炼轧厂工况条件及基本工艺简介

炼轧厂炼钢工序工况条件及基本工艺简介一、前言现炼钢工序为85年建成投产的老厂，几经产品结构调整和设备改造，目前基本工况条件为：1套双工位脱硫设备—2座600t的混铁炉—3座50吨的顶（底复）吹转炉—4座精炼炉，其中交流LF炉3座，VD炉1座—3台四机四流全弧型小方坯连铸机；2台板坯弧形连铸机。两台板坯连铸机能够冶炼供中板生产用各类板坯，三台方坯连铸机为两条高速线材轧机提供合格的原料。现常规生产钢种为方坯：普碳系列、二（三）级螺纹、高（中）碳系列、焊丝系列、冷墩；板坯：普碳系列、低合金系列、锅炉、容器、桥梁钢、中碳系列。二、炼钢基本原理谈到炼钢，必须说说钢和铁的区别：名称含碳量/%熔点/℃特性生铁2.0~4.51100~1200脆而硬，无韧性，不能锻、轧，铸造性能好钢＜2.0（工业上实用的钢中w[C]＜1.4%）1450~1500强度高，塑性好，韧性大，可以锻、压、铸所谓炼钢，就是将废钢、铁水等炼成具有所要求化学成分的钢，并使钢具有一定物理化学性能和力学性能。顶吹转炉炼钢主要是通过吹氧和加入石灰、合金等辅料达到脱碳、去磷硫、调整所需成分的过程，其基本化学反应为：脱碳：[C]+[O]={CO}+136000J（[C]+（FeO）={CO}+[Fe]）去磷：2[P]+5（FeO）+4（CaO）=（4CaO·P2O5）+5[Fe]放热去硫：（FeS）+（CaO）=（CaS）+（FeO）吸热期间还伴随着硅、锰元素的氧化放热反应。连铸过程主要是将成分、温度合适的液态钢水通过各种形式的连铸设备冷却成型为合格的铸坯。三、基本工艺流程50t氧气顶吹转炉工艺流程图（示例）四、基本工艺环节说明调质剂石灰、白云石高炉铁水混铁炉铁水包上料皮带高位料仓称量汇总铁水预处理50t顶吹转炉炉渣废钢废钢装斗废钢称量氧枪除尘烟囱处理回收铁合金分类称量上料卷扬运输叉车人工加入60t钢包喂线、吹氩连铸机轧钢精炼炉热送、装车外发1、混脱区域1.1基本工况介绍：生产主体设备配置：一座石灰与镁粉复合喷吹双工位脱硫站；两座600吨混铁炉。对于改造后的脱硫站，按照设计能力其主要参数如下：序号指标名称单位参数备注1装置型式铁水罐复合顶喷脱硫2装置数量套2包括2套喷吹系统、2个处理工位和2台扒渣机3平均每罐处理铁水量t105净空约500mm4平均处理周期min32其中喷吹时间min8125日平均处理罐数罐676日最大处理罐数罐907脱硫装置年工作日d3658年处理铁水量万t2509脱硫效果脱硫前铁水[S]%0.07平均脱硫后铁水[S]%85%低于0.01015%低于0.005即改造后具备脱[S]到0.005%以下的能力10扒渣时间min8-10从新复合喷吹脱硫站设计产能及预期脱硫效果分析：就09年炼钢工序192万吨钢产量、28%品种比例及品种钢[S]质量要求对比，新脱硫建成纳入正常生产工艺后，其各个方面能力均能满足工序品种生产要求。但由于其预期投产时间较晚，目前运行的单品种搭配普碳系列钢生产模式仍是限制品种钢尤其是重点品种钢生产的一个主要因素。1.2、基本工艺介绍：（1）1套双工位铁水脱硫装置年处理铁水量为250万t。具体工艺流程为：高炉铁水用机车运至炼钢一工序转炉跨(F-G跨)，用180/50t起重机将140t高炉罐吊到脱硫铁水罐车上，然后启动罐车运行到铁水脱硫/扒渣工位准备开始喷吹脱硫处理。降下测温取样枪，对铁水进行测温取样。试样通过风动送样装置送往化检验中心。下降喷枪，喷枪降到距铁水面一定高度时，自动开启氮气阀门，喷枪继续下降，到距高炉罐底部约400mm时，打开镁粉和石灰喷吹罐下面的阀门，将脱硫粉剂吹入铁水中，喷吹过程大约12min左右。脱硫剂喷吹完后，提升喷枪。然后降下自动测温取样枪，对铁水进行测温取样，送样后等待或立即进行扒渣操作。操作人员在扒渣操作室内控制铁水罐的倾翻，观察铁水罐内的渣的厚度情况手动控制扒渣机扒渣。扒渣后铁水罐车开出到起吊位置，用新增的180/50t起重机吊至铁水罐座架上，然后由现有180/50/16t起重机吊起将铁水兑入600t混铁炉。