1.采用混合式可控循环通风冷却优點时掘进巷道风流循环区内侧的风速较高,避免了瓦斯层状积聚同时也降低了等效温度,改善了掘进巷道中的气候条件
2.当在局部通風冷却优点机前配置除尘器时,可降低矿尘浓度
3.在供给掘进工作面相同风量条件下,可降低通风冷却优点能耗
1.由于流经局部通风冷却優点机的风流中含有一定浓度的瓦斯与粉尘,因此必须研制新型防爆除尘风机。
2.循环风流通过运转风机的加热再返回掘进工作面,使風温上升
3.当工作面附近发生火灾时,烟流会返回掘进工作面故安全性差,抗灾能力弱灾变时有循环风流通过的风机应立即进行控制,停止循环通风冷却优点恢复常规通风。
今天全世界大约有600台转炉在从倳生产活动,午粗钢产量4.5亿t约占全球粗钢总产量60%。以奥钢联投产世界第台转炉为起点现代高效碱性氧气转炉是50余年不断发展的产粅,在炉体寿命、增大装人量和降低维护等方面取得了显著的进步这种设备暴露在高温环境中,遭受机械冲击和热应力的作用其工程設计是一个巨大的挑战。悬挂系统在实现转炉长寿方面是高度重要的为了生产优质钢,改进工艺的经济性开发发诸如副抢.炉底搅拌裝置和高度精密而复杂的自动化系统。 转炉设计 炼钢工艺的过程状态造成直接观察到转炉内所发生的一切几乎是不可能目前,还没有数學模型能完整的描述高温冶金及流体动力学过程从转炉炼钢诞生开始便不断的对其进行研究改进,故 此对冶金反应的了解更全面然而,下面的两个例子清楚地表明还有许多凋研工作要做 炉底搅拌风口的位置仍有待优化。这些风口对钢水提供更好的搅拌效果更快的降低碳含量,应该能缩短冶炼周期然而,今天风口的最佳位置和数量是建立在经验的基础上为了更深人的了解,国外有人在2000年进行了调研工作很快发现,高温流体动力学过程的描述是非常复杂的而且只有进行许多假设才可行,例如只能近似的描述气泡及它们与钢水嘚反应。 对吹炼过程中转炉摆动的数学描述仍需要详细阐述尤其是那些底吹或侧吹工艺,它们的摇动非常剧烈这些震动是由自发过程引起。吹氧过程中引入的能量促使该系统以极低的艾根频率摆动通常为0,52.0Hz能够描述这种非线性化学/力学上的流体动力学系统的数學模型的发掘工作还没有完成。 转炉炉壳 在转炉的机械部分中容纳钢水的是内衬耐火材料的炉壳。这些耐火材料表现出复杂的非线性的熱粘弹缩性行为与钢壳非线性接触。人们对钢壳自身的行为或多或少的了解一些描述这种随温度而变化的弹塑性材料及它的蠕变效应昰可能。然而钢壳与耐火材料间的相互作用仍然有许多未知的东西。转炉设计更大程度上被视为艺术而不是科学然而,经验的积累、材料的改进及计算机技术的应用都有助于更好的理解、设计这个机构 在优化炉壳设计方面存在几个标准。最重要的一个是耐火材料所包圍的内容积为了拥有最大的反应空间,实现最佳的冶金过程这个容积应该在可用空间范围内达到最大化。在进行比较时使用反应空间與钢水质量的比值这个比值一般为近似1.0m3/t。然而因不断地追求以最低的投资提高炼钢设备的生产率,导致钢厂在保持原有炉壳不变嘚情况下加大了装入量这就降低了这个比值。其后果是严重的喷溅倾向于炉容比降到0.7-0.8m3/t时发生今天,转炉本体的形状即上下锥角、径高比等由炼钢者决定,或者由现有装备确定如烟气系统、倾转轴高度、倾动驱动等。因此在设计新炉时,只有少量的参数可以妀动 现代转炉由带有炉头铁圈的上部锥体、桶状炉身和采用碟形底的下部锥体构成。近几年.拆掉了上下锥与炉身之间、下锥与炉底之間的关节构件生产经验表明,这些区域的应力没有最初设想的那么严重可以通过使用优质炉壳材料解决,故上述做法是可行的 炉壳設计准则 设计过程的一个重要步骤是炉壳结构校验,即应力与变形计算并与所允许极限值进行比较。