不锈钢冶炼主要生产系统Word下载.docx
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氧枪及升降装置
氧枪直径Ø
165mm,升降装置2×
2.2kW
扒渣机
2台
扒渣力约4kN
还有铁水罐运输倾翻台车、测温取样装置、渣罐运输台车、铁水罐、渣罐以及烘烤器等设备。
4.2电炉系统
电炉采用三相交流电弧炉,公称容量为100t,电极直径600mm,采用出钢咀出钢。
最大出钢量118t,冶炼周期为60~65min。
电炉以脱磷铁水、不锈钢废钢、高碳铬铁合金、镍铁合金等为炉料,熔炼出已基本上具有所炼钢种成分的不锈钢母液。
母液在加料跨扒渣,然后倒入氩氧脱碳炉进一步冶炼。
4.2.1电炉炉料
不锈钢冶炼中原料成本占比重很高,尽量多使用不锈钢废钢(特别是镍铬不锈钢)是降低成本的有效途径,采用电炉熔炼母液为大量使用不锈钢废钢创造了十分有利的条件。
每炉不锈钢废钢用量约25%,当不锈钢社会蓄积量增加和市场不锈钢废钢价格下降时,可增加不锈钢废钢用量比例以进一步降低生产成本。
使用温度不小于1260℃的脱磷铁水,根据钢种需要,每炉脱磷铁水用量不等。
4.2.2电炉作业
在电炉配料跨将不锈钢废钢配入料篮,通过高位料仓将高碳铬铁、镍铁及部份渣料加入料篮,料篮送入电炉跨。
电炉开盖后将料篮炉料加入,脱磷铁水在通电后加入。
配有炉门氧枪和喷粉枪,喷粉枪能喷硅铁粉和碳粉。
采用短出钢咀出钢,渣钢混出以提高渣中铬的还原率。
母液铁水罐进入加料跨扒渣站,采用液压扒渣机扒渣后,用起重机兑入氩氧脱碳炉。
电炉采用死炉座作业,电炉修炉时,可采用脱磷铁水直接兑入不锈钢转炉生产430不锈钢。
电炉采用原料计算模型,钢水成分预测模型,电极、氧枪控制模型,合金渣料加料模型,脱硅脱氧计算模型等进行过程控制。
4.2.3电炉主要设备:
100t三相交流电弧炉
2座
公称容量:
100t,最大出钢量:
118t
80MVA电炉变压器
1座
95MVA电炉变压器
1套
还有母液罐台车、吹氧喷粉机械手、副原料铁合金加料系统、母液罐、渣罐、烘烤器等设备。
4.3氩氧脱碳炉系统
4.3.1氩氧脱碳炉工艺
电炉母液出至炉下的钢水罐(带嘴,外形与铁水罐相似)中,由钢水罐车运至加料跨,经扒渣后,由起重机吊起兑入氩氧脱碳炉。
为强化氩氧脱碳炉在高碳区的快速脱碳功能,氩氧脱碳炉配备了顶吹氧枪。
为适应氩氧脱碳炉二步法生产的需要,炉底设置了侧吹风口,同时配备了副枪和炉气分析仪参与氩氧脱碳炉的脱碳过程控制,使氩氧脱碳炉的冶炼操作更为方便和准确。
氩氧脱碳炉在钢液吹炼至低碳区后,炉底侧部风口停止吹氧,吹入氩气或氮气,稀释一氧化碳分压,保证含铬钢液脱碳保铬的热力学条件。
(1)三步法工艺
三步法工艺的主要功能为脱碳、还原、成分和温度调整。
三步法工艺过程分为脱碳期和还原期。
脱碳期,采用氧枪和炉底侧部风口复吹供氧,加快脱碳速率;
当碳含量达到临界点时,逐步降低氧气流量,增大氮气或氩气的流量,氧气和氮气或氩气的比例从9:
1降低至1:
1,以降低一氧化碳分压,确保降碳保铬的热力学条件,使钢液中铬的氧化降低到最低限度,减少还原剂的消耗。
