第六章 转炉炼钢新.ppt

1、第六章 转炉炼钢新技术,钢铁作为经济活动中的重要物资，其生产和消费集中反映了世界经济发展状况。高强度和长 寿命是新一代钢铁材料的研究热点，也是当今世界钢铁材料科技发展的重要方向。新一代钢铁材 料具有三个特征：一是超细晶化，达到微米级组织；二是高洁净化，达到经济洁净度；三是高均 匀化，消除宏观偏析（中心偏析）。 炼钢技术(高洁净钢生产技术) 提高钢的洁净度可以明显降低薄板的表面缺陷，提高钢的内在质量及钢材的加工性能，延长 材料的使用寿命。 (1)完善铁水“三脱”预处理工艺，转炉采用顶底复吹和少渣冶炼技术，实行静态和动态模型控制； (2)开发采用多功能炉外精炼技术，满足钢水深脱碳、深脱硫、脱氧、成

2、分精确控制和夹杂物变性处理等要求； (3)转炉炼钢过程自动化系统； (4)氧化物冶金技术(脱氧与夹杂物的去除)氧化物冶金技术的实用化研发是当前炼钢技术发展的重点，正在一步步走向实用化。,第一节 顶底复吹转炉炼钢 由于顶吹转炉和底吹转炉在冶炼过程中存在着各自的弱点，因此卢森堡、日本、美国 于1977年开始在氧气顶吹转炉炼钢过程中采用了顶底复合吹炼工艺。 所谓复合吹炼工艺，对氧气顶吹转炉而言，就是除了从原有的顶部氧气喷枪保持一定 距离向金属熔池喷吹氧气外，还通过炉底向金属熔池喷吹一定量的气体，以加快冶金反 应。 氧气顶吹转炉在冶炼过程中，对金属熔池的搅拌力主要来自熔池内部脱碳反应生成的 一氧化碳气

3、泡的上浮力与膨胀力，其次才是顶吹氧枪氧气流股对金属熔池的冲击作用。冶 炼初期和冶炼低碳钢的末期由于脱碳反应缓慢，生成的一氧化碳很少，因此熔池的搅拌很 弱，结果冶金反应随之减慢，很难趋近于平衡状态，这是氧气顶吹转炉炼钢法工艺本身的 弱点。 采用复合吹炼法后，由于有底吹气体强化了金属熔池的搅拌，使冶炼反应比较容易趋 近于平衡状态，从而克服了单纯顶吹的弱点。其结果是降低钢铁料消耗，并节约铁合金的 用量，有利于低碳钢的冶炼和减少造渣材料的用量。,通常炉底供气采用喷嘴和透气砖两种方法。供气种类可选择非氧化性气体如氩、氮等，也可以选用氧化性气体如氧、空气等。在采用氧气时。只能采用喷嘴并需要使用保护性气体或

4、液体（碳氢化合物和燃料油）。 复合吹炼对氧气底吹转炉而言，除仍保留底吹转炉原有的底部供氧喷嘴外，还在顶部配备供氧喷枪。自金属熔池上部喷吹氧气，能使炉气中的一氧化碳在炉膛内进行二次燃烧，从而提高转炉的热效率，达到增加炉料中废钢比的目的。 总之，转炉顶底复合吹炼工艺是转炉炼钢的一项重大技术改革。从转炉底部吹入适量的惰性气体进行搅拌，可改善转炉冶炼过程的冶金条件，减少吹损，提高金属收得率，降低原材料消耗，提高生产效率，兼具顶吹转炉的优点。因而近几年来，这项技术在一些先进工业国家和我国发展得很快。,本钢炼钢厂150t转炉采用复吹转炉强化冶炼工艺，在炉容比仅为0.67的条件下， 使供氧强度提高到3.7m

5、3/min，冶炼周期平均缩短22min。 本钢150t转炉采用复吹转炉强化冶炼工艺后获得明显的经济效益： 1)大幅度提高了钢产量，年增产钢量100万t； 2)提高了钢水质量，终点钢水碳氧浓度积0.0023，终点磷平均为0.0042%，平均脱磷率达到90.3%； 3)降低了生产成本，平均出钢碳为0.06%的工艺条件下，终渣FeO平均降低到12.75%，钢中残锰高于0.08%，平均降低生产成本7.5元/t； 4)实现负能炼钢，采用强化冶炼工艺之前，本钢炼钢工序能耗为23.5kg/t，采用强化冶炼工艺之后，工序能耗降低到-0.66kg/t。,第二节 副枪操作,1.副枪作用,2.副枪的要求 (1)能在

6、吹炼过程中及吹炼终点时快速测定熔池温度,精度至少在15 。. (2)能在吹炼过程中及吹炼终点时快速测定熔池含碳量,精度至少在0.04% 。 (3)能在吹炼过程中提取金属试样,试样能代表熔池主体。 (4)能测量液面高度,精度10mm 。 (5)留有扩大探头功能的余地。,3.副枪的结构 枪管,探头,给头装置,换枪机构等组成 枪管由四层无缝钢管组成, 中心为探头运行通道, 第二层为导线与吹压缩空气通道, 三四层为进出水管路。 4. 探头连接 当连接周期开始时，以下步骤自动执行。 从贮存室内取出探头； 运送探头到探头倾翻臂； 由探头夹持器夹住探头； 旋转探头倾翻臂至垂直位置； 关闭导向锥； 低速下降副

