济效益将达到1900万元，考虑付枪系统一年的使用费用在460万元左右，每年可以增加经济效益1440万元，因此可以在前两年就收回成本，并且在第二年收到不错的经济效益。 循环经济技术部分循环经济技术部分 新建渤海钢铁炼钢项目将严格按照国家和河北省冶金能耗标准设计、建造，充分利用转炉产生的蒸汽和煤气，使得转炉炼钢能耗达到-10Kg标煤： 1、转炉钢渣热闷渣处理、转炉钢渣热闷渣处理本次炼钢车间的渣处理采用的是车间内闷渣的方式，这主要是考虑到了新建厂区周边无钢渣处理设施，而采用车间内闷渣的方式，有如下几个方面

8、的优点：（1）工艺简便，安全性高。钢渣从转炉倒入渣罐内后，直接由钢渣车运至钢渣倾翻跨，再有天车将温度极高的钢渣倒入渣坑内，借有限的水向炉渣喷洒，使渣产生的温度应力大于渣本身的极限应力，迫使钢渣碎裂，加盖热闷后使钢渣进一步粉化，这样操作避免了高温炉渣装车外运的危险性。（2）便于机械化运行，减少了运行成本。车间热闷渣后，由铲车或是抓斗机装入火车渣斗，然后运至厂区二次处理站，大块的进行破碎后也装火车斗运 至二次处理站，全部机械化处理。国丰120吨炼钢厂钢渣有专门的运输车装罐外运，而车间内热闷渣即节省了此部分费用，又起到初步处理钢渣的作用，为下一步的钢渣二次处理和利用提供了便利条件。（3）处理过程环保

9、，处理后可直接利用。钢渣倾翻至渣池后，打冷水使其冷淬，加盖热闷后钢渣粉化效果好，渣、铁得到很好的分离，同时加盖处理也防止了蒸汽的外泄，处理后的钢渣可以直接作为进行二次利用，如水泥的原料等。 考虑到钢渣处理过程要求操作简易性与实用性，运输过程中稳定和安全性，确定钢渣一次处理的工艺方案为热闷工艺。2、蒸汽余热发电技术、蒸汽余热发电技术 新建渤海钢铁炼钢厂将利用转炉产生的余热蒸汽进行发电。3套120吨转炉汽化冷却产生的蒸汽出了满足炼钢系统的用汽外，还将富裕21.823.8t/h。设计的炼钢区蒸汽管网将与全场外网相连，将富裕的蒸汽通过自动控制调节阀后并入全场1.27MPa的低压外网，用于余热发电项目。

10、 3、转炉回收再利用、转炉回收再利用 转炉炼钢产生的煤气80Nm/吨钢。煤气将经过干式除尘器后将内含灰尘量降到1015mg/Nm，利用加压机输送到各个用户或是轧钢加热炉，从而实现了转炉煤气再利用，降低了转炉炼钢的能耗。 炼钢厂先进生产技术炼钢厂先进生产技术 1、铁合金烘烤技术 铁合金烘烤技术是今年新兴的一项干燥铁合金先进技术。近年来，由于钢水中氢【H】含量超标造成的连铸坯出现中心白点、皮下气泡等缺陷的情况越来越多，铸坯废品率居高不下，成为影响转炉钢铁料消耗的一个重要原因。 铁合金烘烤技术解决的就是这个问题。铁合金烘烤技术是利用转炉回收的煤气通过烘烤炉燃烧，释放出高热能的烟气，从而对料仓中铁合金

11、进行高温烘烤，一般烘烤温度在200 500。这样将会把铁合金中的水分蒸发出来，避免了带入钢水中，增加氢【H】含量。另外铁合金经过烘烤后加入钢水罐中，将降低对钢水的吸热，减少温差，对控制炉后钢水温度的稳定性，也有一定的作用。2、铁水脱硫复合喷吹法 目前铁水预处理脱硫技术从混合方式上来说有两种较为成熟的技术：搅拌法和喷吹法。从脱硫试剂的种类上区分，主要是钙系脱硫剂和镁系脱硫剂。 渤海炼钢厂的铁水预处理脱硫系统采用的钙系喷吹法，主要是石灰与颗粒镁混合后喷入铁水中。之所以没有选择单吹颗粒镁法或搅拌法，主要是考虑到以下几个方面： （见下页图表）序号项目名称搅拌法（KR）喷吹法1脱硫剂CaO + CaF2