像转炉这样的冶金容器其设计无需满足特定的标准。在转炉设计艺术的演变历程中最初的炉壳设计参照了锅炉和压力容器的设计标准。依此设计的产品的成功投产表明叻这些标准也适用于炼钢生产实践然而,转炉毕竟不是压力容器其内部压力来源于耐火材料的热膨胀,而不是锅炉中的液体或者气体而且,诸如裂纹等破损也不会导致像高压容器那样发生爆炸这也是为什么转炉的设计没有完全遵循压力容器设计标准的所在。 传统压仂容器壁厚度的选取主要以内部压力为依据然而,在转炉上这个压力是不能确切计算的,其原因是由耐火材料与炉壳之间的作用和生產操作两方面因素确定的在决定炉壳厚度时,其它载荷、因素也要考虑在内主要包括因设备、耐火材料和钢水重量引起的机械载荷;爐壳与耐火材料衬相互作用产生的内部压力,即二次压力;由外力如动态质量效应、兑铁水、加废钢、出钢等造成的机械载荷;炉壳上嘚温度与温度梯度;炉壳在温度作用下变形,在悬挂系统上引起机械载荷;因炉壳、悬挂系统温度分布不均使炉壳产生二次应力。 AISE的第32尛组委员会曾试图给出一个简单的“菜谱”程式来计算炉壳厚度但有的研究表明,在确定炉壳厚度方面定义一个简单的程式或者准则昰不可能。这些准则在已经证实的基础上可以用来确定炉壳然而,引入的力例如来自悬挂系统的力,必须用有限元法进行详尽地计算国外开发的悬挂系统是静定的,因此该系统内的所有载荷均能精确计算这个特征的优点是能非常准确地计算出局部应力和变形。 转炉壽命 世界经验表明因长期的变形,转炉寿命是有限的当炉壳碰到托圈时转炉便走到了终点,通常是20~25a这个变形是由蠕变引起的。蠕變是高温环境下350℃材料的典型行为蠕变变形与温度、应力水平和所用材料有关。只有有限的几种可行方法能延长转炉寿命如冷却炉壳、材料选择和生产操作等。 冷却系统 原则上设备的强制冷却并不是绝对必要的,自然通风冷却优点冷却已经足够了许多实际应用证明叻这一点。然而强制冷却降低了设备温度,对减轻蠕变变形有积极的效果从而延长了耐火材料的寿命,保证了在生产温度下有更高的屈服强度一些钢厂对转炉壳应用了冷却系统,如水冷、强制通风冷却优点、复合气水冷却气雾冷却等最有效的冷却手段是水冷。 材料選择 最初炉壳材料主要选用耐高温的压力容器钢。为了承受许多未知的载荷与应力尤其偏重细晶粒钢。这种钢材屈服强度比较低但茬屈服点以亡有相当高的应变硬化容量。其优点是当发生过载时,会有足够的过余强度甚至在出现裂纹时也不会发生脆性裂纹扩,裂紋要么终止发展要么以非常缓慢的速度生长。炉壳用钢一般选用A516Cr.60、Aldur41、Altherm4l、WStE285、WStE355、P275NH、P355NH等 这个原则对新转炉仍然是有效的,但最近的1015年内甴于使用了镁碳砖、溅渣护炉技术等,炉衬寿命延长这些变化导致炉壳温度上升,促进了蠕变效应致使炉壳寿命缩短。为了抵消蠕变效应更多的选用了抗蠕变材料,如A204Cn60、16M03、A387Cn11、A387Cr.22、13CrM044等不利的因素是这些钢材具有昔通晶粒尺寸,且焊接困难 悬挂系统是转炉的一个重要零部件。理想的悬挂系统不应该影响炉壳的行为生产中无须维护。在过去的数年中开发出了许多不同的转炉悬挂系统最初,托圈与转爐是一体的但很快就分开了。各种悬挂系统的原理基础是不同的例如,日本采用刚性系统与“自由转炉”对立。刚性托圈抑制了炉殼的变形但对热膨胀的任何约束都会产生非常高的应力,增加了炉壳产生裂纹的机会 要允许转炉膨胀或者变形,且托圈不能制造附加應力这就要求将悬挂系统设计成静定的。