岳阳专业转炉成套工程制作

钢铁行业的生产有三个流程岳阳专业转炉成套工程制作，即高炉转炉流程、电炉流程、特种熔炼。高炉、转炉流程称为长流程，生产的钢称为转炉钢，它是以铁矿(590, -14.50, -2.40%)石和焦炭(1872, -37.50, -1.96%)为主要原料冶炼成铁水，再由转炉冶炼成钢；电炉流程称为短流程，生产的钢称为电炉钢，它以废钢为主要原料冶炼成钢。1工艺技术的比较分析转炉流程和电炉流程是钢铁冶金行业两个主要流程，其在炼钢方面的主要差别在于：岳阳专业转炉成套工程制作1) 所用主要钢铁料不同。转炉炼钢主要以铁水为主要原料，还有一般15%左右的废钢，近一年多时间，由于废钢价格低，吨钢利润较高为转炉炼钢用高比例的废钢消耗提供了条件，废钢消耗比例大幅提高，有的甚至高达40%，但存在转炉内热量不足的问题，解决转炉内热量问题是提高废钢比的关键；电炉炼钢主要以废钢为主要原料，还有铁水(生铁)、直接还原铁，脱碳粒铁、碳化铁及复合金属料等废钢替代品。2) 主要能源不同。转炉炼钢主要是铁水的物理热和化学热；电弧炉炼主要是电弧的物理热，废钢预热的物理热、加铁水带来的部分物理热和化学热。3) 主要操作目标不同。转炉炼钢是在给定的时间内完成脱碳、脱磷及温度控制的冶金操作，实现成份（碳、磷）及温度的命中；电炉炼钢是在全废钢的条件下，在给定的时间内完成废钢的升温、熔化和过热等，加铁水等废钢替代品的情况下，也有部分脱碳的要求。另外电弧炉炼钢可分别控制成分和温度。4) 工艺技术进步的方向不同。转炉炼钢主要是通过包括提高供氧强度的高效吹炼技术、碳及温度中率的全自动化吹炼技术、岳阳专业转炉成套工程制作不倒炉出钢的快速出钢技术、采用炉外处理和铁水预处理减轻转炉冶金负荷等措施，实现转炉生产高效化；通过接近平衡的冶炼工艺、高效脱磷工艺、出钢挡渣技术，实现产品的洁净化，通过少渣冶炼与炉渣返回、使用合金元素熔融还原(Cr、Mn)矿、干法除尘用水减量化,煤气余热回收等技术，实现低成本及负能炼钢。电炉炼钢主要是通过强化供能（包括强化供电和辅助能源），采用“环境友好型” 废钢预热系统预热废钢和加铁水工艺，增加物理热和化学热；采用不开炉盖及出钢时仍能通电的连续冶炼技术，有效地减少非通电时间；50%左右或更高的大留钢量平熔池冶炼技术，减少冶炼过程电弧辐射对耐火材料的损害；降低电极消耗。以上技术的应用，缩短冶炼周期，实现高效化生产，降低吨钢能耗。5) 冶金质量方面的差异。钢中的残余元素(Cu、Ni、Mo、As、Sb、Bi、Sn)不同，电弧炉炼钢由于废钢多次循环使用，造成钢中残余元素含量高；钢中氮含量不同，电弧炉炼钢由于电弧区空气电离增氮及原料中氮含量高，造成钢中氮含量高。

废钢是钢铁工业的绿色原料，随着取缔“地条钢”和国家对环保的严格要求，各大钢铁企业都在大力提高废钢比。目前，我国电炉钢的比例还不到10%，转炉流程仍是我国产钢的主流程，因此有必要开发高效、清洁的转炉流程提高废钢比技术。目前，转炉流程大生产中采用的提高废钢比的手段主要有：废钢预热（铁水包预热、转炉炉前及炉后预热等）、转炉加入补热剂（焦炭、焦丁、FeSi、SiC等）。但上述两类提高废钢比的技术均有一定的不足：前者需要专门的加热设备，后者往往以牺牲钢水质量为代价。