12、CaO+MgMg2脱硫效率高、稳定低温铁水高、高温铁水低、效果稳定低温铁水高、高温铁水低、效果稳定3回硫情况不易回硫不易回硫易回硫4铁水温降多较少少5喷溅情况无喷溅较少较少6铁水罐内新增渣量 kg/t125.01.07新增渣量铁损 kg/t 多 10较少 7少 68运行成本低较低高9技术成熟性成熟成熟成熟10设备维护量大小较小不同处理方式/不同处理剂的对比表3、钢水二次精炼炉的应用、钢水二次精炼炉的应用 新建唐山渤海钢铁炼钢厂将采用双精炼法，深度精炼，降低钢水的杂质含量，提高钢水纯净度： LF精炼炉：LF炉精炼能耗低、易操作，钢水包中直接在线进行钢水的深度脱硫、进一步去除钢水中的杂质含量，是目

13、前被广泛使用的一种精炼手段。另外LF炉还将作为生产调度中的一种事故缓冲手段，一方面避免了粘包，同时也减少了钢水损失。 VOD精炼炉：VOD炉是在LF炉的基础上，根据钢种对钢水内部杂质、各种气体含量以及钢水中合金化程度的要求不同而设置的一种深度精炼的手段。VOD与RH炉相似，采用真空下的精炼，它可以将钢包内的净压力降到67.7Pa，利用在钢水内外的氢气、氧气和氮气分压不同而进行深度去除气体的一种精炼方法，同时对于深度脱硫也有一定的作用。 采用双精炼法，特别适用于生产汽车钢板、弹簧钢和刀具钢、冷镦钢等特殊钢种。4、连铸机动态二冷水控制、连铸机动态二冷水控制 新建渤海钢铁炼钢厂连铸项目将采用二冷水动

14、态控制模型，二冷动态控制将根据钢水的温度、成分以及过热度的不同进行动态控制二冷水的水量，在保证铸坯生成一定厚度的情况下，尽量减少二冷水量的耗量，既能减少铸坯表面的缺陷，又能减少水量的消耗。5、结晶器电磁搅拌技术、结晶器电磁搅拌技术 电磁搅拌技术也是今年来被广泛使用的旨在提高铸坯内外质量的一种有效技术。根据电磁搅拌在铸机安装位置的不同可以分成三种： 结晶器电磁搅拌（MEMS ）搅拌器安装在结晶器铜管处。二冷区电磁搅拌（SEMS ）搅拌器安装在铸坯外面。凝固末端电磁搅拌（FEMS ）用于方坯连铸 搅拌器安装在铸坯外面 。 结晶器电磁搅拌根据电磁搅拌在结晶器处安装的位置的不同又可以分为外置式电磁搅拌

15、技术和内置式电磁搅拌。 渤海工程的连铸机将采用的是第一种结晶器电磁搅拌技术。，它是利用电磁线圈通电后产生的强大磁场在铸坯内部形成不同程度的金属流场，从而起到均匀铸坯内部成分的作用，一方面减少柱状晶的生长，增加等轴晶的成长几率，另一方面减少铸坯内部的中心 偏析、中心疏松等现象，降低了铸坯废品率，提高了铸坯的延展性，有利于下一步铸坯连轧。6、大包下渣检测技术、大包下渣检测技术 大包下渣检测技术同样也是近年来发展、成熟的一项先进技术。它主要是利用钢渣和钢水在流经大包长水口的过程中，造成的冲刷大包长水口震动参数不同进行设计、制造，它是目前控制钢渣流进中包内的有效控制手段之一。 下渣检测技术对于冶炼高纯