如钢种对氮气含量有严格要求,炉底侧部风口稀释气体应采用氩气,如没有特别要求,可采用氮气代替氩气在脱碳前期或全程作为稀释气体,以降低氩气的消耗。
当钢液中碳含量达到目标成分后,氩氧脱碳炉进行还原期操作,此时炉底侧部风口的氮气切换成氩气,通过炉顶料仓加料系统加入还原剂硅铁,还原炉渣中被氧化的铬和锰,此时,加大炉底风口氩气的吹入强度,使熔池形成较好的动力学条件,加速和充分还原,同时可以达到良好的脱硫效果,之后将钢水和炉渣一起出至炉下的钢水罐内,通过渣钢混冲进一步还原渣中的氧化铬。
(2)二步法工艺
二步法的主要功能为脱碳、还原、脱硫、成分和温度调整。
其工艺过程分为脱碳期和还原期,如钢中硫含量要求低于50~100ppm,在还原期后,需要进行单独造渣脱硫工艺。
脱碳期,采用氧枪和炉底侧部风口复吹供氧,加快脱碳速率,与三步法不同的是由于后面不进行VOD真空处理,所以除了对氮没有要求的钢种在脱碳前期可吹入部份氮气外,炉底侧部风口主要吹氩。
当碳含量达到临界点时,逐步降低氧气流量,增大氩气或氮气的流量,氧气和氩气或氮气的比例从10:
3,在碳含量达到0.3%以后,顶枪停止供氧,氧气和氩气均由炉底侧部风口吹入,以降低一氧化碳分压,确保降碳保铬的热力学条件,使钢液中铬的氧化降低到最低限度,减少还原剂的消耗。
当钢液中碳含量达到目标成分后,氩氧脱碳炉进行还原期操作,通过炉顶料仓加料系统加入还原剂硅铁,还原炉渣中被氧化的铬和锰,此时,加大炉底风口氩气的吹入强度,使熔池形成较好的动力学条件,加速和充分还原,同时可以达到良好的脱硫效果,之后将钢水和炉渣一起出至炉下的钢水罐内,通过渣钢混冲进一步还原渣中的氧化铬。
4.3.2氩氧脱碳炉技术特点
带顶吹氧枪,适应高碳区域快速脱碳的要求;
带副枪和炉气分析系统,有利于氩氧脱碳炉计算机模型控制;
采用了氩氧脱碳炉计算机模型控制,提高命中率,降低铬的氧化;
缩短冶炼时间,避免了过程温度过高影响炉衬寿命,工艺操作方便;
托圈和炉壳连接的特殊设计,炉壳更换时间缩短。
4.3.3氩氧脱碳炉主要工艺参数
氩氧脱碳炉主要工艺参数见表6.3-1。
表4-1氩氧脱碳炉主要工艺参数
序号
项目
单位
数据
备注
1
炉型
氩氧脱碳炉
带顶枪
2
公称容量
t
120
3
最小出钢量
100
4
最大出钢量
135
5
新炉衬炉容积
m3
68
6
炉壳直径
mm
5000
7
炉壳总高
7335
8
炉口直径
2000
9
风口数量
个
10
容积比
m3/t
0.5
出钢量135t
0.55
出钢量120t
11
顶枪氧气流量
Nm3/min
150
1.2-1.3MPa
12
风口氧气流量
2.2MPa
13
风口氩气、氮气流量
14
风口位置
底侧
15
出钢-出钢周期
min
65
三步法
75
二步法
4.3.4氩氧脱碳炉主要设备
每座氩氧脱碳炉主要设备见表4-2
炉体及倾动装置
120t,最大出钢量135t新炉体总重:
185t,倾动功率:
2×
315kW
168.3mm,升降装置:
22kW
副枪及升降装置
副枪直径Ø
140mm,升降装置:
160kW
扒渣力:
10kN
转炉炉体更换台车
1台
VVVF传动,走行:
30kW,液压顶升
