转炉炼钢(炼钢工艺学)

第五章转炉炼钢工艺5.1现代转炉炼钢发展趋势5.2氧气转炉炼钢及设备特点5.3转炉炼钢工艺制度5.4复吹转炉炼钢工艺5.5转炉的其他冶炼工艺介绍5.6转炉典型钢种的冶炼及其质量5.7转炉炼钢过程自动控制5.8转炉溅渣护炉技术自供热转炉的发展演变过程5.1现代转炉炼钢发展趋势由传统供热向外加燃料联合供热转炉的发展演变过程转炉炼钢功能的发展和完善5.2氧气顶吹转炉炼钢及设备特点氧气转炉炼钢的特点•生产率高、钢中气体含量少，钢质量好；•可炼品种多、原料适应性强；•成本低、投资少、建厂快；•生产较均衡，利于与连铸配合，利于实现生产的自动控制；氧气顶吹转炉设备炉体结构及倾动机构供氧系统供料系统废气处理系统送往高炉利用吸滤池渣罐水封逆止阀进入煤气柜不回收时放空洗涤塔炉顶料仓带式运输机电动机传动机构振动给料器电子称实心轴风机烟道支架溜槽文氏管脱水器密封料仓转炉氧枪氧气顶吹转炉及其附属设备示意图回收煤气汽包沉淀池转炉炉体结构及倾动机构炉帽（锥形）：水冷炉口（顶部）出钢口（炉帽与炉身交界处）炉壳档渣板（环形伞状）炉身（圆筒形）筒球型炉底（球形）锥球型炉体金属结构托圈截锥型耳轴转炉轴承座工作层炉衬——炉膛内腔填充层永久层倾动机构——电动机、减速装置（减速机、制动装置等）氧气顶吹转炉设备散状料供应系统主要设备组成及其作用主要设备有地面料仓、提升运输设备、高位料仓、称量和加料设备。生产流程如下：散状料地位料仓皮带运输等斗式提升机高位料仓电磁振动给料器自动称量漏斗汇总漏斗溜槽转炉炉口皮带运输机（皮带走廊）氧气顶吹转炉设备废气处理系统转炉烟气净化及回收处理的意义——防止环境污染、回收能源。烟气的处理方式有燃烧法与未燃法两种烟尘的净化方式也有两种，即湿式净化与干式净化。o目前绝大多数顶吹转炉的烟气是采用未燃法（氮幕法）、湿法净化回收系统，称OG系统；o有的也采用未燃、干式净化回收系统，又称LT系统。o烟气除尘设备——洗涤除尘器（文氏管）、静电除尘器、布袋除尘器等。燃烧法与未燃法除尘特性比较项目燃烧法未燃法空气燃烧系数α＞1（α＝1.2或3～4）α＜1（α=0.08）烟气成分以CO2、N2为主以CO（转炉煤气）为主烟尘成分以Fe2O3为主，颗粒细小以FeO为主，颗粒较大冷却方式废热锅炉法（α＝1.2）空气冷却法（α＝3～4）汽化冷却控制α的方法活动烟罩活动烟罩和炉口压力调节法或氮幕法（OG法）优缺点操作简单，运行安全。处理烟气量大（是未燃法的4～6倍），系统设备庞大基建投资高；颗粒细小，除尘效率低。烟气量(α很小)，设备体积小，投资省（仅为燃烧法的50％～60％）；且可回收煤气；颗粒较大，除尘效率高；烟气成分以CO为主，系统运行安全性差，易发生爆炸事故。故要求系统的密封性要好。趋势采用该法除尘且回收煤气OG系统的流程：烟气→烟罩→汽化冷却烟道→一级文氏管→90度弯头脱水器→二级文氏管→90度弯头脱水器→丝网脱水器→回收→三通阀→水封逆止阀→V形水封→煤气柜风机放散→旁通阀→放散烟囱测定孔一级文氏管放散烟囱煤气柜V形水封上部安全阀汽化冷却烟道水封逆止阀二级文氏管下部安全阀上烟罩上烟罩烟裙流量计90度弯头脱水器风机旁通阀三通阀丝网除雾气OG系统的流程示意图LT法净化、回收系统工艺流程LT法净化、回收系统工艺流程未燃烟气（800～1000℃）→活动罩裙→冷却烟道（或余热锅炉）→蒸发冷却器（蒸发冷却塔）→煤气冷却（150～200℃）、干燥（水雾蒸发）、除粗尘→干粗尘回收→三通阀→冷却塔→煤气柜电除尘器（除细尘）→风机（ID）→切换站（73℃）干细尘放散→放散烟囱(氮气引射装置)热压块设备（压块）→转炉静电除尘器的主要特点:•除尘效率高（净化效率高），可达99.9％，而且稳定，不受烟气量波动的影响，最适宜捕集小于1μm的烟尘；•处理烟气量大，阻力损失小（一般在30毫米水柱以下），可用于高温烟气；•维护费用较低，使用寿命长。•但一次性投资高（设备投资费用大），设备庞大，占地面积大。