16、净钢、减少中包渣量，避免渣子流入结晶器是一项有效的手段。下渣量的减少将大大降低铸坯的拉漏、铸坯的夹渣机率，提高了铸坯的表面质量。安装在大包机械手上的下渣检测装置1、炼钢连铸系统共分以下13个重点区域或是工号，炼钢连铸工程以下面的13项工号为基础，支撑了整个炼钢连铸工程：1）、土建及钢结构；2）、铁水预处理系统；3）、转炉系统；4）、氧枪系统；5）、转炉主控楼系统；6）、上料和投料系统（地下料仓、皮带机和废钢间等）；7）、汽化系统；8）、除尘系统（一次除尘、二次除尘、三次除尘）；9）、钢水二次精炼系统（LF精炼炉、VOD精炼炉）；10）、连铸机系统（方坯连铸机和矩型坯连铸机）；11）、天车系统；

17、12）、炼钢连铸水处理系统（包括车间内外水管廊、中央水泵房）；13）、各类地面车辆；14）全厂综合管线；2、各工号的建设周期、难点、特点及相关关系 炼钢系统划分的13个子项目工程特点不同，施工周期存在较大的差异，重点工号的施工周期均在5-7个月，例如炼钢主控楼的的施工周期 5个月，循环水泵房的施工周期在6个月，旋流井的施工周期6个月。 施工的难度是造成周期长的一个重要原因。例如转炉主控楼的土建工程，国丰南区120吨的转炉主控楼当时土建施工高峰期的施工人数在800人左右，施工周期5个半月。原因一是主控楼作为工厂参观的主要建筑物，结构设计和内外装修工程要求严格；二是主控楼是全厂用电的中枢神经，因此

18、主控楼在考虑各系统电控通道方面要求极为严格，不管是各类线缆的铺设通道设计，还是室内的防火、消防、高压防护等级等方面。 各子项目的相关关系。转炉系统、连铸系统以及辅助系统三大分项工程是相辅相成的，我们不能去考虑那个最重要而优先施工那个。工程建设的最终目的是生产，围绕生产开展项目的建设，因此能够准确确定他们之间的相互关系是工程建设是否顺利的一个重要前提条件。而三大分项工程遵循的是一个原则：工艺原则。所谓的工艺原则是指各子项目工程的建设先后顺序是以炼钢、连铸工艺为基准而确定的。3、建设策略 第二部分中已经说过了工程建设遵循工艺原则，围绕着这个原则，精心组织、合理分工、狠抓主线、兼顾辅助则是项目建设的

19、策略。 所谓的精心组织、合理分工是指精心组织现场施工人员，合理分配各类机具、物资。人员、机具和物资是保证工程建设的根本所在，如何能够合理的分配人员、物资则关系到工程建设的工期，精心组织各子项目的施工则能够保证施工的安全、质量。人员、机具和物资的合理分配首要考虑的就是分清工程建设的主线和辅线。 何谓工程建设的主线和辅线，又如何划分？回答这个问题就到了上面提到的工程建设遵循的原则。主线和辅线就是按照工艺原则进行划分和分类的。 工艺主线：水处理系统、电控系统、铁水预处理、转炉、精炼和连铸。现场的实际建设主线则又要考虑各子项目施工周期的不同而有所调整，例如精炼系统（包括LF精炼炉、VOD精炼炉）的工程施工量小、难度小、周期短，因此安排在施工后期进行。 工艺辅线：全厂的天车系统、汽化系统、上料投料系统以及除尘系统等。在现场实际施工过程中，同样要考虑施工周期、施工难度等因素，因此部分工艺辅线调整为施工主线内的内容，例如一次除尘项目。如果仍然按照辅线来考虑一次除尘的施工，则会在后期的调试过程拖工程的后腿。 总之，项目建设阶段各子项目的建设优先安排除了考虑冶金行业工程建设的原则以外，又要根