根据这一原理VAI开发了一系列转炉悬挂系统,如托架系统、VAI-CONDisk、VAI-CONLink、VM-CONQuick等VM-CONLink是一个无需维护的悬挂系統,它的设计获得了良好的应用反馈一个典型的应用是巴西保利斯塔黑色冶金公司的160t转炉。其尺寸参数为钢水量160t、容积160m3、炉容比1.0m3/t、轉炉高8920mm、炉身部炉壳厚度70mm、底锥厚度55mm、碟形底厚度55mm、转炉外径7300mm炉壳材质为Mo合金钢16Mo3相当于ASTMA204GrB。托圈采用箱型截面焊接结构与炉壳间隙250mm,以便与炉身空冷板组装在一起上锥装备了已经被充分验证的水冷系统。这两个冷却系统主要是延长耐火炉衬的寿命同时也冷却炉壳。该轉炉采用了VAI-CONLink悬挂系统出于冶金上的原因,炉壳上装备了6个炉底搅拌风口 转炉技术 与转炉设计一道,现代先进的转炉技术包括 *使用惰性氣体的炉底搅拌和少渣操作改善了冶金过程; *大量的二次冶金并入了转炉技术中; *计算机工艺自动化及相关传感器技术提高了质量、生产效率、生产安全性降低了生产成本; *用于设备平稳操作的工具、装备,易维护性以及寿命延长的耐材; *提高废弃物环境兼容性的系统。 转炉技术继续深入开发的目标是改进工艺的经济性即优化物流和设备操作,优化工艺技术工艺技术的优化不是简单的局限于目标分析、目标温度的确定和添加材料的选择,他还包括生产操作如氧枪操作的枪位和吹炼模式、副枪的浸没时间与深度、添加系统的添加模式、炉底搅拌系统的搅拌模式等。所有这些都必须在设备投产前标准化在试车调试中针对所生产的钢种进行优化。 动态工艺控制需要副槍系统和放散煤气分析副枪系统测量温度、含碳量和熔池液面位置,在炼钢过程中取样因此,在吹炼中实现测量时可能的也不会损夨生产时间。副枪系统是完全自动化的测量探针能在90s内能完成更换。近几年在工艺自动化领域里的发展是使用Dynacon系统实现了完全的动态控淛该系统通过连续的煤气分析,实现从吹炼起点到吹炼终点的炼钢过程控制 挡渣器的作用是降低盛钢桶的炉渣携带量。挡渣操作降低叻脱氧材料的消耗尤其是在生产低碳钢种时。另一个特点是在二次冶金中需要钢包渣脱硫挡渣操作也能降低钢包渣添加剂的用量。同時也避免了盛钢桶的除渣操作和温度损失。二次冶金需要的钢包渣就这样在转炉出钢过程中形成了 根据经验,当不使用挡渣器时出鋼时的炉渣携带量为10-14kg/t钢,在采用挡渣后炉渣携带量降低到了3-5kg/t钢的水平。与炉渣感应器配合使用炉渣携带量可稳定地控制在2、3kg/t钢嘚范围内。它的另一个优点是降低了磷含量从大约30ppm降到了10ppm。因此磷含量不合格的炉次减少了。 鉴于底吹转炉改进的冶金效果如OBM/Q-BOP、K-OBM等,决定开发顶吹转炉的炉底惰性气体搅拌技术该系统应该利用底吹的优点,同时要避免炉役中期更换炉底的缺点以奥钢联第三转炉廠为例,当1650℃无搅拌条件下吹炼终点碳含量0,035%[C]ao的平 均值为0.0033当采用吨钢流量为0.08Nm3/min的底吹搅拌时,这个值降低到了0.0023如果不采用底吹搅拌,大约有1%的铁损石灰消耗增加约25%。假定钢包中炉渣携带量12kg./t钢无挡渣则吨钢铝消耗量增加0.7kg。而且相应的,转炉渣量越大也越能消耗耐火材料。在没有底吹搅拌的BOF转炉上吹炼终点碳达到0.035%是不经济的,碳含量一般限定在0.045%~0.050%范围内 物流優化和路径算法是专门为钢厂和生产设备的布置而设计的,用来寻找最佳的配置用户友好型界面和标准化输出使其成为一个非常好用的笁具,能够优化、模拟任何钢厂的配置允许用户测试多种不同的布局和工艺选择方案。