•选用时要考虑设置增湿塔，降低烟尘电阻率后再进入静电除尘器，才能发挥其特性（电除尘器适宜烟尘电阻率为108～1011Ω·m）。布袋式除尘器工作原理滤袋尘粒出口净气含尘气体反吹风机反吹管传动布袋式除尘器布袋式除尘器是干式除尘设备，由许多单体布袋组成。工作原理如下：布袋是由普通涤纶或高温纤维、或玻璃纤维制成的编织袋。含尘气体通过布袋过滤，尘埃附着于布袋表面，使气与尘分离，气得到净化。附着于布袋表面的尘埃，定期通过反吹风使其脱落，得到清理。5.3转炉炼钢工艺制度冶炼过程概述从装料到出钢，倒渣，转炉一炉钢的冶炼过程包括装料、吹炼、脱氧出钢、溅渣护炉和倒渣几个阶段。一炉钢的吹氧时间通常为12-18min，冶炼周期为30min左右。上炉钢出完钢后，倒净炉渣，堵出钢口，兑铁水和加废钢，降枪供氧，开始吹炼。在送氧开吹的同时，加入第一批渣料，加入量相当于全炉总渣量的三分之二，开吹4-6分钟后，第一批渣料化好，再加入第二批渣料。如果炉内化渣不好，需加入第三批萤石渣料。吹炼过程中的供氧强度：小型转炉为2.5-4.5m3/(t·min)；120t以上的转炉一般为2.8-3.6m3/(t·min)。冶炼过程概述◆开吹时氧枪枪位采用高枪位，目前是为了早化渣，多去磷，保护炉衬；◆在吹炼过程中适当降低枪位的保证炉渣不“返干”，不喷溅，快速脱碳与脱硫，熔池均匀升温为原则；◆在吹炼末期要降枪，主要目的是熔池钢水成分和温度均匀，加强熔池搅拌，稳定火焰，便于判断终点，同时使降低渣中Fe含量，减少铁损，达到溅渣的要求。当吹炼到所炼钢种要求的终点碳范围时，即停吹，倒炉取样，测定钢水温度，取样快速分析[C]、[S]、[P]的含量，当温度和成分符合要求时，就出钢。◆当钢水流出总量的四分之一时，向钢包中的脱氧合金化剂，进行脱氧，合金化，由此一炉钢冶炼完毕。冶炼过程概述1、冶炼前的准备操作用具的准备补炉操作转炉溅渣护炉2、冶炼操作摇炉进料操作转炉冶炼特征演示转炉倒渣、出钢转炉操作全程演示冶炼工艺制度炉前用具炉后用具炉前操作用具取样瓢；补炉长瓢2；补炉短瓢；刮板；撬棒；竹片条；铝条；样模；铁锹；长钢管；测温枪；合金料桶或运料小车；吹氧管；鎯头把炉后用具示意图炉后操作用具补炉长瓢(与炉前共用)；补炉短瓢(与炉前共用)；撬捧(与炉前共用)；长撬捧；泥塞棒；氧气皮管，氧气管(与炉前共用)；铁锹；鎯头(与炉前共用)；出钢口塞；挡渣球。•转炉简介•转炉解剖•现场转炉炉内演示•补炉操作程序请单击画面转炉是炼钢的反应容器，它由炉帽、炉身和炉底组成。在炉帽和炉身的连接处安置一个出钢口转炉剖面图转炉炉内请单击画面请单击画面补炉操作程序补炉底程序1）摇炉使转炉大炉口向下，2）倒净炉内的残钢、残渣。3）摇炉至补炉所需的工作位置。4）摇动炉子至加废钢位置往复摇动炉子，一般不少于3次。5）降枪。开氧吹开补炉砂。6）烘烤补大面程序一般对前后大面(前后大面也叫作前墙和后墙)交叉补。1）摇炉使转炉大炉口向下，倒净炉内的残钢、残渣。2）摇炉至补炉所需的工作位置。3）倒砂4）贴砖5）喷补6）烘烤•转炉溅渣护炉简介•转炉溅渣护炉操作演示溅渣护炉工艺是在转炉出钢后，在炉内留有适当的炉渣，然后插入喷枪，籍以向炉内吹入高压氮气，使炉渣飞溅，覆盖到炉壁上，经冷却、凝固并形成具有一定耐火度的渣层，从而保护了原有炉衬，延长了转炉寿命。转炉溅渣护炉操作演示请单击画面转炉摇炉进料注意事项转炉倾动机构简介转炉兑铁水操作程序转炉兑铁水操作现场图示转炉加废钢操作程序转炉加废钢、兑铁水现场操作摇炉进料注意事项1、摇炉进料时必须集中思想，向前或向后摇炉要到位。2、必须立即将摇炉手柄回复到零位，使转炉止动定位。3、兑铁水基本转倾角度为+60°，进废钢基本转倾角度为+45°，但兑铁水、进废钢的实际操作均需作必要调整。倾动角度调整严格听从炉前指挥人员的指挥。4、进料前要进行检查，一般不采用留渣作业。5、为确保安全，炉料进炉前要先按警铃，示意炉口正前方平台上人员避让，特别是新开炉及补炉后第一炉。