我国转炉炼钢生产技术分析

转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里,使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量(含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度),可使炉内达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧,去除有害气体和非金

  1引言

  早在1856年德国人贝赛麦就发明了底吹酸性转炉炼钢法,这种方法是近代炼钢法的开端,它为人类生产了大量廉价钢,促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷,因而其发展受到了限制。1879年出现了托马斯底吹碱性转炉炼钢法,它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然转炉法可以大量生产钢,但它对生铁成分有着较严格的要求,而且一般不能多用废钢。随着工业的进一步发展,废钢越来越多。在酸性转炉炼钢法发明不到十年,法国人马丁利用蓄热原理,在1864年创立了平炉炼钢法,1888年出现了碱性平炉。平炉炼钢法对原料的要求不那么严格,容量大,生产的品种多,所以不到20年它就成为世界上主要的炼钢方法,直到20世纪50年代,在世界钢产量中,约85%是平炉炼出来的。1952年在奥地利出现纯氧顶吹转炉,它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题,使质量接近平炉钢,同时减少了随废气(当用普通空气吹炼时,空气含79%无用的氮)损失的热量,可以吹炼温度较低的平炉生铁,因而节省了高炉的焦炭耗量,且能使用更多的废钢。由于转炉炼钢速度快(炼一炉钢约10min,而平炉则需7h),负能炼钢,节约能源,故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。
  其实130年以前贝斯麦发明底吹空气炼钢法时,就提出了用氧气炼钢的设想,但受当时条件的限制没能实现。直到20世纪50年代初奥地利的Voest Alpine公司才将氧气炼钢用于工业生产,从而诞生了氧气顶吹转炉,亦称LD转炉。顶吹转炉问世后,其发展速度非常快,到1968年出现氧气底吹法时,全世界顶吹法产钢能力已达2.6亿吨,占绝对垄断地位。1970年后,由于发明了用碳氢化合物保护的双层套管式底吹氧枪而出现了底吹法,各种类型的底吹法转炉(如OBM,Q-BOP,LSW等)在实际生产中显示出许多优于顶吹转炉之处,使一直居于首位的顶吹法受到挑战和冲击。
  顶吹法的特点决定了它具有渣中含铁高,钢水含氧高,废气铁尘损失大和冶炼超低碳钢困难等缺点,而底吹法则在很大程度上能克服这些缺点。但由于底吹法用碳氢化合物冷却喷嘴,钢水含氢量偏高,需在停吹后喷吹惰性气体进行清洗。基于以上两种方法在冶金学上显现出的明显差别,故在20世纪70年代以后,国外许多国家着手研究结合两种方法优点的顶底复吹冶炼法。继奥地利人Dr.Eduard等于1973年研究转炉顶底复吹炼钢之后,世界各国普遍开展了转炉复吹的研究工作,出现了各种类型的复吹转炉,到20世纪80年代初开始正式用于生产。由于它比顶吹和底吹法都更优越,加上转炉复吹现场改造比较容易,使之几年时间就在全世界范围得到普遍应用,有的国家(如日本)已基本上淘汰了单纯的顶吹转炉。
  传统的转炉炼钢过程是将高炉来的铁水经混铁炉混匀后兑入转炉,并按一定比例装入废钢,然后降下水冷氧枪以一定的供氧、枪位和造渣制度吹氧冶炼。当达到吹炼终点时,提枪倒炉,测温和取样化验成分,如钢水温度和成分达到目标值范围就出钢。否则,降下氧枪进行再吹。在出钢过程中,向钢包中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧、合金化。然后,钢水送模铸场或连铸车间铸锭。

  2我国转炉炼钢发展现状

  2.1转炉钢产量高速增长

  由于我国废钢资源短缺,电力缺乏,电价偏高,因此电炉钢的产量增长受到一定程度的制约,平炉钢的淘汰和生铁资源的充裕也给转炉钢产量的增长提供了良好条件,因此转炉钢产量近年来获得了快速增长.2000年我国转炉钢产量不足1.1亿吨,2010年约为5.49亿吨.目前我国转炉钢所占的比例约为88%,远高于电炉钢,转炉炼钢法在我国炼钢生产中占据绝对主导地位.

