迁钢炼钢连铸工艺知识

2019/10/3炼钢连铸工艺知识讲座2005年10月２5日迁钢炼钢分厂2019/10/3炼钢连铸工艺一、概述二、一期炼钢连铸工艺设备主要改进项目三、炼钢工艺炼钢基本任务及基本反应铁水脱硫处理炼钢原材料炼钢基本工艺制度转炉炉衬及溅渣护炉转炉顶底复合吹炼副枪及计算机炼钢四、炉外精炼五、方坯连铸工艺连铸工艺及设备连铸工艺参数的确定六、主要技术经济指标2019/10/3一、概述我国已成为世界上第一产钢大国，现正朝着迅速优化品种结构，提高质量，增强市场竞争力的方向发展。根据首钢生产能力转移和结构调整要求，迁钢公司炼钢一期工程于2004年10月12日正式投产,年产规模200万吨钢。2019/10/32019/10/3一期工程主要包括：•两座210吨转炉及配套设施•一座钢包吹氩站•两台8流方坯连铸机及配套设施•一座500立方米活性石灰套筒窑2019/10/3炼钢、方坯连铸工艺断面图2019/10/3目前二期工程已全面启动，预计2006年四季度竣工投产。二期建设完成后，炼钢主要装备有：•三座210t转炉，全部采用副枪及计算机炼钢、顶底复合吹炼、挡渣出钢。•三套铁水脱硫扒渣设施，铁水实现100%脱硫处理。•炉外精炼：（1）一座吹氩站（2）一座CAS-OB钢水精炼站（3）一座双工位电极旋转式LF钢包精炼炉（带钢包喷粉）（4）一座带顶吹氧RH真空精炼设施（预留一座）•两台不同断面的双流板坯连铸机，一台断面900—1600mm、另一台1100—2150mm。厚度230、250mm（以230mm为主），长度8000—10500mm，最大单重38.5t•两台方坯连铸机•两座500立方米活性石灰套筒窑2019/10/3迁钢炼钢分厂平面布置图2019/10/3转炉炼钢厂房横断面2019/10/3转炉炼钢厂房纵断面2019/10/3扒渣CAS-OBRHLF铁水脱硫炼钢迁钢炼钢分厂工艺流程吹氩连铸炉外精炼2019/10/3一期主要生产钢种：低合金钢、碳素钢。现主要冶炼钢号有HRB335、HRB400、Q235B、H08A、TQ235、08LS、1006、45#、Q215B、Q345B等。投产后四个月，从2005年3月起,月钢产量超设计能力,2005年计划产钢量205万吨。2019/10/32004年10月—2005年9月实际钢产量曲线2.048.5910.6015.3416.3017.7918.2118.1818.2118.9619.7218.600.005.0010.0015.0020.0025.0010月11月12月1月2月3月4月5月6月7月8月9月产量（单位：万吨）2019/10/3二期主要生产钢种：低碳钢、优质碳素结构钢、高强度低合金钢、深冲钢、汽车用钢、锅炉和压力容器用钢、船板、管线钢和IF钢。二期设计年产450万吨钢，其中板坯412万吨。2019/10/3二、一期炼钢连铸工艺设备主要改进项目一期炼钢连铸工艺设备改进主要有十八项:1.炼钢、精炼、连铸工艺过程等实现计算机自动数据采集、传送、报表自动生成，信息管理资源共享。对操作岗位，能够及时查询相关需求信息，便于实时调整、优化操作；对管理岗位，节省大量数据输入统计时间，能够及时统计、分析，便于及时指导、改进生产。2.炼钢全部采用活性石灰,石灰单耗低,一般为42-48kg/t。二炼钢现尚未全部采用活性石灰，2005年7月石灰单耗为68kg/t。3.铁水采用单吹颗粒镁脱硫，喷吹前铁水包形成富氧化钙质顶渣、严格的扒渣、废钢含硫控制、低硫副原料管理，用低硫铁水炼钢转炉终点回硫少，一般增硫值约为0.004%，二炼钢增硫值一般约为0.009%。2019/10/34.转炉复吹采用8支底吹透气元件，搅拌效果均匀良好。二炼钢采用4支底吹透气元件。5.炉后增设钢包钢水定氧检测装置，有利于HO8A等钢种的冶炼，提高产品质量。6.转炉副原料加入采用双侧加料，有利于炉渣形成的均衡性。二炼钢为单侧加料。7.出钢采用先进的悬挂式挡渣机，用挡渣锥挡渣实现自动挡渣操作。