它使用户能够找到在生产时间管 理、维护、附属設备产能等方面的最佳的解决方案 为了确定不同钢种最经济的生产方式和使用不同的生产设备,就需要长期的经验积累和大量的计算來比较各种可供选择的办法。计算机辅助工具比如炼钢专家系统,对于进行这种计算是必需的这种工具可以应用到整个生产线中。 结 語 钢铁生产企业在成本和质量方面的压力一度增长现在对生产灵活性、缩短交货时间等方面又有厂高度需求。自从氧气炼钢产生以来轉炉便成为不断改进的焦点,期望延长寿命增加装入量,降低维护等对于实现长寿,转炉悬挂系统是绝对重要的 为了生产优质钢,為了提高工艺的经济性开了诸如副枪、挡渣器和炉底搅拌等零部件和自动化系统。对工艺技术的不断改进与标准化这些零部件的应用,对工厂物流的研究以及成本优化等这些都是钢铁生产企业有效的工具。这些工具对在生产成本与利润方面 的竞争作出了颇有价值的贡獻更多文章中国冶金装备网 作者 202.111.171.* 1438 回复此发言 转炉炼钢 氧气炼钢工艺 摘要 当前,主要有二种炼钢工艺较为普遍的是以高炉铁水和废钢为原料的顶吹氧气工艺或底吹氧气工艺〔也称为转炉),其次是以预还原球团矿或高质量的工业废钢为原料的电弧(炉)工艺(平炉工艺缯占粗钢产量的100,现已缩减到几乎为零)在氧气炼钢工艺中,把来自于高炉的含饱和碳的铁水兑人一个容量约为100一300吨的转炉中然后用氧气从金属熔池上面向熔池喷吹约I5分钟(顶吹),或者通过熔池底部喷嘴喷入氧气和丙烷的混合气体(底吹)当前顶吹比底吹工艺更普遍采用,但新钢厂中逐渐被底吹氧气炼钢工艺所代替顶一底复吹工艺也被实际应用。 氧气炼钢工艺主要对以铁水(生铁液)和废钢组成嘚金属填装料进行精炼并通过使用高纯度氧气快速生产所需要的含碳量和温度的钢。在精炼过程中加入各种炼钢熔剂以去除金属熔池Φ的硫和磷,使成份达到所需要的水平具有代表性的氧气工艺,每炉次生产熔炼量为180吨的钢液需要45分钟其中,仅有l5分钟时间用于实际嘚精炼过程其余时间(30分钟)为炉子装料、取样并检测钢液成分、以及测量钢液温度、出钢、倒渣等各过程所需时间之和。在氧气炼钢笁艺中硅、碳、锰、磷和铁等元素的氧化〔所释放的热量)为熔化废钢、造渣和提升熔化温度到所需要的温度提供能量。对给定炉次的鐵水、废钢和熔剂的装人量需经计算而定以便在达到规定氧量的吹炼终点,钢液熔池的含碳量和温度均达到合格的出钢)要求 各炼钢笁艺的主要区别在于采用不同的方法以控制熔池的供氧量来进行冶炼。氧气和不需要的元素〔硫除外)不可避免地和一部分铁元素形成氧囮物这些氧化物或以气体形式脱离熔池,或进人渣中脱硫机理不涉及与氧的直接反应而是直接地依赖于渣况(主要有碱度、氧化状况囷温度)。在精炼铁水和脱碳过程中熔池熔点升高。为了保持熔池的熔化状态必须由氧化反应提供足够的热量 氧气工艺的原理和类型氧气炼钢是气体炼钢的一个分支。在氧气炼钢工艺中高纯度氧气在燃烧压力下喷入熔池或喷向熔池表而,将熔池中的铁水、废钢和熔剂吹炼成钢 有很多不同的提供氧化性气体的方法。当前在工业化工艺方面有三种方法其中一种为转炉顶吹法,氧化性气体由喷管或喷枪嘚特殊喷嘴以超音速气流输送到氧枪喷嘴出口处该喷管或氧枪为水冷式并通过敞开的炉口降入转炉内。 在底吹工艺中氧气通过转炉底蔀的若干个风口喷入熔池,氧气通过由两个同心管组成的风口吹入氧气通道为内管的中心、而碳氢化合物冷却剂则通过同心管的圆环通噵喷入。许多底吹工艺使用甲烷或丙烷作为碳氢冷却剂而其他底吹工艺使用燃油。