转炉炼钢设备与工艺.ppt
《转炉炼钢设备与工艺.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《转炉炼钢设备与工艺.ppt(235页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、炼钢技术炼钢技术设备与工艺设备与工艺提提纲纲1.炼钢原理2.炼钢方法3.炼钢方法的发展演变4.转炉炼钢车间设备组成5.转炉炼钢工艺6.钢水炉外精炼技术炼钢原理v根据所根据所炼钢炼钢种的要求把种的要求把生铁生铁中的含碳量去除到规定范围,并使其中的含碳量去除到规定范围,并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。v简单地说,是对生简单地说,是对生铁铁降碳、去硫、降碳、去硫、磷磷、调、调硅、锰硅、锰含量的过程。这含量的过程。这一过程基本上是一个一过程基本上是一个氧化氧化过程,是用不同来源的氧过程,是用不同来源的氧(如如空气空气中的氧、中的氧、纯氧气、纯氧气、
2、铁矿石铁矿石中的氧中的氧)来来氧化铁氧化铁水水中的碳、中的碳、硅硅、锰锰等元素。等元素。v反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。生成的而被除掉。生成的二氧化硅二氧化硅、氧化锰氧化锰、氧化亚、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在铁互相作用成为炉渣浮在钢钢水面上。水面上。v化学化学反应主要有:反应主要有:2FeO+Si2Fe+SiO2FeO+MnFe+MnOv生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的,在炼钢过生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的,在炼钢过程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰(CaO)
3、,可以去除硫、,可以去除硫、磷:磷:2P+5FeO+3CaO5Fe+Ca2(PO4)2(入渣入渣)v在使碳等元素降到规定范围后,钢水中仍含有大量的氧,是有害在使碳等元素降到规定范围后,钢水中仍含有大量的氧,是有害的杂质,使钢塑性变坏,轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段的杂质,使钢塑性变坏,轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂必须加入脱氧剂(例如例如锰铁锰铁、硅铁硅铁和和铝铝等等),以除去钢液中多余的,以除去钢液中多余的氧:氧:MnFeOMnOFeSi2FeOSiO22FeAl3FeOAl2O33Fev同时调整好钢液的成分和温度,达到要求可出钢,把钢水铸成连同时调整好钢液的成分和温度
4、,达到要求可出钢,把钢水铸成连铸坯或钢锭。铸坯或钢锭。炼钢方法炼钢方法v炼钢的方法主要有转炉、炼钢的方法主要有转炉、电电炉和平炉三种。炉和平炉三种。v平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢废钢(可搭用可搭用钢铁钢铁料的料的2050的废钢的废钢),原料适应性强,所用的原料有废钢、废铁、铁矿石,原料适应性强,所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂和溶剂(石灰石和生石灰)。反应所需的热量是由燃烧气体燃料(石灰石和生石灰)。反应所需的热量是由燃烧气体燃料(高炉煤气,发生炉煤气)或液体燃料(重油)所提供。(高炉煤气,发生炉煤气)或液体燃料(重油)所提供。但冶炼但冶炼时间长,已