扒渣与脱硫在同一工位，11m3渣罐放在脱硫渣车上，脱硫渣车与脱硫铁水罐车平行布置，渣罐装满后渣车开出，用180/50t起重机将11m3渣罐吊到火车上运输到渣场统一处理。（2）两座公称容量为600吨混铁炉；熔池最大深度3.53m；最大操作旋转角度+30°，炉体向下旋转极限角度42度，炉体向后旋转极限角度-5°。为保护炉衬，目前混铁炉限位封在20度，限位铁约200—250吨（随着炉衬侵蚀程度的不同，有所波动）。可正常使用的铁水为200吨左右。目前采用可以切换的转炉煤气和焦炉煤气进行烘烤。混铁炉技术简介自从1952年LD法氧气顶吹转炉炼钢技术正式用于生产以来，炼钢生产的配套技术及相关设备迅猛发展。混铁炉作为调节高炉和转炉的生产节奏的重要设备，其核心功能是储存铁水并均匀成份和温度为转炉冶炼提供成份和温度及数量相对稳定的铁水。混铁炉的发展主要表现为内衬耐材、容量和铁水的进出方式。混铁炉的内衬混铁炉的内衬选材随着耐火材料的发展而发展，从最初的普通粘土砖、高铝砖到现在的镁碳砖、铝碳化硅砖。从建造的方式来说，混铁炉的内衬经历了从砖砌到整体打结的发展历程。混铁炉的容量混铁炉的容量从最初的几十吨到现在国内普遍的600吨、900吨，1000吨以上的混铁炉目前除了武钢、酒钢等少数几家钢厂外，国内并不多见。从理论上来说，混铁炉的容量越大，其调节炼钢生产节奏的能力越强，在定量出铁和稳定成份方面的能力也越强。但是很显然，混铁炉作为炼钢生产线上的一个工序，它积存的铁水量应该决定于整个生产线的规模和运转周期。而且，混铁炉的容量越大，用于保温的能耗越高，设备的投资也越大，运转的成本越高。因此，混铁炉的容量并非越大越好。为满足扩大产能的发展要求，现在的钢铁厂在混铁炉的容量和数量两方面进行改进，许多钢厂都开始兴建600吨以上的混铁炉，也有的钢厂采取建两个或多个混铁炉的方式来提高工序能力和调节设备作业率。总的来说，600吨以下的混铁炉逐渐退出现代钢铁生产，取而代之的是600吨、900吨以上的混铁炉。混铁炉的兑铁方式混铁炉的兑铁方式主要经历了从顶部受铁到侧面受铁的发展。顶部受铁的混铁炉炉顶易粘铁、渣，清理工作繁重，且兑铁口水套损坏更换频繁，兑铁口周围耐材易剥落。另外，顶部受铁的混铁炉不易安装除尘设备。侧面受铁的混铁炉与顶部受铁的混铁炉相比有许多优点，铁水进入混铁炉时对混铁炉底的机械冲刷是混铁炉受损的一个重要原因，侧面受铁首先降低了铁水进入混铁炉的落差，再加上兑铁溜槽的缓冲作用，大大减轻了铁水进入混铁炉时对混铁炉的冲击。由于兑铁溜槽的引流，使得铁水进入混铁炉时铁渣不会直接粘结在混铁炉本体上，降低了清理铁、渣的劳动强度。另外，侧面受铁使得除尘罩可以绕开庞大的混铁炉本体，便于安装和维护。但是，从另一个角度来说，侧面受铁的混铁炉增加了兑铁小车和兑铁溜槽，相应的也增加了设备的投入和维护成本，尤其是兑铁溜槽的使用寿命将成为侧面受铁的混铁炉生产的一个重要制约因素。目前发展方向混铁炉这一技术无疑为炼钢生产做出了巨大的贡献，但由于其设备投入大，维护任务繁重，维修成本高，混铁炉正在被一些主流的钢铁企业所淘汰。取代它的是混铁车，也就是移动式混铁炉。国外的一些钢铁企业使用鱼雷罐车，在铁水的运输途中实现铁水混匀和脱硫，缩短了工艺流程，降低了生产成本，取得了很好的效果。国内的一些企业如武钢等也有效仿者。目前这是该技术的主流发展方向。但是从另一个角度看，随着铁矿石的品位越来越低，矿石成份越来越复杂，高炉提供的铁水条件也越来越差，为稳定转炉的冶炼，混铁炉在炼钢生产中的地位难以取代，尤其是对矿石条件不好的钢铁企业来说，混铁炉仍是必不可少的重要设备。2、转炉区域2.1、基本工况介绍：三座公称容量为50吨的顶吹转炉，出钢量平均54吨（精炼品种平均52吨），2004年三座转炉全年生产转炉钢236万吨，05年转炉钢产量达到301万吨。