  2.2转炉大型化趋势明显

  “十五”后期和“十一五”期间,为满足生产需求,我国新建了一大批转炉,产能迅速扩大.从技术装备水平来看,我国转炉大型化取得了较快进展,技术装备水平也不断提高,少数大中型转炉已达国际先进水平.据统计,2007年全国重点大中型钢铁企业共有转炉405座.从数量上来看,我国现有转炉中以80吨~199吨的转炉数量最多,而200吨及以上的转炉数量最少,我国仍然保有一定数量的30吨以下的转炉,因此淘汰落后产能任务艰巨.目前,我国100吨及以上转炉的产能约占全部转炉产能的一半.据不完全统计,2009年新投产转炉中100吨及以上转炉的产能占80%以上,随着国家不断加大淘汰落后产能的力度,我国转炉将进一步朝着大型化的方向迈进.

  2.3能耗指标降低

  随着转炉技术装备的不断进步和过程控制水平的逐步提高,近年来我国重点统计钢铁企业转炉炼钢的钢铁料消耗和工序能耗不断下降,多数大中型转炉具备实现负能炼钢的装备条件,但仍须优化降罩控制、加强能源管理,少数先进钢铁企业已实现转炉-连铸全工序负能炼钢.但总体来看,我国转炉炼钢物料消耗和能源消耗与国际先进水平相比仍有较大差距,因此应大力推广高效长寿复吹、干法除尘等先进技术,重视节能环保和物料的综合利用,力争实现新的突破.

  2.4转炉生产工艺进一步优化

  为提高钢材质量且扩大冶炼钢种,原有大、中型转炉炼钢厂都相继增建了铁水脱硫装置和二次精炼装置.近年来新建的转炉炼钢厂大多配置了铁水脱硫装置,并根据冶炼钢种的要求配置了相应的炉外精炼装置,一般多采用LF精炼,有些转炉炼钢厂还配置了VD精炼装置,从而为高附加值钢种的生产提供了有利条件.

  3中国转炉炼钢技术的重大进步

  近年来,国内转炉炼钢技术进步很快,这主要是由于以下先进技术的推广和应用.

  3.1溅渣护炉工艺的优化与完善

  炉龄是转炉炼钢的重要技术指标.提高炉龄在降低生产成本的同时也提高了转炉生产效率.溅渣护炉的基本原理是利用高速氮气将成分调整后的剩余炉渣喷溅在炉衬表面,形成溅渣层.溅渣层抑制了炉衬表层的氧化,减轻了高温炉渣对砖表面的冲刷侵蚀.
  采用溅渣护炉工艺后,当炉衬残砖厚度侵蚀至500mm左右时,炉壁冷却与炉内钢渣对炉衬的导热基本实现了动态平衡.此时,炉衬与溅渣层的结合层很难被进一步熔损.在溅渣条件下炉衬基本为“零熔损”,即随炉龄增加,炉衬厚度基本保持不变.国内不少钢厂据此研发出了长寿转炉工艺,进而使转炉炉龄达到30000炉以上,炉役期和产钢量同步增长,耐火材料消耗和吨钢成本也相应降低.
  国内转炉溅渣护炉的基本经验可概括为以下几点:
  (1)根据冶炼钢种和生产工艺的不同,选择恰当的溅渣工艺;
  (2)提高氮气压力,优化溅渣工艺;
  (3)合理选择开始溅渣时机,实现炉衬的“零侵蚀”;
  (4)溅渣与补炉相结合,严格控制溅渣后转炉炉型;

  3.2长寿复吹转炉冶炼工艺

  采用长寿转炉炼钢工艺后,转炉炉龄大幅提高,如何进一步延长炉底喷嘴寿命,在高炉龄条件下实现100%复吹,是全世界钢铁企业迫切需要解决的重大技术难题.X发明了溅渣护炉工艺,但未能解决延长炉底喷嘴寿命的技术难题.炉龄大幅提高后,复吹比显著降低,最终导致放弃复吹工艺.日本和西欧各国为保证复吹效果,尚未大规模采用溅渣护炉技术.为解决这一难题,国内钢铁企业发明了炉渣蘑菇头保护底吹透气砖的先进技术,成功解决了复吹转炉炉底喷嘴长寿命的技术难题,使底吹喷枪寿命与转炉炉龄实现了同步,并保证复吹比达到100%,这是我国对国际钢铁生产技术发展的重大贡献.

