2炼钢工艺及设备

永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI12炼钢工艺及设备2.1炼钢工艺永兴钢铁有限责任公司的转炉炼钢由于转炉容量小，装备水平低，与国内大中型转炉相比，技术经济指标相对落后，并且限制了铁水预处理，转炉复吹和钢水二次精炼等先进工艺技术的应用，产品质量和品种很难进一步提高，难以面对国内、国际市场的严峻挑战。新建120t转炉炼钢车间拟分两期建设，第一期先建120t转炉1座，并配套新建1300t混铁炉1座、120(150)t铁水罐脱硫站1套、LF精炼炉1套，转炉按一吹一操作，年产合格钢水135万吨。第二期在预留位置上建设2#120t转炉、LF精炼炉1套、VD精炼炉1套，年产合格钢水310(270)万吨。本设计的120t转炉炼钢厂采用行之有效的国内先进技术，全部由国内供货制造。符合“经济、实用、安全、可靠”的原则。全部工程建成后，它不仅工艺设备先进、产品品种的开发能力、生产指标、产量和质量将达到国内先进水平，使其产品在国内外市场都具有较强竞争力。2.1.1主要设计特点和新技术的采用1)设置1座1300t混铁炉储存铁水，一个翻（折）铁水罐的位置，设计考虑了150t高炉铁水罐和65t高炉铁水罐共存的供应铁水的条件。2）一期新建1套120(150)t铁水罐脱硫站，先上一个扒渣位及搅拌位，预留1个120(150)t铁水罐脱硫站扒渣位。（所有铁水罐均改为150t）3）预留混铁炉、脱硫站、转炉、LF炉二次烟气除尘技术。4）一期设置1座120t顶底复吹转炉，二期预留1座。5）转炉采用顶底复合吹炼工艺，底部供气采用微机控制，氮氩自永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI2动切换。6）转炉氧枪采用双小车、双卷扬能实现自动换枪，氧枪升降传动采用变频调速。7）转炉冶炼预留副枪动态控制技术。8）转炉出钢采用挡渣出钢技术。9）转炉倾动采用变频调速，转炉倾动机构采用四点啮合的全悬挂型式，炉口、炉帽、托圈、耳轴采用水冷。10）转炉炉前、炉后门及周围挡板采用无水冷型防护结构，节约能源。11）设钢包在线快速烘烤器，红包出钢。12）转炉一次烟气冷却采用全汽化冷却，回收蒸汽。烟气净化采用湿法除尘和煤气回收系统。13）转炉炼钢车间采用基础自动化控制系统。14）转炉采用溅渣护炉技术。15）钢包采用在线底吹氩方式，在出钢过程中及钢包车运行中吹氩。17)一期设置一座LF钢包炉，预留一座LF钢包炉和一套VD真空脱气装置。17）修炉方式按简易上修法设计。2.1.2远景发展第二期远景发展的主要构想是：续建已经预留的第2座120t氧气顶底复合吹炼转炉及相关设施、第2套LF钢包炉和VD真空脱气装置，使120t转炉炼钢厂的生产能力及产品质量得到提高。2.1.3生产规模及产品方案永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI32.1.3.1生产规模转炉炼钢厂第一期的生产规模为年产约135万t合格钢水。2.1.3.2产品方案永兴120t转炉炼钢车间产品方案如下:钢种及代表钢号表2-1序号名称代号1碳素结构钢Q195-Q275、SS330、SS400、SS4902低合金钢16Mn、15MnV、SN400、A573（A572）、A5733船板钢A、B、D、E、AH32、DH32、EH32、AH36、DH36、EH364锅炉钢20g、16Mng、SB410、SB450、HII、19Mn565压力容器钢16MnR、SPV235、SPV315、A202、A515、A299、A5376汽车梁钢板09SiVL、16MnL7钢管钢X42-708桥梁板16q、15Mnq、15MnVq、SM400、SM490一期以生产碳素结构钢、低合金结构钢、船板钢A、船板钢B、锅炉钢板、压力容器钢等钢种为主。