8.钢水全程底吹氩（出钢、炉后、精炼、大包转台），进一步降低钢水夹杂物含量，均匀成分、温度、降低钢水氧含量，满足冶炼品种钢的需要。9.钢渣采用粒化技术和热泼工艺处理，钢渣粒化技术的开发应用国内领先。2019/10/310.钢包采用LV11T35滑动机构,解决了501滑动机构在使用过程中经常出现因滑动机构压力不够或受力不均匀、机构油缸损坏等原因导致的钢包漏钢、回炉事故，确保生产顺利进行，并提高了滑板连滑次数，减少耐材消耗。11.钢包到中间包的钢水保护采用长水口加氩封，提高保护效果。12.中间包至结晶器采用浸入式水口保护渣浇注。13.采用大容量中间包：正常浇注液面970mm，中间包钢水量20吨；溢流液位1020mm，中间包钢水量为23吨。14.结晶器采用半板簧导向、短臂四连杆振动机构。15.二冷水实现静态自动控制。16.拉矫机采用连续矫直的五辊液压拉矫机。17.引锭杆采用刚性引锭杆。18.铸坯采用红外自动定尺切割。2019/10/3三、炼钢工艺1、炼钢基本任务及基本反应钢是以铁为主要元素，碳含量一般在2%以下，并含有其它元素的材料统称。按化学成分钢可以分为非合金钢、低合金钢、合金钢三类。炼钢的基本任务炼钢的基本任务：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；去除有害气体和非金属夹杂物；提高温度；调整钢液成分。供氧、造渣、搅拌、加合金是完成炼钢任务的手段。由于炼钢采用精料、铁水预处理、炉外精炼技术等，转炉炼钢任务将趋于脱碳和升温。2019/10/3炼钢的基本反应炼铁的基本反应是还原反应，炼钢的基本反应是氧化反应。脱碳反应2[C]+{O2}=2{CO}[C]+[O]={CO}[C]+2[O]={CO2}[C]+{CO2}=2{CO}硅锰元素氧化[Si]+2[O]=（SiO2）[Mn]+[O]=（MnO）[Si]+2（FeO）=（SiO2）+2[Fe][Mn]+（FeO）=（MnO）+[Fe]脱磷反应2[P]+5（FeO）+4（CaO）=（4CaO.P2O5）+5[Fe]脱硫反应（CaO）+[FeS]=（CaS）+（FeO）2019/10/32、铁水脱硫处理铁水脱硫的必要性用户对钢的品种和质量要求提高，连铸技术的发展也要求钢中硫含量低(硫含量高容易使连铸坯产生裂纹)。铁水脱硫可以满足冶炼低硫钢和超低硫钢的要求。转炉炼钢整个过程是氧化气氛，脱硫能力仅为30～40%，而铁水中含有较多的碳、硅等元素，氧含量低，提高了铁水中硫的活度系数，铁水脱硫效率高，能保证炼钢吃精料。铁水脱硫费用低于高炉、转炉和炉外精炼的脱硫费用。2019/10/3铁水脱硫的主要方法有：单吹颗粒镁镁基复合喷吹KR搅拌三种方法均能保证正常脱硫需要。KR搅拌因石灰消耗高、温降大、铁损高，我厂没有选用；单吹颗粒镁和镁基复合喷吹脱硫效果良好，但镁基复合喷吹设备较复杂、成本偏高，我厂选用单吹颗粒镁，脱硫剂消耗低、温降小、铁损低。2019/10/3用镁进行铁水脱硫的机理镁通过喷枪喷入铁水中，镁在高温下液化、气化、溶于铁水：Mg(s)—Mg(l)—{Mg}—[Mg]Mg与S的相互反应存在两种情况：第一：{Mg}+[S]=MgS(s)(1)第二：{Mg}=[Mg](2)[Mg]+[S]=MgS(s)(3)高温下，镁和硫有很强的亲和力，溶于铁水中的[Mg]和气态的Mg都能与铁水中的[S]迅速反应生成固态的MgS，上浮进入渣中.以第二种情况为主.2019/10/3铁水包单吹颗粒镁脱硫工艺2019/10/3工艺流程：2019/10/3单吹颗粒镁脱硫设计工艺参数：1)脱硫剂颗粒Mg，粒度0.5-1.6mm，Mg≥92%2)氮气压力1.0MPa3)初始铁水S0.035%4)目标铁水S0.005%5)喷吹时间≤10min6)脱硫剂流量Mg8-15kg/min7)脱硫剂消耗Mg0.46kg/t8)温降约10℃2019/10/3铁水脱硫后的扒渣：经过脱硫处理后的铁水，须将浮于铁水表面上的脱硫渣除去，防止转炉炼钢时因产生逆反应造成回硫，渣中MgS或CaS会被氧还原，即：(MgS)+[O]=(MgO)+[S](CaS)+[O]=(CaO)+[S]因此，只有经过扒渣的脱硫铁水才允许兑入转炉。