碳氢冷却剂在钢液温度下分解并在离开风口末端时吸收热量从而保护氧气风口免遭早期过热和过度烧蚀 氧枪和吹炼条件 氧气顶吹转炉装置,包括氧枪、副枪和提升转移装置结构相当复杂。例如一座大型现代转炉的氧枪(连同冷却水及管道)重约1.5吨。 氧枪提升及转移装置位于转炉上部一副氧枪应以一定的流速供氧并形荿预期的射流,有足够高的寿命且设计简单供氧速率一般为5 - 8m3/min/t,即相当于每分钟在1-1.5MPa的压力下,向一座350吨的转炉供氧2800m3 氧枪有单喷嘴式(小型轉炉)和多喷嘴式。大型转炉的氧枪有5-7个喷嘴喷嘴的轴线与氧枪的轴线成15-20度的夹角。喷嘴通常有一个8-10度的锥度 喷嘴的尺寸、数量和形狀的选择应考虑下列因素 1在特定的供热期间氧气射流应尽可能穿入金属熔池中(金属熔池需要碳的氧化和对金属的良好搅拌); 2相反在其怹期间,氧气射流必须作用于熔池表面而不是深层,以便加速渣中石灰的溶解并形成一定碱度的流动渣; 3氧气射流对熔池表面的作用应避免金属和渣的喷溅对炉衬造成危害(即实施所谓的软吹是必要的); 4氧枪结构应趋于简单目操作可靠。 综上所述氧枪应满足各种不同的偠求。在转炉中两副氧枪同时使用或交替使用的试验表明这些方法使转炉操作相当复杂。通过使用一种两阶段氧枪(第二阶段供氧使从熔池中逸出的一氧化碳二次燃烧)可取得一定的积极效果但这种方法由于氧枪的生产和操作存在一定的困难而并不普及。 原则上能够在悝论上计算出氧气射流和熔池的相互作用关系例如,空气动力学可以分析一个相对简单的问题即气体射流射人一种气体介质中时,气體射流对非弹性流体表面的作用这一问题与转炉吹炼过程可类比,但只适用于吹炼的最初时刻一旦吹炼开始,通过喷嘴的冷氧气流将與从熔池表面产生的热的废气流产生相互作用这些气体的成分、温度和粉尘含量在很宽的范围内变化。一定的氧气和这些气体反应并氧囮粉尘中的金属颗粒和一氧化碳O22CO 2CO2,这个反应改变了气流的成分和温度熔池中发生一定的变化气体射流在熔池表面形成波动并搅拌金属,进而熔池表面出现渣层其厚度不断变化,因此气体射流所冲击的介质变为非弹性。 这一问题可以通过实验室条件下的模拟来解决嘫后对各种制式的氧枪在转炉操作中通过试验进行测试。模拟结果可用来导出经验计算公式 在生产过程中,氧枪连续不断地进行水冷。氧槍端部在最恶劣的条件下工作其头部是可换的,并由具有高的导热系数的铜材料制成(其导热系数几乎是钢的8倍) 有两种形式的氧枪Φ心供氧式和中心水冷式,后一形式的氧枪可保证较高的熔池吹炼强度和较好的端部冷却条件但前一种形式的氧枪因其安装和修理比较嫆易而应用比较广泛。 氧枪端部经焊接(大多数)锻造或铸造制成氧枪和氧枪头在工厂中由特殊工序生产,一副氧枪的平均寿命为300炉次因此,一座转炉的氧枪一个月可更换数次氧枪尺寸比较大(长度可达25米),通过使用带有两个支座的特殊装置(一个为短的、可移动支座另一个为长的紧固于车间金属结构框架之上的固定支座),可以消除氧枪的不可控震动此外,还可通过安装于车间顶部的机械装置使氧枪对中来削减其振幅。 氧气转炉热平衡 某种冷却剂的选择取决于技术经济因素冷却剂通常主要用废钢。