  3.3转炉高效吹炼工艺

  近年来,国内各大钢企陆续开展了提高转炉生产效率,加大供氧强度,实现平稳吹炼的技术研究,并开发出一整套转炉高效冶炼技术,使转炉生产效率大幅提高.刘浏等统计了国内大、中、小型转炉生产效率.据分析,国内小型转炉的作业率和利用系数均高于大、中型转炉,平均冶炼周期为24.7min,最短可达23min,其主要原因是小转炉的辅助作业时间(如出钢兑铁时间)短,易于扩装.
  传统观点认为,提高转炉供氧强度受炉容比限制,但采用以下技术有利于进一步提高供氧强度,从而使转炉生产效率提高:
  (1)大幅减少渣量,对于少渣冶炼转炉由于渣量减少可大幅提高供氧强度;
  (2)优化改进氧枪结构,提高喷枪化渣速度,减少熔池喷溅和避免产生大量FeO粉尘是大幅提高供氧强度的关键;
  (3)采用底吹强搅拌工艺,促进初渣熔化,实现渣钢反应平衡,是提高熔池供氧强度的重要基础;
  (4)采用计算机终点动态控制技术,实现不倒炉出钢及提高出钢口寿命,缩短出钢时间,进而缩短转炉辅助作业时间,也是提高转炉生产效率的重要技术措施.

  4转炉冶炼目的及原理

  4.1转炉冶炼目的

  转炉冶炼主要是将生铁里的碳及其它杂质(如:硅、锰)等氧化,产出比铁的物理、化学性能与力学性能更好的钢。钢与生铁的区别:首先是碳的含量,理论上一般把碳含量小于2.11%称之钢,它的熔点在1450-1500℃,而生铁的熔点在1100-1200℃。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体,随着碳含量的增加,其强度、硬度增加,而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能,可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工,其用途十分广泛。
  氧气顶吹转炉炼钢设备工艺:如图1所示。按照配料要求,先把废钢等装入炉内,然后倒入铁水,并加入适量的造渣材料(如生石灰等)。加料后,把氧气喷枪从炉顶插入炉内,吹入氧气(纯度大于99%的高压氧气流),使它直接跟高温的铁水发生氧化反应,除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆,以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后,当钢水的成分和温度都达到要求时,即停止吹炼,提升喷枪,准备出钢。出钢时使炉体倾斜,钢水从出钢口注入钢水包里,同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后,可以浇成钢的铸件或钢锭,钢锭可以再轧制成各种钢材。氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气,它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此,必须加以净化回收,综合利用,以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢;一氧化碳可以作化工原料或燃料;烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外,炼钢时,生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥,含磷量较高的炉渣,可加工成磷肥,等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好,以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛,去硫效率差,昂贵的合金元素也易被氧化而损耗,因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。

  4.2转炉冶炼原理

  转炉炼钢是在转炉里进行。转炉的外形就像个梨,内壁有耐火砖,炉侧有许多小孔(风口),压缩空气从这些小孔里吹炉内,又叫做侧吹转炉。开始时,转炉处于水平,向内注入1300摄氏度的液态生铁,并加入一定量的生石灰,然后鼓入空气并转动转炉使它直立起来。这时液态生铁表面剧烈的反应,使铁、硅、锰氧化(FeO,SiO2,MnO,)生成炉渣,利用熔化的钢铁和炉渣的对流作用,使反应遍及整个炉内。几分钟后,当钢液中只剩下少量的硅与锰时,碳开始氧化,生成一氧化碳(放热)使钢液剧烈沸腾。炉口由于溢出的一氧化炭的燃烧而出现巨大的火焰。最后,磷也发生氧化并进一步生成磷酸亚铁。磷酸亚铁再跟生石灰反应生成稳定的磷酸钙和硫化钙,一起成为炉渣。当磷与硫逐渐减少,火焰退落,炉口出现四氧化三铁的褐色蒸汽时,表明钢已炼成。这时应立即停止鼓风,并把转炉转到水平位置,把钢水倾至钢水包里,再加脱氧剂进行脱氧。整个过程只需15分钟左右。如果氧气是从炉底吹入,那就是底吹转炉;氧气从顶部吹入,就是顶吹转炉。
  转炉一炉钢的基本冶炼过程。顶吹转炉冶炼一炉钢的操作过程主要由以下六步组成:
  (1)上炉出钢、倒渣,检查炉衬和倾动设备等并进行必要的修补和修理;
  (2)倾炉,加废钢、兑铁水,摇正炉体(至垂直位置);
  (3)降枪开吹,同时加入第一批渣料(起初炉内噪声较大,从炉口冒出赤色烟雾,随后喷出暗红的火焰;3~5min后硅锰氧接近结束,碳氧反应逐渐激烈,炉口的火焰变大,亮度随之提高;同时渣料熔化,噪声减弱);
  (4)3~5min后加入第二批渣料继续吹炼(随吹炼进行钢中碳逐渐降低,约12min后火焰微弱,停吹);
  (5)倒炉,测温、取样,并确定补吹时间或出钢;
  (6)出钢,同时(将计算好的合金加入钢包中)进行脱氧合金化。