日常生产组织基本原则：冶炼精炼品种钢由炉龄最低的转炉进行，冶炼周期按33min核算，每班喷补、补炉各一次，则能冶炼13炉；非精炼品种钢由中期炉龄的转炉进行，冶炼周期按28min核算，每班补炉一次，则能冶炼16炉钢；冶炼Q235、螺纹钢等普碳系列钢由炉龄最高的转炉进行，每班喷补、补炉一次，能冶炼17炉。1.2、基本工艺介绍：（1）净化系统功能概述：转炉一次除尘及煤气回收系统主要功能对转炉冶炼产生的高温烟气（主要成分转炉煤气）降温及脱水除尘后进行回收。炼钢工序有3台公称容量为50吨的转炉，转炉冶炼产生高温含尘烟气以及辅料系统（主要包括冶金石灰、白云石）入炉后反应产生的粉尘、炉渣。对3座转炉各设置一套集中除尘系统采用湿式未燃法对冶炼过程产生的烟气、烟尘进行净化处理；同时各设置一套干式布袋除尘器对兑铁、冶炼、出钢过程产生的二次烟气进行净化处理。主要工艺流程：转炉煤气经过一文降温粗除尘后再经重力脱水器后进入二文进行精除尘，再经90°弯头脱水器粗脱水，丝网捕雾器精脱水，进入引风机升压，在煤气回收状态送至煤气柜，在煤气放散状态将煤气经烟囱排放至大气。转炉一次除尘OG系统的工艺流程图：转炉烟气→活动烟罩→汽化冷却烟道→一级文氏管→重力脱水器→二级文氏管→90°弯头脱水器→丝网脱水器→机前眼镜阀→风机→三通阀→回收→机后眼镜阀→大水封（动力）↓放散→放散烟囱→点火装置主要设备构成：转炉一次除尘及煤气回收系统设备主要包括：一级文氏管、重力脱水器、二级文氏管、90°弯头脱水器、丝网捕雾器、机前眼镜阀、煤气引风机（一次除尘风机）、三通阀、机后眼镜阀、大水封等设备。一级文氏管：一级文氏管设备上接除尘烟道，下接重力脱水器，主要包括水封、收缩段、定径喉口及扩散段四部分组成，其主要作用为对转炉烟气进行降温及粗除尘。管内设有喷嘴喷水，雾化水在喉口段形成水幕。煤气流经文氏管收缩段到达喉口时气流已加速，高速煤气冲击水幕，使水得到二次雾化，形成了细小水滴。在高速的紊流气流中，细小水滴能迅速吸收煤气的热量而汽化，在1/50～1/150s内，煤气就可由800～1000℃冷却到70～80℃。同时烟尘颗粒与水滴在高速紊流的气流中具有很高的相对速度，并于喉口段与扩张段相互碰撞而凝聚，形成较大的颗粒。经过文氏管之后的脱水器含尘的污水与气分离，煤气得到净化。二级文氏管：二文可调喉口设备作为现代转炉炼钢烟气净化和煤气回收的主要设备，其性能好坏、工作的可靠性直接影响炼钢系统的促成效果和煤气回收的质量。其通过调节二文可调喉口椭圆柱翻版的开口角度，改变烟道种饱和烟气流经喉口的流速，并且烟气通过喷出的水幕从而达到满意的除尘效果。即在喉口段安有阀板，根据吹炼过程烟气量的变化来调节阀板开度，从而改变文氏管喉口直径，与炉口微压差同步，可调文氏管安装在一级文氏管之后，起到精除尘的作用。重力脱水器：重力脱水器为粗脱水设备。其脱水原理是：水和气进入脱水器后，因速度降低并改变流动方向，气流中水滴由于自重较大，借助惯性力仍做直线加速沉降，但一定直径的水滴沉降速度大于气内上升气速时，便产生了水气分离。90°弯头脱水器：90°弯头脱水器主要是利用含尘气流进入脱水器后受惯性力和离心力的作用把气流中的水滴甩到脱水器的叶片上，然后顺小孔层层流到接水板上，通过排水槽接走。丝网捕雾器丝网脱水器是用于脱除雾状水滴，又称丝网捕雾器，丝网是金属丝编织物，其自由体积大，气体很容易通过。烟气中夹带的细小雾滴与丝网碰撞，含尘水滴沿丝与丝交叉结扣处聚集，形成大水滴脱离丝网而沉降，实现了气、水雾的分离。丝网脱水器可脱除粒径小于2～5μm的雾滴，脱水效率高，装在风机之前。丝网脱水器长时间运行容易堵塞，最好每炼一炉钢用水冲洗一次，每次需3min左右。丝网可用不锈钢丝、或紫铜丝、或含磷钢丝编织，以防腐蚀。风机转炉烟气的净化回收系统中，风机是重要的动力中枢，是将净化后的煤气放散或回收利用。转炉除尘风机的工作特点是煤气含尘量约为(标态)100～120mg/m3，φCO=60%～80%，温度在36～65℃，相对湿度为100％，并含有一定水雾。（2）汽化系统功能概述