此外，国外还开发了KMS工艺，但因存在喷粉元件寿命短等不足，并没有在大生产中广泛应用。因此，如何在不污染钢液的前提下提高转炉废钢比，已成为亟须解决的关键共性难题。此外，单转炉超40%的大废钢比技术也一直是冶金工作者关注的热点课题。 转炉二次燃烧氧枪是一种在不污染钢液的前提下提高转炉废钢比的技术。二次燃烧氧枪是在传统炼钢氧枪的基础上，通过设计合理的副孔，使主孔射出氧气射流进行脱碳反应，利用副孔射出的氧气射流与炉内一氧化碳燃烧产生大量的热量，使转炉自身热量得到较充分利用，进而提高转炉废钢比。尽管国内外已对转炉二次燃烧氧枪技术进行了大量研究，且有的已达到工业应用水平，但目前国外关于该技术在大工业生产中规模化应用的报道很少，而国内目前还未见该技术的大生产规模化应用。因此，有必要对二次燃烧氧枪技术进行深入研究并使其实现工业化应用。本文首先进行了提高废钢比的转炉二次燃烧氧枪技术大生产规模化应用研究；在此基础上，基于二次燃烧氧枪技术，研究者提出了一种废钢比超过40%的单转炉大废钢比技术，并通过大生产试验，验证了其大生产应用的可行性，为其大生产规模化应用奠定了基础。

转炉自动化，工业自动化生产工艺。典型的氧气转炉自动化系统由过程控制计算机、微型计算机和各种自动检测仪表、电子称量装置等部分组成。按设备配置和工艺流程分为供氧系统，主、副原料系统，副枪系统，煤气回收系统，成分分析系统和计算机测控系统。有些大型的转炉自动化系统除了有转炉本身的控制系统外，还包括有铁水预处理系统、钢水脱气处理系统和铸锭控制系统等。氧气转炉冶炼周期短、产量高、反应复杂，但用人工控制钢水终点温度和含碳量的命中率不高，精度也较差。为了充分发挥氧气转炉快速冶炼的优越性，提高产量和质量，降低能耗和原料消耗，需要完善的自动化系统对它进行控制。供氧系统编辑在转炉吹炼中，供氧系统主要用于控制吹氧量和氧枪位置(即氧枪与钢水液面的距离)，完成以下功能： ①测量氧气压力、流量、氧耗量、氧纯度等参数，并对氧流量进行闭环控制。②测量氧枪冷却水温度、压力和流量。③采用电子逻辑或微型机控制装置在吹炼不同阶段改变氧枪位置，其定位精度为±10毫米。主、副原料系统编辑转炉主原料（铁水和废钢）和副原料(石灰、白云石、矿石、萤石、铁皮等)的称重误差和成分误差，直接影响炼钢终点命中率和钢的质量。这个统用以保证主、副原料的准确称量。它包括 3个部分。①电子秤：用以对铁水、废钢、铁合金和钢水进行称重，并能自动去皮；②副原料称重和上料控制：当高位料仓中的副原料用光时，可自动地将地下料仓的副原料送入高位料仓，它采用料位检测器检出料仓料位信号，用皮带秤称重，用电子逻辑或微型机控制上料；③副原料自动配料控制：根据人工设定和计算机设定的副原料的配比，入炉副原料由料斗秤称量后自动按量装入。副枪系统编辑吹炼过程中用于测量钢水温度和含碳量的检测装置,主要包括两个部分。①测温定碳装置:它由测温定碳和测液面复合探头、温度和碳变送器、微型机和阴极射线管显示器等组成。测试时，副枪将探头插入钢水内测温、取样，测出的温度和含碳量信号经微型机处理后，在显示器上显示并传送到过程计算机。②副枪顺序控制装置：它由探头、电子逻辑线路或微型机构成。