5、被淘汰。时间长,已被淘汰。v转炉炼钢转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉,生产速度快广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉,生产速度快(1座座300吨的转炉吹炼时间不到吨的转炉吹炼时间不到20分钟,包括辅助时间不超过分钟,包括辅助时间不超过1小小时,而时,而300吨平炉炼吨平炉炼1炉钢要炉钢要7个小时个小时),品种多、质量好,可炼,品种多、质量好,可炼普普通钢通钢,也可炼合金钢。,也可炼合金钢。v电炉炼钢电炉炼钢是用是用电能电能作热源进行冶炼。原料可以是废钢、也可以是作热源进行冶炼。原料可以是废钢、也可以是海绵铁,现代电弧炉甚至可以用大量铁水。主要用于冶炼特殊合海绵铁,现代电弧炉甚至可以用大
6、量铁水。主要用于冶炼特殊合金钢。金钢。炼钢方法的发展演变炼钢方法的发展演变KMS转炉转炉1978西德西德 KS转炉转炉1981西德西德顶底复合吹氧+喷吹煤粉废钢预热喷石灰粉二次燃烧很高废钢比大量高热值废气顶底复合吹氧+石灰粉二次燃烧高废钢比生产率高N、P、S、C、O低渣内FeO低无喷溅污染低废钢比低全低吹O2+石灰粉 生产率高 含氮量低 污染低 喷溅 渣钢不平衡OBM/Q-BOP1968年年西德西德平平炉炉1865年年英英国国生产率低,能源和耐火材料消耗高电炉电炉1900年年生产率低,能源和耐火材料消耗高酸酸性性转转炉炉1860年年 碱碱性性转转炉炉1879年年英英国国炉底寿命短炉容小钢水含氮
7、高喷溅污染废钢比低LD转转炉炉1948年年奥奥地地利利复合吹炼,用各种成分的惰性气体OBM/Q-BOP复复 合合 吹吹 炼炼 1977氧枪或侧吹喷嘴全量废钢大量高热值废气全全量量铁铁水水预预处处理理 转转炉炉高高效效冶冶炼炼铁水Si0.3%吹炼时间90%无补炉作业,炉龄10000炉脱硫效率60%一座转炉生产体制C3.5%转炉炼钢车间设备组成转炉炼钢车间设备组成氧气顶吹转炉总图氧气顶吹转炉总图转炉系统设备转炉系统设备v炉型炉型v炉壳炉壳v炉体支撑炉体支撑v转炉倾动机构转炉倾动机构转炉炉型转炉炉型v转炉炉型:转炉炉型:指用耐火材料砌成的炉衬内形。转炉的炉型是否合理直接影响指用耐火材料砌成的炉衬内形
8、。转炉的炉型是否合理直接影响着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率.v合理炉型的要求:合理炉型的要求:(1)要满足炼钢的物理化学反应和流体力学的要求,使熔池)要满足炼钢的物理化学反应和流体力学的要求,使熔池有强烈而均匀的搅拌有强烈而均匀的搅拌(2)符合炉衬被侵蚀的形状以利干提高炉龄;)符合炉衬被侵蚀的形状以利干提高炉龄;(3)减轻喷溅和炉口结渣,改善劳动条件;)减轻喷溅和炉口结渣,改善劳动条件;(4)炉壳易于制造炉衬的砌筑和维修方便。)炉壳易于制造炉衬的砌筑和维修方便。转炉炉型转炉炉型v炉型类型:炉型类型:按金属熔池形状的不同,
9、转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥按金属熔池形状的不同,转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥型三种,型三种,转炉炉型转炉炉型A筒球型筒球型熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。它的优点是炉型形熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。它的优点是炉型形状简单,砌筑方便炉壳制造容易。熔池内型比较接近金属液循环流状简单,砌筑方便炉壳制造容易。熔池内型比较接近金属液循环流动的轨迹,在熔池直径足够大时,能保证在较大的供氧强度下吹炼动的轨迹,在熔池直径足够大时,能保证在较大的供氧强度下吹炼而喷溅最小,也能保证有足够的熔池深度,使炉衬有较高的寿命。而喷溅最小,也能保证有足够的熔池深度,使炉衬有较高的寿命。大型转炉