一定量的铁矿石也被加叺转炉中用来弥补铁的氧化损失,并加速渣的形成料中废钢的比例既可通过增加热输入项,也可通过减少热输出项来增加下列技术巳在实践中得到应用 1提高兑入转炉中的铁水温度(主要通过减少铁水由高炉至转炉过程中的热损失); (2)通过氧燃烧嘴(或氧油烧嘴)進行转炉废钢预热; 3应用添加剂(煤、焦炭、碳化钙等)在其氧化时放出较多的热; 4通过合理组织生产,缩短设备修理时间和取样时间等來减少热损失废气余热预热废钢也是一种有前途的方法,但其技术上尚不完善 转炉生产 通过多年的氧气转炉生产实践,通常采用下列轉炉装料顺序上炉出钢完毕首先装人废钢(废钢料预先称量,并被运至转炉由起重机吊起,倾斜倒入炉中)废钢加入后,立刻将需偠量的铁水兑入炉中(铁水包小车应在预定时间内运至转炉车间)兑铁水完毕,转炉摇至垂直位置氧枪下降,吹炼开始 成渣剂和其怹添加剂以磨屑态加入粒度大小为20-25mm;这些材料组合在一起,通常称为松散料它们可由三种不同的方式加入 1所有松散料在兑入铁水之前或在廢钢加入之前一次性加入转炉中; 2)松散料在吹炼过程中由转炉顶部连续加入; 3部分松散料(约为总料量的一半)在吹炼开始时加入,剩餘的部分在吹炼过程中几分钟之内连续加入第二种方法最普遍。一座300吨的现代转炉其冶炼周期平均约为42分钟,时间分配如下 加入废钢囷兑人铁水 10 min 吹氧17 min 倾炉取样6 min 出钢、出渣、修补炉衬 9min 从吹氧开始一个典型的转炉炉次可由图表说明杂质氧化、熔池加热和炉渣形成等过程同時进行。它们相互影响整个过程取决于炉料和成渣剂的成分、特性、氧枪设计、氧气压力和流量及吹炼过程。 炉料成分 为了与贝塞麦生鐵(高硅含量)和碱性贝塞麦生铁(高磷含量)相区别转炉炼钢用的生铁通常被叫做平炉生铁或平炉成分生铁。 氧气转炉原则上可用各種成分的生铁进行冶炼但为了操作方便,必须对硅、锰、磷、硫含量进行一定限制 A.硅含量 硅能被氧化形成二氧化硅并放出热量,所鉯二氧化硅加速了渣中石灰的溶解及渣的熔化进程释放出的热被用于熔化废钢。然而硅含量特别高时形成二氧化硅数量太高,必须加囚大量的石灰此外,渣中二氧化硅浓度过高损害炉衬由于以上原因,生铁中硅含量应限制在0.3-0.8%之间特别推荐高炉低温操作以确保生鐵中低的硅含量。但是如果想得到更低的硫含量则比较困难所以低硅生铁在高炉车间使用无硫焦碳进行生产。 B.锰含量 生铁中最佳锰含量應考虑用以下因素加以解决 1锰的氧化生成热 2锰的氧化物能降低碱性渣的熔点会加速渣的形成。 3在转炉吹氧过程中锰几乎被完全氧化高濃度的锰意味着高的氧化损失,降低钢的收得率; 4在高炉中由普通矿石生产的生铁中锰含量可以通过往高炉中加锰矿的方法加以提高但這样做增加了生铁成本; 5生铁中存在的锰能促进金属脱硫。在大多数情况卜氧气转炉用的生铁含有0.3-0.8%的锰。 C.磷和硫的含量 生铁中硫和磷嘚含量应尽量低通常生铁中含有不超过0.2%的磷和不超过0.04%的硫。 转炉中的废钢应该满足对有害元素含量的限制要求,此外也要限制废钢塊料的尺寸,使其不损害炉衬渣料和固体氧化物必须满足一般要求。特别注意避免使用粉末状材料因为废气很容易将此种材料带走。 轉炉钢的脱氧和合金化 转炉工艺有两个典型特点它们决定了转炉钢脱氧和合金化的种类 a氧被连续供应,如在整个加热过程中气相被氧化; b在冶炼末期含有大量的渣(占金属重量的13 -15),此渣中氧化铁活性高例如氧化物含量高,渣中含有大量磷如果不采取措施,由于金屬和氧化性渣的相互作用前期脱氧工作将前功尽弃。由于终渣氧化性和碱性降低部分磷可能被还原并且从炉渣进入金属。为避免此问題采用以下技术脱氧和合金化 (1采用各种方式尽可能阻止出钢时终渣进入钢包(此技术有时称为“渣分离“)。此问题绝非简单因为轉炉翻转较慢,导致渣先从出钢口流出一段时间后,金属开始流出;此外部分渣随同最后的金属流入钢包; 有许多技术用于阻止渣进叺钢包。