副枪系统自动给出所需的探头，自动装探头，检查探头是否接通，然后自动快速下枪，移动到变速点时则由快速改成慢速，当移动到测试点时便准确停车，定位精度为±10毫米。待取样完成后，快速提升，到变速点时改为慢速提升，到达最高点时则自动停车。待定碳信号出现后，则自动拔掉旧探头。煤气回收系统编辑用以保证煤气回收正常运行，它由各种变送器、分析仪和微型机组成。首先进行炉口微压差（±50帕）测量和自动控制，炉中微压差经变送器变成标准电信号后,由调节器控制煤气管道的闸板阀,使炉口保持正压，防止吸入空气。其次进行煤气中CO、O2含量的分析和CO回收的自动控制，采用红外线CO分析仪、磁氧分析仪(精度为±1%)或质谱仪分析CO、O2含量,用可编程序控制器来控制煤气回收的操作。最后进行煤气流量测量。所用方法是先在废气管道中取出差压信号，然后再用差压变送器将此信号变为电信号进行测量。成分分析系统编辑用直读光谱仪或 X荧光分析仪来分析铁水和钢水的成分。 X荧光还能分析矿石、炉渣的成分。专用计算机对分析值进行处理后将结果打印出来，并将它们传送到过程控制计算机，为控制作准备。钢水中的溶氧量则用氧化锆定氧探头测出。

钢、铁一般都采用高温冶金方法冶炼。钢铁冶炼机械包括炼铁的高炉及其配套机械、炼钢的平炉和转炉、电弧炉、炉外精炼设备、铸锭设备以及冶金车辆等。高炉及其配套机械 将铁矿石或人造富矿连续炼成生铁的鼓风竖炉称为高炉。它的外形像一个坚式的圆筒，由耐火材料及金属壳体组成,为高炉及其配套机械的布置。原料从贮矿槽经称量后由高炉机械的料斗或带式输送机送到炉顶，分批均匀地置入炉内。经热风炉预热的空气由风口鼓入炉内，使燃料燃烧加热炉料并使之分解和还原，从而得到生铁。铁水从出铁口放出，经铁水沟和流嘴进入铁水罐中，运往钢厂或由铸铁机铸成铁块。从炉顶导出的煤气，经煤气净化系统处理后可作为燃料。为强化冶炼，除采用外燃式热风炉提高风温、加大风量或采用综合鼓风（包括喷吹燃料、富氧鼓风和脱湿鼓风）外，提高炉顶压力也能增加产量和降低焦碳消耗。新建的高炉广泛采用钟阀密封式或无料钟式高压炉顶。采用无料钟式高压炉顶后，炉顶高度和重量均可相应降低一半左右。高炉容积也达5500米3左右（日产生铁1万余吨）。高炉生产的大型化、连续化,要求有较高的机械化和自动化程度,须采用开、堵出铁口机和换风口机等配套高炉机械。炼钢平炉按结构形式可分为倾动式和固定式两种。倾动式平炉因熔炼室可前后倾动，具有操作灵活和分罐出钢的特点，但结构较复杂，故一般均采用固定式平炉。固定式平炉的特点与倾动式平炉相反。平炉熔炼范围一般为100～650吨。20世纪70年代开始采用埋入式氧枪，加大供氧强度，缩短了冶炼时间.炼钢转炉鼓入空气或工业纯氧，使氧气与液态铁水中的碳、硅、锰等元素氧化，以调整钢水的化学成分，并利用氧化时产生的热量来炼钢的设备。鼓入空气的转炉，因炼出的钢质量差,已较少应用。图2为转炉的外形及其配套机械。炼钢所需的造渣剂可从炉顶料仓卸下，经称量后通过密封料仓和流槽加入转炉内。整个转炉炉体由圆环形托圈支承，托圈两端的轴由轴承支承。托圈轴与传动机构联接后能使炉体绕轴线作360°回转,以适应转炉加料、出钢、出渣等工艺要求。转炉传动机构的结构形式有落地式、半悬挂式或全悬挂的多点啮合式等，以全悬挂的多点啮合式较为普遍。