10、多采用这种炉型大型转炉多采用这种炉型转炉炉型转炉炉型B锥球型锥球型熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。这种炉型与同容量的筒熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。这种炉型与同容量的筒球型转炉相比若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大,有利于冶金球型转炉相比若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大,有利于冶金反应的进行,同时,随着炉衬的侵蚀熔池变化较小,对炼钢操作有反应的进行,同时,随着炉衬的侵蚀熔池变化较小,对炼钢操作有利。欧洲生铁含磷相对偏高的国家采用此种炉型的较多。我国利。欧洲生铁含磷相对偏高的国家采用此种炉型的较多。我国2080t的转炉多采用锥球型的转炉多采用锥球型对筒球型与锥球型的适用性,看法尚不一致。
11、有人认为锥球型适对筒球型与锥球型的适用性,看法尚不一致。有人认为锥球型适用于大转炉(奥地利),有人却认为适用于小转炉(前苏联)。但用于大转炉(奥地利),有人却认为适用于小转炉(前苏联)。但世界上已有的大型转炉多采用筒球型。世界上已有的大型转炉多采用筒球型。转炉炉型转炉炉型C截锥型截锥型截锥型熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便截锥型熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便于修砌这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求适用于小型转炉。我国于修砌这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求适用于小型转炉。我国30t以下的转炉多用这种炉型。国外转炉容量普遍较大故极少采用此以下的转炉多用这
12、种炉型。国外转炉容量普遍较大故极少采用此种形式。种形式。此外,有些国家(如法国、比利时、卢森堡等)的转炉,为了吹炼高此外,有些国家(如法国、比利时、卢森堡等)的转炉,为了吹炼高磷铁水,在吹炼过程中用氧气向炉内喷入石灰粉。为此他们采用了所谓磷铁水,在吹炼过程中用氧气向炉内喷入石灰粉。为此他们采用了所谓大炉膛炉型,这种炉型的特点是:炉膛内壁倾斜,上大下小,炉帽的倾大炉膛炉型,这种炉型的特点是:炉膛内壁倾斜,上大下小,炉帽的倾角较小(约角较小(约50)。因为炉膛上部的反应空间增大,故适应吹炼高磷)。因为炉膛上部的反应空间增大,故适应吹炼高磷铁水时渣量大和泡沫化严重的特点。这种炉型的砌砖工艺比较复杂,
13、炉铁水时渣量大和泡沫化严重的特点。这种炉型的砌砖工艺比较复杂,炉衬寿命也比其他炉型低,故一般很少采用。衬寿命也比其他炉型低,故一般很少采用。转炉炉型主要参数的确定转炉炉型主要参数的确定v转炉的公称容量转炉的公称容量v炉型主要参数炉型主要参数v炉容比炉容比v高宽比高宽比v炉型主要尺寸炉型主要尺寸v熔池部分尺寸熔池部分尺寸v炉身部分尺寸炉身部分尺寸v炉帽部分尺寸炉帽部分尺寸v出钢口部分尺寸出钢口部分尺寸v炉衬部分炉衬部分转炉的公称容量转炉的公称容量转炉的公称容量又称公称吨位,是炉型设计、计算的重要依据,但转炉的公称容量又称公称吨位,是炉型设计、计算的重要依据,但其含义目前尚未统一,有以下三种表示方
14、法:其含义目前尚未统一,有以下三种表示方法:(1)用转炉的平均铁水装入量表示公称容量;)用转炉的平均铁水装入量表示公称容量;(2)用转炉的平均出钢量表示公称容量;)用转炉的平均出钢量表示公称容量;(3)用转炉年平均炉产良坯(锭)量表示公称容量)用转炉年平均炉产良坯(锭)量表示公称容量转炉的公称容量转炉的公称容量由于出钢量介于装人量和良坯(锭)量之间,其数量不受装料中铁由于出钢量介于装人量和良坯(锭)量之间,其数量不受装料中铁水比例的限制,也不受浇铸方法的影响,所以大多数采用炉役平均出钢水比例的限制,也不受浇铸方法的影响,所以大多数采用炉役平均出钢量作为转炉的公称容量。根据出钢量可以计算出装入量
15、和良坯量作为转炉的公称容量。根据出钢量可以计算出装入量和良坯锭)锭)量量出钢量装人量出钢量装人量/金属消耗系数金属消耗系数装人量出钢量装人量出钢量*金属消耗系数金属消耗系数金属消耗系数:指吹炼金属消耗系数:指吹炼1t钢所消耗的金属料数量。视铁水含硅、含钢所消耗的金属料数量。视铁水含硅、含磷量的高或低,波动于磷量的高或低,波动于1.1一一1.2之间之间炉容比炉容比转炉的炉容比是转炉的有效容积与公称容量之比,其单位转炉的炉容比是转炉的有效容积与公称容量之比,其单位m3t。炉容比的大小决定了转炉吹炼容积的大小,它对转炉的吹炼操作、炉容比的大小决定了转炉吹炼容积的大小,它对转炉的吹炼操作、喷溅、炉衬寿