还有副原料及铁合金加料系统、转炉炉壳烘烤装置,转炉炉壳在线烘烤装置以及钢水罐车、钢水罐,渣罐车、渣罐,测温取样装置,钢水罐立式烘烤器等设备。
4.4钢水精炼系统
4.4.1VOD系统
VOD装置采用双工位形式,设两个真空罐,一套真空泵系统。
(1)VOD系统功能
三步法时,本装置的功能如下:
深脱碳
还原
脱硫
去除夹杂物
合金和温度调整
二步法时,冶炼在氩氧脱碳炉中已基本结束,本装置仅用作钢水罐处理站(LTS),其功能如下:
(2)VOD工艺
三步法时,氩氧脱碳炉出钢后扒渣,由精炼跨起重机将钢水罐吊至真空罐内,接上吹氩管,盖上真空盖抽真空到5000Pa,通过真空下钢液中自然碳氧反应,在钢液中产生大量一氧化碳气泡,并借助强吹氩搅拌,将钢液中氮气脱去。
然后进行真空吹氧脱碳精炼,碳含量达到目标成分时,进一步降低真空度,进行真空碳脱氧。
随后加入还原剂和渣料,进行还原操作。
再破真空进行常压下钢水调整,使钢水成分和温度满足连铸的需要,然后运至连铸钢水罐回转台浇铸。
常压下钢水成分和温度调整是在盖上常压盖情况下进行的,这样可以避免钢水吸氮,便于添加合金和测温取样。
二步法时,VOD装置作为钢水罐处理站(LTS)。
氩氧脱碳炉出钢后扒渣,由精炼跨280/80t起重机将钢水罐吊至真空罐内,接上吹氩管,盖上非真空盖在常压下进行钢水调整,使钢水成分和温度满足连铸的需要,然后运至连铸钢水罐回转台浇铸。
(3)VOD主要设备
真空罐
外径:
Ø
5800mm
真空罐盖车
1辆
液压马达驱动
还有真空状态下加料装置、吹氧装置、真空取样测温装置等设备。
(4)VOD技术特点
双工位使VOD处理时间易与连铸连浇匹配;
带质谱仪炉气分析系统,有利于计算机模型控制;
真空泵系统带有除尘器,避免了铬对水的污染;
采用4级全蒸汽喷射泵,在第1级冷凝器配置了2级喷射泵,其中第2级泵带有针阀,压缩比大,能满足工艺需要,迅速达到所需的真空度,针阀可根据季节和负荷运行情况进行调节,灵活性好,与6级泵相比,设备占地面积小,能耗低,蒸汽压力要求低;
吹氩搅拌强度大,有利于铬的还原、脱硫和脱气;
对氮含量没有特别要求的钢种,氩氧脱碳炉可全程用氮气代替氩气,降低氩气消耗;
氧枪采用阻流设计,可产生脉冲式氧流,提高氧气利用率和减少喷溅;
常压罐盖的使用,可以避免钢水吸氮,控制钢水调整过程,盖上配有测温取样装置,使工艺操作自动化程度高。
4.4.2LF炉
(1)LF炉功能
LF具备以下功能:
协调炼钢生产和连铸机生产节奏,调整均匀钢水成分和温度,减少钢中夹杂物和控制夹杂物形态,深脱硫,深脱氧。
(2)LF炉工艺
钢水罐吊到LF炉作业线的钢水罐车上,自动接通底吹氩,开到LF处理工位定位。
包盖下降,通电加热加入渣料、铁合金,在整个处理过程中进行底吹氩搅拌,钢包底吹氩设有两个透气砖,并备有事故顶吹氩枪。
测温取样合格后钢水罐车开出到保温剂投入工位投入保温剂,然后到吊包工位用起重机将钢水罐吊出。
(3)LF炉主要设备
炉盖及升降机构
电极横臂及升降机构
电极直径450mm
LF变压器
25MVA
还有钢水罐车、事故吹氩顶枪、电极接长站、保温剂投入装置、合金加料系统等设备。
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