6、倒渣前必须要先按“倒渣警铃”，要求清渣组准备好渣包并通知炉下人员远离，以防人员烫伤。倾动机构使转炉正反360度旋转的机械设备，以便进行兑铁水、加废钢和倒渣的工艺操作。倾动机构包括电动机、制动器和减速器。转炉炉体倾动的类型：（1）落地式（2）半悬挂式（3）悬挂式（4）液压倾动转炉兑铁水操作程序兑铁水A准备工作转炉具备兑铁水条件或等待兑铁水时，将铁水包吊至转炉正前方，吊车放下副钩，炉前指挥人员将两只铁水包底环分别挂好钩。B兑铁水操作1)炉前指挥人员站于转炉和转炉操作室中间近转炉的侧旁(如图所示)。指挥人员的站位必须能同时被摇炉工和吊车驾驶员看到，又不会被烫伤的位置。2)指挥吊车驾驶员开动大车和主、副钩将铁水包运至炉口正中和高度恰当的位置。3)指挥吊车驾驶员开小车将铁水包移近炉口位置，必要时指挥吊车对铁水包位置进行微调。4)指挥吊车上升副钩，开始兑铁水。5)随着铁水不断兑入炉内，要同时指挥炉口不断下降和吊车副钩的不断上升，使铁水流逐步加大，并使铁水流全部进入炉内，而铁水包和炉口互不相碰，铁水不溅在炉外。6)兑完铁水指挥吊车离开，至此兑铁水完。转炉兑铁水操作现场图示A准备工作废钢在废钢跨装入废钢斗，由吊车吊起，送至炉前平台，由炉前进料工将废钢斗尾部钢丝绳从吊车主钩上松下，换钩在吊车副钩上待用。如逢雨天废钢斗中有积水，可在炉前平台起吊废钢斗时将废钢斗后部稍稍抬高或在兑铁水前进废钢。B加废钢操作炉前指挥人员站立于转炉和转炉操作室中间近转炉的侧旁(同兑铁水位置)。待兑铁水吊车开走后即指挥进废钢。1)指挥摇炉工将炉子倾动向前(正方向)至进废钢位置。2)指挥吊废钢的吊车工开吊车至炉口正中位置。3)指挥吊车移动大、小车将废钢斗口伸进转炉炉口。4)指挥吊车提升副钩，将废钢倒入炉内。如有废钢搭桥，轧死等，可指挥吊车将副钩稍稍下降，再提起，让废钢松动一下，再倒入炉内。5)加完废钢后即指挥吊车离开，指挥转炉摇正，至此加废钢毕。加废钢操作程序现场转炉兑铁水加废钢操作请单击画面5.3.1原料装入制度装料工艺对转炉炼钢的技术经济指标有明显的影响。对使用废钢的转炉，如先装废钢后兑铁水，为了保护炉衬不被废钢击伤，应先加洁净的轻废钢，再加中型和重型废钢。过重的废钢，最好在兑铁水后加入。为了防止炉衬过分急冷，装完废钢后应立即兑入铁水。炉役末期，以及废钢装入量很大的转炉，均应先兑铁水后加废钢。5.3.1原料装入制度不同的转炉，以及同一转炉在不同的生产条件下，都有其不同的合理的金属装入量。装入量过大，喷溅增加，熔池搅拌不好，造渣困难，炉衬特别是炉帽寿命缩短，供氧强度也因喷溅大而被迫降低。装入量过小，炉产量减少。因熔池过浅，炉底容易受来自氧气射流区的高温和高氧化铁的循环流冲击，甚至损坏炉底。转炉控制装入量的三种方法定量装入在整个炉役期间，保持每炉的金属装入量不变。优点是生产组织简便，对大型企业尤为突出。缺点是容易造成炉役前期装入量偏大而熔池偏深，炉役后期装入量又偏小而熔池偏浅。大型转炉可以采用。定深装入在整个炉役期间，保持每炉的金属熔池深度不变。优点是氧枪操作稳定，有利于提高供氧强度和减少喷溅，不必担心氧气射流冲击炉底，可以充分发挥转炉的生产能力。缺点是装入量及出钢量变化极为频繁，采用模铸时铸锭很难配合。但对采用连铸的车间是有其优越性的。分阶段定量装入整个炉役按炉膛扩大的程度划分为若干阶段，各阶段实行定量装入。保持了比较适当的熔池深度及装入量的相对稳定性，既能满足吹炼工艺要求，也便于组织生产，为各厂普遍采用。影响金属装入量的因素1)炉容比炉容比是指转炉内部自由空间的容积(V)与金属装入量(T)之比，V/T。转炉喷溅和生产率均与其炉容比密切相关。国内外绝大多数转炉的V/T=0.8～1.0。一般在转炉容量小、铁水硅磷含量高、供氧强度大、喷头孔数少，用铁矿石和氧化铁皮冷却时，炉容比靠上限；反之，则靠下限。各阶段的金属装入量应能保证一定的炉容比。国内一些企业顶吹转炉的