16、命、金属收得率等都有比较大的影响。如果炉容比过小,喷溅、炉衬寿命、金属收得率等都有比较大的影响。如果炉容比过小,即炉膛反应容积小,转炉就容易发生喷溅和溢渣,造成吹炼困难,降低即炉膛反应容积小,转炉就容易发生喷溅和溢渣,造成吹炼困难,降低金属收得率并且会加剧炉渣对炉衬的冲刷侵蚀,降低炉衬寿命;同时也金属收得率并且会加剧炉渣对炉衬的冲刷侵蚀,降低炉衬寿命;同时也限制了供氧量或供氧强度的增加,不利于转炉生产能力的提高。反之,限制了供氧量或供氧强度的增加,不利于转炉生产能力的提高。反之,如果炉容比过大,就会使设备重量、倾动功率、耐火材料的消耗和厂房如果炉容比过大,就会使设备重量、倾动功率、耐火材料的消
17、耗和厂房高度增加使整个车间的投资增大。高度增加使整个车间的投资增大。炉容比炉容比选择炉容比时应考虑以下因素:选择炉容比时应考虑以下因素:(1)铁水比、铁水成分。随着铁水比和铁水中硅磷、硫含量的增)铁水比、铁水成分。随着铁水比和铁水中硅磷、硫含量的增加炉容比应相应增大。若采用铁水预处理工艺时,炉容比可以小些加炉容比应相应增大。若采用铁水预处理工艺时,炉容比可以小些(2)供氧强度。供氧强度增大时,吹炼速度较快,为了不引起喷)供氧强度。供氧强度增大时,吹炼速度较快,为了不引起喷溅就要保证有足够的反应空间,炉容比相应增大些。溅就要保证有足够的反应空间,炉容比相应增大些。(3)冷却剂的种类。采用铁矿石或
18、氧化铁皮为主的冷却剂,成渣)冷却剂的种类。采用铁矿石或氧化铁皮为主的冷却剂,成渣量大,炉容比也需相应增大;若采用以废钢为主的冷却剂成渣量小,则量大,炉容比也需相应增大;若采用以废钢为主的冷却剂成渣量小,则炉容比可适当选择小些炉容比可适当选择小些目前使用的转炉,炉容比波动在目前使用的转炉,炉容比波动在0.850.95之间(大容量转炉取之间(大容量转炉取下限)。近些年来为了在提高金属收得率的基础上提高供氧强度,新设下限)。近些年来为了在提高金属收得率的基础上提高供氧强度,新设计转炉的炉容比趋于增大,一般为计转炉的炉容比趋于增大,一般为0.91.05。高宽比高宽比高宽比是指转炉总高(高宽比是指转炉总
19、高(H总总)与炉壳外径()与炉壳外径(D壳壳)之比是决定转炉形状)之比是决定转炉形状的另一主要参数。它直接影响转炉的操作和建设费用。因此高宽比的确的另一主要参数。它直接影响转炉的操作和建设费用。因此高宽比的确定既要满足工艺要求,又要考虑节省建设费用口在最初设计转炉时高宽定既要满足工艺要求,又要考虑节省建设费用口在最初设计转炉时高宽比选得较大。生产实践证明,增加转炉高度是防止喷溅,提高钢水收得比选得较大。生产实践证明,增加转炉高度是防止喷溅,提高钢水收得率的有效措施。但过大的高宽比不仅增加了转炉的倾动力矩,而且厂房率的有效措施。但过大的高宽比不仅增加了转炉的倾动力矩,而且厂房高度增高使建筑造价也
20、上升。所以,过大的高宽比没有必要。高度增高使建筑造价也上升。所以,过大的高宽比没有必要。在转炉大型化的过程中,在转炉大型化的过程中,H总总和和D壳壳随着炉容量的增大而增加,但其比值随着炉容量的增大而增加,但其比值是下降的。这说明直径的增加比高度的增加更决,炉子向矮胖型发展。是下降的。这说明直径的增加比高度的增加更决,炉子向矮胖型发展。但过于矮胖的炉型,易产生喷溅,会使热量和金属损失增大。但过于矮胖的炉型,易产生喷溅,会使热量和金属损失增大。目前,新设计转炉的高宽比一般在目前,新设计转炉的高宽比一般在1.351.65的范围内选取,小转的范围内选取,小转炉取上限,大转炉取下限炉取上限,大转炉取下限
