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鼓入空氣或工業(yè)純氧,使氧氣與液態(tài)鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化,以調整鋼水的化學成分,并利用氧化時產生的熱量來煉鋼的設備。鼓入空氣的轉爐,因煉出的鋼質量差,已較少應用。圖2為轉爐的外形及其配套機械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下,經稱量后通過密封料倉和流槽加入轉爐內。整個轉爐爐體由圓環(huán)形托圈支承,托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構聯(lián)接后能使爐體繞軸線作360°回轉,以適應轉爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉爐傳動機構的結構形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點嚙合式等,以全懸掛的多點嚙合式較為普遍。為了提高轉爐爐座利用率,轉爐爐體也可做成更換式的。為了防止環(huán)境污染和節(jié)約能源,在冶煉時從轉爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣,經余熱利用煙道生產蒸汽,又經過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統(tǒng),使煙氣符合排放標準。轉爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側吹幾種,但側吹轉爐應用較少。氧氣頂吹轉爐在爐口插入水冷氧槍(噴口)供工業(yè)純氧,并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。頂吹轉爐的容量已達400噸,并有更大型的轉爐正在籌建中。底吹轉爐的噴口設置在爐底,噴口數目可根據工藝要求而定。 噴口型式有透氣(或毛細管式)耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命,套管之間的環(huán)縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質,噴口也可在噴入氧氣流時帶入粉狀造渣劑提前化渣去除硫、磷。底吹轉爐較適用于高磷鐵水的冶煉。在頂吹轉爐上結合底吹轉爐的優(yōu)點,將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入,便成為頂底復合吹煉的轉爐,效果較好。為了適應氧化轉爐快速操作和環(huán)境保護的要求,現代轉爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設備,同時也采用計算機控制,以提高生產的經濟效益。
我國“負能煉鋼”技術的迅速發(fā)展得益于以下三方面: 一是煉鋼工藝結構的優(yōu)化。隨著國內新建100噸以上大、中型轉爐的增多,配備了煤氣、蒸汽回收與余熱發(fā)電等設施,為“負能煉鋼”打下設備基礎;二是“負能煉鋼”工藝不斷完善,多數鋼廠已掌握“負能煉鋼”的基本工藝;三是2005年,國家統(tǒng)計局將電力折算系數調整為電熱當量值(即1kWh=0.1229kg)替換原來沿用的電煤耗等價值(即1kWh=0.404kg)。煉鋼能耗統(tǒng)計值降低,利于實現“負能煉鋼”。重點企業(yè)轉爐煤氣噸鋼回收量由2010年的平均81m3/t提高到2014年的106m3/t。近幾年,我國轉爐蒸汽回收量有很大提高,但蒸汽回收量和壓力差別較大;先進的回收量已達到100kg/t以上、壓力可達2.5-4MPa,用于鋼水真空處理、發(fā)電或并入蒸汽管網。 1.5、轉爐使用壽命進一步提高 爐齡是轉爐煉鋼的重要技術指標,提高爐齡在降低生產成本的同時,也提高了轉爐生產效率。