7、枪，直到检测出探头连接好为止； 打开导向锥和探头夹持器； 旋转探头倾翻臂到水平位置； 提升副枪到预设定高度。,5. 副枪测量 当测量周期开始时，以下步骤自动执行。 移动到测量位置；用高流量氮气吹扫副枪入口；打开密封帽； 等待过程传来的连锁信号氧气流量和底吹流量减少至设定值； 根据速度设定降低副枪； 到达设定点停止副枪下降（插入深度大约70cm）；开始测量； 6. 复位 测量周期结束后，自动运行复位周期，以下步骤自动执行。 根据设定速度提升副枪； 在预设定的副枪高度关闭和打开刮渣器； 关闭密封帽和停止高流量氮气吹扫； 移动到探头取下位置；下降副枪直到探头位于探头取下装置中； 打开探头取下装置，将

8、探头投入到探头收集槽中；移动到连接位置；,7.副枪的参数,第三节 溅渣护炉,1.炉龄 转炉炉衬寿命是指自转炉炉村投入使用起到更换新炉衬止一 个炉役期间炼钢的炉数。 凡是经过简单的热补、喷补等补炉措施后，又能继续冶炼时，则炉龄可以连续计算；但采用冷 炉后进行挖补，或部分更换炉衬时，应视为新的炉役期，炉龄不能连续计算。 2.溅渣的作用 3.溅渣的要求,溅渣护炉技术对于氧枪喷头的要求是氮气流股的动量越大越好，产生的喷溅 越大越好，在短时间内能将炉渣均匀的溅在炉衬的各个部位，为此，在溅渣氧枪喷 头设计时，要求孔数要少，张角要小，压力要高，流量要大，马赫数高。溅渣护炉 是一项非常重要的技术，在全国都取得

9、了非常好的技术经济效益，炉役寿命大大提高，各炼 钢厂采用溅渣护炉技术是逐渐进行的。在此过程中，并未对氧枪喷头提出新的要求，随着冶 炼钢种的要求越来越高及各炼钢厂在薄利时代追求效益的最大化，现有氧枪喷头使用的弊端 就呈现出来了。为了提高转炉冶炼工艺效果和溅渣护炉工艺效果，必须设计、制作专用炼钢 氧枪和专用溅渣氧枪，把现有的氧枪区分成两类，使其充分发挥各自的优点，满足时代对于 炼钢厂的要求。 4. 溅渣的效果 采用溅渣护炉后，我国大中型转炉炉龄平均提高34倍，炉衬寿命可达000030000炉。 衬砖消耗吨钢降低0.21.0kg，全国转炉吨钢平均获益4.0元。,鞍钢第二炼钢厂北区（原第三炼钢厂）有公

10、称容量150t转炉两座 为了提高 转炉冶炼工艺效果和溅渣效果，我们对氧枪喷头设计参数重新进行了优化设计，同时 在现有快速氧枪横移的基础上把吹炼氧枪和溅渣氧枪分开，设计制作了专用吹炼氧枪 和专用溅渣氧枪。 我们首先在180t转炉上，对299氧枪进行了重新设计。炼钢氧枪采用5孔，各项指标明 显提高，吹炼时间缩短至18min。溅渣枪采用4孔，设计氮量30200 NM3/h。溅渣护炉时氮气 压力和氮气流量尽可能的开大，溅渣时间缩短到34min。这支溅渣氧枪，即在炼钢氧枪报 废的换枪时间内，溅渣氧枪可以照样炼钢。因此，这支溅渣氧枪是兼用的，以溅渣为主，炼 钢为辅。另一方面，长时间使用炼钢氧枪，炉底有上涨

11、的趋势。当炉底上涨到一定程度，采 用溅渣氧枪炼两炉钢，侵蚀一下炉底，使炉底恢复正常形状。由于这支溅渣氧枪是兼用的， 所以流量设计的不是很大。 使用专用冶炼氧枪和专用溅渣氧枪后，平均冶炼时间缩短2分 钟，平均溅渣时间缩短1分钟，减轻了工人处理氧枪沾钢的劳动强度，提高了氧气利用系数， 降低了氧气消耗，降低了氮气消耗，年可创效益万元。,第四节 挡渣出钢,1.挡渣目的 是为了生产纯净的钢，此外还具有下列好处： (1) 可降低Al, Si, Mn脱氧合金的消耗量。 (2) 可减少回磷。 (3) 可减轻耐火材料损坏（出钢口、钢包内衬和钢包喷射用的喷枪）。 2. 挡渣方法 (1) 挡渣球 是将比重介于钢液和