21、炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定h2一球缺高度;一球缺高度;H0一一熔池深度;熔池深度;H身身一炉身高度;一炉身高度;H帽帽一炉帽高度;一炉帽高度;H内内一转炉有效高度;一转炉有效高度;H总总一转炉总高一转炉总高D一熔池直径;一熔池直径;D壳壳一炉壳外径;一炉壳外径;d一炉口内径;一炉口内径;D出出一出钢日直径;一出钢日直径;一炉帽倾角一炉帽倾角筒球型氧气顶吹转炉主要尺寸筒球型氧气顶吹转炉主要尺寸炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定熔池直径(熔池直径(D):):转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。计算方法:计算方法:推荐经验公式:推荐经验公式:D:熔池直
22、径,:熔池直径,mG:新炉金属装入量,:新炉金属装入量,tt:吹氧时间,吹氧时间,minK:比例系数,可参考下表:比例系数,可参考下表:50t以下:以下:1.852.1050120t:1.751.85200t:1.551.60250t以上:以上:1.501.55炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定转炉公称容量/t100吹炼周期/min283232383845吹氧时间/min121614181620转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值结果还应与容量相近、生产条件相似、技术经济指标结果还应与容量相近、生产条件相似、技术经济指标较好的炉子进行对比并适当调整较好的炉子进行对比并适当
23、调整上述公式对中小炉子较为适用,对大型炉子有差距。上述公式对中小炉子较为适用,对大型炉子有差距。炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定其他计算方法:其他计算方法:利用统计方法,找出现有炉子直径和容量之间的关系,利用统计方法,找出现有炉子直径和容量之间的关系,作为计算熔池直径的依据。武汉钢铁设计院推荐如下公式:作为计算熔池直径的依据。武汉钢铁设计院推荐如下公式:由国外一些由国外一些30一一300t转炉实际尺寸统计的结果得出转炉实际尺寸统计的结果得出下面计算公式:下面计算公式:T:炉子容量,:炉子容量,t炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定熔池深度(熔池深度(H0):):熔池深度是指转炉熔池在平静状
24、态时,从金属液面到炉底的熔池深度是指转炉熔池在平静状态时,从金属液面到炉底的深度。深度。从吹氧动力学的角度出发,合适的熔池深度应既能保证转炉从吹氧动力学的角度出发,合适的熔池深度应既能保证转炉熔池有良好的搅拌效果,又不致使氧气射流穿透炉底,以达到保熔池有良好的搅拌效果,又不致使氧气射流穿透炉底,以达到保护炉底,提高炉龄和安全生产的目的。护炉底,提高炉龄和安全生产的目的。计算方法:计算方法:a)筒球形熔池)筒球形熔池b)锥球形熔池)锥球形熔池c)截锥形熔池)截锥形熔池炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定b)筒球形熔池:筒球形熔池:圆柱体和球缺两部分组成。圆柱体和球缺两部分组成。考虑炉底稳定性和熔
25、池适当深度,一般球缺体的半径考虑炉底稳定性和熔池适当深度,一般球缺体的半径R为熔池为熔池直径的直径的1.11.25倍。国外大于倍。国外大于200t转炉为转炉为0.81.0倍。倍。当当R=1.1D时,金属熔池的体积为:时,金属熔池的体积为:因此:熔池深度为:因此:熔池深度为:炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定b)锥球形熔池:锥球形熔池:由倒锥台和球缺体两部分组成。由倒锥台和球缺体两部分组成。据统计,球缺体曲率半径据统计,球缺体曲率半径R=1.1D,球缺体高,球缺体高h2=0.09D,倒锥台地面直径倒锥台地面直径d1=(0.8950.92)D。熔池体积为:熔池体积为:熔池深度为:熔池深度为:炉型
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 转炉 炼钢 设备 工艺
限制150内