2.1.4转炉钢产量计算2.1.4.1计算条件…定期检修：12d/a(8h/10d)…集中检修：3d/a…转炉车间作业天数：350d/a…转炉有效作业天数(可达)：257d/a永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI4…转炉座数：1座(二期2座)…经常吹炼座数1座(二期2座)…转炉公称容量：120t…转炉平均出钢量：135t…转炉最大出钢量：150t…转炉平均冶炼周期37min/炉2.1.4.2产量计算at/03.135min/3725740min/d14135t/万炉××炉式中：135——平均炉产钢水量，t37——转炉平均冶炼周期，min257——转炉年有效工作日，d1440——每天1440min由上计算可知：一期1座转炉每年可完成连铸机年产130万吨钢坯所需135万t/年合格钢水的要求。2.1.5工艺方案的确定及工艺路线2.1.5.1铁水供应系统a)混铁炉新建的120t转炉依靠450m3高炉用65t高炉铁水罐车供应铁水,虽然炼铁和炼钢车间年产量匹配,但两个车间生产节奏不同,为了协调炼钢生产、保证铁水的供应和稳定铁水成分、温度，故工艺上要求必须设置混铁炉，考虑到120t转炉容量大，经计算本设计一期选用1300t混铁炉1座。混铁炉改造为侧面兑铁水，取消炉顶兑铁水套，炉顶全封闭（修炉永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI5时可以打开），既可消除安全隐患和增强保温效果，又节省水套冷却水和铁水保温煤气消耗。增设兑铁车和兑铁槽，设置兑铁烟罩和出铁烟罩，烟气引至主厂房外除尘。考虑将来永钢的发展将上大高炉并采用150t高炉铁水罐，设计考虑了150t高炉铁水罐和65t高炉铁水罐共存的供应铁水的条件。b)铁水脱硫预处理建议脱硫采用机械搅拌法，脱硫站采用单处理工位、两个扒渣位的丁字形布置方式。一期先上处理工位和一个扒渣位。以后再上第二个扒渣位，由于原设计合同不含脱硫站设计（只预留位置）。由甲方在初步设计审查中确定。（必须设计扒渣）2.1.5.2转炉系统1)转炉副枪系统副枪装置是转炉炼钢上采用的一项现代化检测技术，以配合计算机实现对转炉冶炼的动态控制，达到提高碳、温度命中率的目的，实现自动化炼钢,需要从国外引进关键技术和设备，为节省投资，所以本设计副枪技术按预留考虑。2)修炉方式及选择（请推荐简易上修法的应用厂家）本设计修炉方式按简易上修法设计。简易上修法：转炉炉壳炉帽上设人孔，工人由炉帽部分的人孔进入转炉内进行修砌作业，耐火砖从转炉操作平台由移动式皮带机经人孔运入炉内。在炉口处设置两根挑梁，并配置4个手拉葫芦，吊起一个可伸缩的修炉平台，靠手拉葫芦适应炉内各部位的修砌，炉身、炉帽工作层砖砌筑完成后，再封砌人孔。操作简单，投资少。永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI6目前溅渣护炉技术非常普及和成功，一般炉龄在一万炉以上，也就是说，一座炉子一年以上才修一次炉，对于这种非常不频繁的维修，近年来，简易上修法得到了国内很多钢厂的采用。3）转炉出钢挡渣技术出钢口挡渣技术是八十年代以来开发的一项新技术，主要有挡渣球、挡渣棒、气动挡渣等三种类型。挡渣球设备简单，但挡渣效果较差；气动挡渣挡渣效果较好，但投资高，国内应用得不成熟；挡渣棒装置，挡渣效果较好，投资远低于气动挡渣，操作也较简单。我院根据用户的要求和市场的需要,开发了可适用于公称容量从80吨到300吨各种容量转炉的悬挂式挡渣棒插入装置。该项技术首次在武钢第一炼钢厂以转炉取代平炉的技术改造工程中得到应用，达到了国际先进水平，该装置结构紧凑，占地面积小，重量轻，操作方便。我们认为悬挂式挡渣棒挡渣设备既适应120吨转炉生产需要，又节省基建投资费用，故本次设计推荐采用。2.1.5.3钢水精炼方式的确定根据永钢轧钢产品的要求，选用的钢水炉外精炼设备必须具备以下功能：——去除钢中气体及有害元素——降低非金属夹杂物含量，使残留夹杂物均匀分布和改变其形态。——脱碳——微调钢水成分，准确控制钢水成分和温度永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI7——具有钢水升温、保温功能，协调转炉、连铸生产——减轻转炉作业负担，提高经济效益。