要求钢水硫越低，相应要求扒渣时扒净率越高，尽量减少铁水带渣量。2019/10/3本厂铁水脱硫实际效果铁水初始硫：0.022-0.062%,平均0.033%。铁水终点硫：0.004-0.030%,平均0.008%。颗粒镁耗量：0.245-0.672Kg/t铁,平均0.410Kg/t铁。平均铁水温降：0.56℃/min。2019/10/33、炼钢原材料原材料是炼钢的物质基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接的影响.国内外大量生产实践证明，采用精料以及原料标准化，是实现冶炼过程自动化、改善各项技术经济指标、提高经济效益的重要途径.2019/10/3炼钢原材料铁水氧气氩气废钢石灰铁矿石萤石轻烧白云石生白云石增碳剂脱氧与合金化用铁合金2019/10/3铁水罐车供应铁水设备简单，投资省。废钢供应采用汽运废钢至废料间后，电磁吊装料，称量后由废钢料槽运输车运入加料跨废钢区，再加入转炉。工业用气氧气、氩气，制氧厂提供。2019/10/3铁合金供应铁合金贮料间铁合金高位料仓供应方式（适用于大型转炉车间）2019/10/3散状料供应散状原料间的地下料仓贮料量一般按3－10天考虑，白灰定存量应控制在1－2天内。地下料仓深处应考虑设有排水设施，散状料输送和加入系统应设置除尘设施。散状料高位料仓布置。2019/10/3散状料上料系统2019/10/3铁合金上料系统2019/10/34、炼钢基本工艺制度装入制度造渣制度供氧制度温度控制终点控制及脱氧合金化2019/10/3工艺参数计算机在线自动采集、传送、报表生成2019/10/3装入制度转炉装入制度有：定量装入制度、分阶段定量装入、定深装入制度。分阶段定量装入适宜于中小转炉，定深装入实际生产中没有采用，定量装入发挥了设备的最大潜力，生产组织操作稳定，有利于标准化操作和自动控制，大型转炉广泛采用。装入制度是确定转炉合理的装入量，合适的铁水废钢比。转炉的装入量是指主原料即铁水和废钢的总装入量。我厂全炉役采用基本恒定的装入制度。总装入量为（铁水+废钢）226±1吨。目标出钢量为210t。铁水和废钢必须经称量入炉。2019/10/3210t转炉炉型工艺参数为：210t转炉公称容量210t，平均出钢量210t。炉壳外径为8160mm，炉壳内径为8000mm，炉壳钢板厚80mm。炉壳全高为10842mm（不包括水冷炉口为10672mm）。转炉高径比1.3，砌砖后容积为203.69m3，炉容比0.97m3/t熔池直径5792mm，熔池深度1730mm，砌砖后炉内高9570mm。出钢口直径160mm，出钢口角度10o。炉口直径3220mm，炉口标高16.895m。2019/10/3迁钢转炉2019/10/3迁钢转炉兑铁2019/10/3转炉炉体结构及托圈转炉炉体包括炉壳和炉衬。炉壳为钢板焊接结构，主要有锥形炉帽、筒形炉身及球形炉底组成。炉衬由工作层、永久层和填充层三层组成。水冷炉口托圈是转炉的重要承载和传动件。一般采用钢板焊接成箱形结构。2019/10/3转炉倾动机构用于倾动转炉炉体特点：减速比大，倾动力矩大，启、制动频繁，承受较大的动载荷，工作条件恶劣设计要求：满足工艺要求，安全可靠地运转，适应高温、动载、扭振的作用，具有较长的寿命。无级调速，转速0.1-1.5r/min，我厂0.1-1.0r/min。倾动力矩：应满足最大合成力矩要求。2019/10/3转炉倾动机构形式全悬挂传动系统：结构紧凑，重量轻，传动机械不受耳轴偏斜影响，并可以在单个驱动电机发生故障时，其它系统仍能正常工作。2019/10/3造渣制度造渣制度是确定合适的造渣方法、渣料的种类、渣料的加入数量和时间以及加速成渣的措施。终渣