  5转炉炼钢主要工艺设备分析

  5.1转炉(converter)

  转炉炼钢(converter steelmaking)是以铁水、废钢、铁合金为主要原料,不借助外加能源,靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。转炉按耐火材料分为酸性和碱性,按气体吹入炉内的部位有顶吹、底吹和侧吹;按气体种类为分空气转炉和氧气转炉。碱性氧气顶吹和顶底复吹转炉由于其生产速度快、产量大,单炉产量高、成本低、投资少,为目前使用最普遍的炼钢设备。转炉主要用于生产碳钢、合金钢及铜和镍的冶炼。炉体可转动,用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成,呈圆筒形,内衬耐火材料,吹炼时靠化学反应热加热,不需外加热源,是最重要的炼钢设备,也可用于铜、镍冶炼。
  早在1856年英国人贝斯麦就发明了底吹酸性转炉炼钢法,这种方法是近代炼钢法的开端,它为人类生产了大量廉价钢,促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷,因而其发展受到了限制。1879年出现了托马斯底吹碱性转炉炼钢法,它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然转炉法可以大量生产钢,但它对生铁成分有着较严格的要求,而且一般不能多用废钢。随着工业的进一步发展,废钢越来越多。在酸性转炉炼钢法发明不到十年,法国人马丁利用蓄热原理,在1864年创立了平炉炼钢法,1888年出现了碱性平炉。
  平炉炼钢法对原料的要求不那么严格,容量大,生产的品种多,所以不到20年它就成为世界上主要的炼钢方法。20世纪50年代,在世界钢产量中,约85%是平炉炼出来的。1952年在奥地利出现纯氧顶吹转炉,它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题,使质量接近平炉钢,同时减少了随废气(当用普通空气吹炼时,空气含79%无用的氮)损失的热量,可以吹炼温度较低的平炉生铁,因而节省了高炉的焦炭耗量,且能使用更多的废钢。由于转炉炼钢速度快(炼一炉钢约10min,而平炉则需7h),负能炼钢,节约能源,故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。

  5.2 AOD精炼炉

  AOD即氩氧脱碳精炼炉,是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。在炉子的底侧部装有向熔池水平方向吹入气体的喷枪,喷枪的数量根据炉子的吨位而有所不同,一般为2~3支。喷枪延长线的会合点与炉子的竖轴重合。喷枪由内管(铜质)及外管(不锈钢)两层组成,内管导入主吹炼气体(由ArO2。或Ar—N2组成),内管与外管之间的环形缝隙导入Ar、N2或空气起冷却作用以保护喷枪。喷枪是消耗式的,在筑炉时埋入耐火材料层,在冶炼过程中与炉衬同步烧损。吹入的氧气主要是用于氧化碳升温,吹入的氩气主要是强对流搅拌,还有生产高氮合金时可以进行吹氮进行合金化,既是可以进行冲氮,这对基本的生产21—4N类的钢种中节省了很多金属氮化物,如氮化络的加入量,节省很多生产成本。
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  炉体用镁钙砖或者铬镁砖或富镁白云石砖砌筑;喷枪周围采用质量更高的电熔铬镁砖砌筑,以承受高温及钢液冲刷。可移式炉帽用铬镁砖或铝镁砖砌筑,也可以用耐热混凝土浇灌。炉膛的尺寸比例大致是:熔池深度:炉膛直径:炉膛总高一1:2:3。炉子在前倾一定角度的情况下,由转移钢包倒入初炼钢水,此时气体喷枪处于钢液面以上。炉子恢复到直立位置时,喷枪没入钢水深处,开始吹气精炼。精炼完成后,仍经炉帽出钢。