濺渣護爐的基本原理是利用高速氮氣將成分調整后的剩余爐渣噴濺在爐襯表面,形成濺渣層。濺渣層抑制了爐襯表層的氧化,減輕了高溫爐渣對磚表面的沖刷侵蝕。采用濺渣護爐工藝后,當爐襯殘磚厚度侵蝕至500mm左右時,爐壁冷卻與爐內鋼渣對爐襯的導熱基本實現了動態(tài)平衡。此時,爐襯與濺渣層的結合層很難被進一步熔損。在濺渣條件下爐襯基本為“零熔損”,即隨爐齡增加,爐襯厚度基本保持不變。國內鋼廠據此研發(fā)出了長壽轉爐生產工藝,進而使轉爐爐齡達到30000爐以上,爐役期和產鋼量同步增長,耐火材料消耗和噸鋼成本也相應降低。
槽鋼屬建造用和機械用碳素結構鋼,許昌專業(yè)三川施工是復雜斷面的型鋼鋼材,其斷面形狀為凹槽形。槽鋼主要用于建筑結構、幕墻工程、機械設備和車輛制造等。在使用中要求其具有較好的焊接、鉚接性能及綜合機械性能。 產槽鋼的原料鋼坯為含碳量不超過0.25%的碳結鋼或低合金鋼鋼坯。許昌專業(yè)三川施工成品槽鋼經熱加工成形、正火或熱軋狀態(tài)交貨。其規(guī)格以腰高(h)*腿寬(b)*腰厚(d)的毫米數表示,如100*48*5.3,表示腰高為100毫米,腿寬為48毫米,腰厚為5.3毫米的槽鋼,或稱10#槽鋼。腰高相同的槽鋼,如有幾種不同的腿寬和腰厚也需在型號右邊加a b c 予以區(qū)別,如25#a 25#b 25#c等。
轉爐自動化,工業(yè)自動化生產工藝。典型的氧氣轉爐自動化系統(tǒng)由過程控制計算機、微型計算機和各種自動檢測儀表、電子稱量裝置等部分組成。按設備配置和工藝流程分為供氧系統(tǒng),主、副原料系統(tǒng),副槍系統(tǒng),煤氣回收系統(tǒng),成分分析系統(tǒng)和計算機測控系統(tǒng)。有些大型的轉爐自動化系統(tǒng)除了有轉爐本身的控制系統(tǒng)外,還包括有鐵水預處理系統(tǒng)、鋼水脫氣處理系統(tǒng)和鑄錠控制系統(tǒng)等。氧氣轉爐冶煉周期短、產量高、反應復雜,但用人工控制鋼水終點溫度和含碳量的命中率不高,精度也較差。為了充分發(fā)揮氧氣轉爐快速冶煉的優(yōu)越性,提高產量和質量,降低能耗和原料消耗,需要完善的自動化系統(tǒng)對它進行控制。供氧系統(tǒng)編輯在轉爐吹煉中,供氧系統(tǒng)主要用于控制吹氧量和氧槍位置(即氧槍與鋼水液面的距離),完成以下功能: ①測量氧氣壓力、流量、氧耗量、氧純度等參數,并對氧流量進行閉環(huán)控制。②測量氧槍冷卻水溫度、壓力和流量。③采用電子邏輯或微型機控制裝置在吹煉不同階段改變氧槍位置,其定位精度為±10毫米。主、副原料系統(tǒng)編輯轉爐主原料(鐵水和廢鋼)和副原料(石灰、白云石、礦石、螢石、鐵皮等)的稱重誤差和成分誤差,直接影響煉鋼終點命中率和鋼的質量。這個統(tǒng)用以保證主、副原料的準確稱量。它包括 3個部分。①電子秤:用以對鐵水、廢鋼、鐵合金和鋼水進行稱重,并能自動去皮;②副原料稱重和上料控制:當高位料倉中的副原料用光時,可自動地將地下料倉的副原料送入高位料倉,它采用料位檢測器檢出料倉料位信號,用皮帶秤稱重,用電子邏輯或微型機控制上料;③副原料自動配料控制:根據人工設定和計算機設定的副原料的配比,入爐副原料由料斗秤稱量后自動按量裝入。副槍系統(tǒng)編輯吹煉過程中用于測量鋼水溫度和含碳量的檢測裝置,主要包括兩個部分。①測溫定碳裝置:它由測溫定碳和測液面復合探頭、溫度和碳變送器、微型機和陰極射線管顯示器等組成。測試時,副槍將探頭插入鋼水內測溫、取樣,測出的溫度和含碳量信號經微型機處理后,在顯示器上顯示并傳送到過程計算機。②副槍順序控制裝置:它由探頭、電子邏輯線路或微型機構成。副槍系統(tǒng)自動給出所需的探頭,自動裝探頭,檢查探頭是否接通,然后自動快速下槍,移動到變速點時則由快速改成慢速,當移動到測試點時便準確停車,定位精度為±10毫米。待取樣完成后,快速提升,到變速點時改為慢速提升,到達最高點時則自動停車。待定碳信號出現后,則自動拔掉舊探頭。