为了提高转炉炉座利用率，转炉炉体也可做成更换式的。 为了防止环境污染和节约能源，在冶炼时从转炉炉口逸出的、含有较多烟尘和大量CO高温炉气，经余热利用烟道生产蒸汽，又经过能回收CO和降低烟气含尘量的除尘系统，使烟气符合排放标准。转炉依氧气喷口在炉体的位置不同可分为顶吹、底吹和侧吹几种，但侧吹转炉应用较少。氧气顶吹转炉在炉口插入水冷氧枪（喷口）供工业纯氧，并以超音速气流喷入熔池进行搅拌和反应。吹转炉的容量已达400吨,并有更大型的转炉正在筹建中。底吹转炉的喷口设置在炉底，喷口数目可根据工艺要求而定。喷口型式有透气（或毛细管式）耐火砖和同心套管式两种。为延长同心套管式喷口寿命，套管之间的环缝可喷入碳氢化合物作为冷却介质，喷口也可在喷入氧气流时带入粉状造渣剂提前化渣去除硫、磷。底吹转炉较适用于高磷铁水的冶炼。顶吹转炉上结合底吹转炉的优点，将部分氧气或惰性气体从炉底喷入，便成为顶底复合吹炼的转炉，效果较好。为了适应氧化转炉快速操作和环境保护的要求，现代转炉还配有相应的装料、出钢、出渣、渣处理、烟气净化、污水处理和综合利用等配套设备，同时也采用计算机控制，以提高生产的经济效益。电弧炉利用电能通过石墨制的电极与金属炉料之间产生电弧所生成的热量进行熔化炉料。电弧炉由炉体、传动装置、供电系统和控制设备等组成。炉体结构依装料形式不同，可分为炉身开出式、炉盖旋转式和炉盖开出式几种。为了出钢方便，整个炉体可作前后倾动。电极的夹持和升降机构安装在炉体的侧面,为了调整电弧长度,升降机构能自动调节。为了提高钢的质量，常在炉底下部装设电磁搅拌器，使钢流按需要方向流动。电弧炉容量一般为10～360吨。为了提高生产能力和缩短熔炼时间，电弧炉正向超高功率方向发展。炉外精炼为提高钢液质量，可将炼钢炉初炼的钢液在炼钢炉外精炼。炉外精炼有真空脱气、钢包精炼、喷射冶金等方法。① 真空脱气:利用气相压力降低而使钢中溶解的气体析出。真空脱气有座包脱气法、滴流脱气法、提升除气(D-H)法、循环除气(R-H)法等。提升除气法和循环除气法应用较为普遍。提升除气法 是靠真空室和钢水罐的垂直往复相对运动，使钢液分批进入负压 66.6～133帕的真空室处理，小批量的钢液吞吐过程即为除气搅拌过程，处理容量约为钢水罐容量的1/12～1/6。提升除气法的真空室顶部装有电热装置,可减少钢液的温度降。在处理后期，可通过特殊的合金料罐加入铁合金。循环除气法 是将真空室下端的二根管子插入钢液中进行，先在左侧的上升管内导入少量氩气或其他惰性气体。气体经钢液高温加热而产生热膨胀，不断膨胀的向上流动的气体使钢液上升进入真空室而溅成微粒，从而获得充分除气，除气后的钢液沿右侧下降管流回钢水罐，使钢液在罐内充分搅拌。经循环除气后的钢液纯度高，温度和成分也较均匀。真空室可容钢量约为1～2吨。整个设备支承在平行的四联杆机构上，能在不同容量的钢水罐上工作。② 钢包精炼:将钢液电弧加热、真空脱气、吹氩或电磁搅拌、合金化、脱硫等多种工艺均移入钢包内进行的精炼方法。③ 喷射冶金:将粉状精炼剂，合金剂以流态化状态吹入钢液内部的精炼方法。主要设备有喷粉罐和可升降的喷枪架等。铸锭设备将钢液铸成坯锭的设备。铸锭分为钢锭模铸锭和连续铸锭两种工艺。