  5.3RH精炼炉

  RH精炼全称为RH真空循环脱气精炼法。于1959年由德国人发明,其中RH为当时德国采用RH精炼技术的两个厂家的第一个字母。真空技术在炼钢上开始应用起始于1952年,当时人们在生产含硅量在2%左右的硅钢时在浇注过程中经常出现冒渣现象,经过各种试验,终于发现钢水中的氢和氮是产生冒渣无法浇注或轧制后产生废品的主要原因,随之各种真空精炼技术开始出现,如真空铸锭法、钢包滴流脱气法、钢包脱气法等,从而开创了工业规模的钢水真空处理方法,特别是蒸汽喷射泵的出现,更是加速了真空炼钢技术的发展。随着真空炼钢技术的开发与发展,最终RH和VD因为处理时间短、成本低、可以大量处理钢水等优点而成为真空炼钢技术的主流,70年代开始随着全连铸车间的出现,RH因为采用钢水在真空槽环流的技术从而达到处理时间短、效率高、能够与转炉连铸匹配的优点而被转炉工序大量采用。RH从开始出现到现在40多年来,有多项关键性技术的出现,从而加速了RH精炼技术的发展。表1为40多年来RH技术的发展情况。
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  RH系统设备是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备。整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管,上部装有热弯管。被抽气体由热弯管经气体冷却器至真空泵系统排到厂房外。
  钢水处理前,先将浸渍管浸入待处理的钢包钢水中。当真空槽抽真空时,钢水表面的大气压力迫使钢水从浸渍管流入真空槽内(真空槽内大约0.67mbar时可使钢水上升1.48m高度)。与真空槽连通的两个浸渍管,一个为上升管,一个为下降管。由于上升管不断向钢液吹入氩气,相对没有吹氩的下降管产生了一个较高的静压差,使钢水从上升管进入并通过真空槽下部流向下降管,如此不断循环反复。在真空状态下,流经真空槽钢水中的氩气、氢气、一氧化碳等气体在钢液循环过程中被抽走。同时,进入真空槽内的钢水还进行一系列的冶金反应,比如碳氧反应等;如此循环脱气精炼使钢液得到净化。
  经RH处理的钢水优点明显:合金基本不与炉渣反应,合金直接加入钢水之中,收得率高;钢水能快速均匀混合;合金成分可控制在狭窄的范围之内;气体含量低,夹杂物少,钢水纯净度高;还可以用顶枪进行化学升温的温度调整,为连铸机提供流动性好、纯净度高、符合浇铸温度的钢水,以利于连铸生产的多炉连浇。