例如出钢前用石棉塞堵住出钢口,往转炉中投入一个比钢水轻比渣重的耐火塞它浮于渣钢界面,金属流完后可堵上出钢口姠钢包中加入白云石以增加渣层厚度等。这些技术不能完全阻止渣流入钢包但减少了包中渣含量。 (2)脱氧过程完全转移至钢包中进行 3)生产低合金钢的情况下,大量的脱氧剂和合金添加剂加入到金属中比钢水密度高的铁合金部分直接加入转炉中;然后,转炉摇炉数汾钟以最终均匀钢水中的添加剂 4脱氧剂和合金添加剂在一个单独的容器中熔化(通常如电炉)并在转炉出钢时倒入钢包中,合金添加剂嘚预先熔化使在转炉中生产低、中合金钢成为可能而且在某些情况下,甚至能生产高合金钢钢包中的钢水通过惰性气体搅拌,达到均勻温度和成份的目的 碳氧化生成的一氧化碳搅拌熔池,促进钢水中气体和非金属夹杂的去除从而提高钢的质量。如果严格执行操作规程并且炉料的成份稳定,那么向钢包中添加的碳的氧化程度将变化很少增碳操作可取得很好的效果。 Converter Steelmaking Oxygen Steelmaking Processes Introduction Currently, there are two major 动态计算 1 概述 南钢120t转炉于2004年6月份投产配有转炉顶底复合吹炼、副枪和二级自动化控制。自动化炼钢系统全部由奥钢联提供二级自动化控制系统,实现炼钢过程的自动囮控制降低劳动强度,提高劳动生产率为实现产品质量控制、跟踪管理创造条件。 自动化炼钢从2005年8月开始使用,从使用情况看具有改善轉炉操作、延长炉龄、缩短冶炼时间、提高终点命中率等优点 2 自动化炼钢简介 2.1 静态模型 2.1.1 一次计算FCC 一次计算是利用转炉物料平衡和热平衡嘚原理,根据铁水成份、温度、重量和目标钢水成份、温度、重量以及终点渣成份进行初步计算。 为达到出钢目标成份和温度一次计算首先根据设定的最低碱度计算,如果根据该碱度计算达不到目标的碳、磷、硫含量则系统自动增加碱度如此循环直到能够达到目标值,同時计算出需要的原辅料、冷却剂用量和吹氧量如果系统增加到最高设定碱度仍然不能达到目标成份,则系统自动给出一个警告信息 2.1.2 一佽计算SCC 脱硫站将脱硫后实际铁水成份、温度和重量传输到转炉二级后,二级系统重新对吹氧量、钢水和炉渣终点成份和温度以及吹炼液位進行计算二次计算和一次计算唯一的区别是二次计算得到的是铁水脱硫站脱硫后传到转炉的铁水温度和[S]含量,并根据此成份进行计算从洏得出更精确的结果 2.1.3 液位测量 副枪通过专用的测量液位探头对铁水液位进行测量。其原理当探头接触到铁水时探头内电流导通,系统记錄下该位置数值。 2.1.4 氧气量模型 氧气用量模型的计算先根据铁水化学成份计算吹炼该炉钢所需的氧气量;再计算矿石带入的氧量;最后根据上炉氧气利用率对该炉氧气用量进行修正,从而得出该炉最终氧气用量 2.1.5 合金计算模型ALL 合金计算模型是根据终点钢水成份计算需要使用的脱氧、匼金化用合金量,在使用合金模型时,工程师预先将合金各有效元素含量、价格输入二级系统,待终点钢水成份化验出来后启动合金计算模型,模型根据目标钢水成份和合金价格进行合金计算的优化。 2.2 动态计算模型IBC/COR 动态计算模型是当转炉吹氧量达到80时,副枪对钢水温度和碳含量进行吹煉中测量,同时将测出的碳含量和温度值发送到二级,并根据测得的数值对终点进行计算 动态模型计算包括 1计算动态过程的吹氧量。 2计算终點碳含量和终点温度 3计算补加冷却剂或升温剂加入量。 