根据上述功能要求，需设钢水加热精炼设备和钢水真空处理设备。为提高产品质量，节约时间、成本，转炉普通钢水可到吹氩站经吹氩调温处理后直接送到连铸。因此，设在线钢包吹氩站1套（二期予留1套），在吹氩站上设有底吹和顶吹氩装置、合金微调和加废钢装置、测温取样装置、喂线装置，每座吹氩站设一个操作室，所有的操作控制主要在操作台上进行。在出钢过程中及钢包车运行中吹氩。采用钢包底吹氩方式，在钢包底吹氩故障时，设有顶吹氩系统作备用，吹氩站还建有4个铁合金微调用料仓。钢包吹氩站具有合金微调、调温、去除夹杂等功能，转炉普通钢水可到吹氩站经吹氩调温处理后直接送到连铸。LF钢包炉的主要作用是对钢水进行电弧加热、合金化、脱硫、脱氧、去除非金属夹杂物，精确调整、均匀钢液的成份和温度，协调转炉和连铸机的生产配合关系，保证多炉连浇。为了配合新建120吨转炉及吹氩站，保证能够实现生产品种钢，以及协调配合转炉、连铸的生产，根据生产钢种及转炉平均出钢量，一期采用一座135t双钢包车的LF钢包炉，并分别配有喂线机和氩气搅拌设备。LF炉作业率高，所以LF钢包精炼炉采用双钢包车布置的方式，以减少辅助作业时间，同时减轻车间内铸造吊车的作业率。VD真空脱气装置的主要作用是对钢水脱气，进一步脱氧和去除夹杂，进一步微调钢水成份，以满足生产品种钢和优质钢的要求；为节省投资，本设计对此部分仅做预留考虑，一期有部分钢种不能生产。永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI82.1.6主要原材料供应条件及要求(见表2-2)主要原材料供应条件及要求表2-2序号种类规格技术要求年需量万t/a1高炉铁水C：4.0～4.2%;Si：0.4～0.6%Mn：0.2%;P：0.13%;S：0.030-0.05%，T：≥1300℃132.342废钢+铁块最大边长:≤1000mm单重:≤1200kg要求干燥、清洁、无油，严禁炮弹和密闭容器混入,成份要求Fe(total)≥96.5%,SiO2≤0.7%,Al2O3≤0.3%,P≤0.035%,S≤0.035%,合金元素微量，Cu的最大含量0.1%13.53主要铁合金5～50mmFeSi:(75#)C≤0.2%;Si72~80%;S≤0.02%,P≤0.04%FeMn(LC):C≤1%;Mn78～85%;Si＜1.5%S≤0.03%,P≤0.2%FeMn(MC):C≤2%;Mn75～82%;Si＜1.5%S≤0.03%,P≤0.4%FeMn(HC):C≤7%;Mn≥60%;Si＜1%S≤0.03%,P≤0.5%SiMn：C≤1.8%;Si≥17-20%;Mn≥95%S≤0.02%,P≤0.03%（此数值不正确）2.34小块废钢尺寸：8～16×40×60mmC≤0.2%P≤0.05%S≤0.02%0.365活性石灰5～50mmCaO≥90%，CO2≤2.0,SiO2≤2.8%，P≤0.03%，S≤0.025%MgO≤0.7%，H2O≤1%，水活性≥330ml/4N-HCl（对50%石灰溶水后滴定值）（当地原材料达不到指标要求）9.286铁矿石5～50mmTFe≥60%SiO2≤2.5%H2O≤2%2.857轻烧白云石5～50mmCaO≥50%，SiO2≤6%，P≤0.14%，S≤0.045%H2O≤1%，MgO≥30%（当地原材料达不到指标要求）2.858萤石5～50mmCaF2≥90%，SiO2≤4.7%，S≤0.1%，P≤0.06%，H2O≤1%1.799轻烧镁球(改质剂)5～40mmMgO≥70%，灼减：≤25%，水份：≤3%，耐压强度：20～30kPa0.7110复合渣料5~40mmCaO40~50%,CaF2~40%,SiO2~5%,S≤0.03%P≤0.02%0.292.1.7车间组成、工艺布置及主厂房主要参数和吊车配置2.1.7.1车间组成永兴钢铁有限责任公司120t转炉连铸工程初步设计WISDRI9120t转炉炼钢厂包括主厂房、辅助车间、公用辅助设施。主厂房：包括炉渣跨、加料跨、转炉跨、钢水（精炼）接受跨。公用辅助设施包括变电所、转炉净循环水泵站，转