煤氣回收系統(tǒng)編輯用以保證煤氣回收正常運行,它由各種變送器、分析儀和微型機組成。首先進行爐口微壓差(±50帕)測量和自動控制,爐中微壓差經變送器變成標準電信號后,由調節(jié)器控制煤氣管道的閘板閥,使爐口保持正壓,防止吸入空氣。其次進行煤氣中CO、O2含量的分析和CO回收的自動控制,采用紅外線CO分析儀、磁氧分析儀(精度為±1%)或質譜儀分析CO、O2含量,用可編程序控制器來控制煤氣回收的操作。最后進行煤氣流量測量。所用方法是先在廢氣管道中取出差壓信號,然后再用差壓變送器將此信號變?yōu)殡娦盘栠M行測量。成分分析系統(tǒng)編輯用直讀光譜儀或 X熒光分析儀來分析鐵水和鋼水的成分。 X熒光還能分析礦石、爐渣的成分。專用計算機對分析值進行處理后將結果打印出來,并將它們傳送到過程控制計算機,為控制作準備。鋼水中的溶氧量則用氧化鋯定氧探頭測出。
摘要相比較電爐而言,近十年來,我國轉爐煉鋼生產流程工藝與裝備技術的進步幅度是明顯的。而未來,這種生產流程結構不盡合理的現象亦會逐步改變。近年來,我國轉爐鋼產量占粗鋼總產量的比例日益增強,2003年我國轉爐鋼比為82.4%,到2013年這一比例已增至93%,而近十年來,世界轉爐鋼與電爐鋼比例基本保持在7:3的平均水平,我國與之相比轉爐鋼比過高。未來我國這種鋼鐵生產流程結構不盡合理的現象會隨著我國資源條件、市場需求變化和綠色低碳環(huán)境的需求而逐步改變。相比較而言,近十年來,我國轉爐生產流程工藝與裝備技術的進步幅度更加明顯。1、轉爐煉鋼技術發(fā)展現狀目前,轉爐煉鋼仍是世界上最主要的煉鋼方法,其鋼產量占世界鋼總產量的65%以上。由于我國廢鋼資源短缺,電力缺乏,電價偏高,因此電爐鋼的產量增長受到一定程度的制約,而隨著生鐵資源的充裕也給轉爐鋼產量的增長提供了良好條件。因此,轉爐鋼產量近年來獲得了快速增長。2905年我國轉爐鋼產量為3.14億噸,到2013年提高到7.65億噸。隨著轉爐鋼產量的增加,轉爐煉鋼生產工藝技術也得到迅速發(fā)展。轉爐煉鋼技術進步主要體現在以下幾個方面。1.1、轉爐裝備日趨大型化2001年我國100噸以上大型轉爐只有30座,產能為3602萬噸。至2013年增長到345座,產能超過5.08億噸,13年間大型轉爐的生產能力增長了14倍。其中300噸轉爐從3座增加到11座,產能從678萬噸增長到2759萬噸以上。從數量上來看,我國現有轉爐中以100-199噸的轉爐數量最多,而200噸及以上的轉爐數量最少,我國仍然保有一定數量的30噸以下的轉爐。因此,淘汰落后產能任務艱巨。目前,我國100噸及以上轉爐的產能約占全部轉爐產能的67.5%。隨著淘汰落后產能力度的加大,我國轉爐將進一步朝著大型化方向發(fā)展。1.2、轉爐生產工藝進一步優(yōu)化提高鋼材潔凈度是21世紀鋼材質量發(fā)展的重大技術方向。為提高鋼材質量且擴大冶煉鋼種,我國大、中型轉爐煉鋼廠都相繼增建了鐵水脫硫裝置和二次精煉裝置。近年來新建的轉爐煉鋼廠大多配置了鐵水脫硫裝置,并根據冶煉鋼種的要求配置了相應的爐外精煉裝置,一般多采用LF精煉,有些轉爐煉鋼廠還配置了Ⅵ)精煉裝置,從而為高附加值鋼種的生產提供了有利條件。我國自主設計建設的京唐公司300噸轉爐采用了國際上最先進的脫磷爐與脫碳爐分工、聯(lián)合生產的工藝,京唐公司是國際上最早采用這一先進工藝的300噸轉爐大型煉鋼廠。經過近兩年的技術攻關,脫磷爐生產周期28min,脫碳爐32min;單爐班產爐數從7-8爐次提高至16爐次,轉爐生產效率提高1倍,出鋼溫度平均降低20℃。鐵水“三脫”預處理比例達到90%;月平均轉爐終點[P]為0.006%,P+S]為150×10-6;和爐外精煉相匹配可穩(wěn)定生產[P+S50×10-6的高潔凈鋼。石灰總消耗量從傳統(tǒng)流程的50kg/t,下降到24.3kg/t,煉鋼總渣量由110kg/t下降到的47kg/t,鋼鐵料消耗降低9.lkg/t,比傳統(tǒng)轉爐煉鋼成本降低37.39元/t鋼,標志著我國大型轉爐煉鋼技術已接近國際領先水平。