2.3 自学习模型FBC 自学习模型是根据该炉役内各炉次生产情况对工艺模型参数进行适时調整 2.3.1 模型的调整基于以下原因 1转炉炉衬的侵蚀 2氧枪喷嘴的磨损 3氧枪的更换 4转炉热损失的变化 5氧气利用率 6P和S在钢渣间分配系数 2.3.2 模型参数调整 根据生产情况,需要对模型参数不断地进行优化,从目前情况看,需要调整的数据为 1氧气利用率系数 2终点渣碱度 3终点渣氧化镁含量 4温度损失 5原輔料、合金料成份的变化 3 自动化炼钢生产实践 3.1 一次计算 3.1.1 铁水 铁水倒罐站及时将进厂铁水鱼需罐号输入二级,三级系统从倒罐站收集数据并发送到转炉二级,转炉炉前根据鱼需罐铁水成份和温度进行计算,并将该计算值修改值确认后发送到铁水倒罐站,倒罐站根据接受结果进行倒罐作業。 3.1.2 废钢可以根据实际情况进行配料,也可以通过预先设定的废钢配比进行配料,固定配比可以通过搭配入炉废钢重废、轻废比例使转炉均匀升温 3.2 二次计算 为提高二次计算的精确度,系统会考虑该炉铁水倒罐过程温降以及铁水预处理脱硫结束测温时刻到转炉开始兑铁水时刻的温降。 转炉可以根据二次计算的结果操作,也可以根据实际生产情况对二次计算结果进行修改,并将计算或更改结果确认后发送到二级 3.3 吹炼液位的确定 主操工连接好“L”探头,待兑完铁水,受到转炉垂直信号后,点击液位测量按钮,副枪下枪测得一数值,主操工在转炉二级中输入废钢重量後,点击模型计算按钮,系统会自动给出一计算值,主操工对该液位进行确认修改后,发送到转炉二级,该液位作为吹炼的零液位。 3.4 氧枪枪位模型 自動炼钢投入使用后,根据不同的铁水条件和生产钢种共试验了16种操作枪位,最终将操作枪位分为适用于高温铁水和低温铁水两种枪位模型,见图1、图2 3.5 投料模型 根据生产实践,摸索出适合我厂的投料模型,见表1。 表1 我厂投料模型 辅料种类 时机 比例 时机 比例 时机 比例 时机 比例 石灰 4 70 15 20 30 10 轻烧 4 100 镁浗 4 100 返矿 4 50 返矿在开吹时加入总量的5030根据过程化渣情况适时加入,最后20在副枪1测量后根据实际情况而定。 3.6 副枪SL1测量碳、温度双命中范围初定 3.6.1 副槍SL1碳含量的要求 副枪SL1测温、定碳、取样后,从统计数据看,每脱0.06 [C]钢水温度升高10℃,终点目标[C]0.05,SL1最佳[C] 0.35,考虑到转炉在温度高时需要有一定的反应时间称量冷却剂用来降低钢水终点温度,所以初定碳含量在0.20~0.50作为SL1碳命中的标准 3.6.2 副枪SL1温度的要求 SL1测量后每吹氧150m3钢水温度升高10℃,目标出钢温度1640℃。根据SL1最佳[C]含量以及碳含量标准范围,初定SL1最佳温度1590℃,温度范围在1570~1610℃范围内作为温度命中标准 综合以上,我厂将SL1测量的[C]0.20~0.50、温度1570~1610℃作为双命中的范围。3.7 副枪SL1磷含量的要求 我厂生产多为高质量钢种,成品目标[P]≤0.015,终点都需等样出钢,但通过生产实践统计分析,副枪SLl测量后,磷含量在0.040以内,基本不需要等样出钢,统计情况如表2 表2 SL1,SL2[P]含量统计 SL1[P], 0.040 0.056 0.039 5 6 7 8 9 一倒命中率 65.48 70.22 58.72 78.1 72.11 54.9 61.6 83 87 从以上数据可以看出,转炉采用自动炼钢后,倒磷合格率明显增加 4 结语 1通过不断生產实践,自动化炼钢在南钢使用取得良好的效果。 2利用自动化炼钢,调整枪位和投料顺序,化好过程渣,一倒命中率平均从65.8提高到83以上