连续铸锭能提高钢材成材率，降低能耗，简化传统的钢锭模铸锭的准备和脱模等工序,为钢铁工业的生产连续化创造条件。图7为连续铸锭的工艺流程和设备。设备的主要结构型式有立式、立弯式、弧式和水平式等，以弧式应用较为广泛。热状态下设备变形和防止漏钢是设备制造和操作中的关键环节。为了加快处理漏钢事故，关键设备应能迅速整体吊装更换。连续铸锭的发展趋向是：提高浇铸速度和设备利用率，快速变换结晶器的断面尺寸，用计算机控制提高连续浇铸能力等。有色金属的火法冶炼机械在高温条件下利用燃烧或电产生的热能，将矿石或精矿中的金属分离并提炼出来的机械。表列出主要的有色金属冶炼设备及其特点。此外尚有感应电炉、电弧炉、真空自耗电炉、电子束熔炼炉、等离子熔炼炉等，以及类似于电化学设备的电解熔炼槽和熔盐电解槽等。

有观点认为，由于标准比较高，不排除一些企业知难而退，如果企业的规模效益不足以覆盖改造的投入，可能退出市场，这在一定程度上意味着钢铁行业的重新洗牌。我国炼钢技术的巨大变革离不开技术创新。几十年来，我国钢铁工业始终遵循引进、消化、再创新的科技发展方针大力开展炼钢工艺技术创新，通过引进国外先进生产设备，消化吸收国外先进生产经验，逐步建立起新的技术理念，并结合国内实际情况和各钢厂的具体实践进行再创新。一是溅渣护炉与长寿复吹工艺。溅渣护炉是美国发明的一项重大工艺技术，将转炉炉龄从2000炉提高到10000炉以上。我国是全世界最早引进该项先进技术的国家，并在全国范围内大量推广。国内学者首先研究证明不同炼钢产品和生产工艺所形成的溅渣层及与炉衬相结合的机理完全不同，由此提出低碳高FeO高MgO炉渣（美国发明）和高碳低FeO高碱度炉渣两种溅渣工艺，分别适合于低碳钢和中高碳钢冶炼，完善并发展了溅渣护炉工艺；进一步优化大中小各类转炉的溅渣操作，解决了炉膛变形和炉口大量粘渣的技术难题。我国自主研发了利用溅渣护炉形成透气性蘑菇头保护复吹转炉底部喷嘴的工艺技术，解决了复吹转炉底部喷嘴寿命无法与溅渣后转炉寿命同步的世界性难题。通过这些技术创新，我国转炉炉龄普遍超过10000炉，最高达到30000炉，底吹喷嘴寿命基本与溅渣后转炉寿命同步，整个炉役期内终点钢水[C]·[O]在0.0023%~0.0027%波动。

　1、高温熔融物爆炸（1）钢水、铁水、钢渣以及炼钢炉炉底的熔渣都是高温熔融物，与水接触就会发生爆炸。当1 kg水完全变成蒸汽后，其体积要增大约1500倍，破坏力极大。（2）炼钢炉、钢水罐、铁水罐、中间罐、渣罐漏钢、漏渣及倾翻时发生爆炸；往潮湿的钢水罐、铁水罐、中间罐、渣罐中盛装钢水、铁水、液渣时发生爆炸；向有潮湿废物及积水的罐坑、渣坑中放热罐、放渣、翻渣时引起的爆炸；向炼钢炉内加入潮湿料时引起的爆炸；铸钢系统漏钢与潮湿地面接触发生爆炸。2、水冷系统漏水爆炸炼钢工艺设备多属高温作业，故水冷系统较多，如转炉烟罩、炉口水冷系统、RH水冷系统、连铸机结晶器的水冷系统等，易发的故障是水冷系统泄漏、与高温液体易发生爆炸的危险炼钢厂因为熔融物遇水爆炸的情况主要有：转炉氧枪，转炉的烟罩，连铸机的结晶器的高、中压冷却水大漏，穿透熔融物而爆炸；炼钢炉、精炼炉、连铸结晶器的水冷件因为回水堵塞，造成继续受热而引起爆炸。