  5.4 LF精炼炉

  LF(ladle furnace)炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热,搅拌是通过底部透气砖进行的。LF(Ladle Furnace)精炼技术的研究始于1968年。当时发现用电弧炉预造还原渣、钢渣混出、钢包吹氩处理,还原精炼效果显著,因此进行了以省略电弧炉还原期为目的的有电弧加热功能的钢包精炼技术的开发。1971I年,日本大同特殊钢厂第一台钢包精炼炉(LF)投入使用。1973年,新日铁八幡制铁所在转炉厂设置了LF。LF设置在电弧炉炼钢厂,减少了电弧炉还原时间,最终取消了电弧炉的还原期.缩短了电弧炉的冶炼周期,提高了电弧炉的生产率,同时在一定时间内为连铸提供符合温度、成分及洁净度要求的钢液,保证了电弧炉+LF精炼+连铸工艺的顺行,使电弧炉发展成为可以用普通废钢和生铁生产普通钢种的高效率的短流程炼钢方式,而不再仅仅是生产高质量钢种的设备。电弧炉发展的第一阶段是包括熔化、氧化、还原的传统型电弧炉。第二阶段是由于电弧炉炉型(出钢槽式电弧炉)的原因,为避免氧化渣污染钢液及发挥钢渣脱氧、脱硫的作用,在电弧炉内必须造好还原渣。钢渣混出,由LF来完成进一步还原精炼的任务。第三阶段是由于无渣出钢技术的开发,还原期全部由LF精炼来完成,也即形成了现代电弧炉炼钢流程EAF+LF+CC的形式。
  LF用于转炉流程生产特殊钢,淘汰了过去用炼钢方法来区别钢质量的方式,确立了“初炼(电炉或转炉)+LF精炼+连铸”的生产多品种、高质量钢的思想。LF技术开发成功后,向多功能方向发展,1981年在日本钢管福山制铁所开发NK-AP法.即擦入式喷枪代替透气砖进行气体搅拌法,1987年开发了有喷吹设备和真空设备的LF。由于LF设备结构简单。具有多种冶金功能和使用中的灵活性、精炼效果显著,具有较高的经济效益,成为钢铁生产流程中的重要设备。

  6转炉炼钢要求及未来的发展

  低碳钢是转炉炼钢的主要产品。由于转炉脱碳快,钢中气体含量低,所以钢的塑性和低温塑性好,有良好的深冲性和焊接性能。用转炉钢制造热轧薄板、冷轧薄板、镀锌板、汽车板、冷弯型钢、低碳软钢丝等,都具有良好的性能。
  转炉冶炼中、高碳钢虽然有一些困难,但也能保证钢的质量。转炉钢制造的各种结构钢、轴承钢、硬钢丝等都已广泛使用。冶炼高碳钢的困难是拉碳和脱磷。在C>O.2%时靠经验拉碳很难控制准确,如果有副枪可借副枪控制,没有副枪时需要炉前快速分析,这就耽误了时间。高碳钢终点(FeO)低,脱磷时间短,因此需要采用双渣操作,即在脱碳期开始时放掉初期渣,把前期进入渣中的磷放走,然而双渣操作损失大量热量和渣中的铁,没有特殊必要不宜采用。增碳法是冶炼中、高碳钢的另一种操作法,这时吹炼操作和低碳钢一样,只是在钢包内用增碳剂增碳,使含碳量达到丘冈绅的要求。增碳剂为焦炭,石油焦等。中碳钢的增碳量小,容易完成。高碳钢增碳要很好控制,但轨钢、硬线等用增碳法冶炼可以保证质量合乎要求。
  转炉冶炼低合金钢没有特殊困难。冶炼合金钢时,因为合金化需要加入钢包的铁合金数量大。会降低钢水温度,而过分提高出钢温度又使脱磷不利。所以冶炼合金钢应与炉外精炼相结合.用钢包炉完成合金化。另外,随着对钢的成分的控制要求不断严格,为减少钢性能的波动,要求成分范围越窄越好。这也需要在钢包精炼时进行合金成分微调的操作。

  6.1开发转炉少渣冶炼工艺

  我国钢铁产量迅猛增长必然会受到资源、能源及环境的制约.研发各种节铁技术,将会缓解国内铁矿资源紧张的现象.转炉采用少渣冶炼工艺可大幅提高铁水收得率,降低生产成本,获得良好的经济效益.
  少渣冶炼技术应包括更广泛的内容:
  (1)炼铁原料结构优化,降Si提Fe,提高入炉矿
  石品位;
  (2)高炉低Si冶炼;
  (3)转炉少渣冶炼.

  6.2吹炼终点动态控制技术

  终点控制是炼钢操作的技术关键.目前,国内钢铁企业多采用人工经验控制,无法满足洁净钢和高品质钢种生产的质量要求.因此,尽快采取措施提高炼钢终点的控制精度和命中率已成为当前国内炼钢生产中迫切需要解决的技术问题.
  提高转炉炼钢终点控制水平的技术关键主要有以下两点:
  (1)优化复吹工艺,促进钢渣平衡,稳定终点操作;
  (2)采用终点动态控制技术,根据炉内反馈信息来实现对炼钢终点的精确控制.