12、炉渣比重之间的挡渣球在主出钢至3/44/5时用工具伸人炉内出钢口上方，将挡渣球加到出钢口处，由于匕抓飞系泊渣球沉浮于沪橙、钢液交男面在钢水出完时，被旋转流吸力的作用而落入日钢口里，使炉渣不流入洞包， (2) 挡渣塞 由西德曼内斯曼开发的短矛形塞杆有效地阻止了炉渣进入出钢流。塞杆是由一个用硅酸锆作成的圆锥形塞体，塞头上有互成120。的三条沟槽，以便当塞杆塞住出钢口后让钢水能流出。,(3) 气动挡渣器 最早由奥钢联研制，是把高压气体从炉外吹人出钢口，以截断从出钢口流出的渣， 来实现挡渣的。 气动挡渣器的关键部位是喷咀，喷咀是个铸铁件，它安装在一个杠杆的端部，这个 杠杆可以通过气缸，从侧面旋转到出钢

13、口封堵位置上来。要求喷咀能对准出钢口中心线。 在吹炼和出钢过程中，挡渣器处于非工作位置，出钢后期，当目测钢流出现渣时， 按动按钮，启动旋臂，经过0.51秒旋臂开到挡渣位置，通过喷咀向出钢口吹压缩空气或 N2，所需压力根据炉子的大小和出钢口的尺寸而定，其范围为10一16MPa。使用气动挡渣器必须注意：（1）维护好出钢口。 （2）喷咀巾心线和出钢口中心线对准。 （3）连续对气缸进行冷却。对大型转炉，当气流冲力不足以挡住渣流，这时转臂可改 为带锥形的木塞或纸塞进行挡渣。 使用气动挡渣器，操作良好时，出钢带渣可达到5kg/t钢。,第五节 钢渣粒化,第六节 转炉烟气分析动态控制炼钢技术,第七节 钢铁行业

14、清洁生产转炉负能炼钢工艺技术,1、技术原理 转炉实现负能炼钢是衡量一个现代化炼钢厂生产技术水平的重要标志，转炉负能炼 钢意味着转炉炼钢工序消耗的总能量小于回收的总能量，即转炉炼钢工序能耗小于零。转 炉炼钢工序过程中支出的能量主要包括：氧气、氮气、焦炉煤气、电和使用外厂蒸汽，而 转炉回收的能量主要包括：转炉煤气和蒸汽回收。传统“负能炼钢技术”定义是一个工程概 念，体现了生产过程转炉烟气节能、环保综合利用的技术集成。 2、 工艺流程 转炉负能炼钢工艺技术在转炉生产流程中体现，能量变化指标从消耗部分与支出部分折 算而来。该技术工艺流程包括生产流程和能源支出/回收利用技术工艺流程。 最初提出负能炼钢技

15、术时，转炉炼钢工序定义为从铁水进厂至钢水上连铸平台的转炉生产全 部工艺过程。随着炼钢技术发展，炼钢厂增加了铁水脱硫预处理、炉外精炼等新技术，而炉 外精炼特别是LF炉能耗较高，整体计算,实现负能炼钢难度大大增加，但从提升转炉炼钢整 体技术水平出发，评价负能炼钢技术水平应包括炉外精炼等。,3、 主要设备 转炉钢生产工艺必须的生产设备铁水预处理炉、顶底复吹转炉、炉外精炼炉等，还 应包括转炉煤气净化处理、余热利用及转炉煤气利用等设备。如OG法等湿式除尘设备 或LT法等干式除尘设备、除尘风机、余热锅炉、回收转炉烟气物理热设备及各种转炉煤 气利用技术设备等。 4、主要技术经济指标 转炉负能炼钢技术清洁生产

16、指标：煤气平均回收量达到90 m3/吨钢；回收煤气的热值应大于7MJ/m3（CO含量应大于55%）；蒸汽平均回收量80Kg/吨钢；排放烟气含尘量10 mg/m3。若按全面推广应用转炉负能炼钢技术，单位产品节能23.6Kg标煤/吨钢计算， 5、 技术应用情况 我国大型转炉负能炼钢技术已日益成熟，宝钢等企业已达到国际领先水平；中型转炉已逐步实现负能炼钢；小型转炉也初步具备相应生产装备条件，通过加强煤气回收也可实现负能炼钢。相关企业在应用转炉负能炼钢技术过程中取得的经验有：提高转炉作业率，缩短冶炼周期可降低冶炼电耗；优化二次除尘风机运行参数，实现节电；采用计算机终点控制等技术，降低氧气消耗；加强设备维护，加强煤气回收，减少转炉煤气放散率；采用蓄热燃烧技术烘烤钢包，有效增加转炉煤气用户；缩短冶炼时间，提高生产效率；合理优化工艺流程。,6. 技术使用单位 宝钢是我国最早实现“负能炼钢”的钢铁企业，虽然调整品种结构，增加炉外精炼、电磁搅拌等耗能新工艺装备，转炉工序能耗压力加大，但通过深入挖潜，继续保证了转炉负能炼钢技术有效实施。 近年来武钢三炼钢、马钢一炼钢、鞍钢一炼钢、本钢、唐钢等一批中型转炉也都成功应用负能炼钢技术，在莱钢等小型转炉负能炼钢技术也取得突破。但各技术使用单位在负能炼钢涵盖范围方面还不统一，有些企业未将铁水脱硫预处理、炉外精炼等能耗纳入其