  6.3节能与环保技术的发展

  钢铁生产的技术进步必须与环境协调发展.就转炉炼钢厂而言,必须采用各种综合节能技术,实现“负能”炼钢.为消除对大气环境的污染,必须进一步做好烟尘处理,积极采用干法除尘技术,节约水资源.必须采用各种环保与综合利用措施,将炼钢厂建设成为无污染、零排放与生态平衡的绿色工厂.
  主要技术措施:
  (l)采用铁水脱硅工艺,减少炉渣生成量;
  (2)精炼渣、炼钢炉渣回收,资源循环利用;
  (3)烟气粉尘回收处理,提倡采用干法除尘工艺,综合利用;
  (4)推广煤气回收技术,余能发电;
  (5)不用混铁炉,并控制好各种无序排放物.
  为加速新时期国内先进钢铁厂的建设,应加大国内钢铁生产技术的自主创新、原始创新和集成创新力度,不断提高工艺技术装备水平和自动化控制水平,进一步提高钢的质量,并根据市场需求大力开发高附加值产品,使我国炼钢生产技术水平能得到更大的发展。

  结论

  我国中、小型转炉炼钢厂(车间)生产量达到6000t以上,与前后工序配套的有小高炉、小连铸、小轧机;已形成一定的综合生产能力。中、小型转炉钢厂是在我国钢铁发展的历史中形成的,今后在一段较长的时间应配合我国钢铁行业的产业结构调整政策和优化工艺及调整产品结构的发展战略,搞好扩容改造挖潜,相应提高技术和装备水平,比如适当增设铁水脱硫设施和根据钢种要求增设炉外精炼装置,以求在增产的同时进一步提高钢的质量,扩大冶炼钢种范围,降低消耗,改善环保条件,在市场竞争中继续求得生存发展。今后应抑制低水平中小型转炉重复建设。在沿海建设大型钢铁企业,应当充分考虑我国的国情和利用优越的海港天然条件,本着设备大型化、现代化原则,选取适合于大型钢铁企业的大型高炉、大型转炉和大型热连轧机、冷连轧机等国内外成熟的工艺技术装备,以满足大规模生产的要求,对一些国外尚处于开发试用阶段或通常适合于中、小型钢铁企业的工艺技术装备一般不宜选用。
  总之,我国转炉炼钢技术近年来虽取得了较大的进步,但其生产技术经济指标距欧美、日本等国际先进水平仍存在一定的差距。因此,转炉钢厂必须从实际情况出发,深入开展节能技术的研究及应用,从而达到节能减排,降本增效,提高企业市场竞争力的目的。转炉炼钢技术之所以在实际运用过程中产生较大的效益,主要就是该项技术能够对炼钢工艺流程进行优化,从根本上实现转炉高速吹炼,建立并完善相对廉价的生产节能体系,从而获得更大的经济以及社会效益。

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  [19]曲永印,曲丽萍,樊生文,薛海波.炼钢自动化系统的研究与实现[J].控制工程.2002(04)

  致谢

  大学学习时光已经接近尾声,在此我想对我的母校,我的父母、朋友们,我的老师和同学们表达我由衷的感谢。感谢我的家人对我大学学习的默默支持;感谢我的母校给了我在大学深造的机会,让我能继续学习和提高;感谢老师和同学们来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢,课堂下的谆谆教诲;同学们在学习中的认真热情,生活上的热心主动,所有这些都让我的充满了感动。本次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助,其中我的论文指导老师老师对我的关心和支持尤为重要。每次遇到难题,我最先向老师寻求帮助,而老师每次不管忙或闲,总会抽空来找我面谈,然后一起商量解决的办法。
  我做毕业设计的每个阶段,从选题到查阅资料,论文提纲的确定,中期论文的修改,后期论文格式调整等各个环节中老师都给予了我悉心的指导。这几个月以来,李静老师不仅在学业上给我以精心指导,同时还在思想给我以无微不至的关怀,在此谨向老师致以诚挚的谢意。
  同时,本次毕业论文的写作也得到了同学的热情帮助。感谢在整个毕业论文设计期间和我密切合作的同学,和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们,在此,我再一次真诚地向帮助过我的老师和同学表示感谢!
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