炼钢设计原理优质PPT.ppt
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研究如何从矿石中提取金属或金属化合物的过程,由于伴有化学反应,又称化学冶金。
物理冶金:
通过成型加工制备有一定性能的金属或合金材料。
化学冶金方法分为黑色冶金、有色冶金冶金方法分类火火法法冶冶金金:
利用高温从矿石或其它原料中提取金属的过程。
工艺:
矿石准备,冶炼,精炼湿法冶金湿法冶金:
在溶液中进行的冶金过程(有色冶金)工艺:
浸出,分离,富集,提取等电冶金电冶金:
利用电能提取金属的过程电热冶金电热冶金:
实质火法冶金电电化化学学冶冶金金:
利用电化学反应使金属从含金属的盐类溶液或熔体中析出.(溶液电解铜,熔盐电解:
Al,Mg,Na)钢铁冶金钢铁冶金:
火法,电冶金有色冶金有色冶金:
火法,湿法冶金主要操作工序冶金主要操作工序以钢铁冶金为例:
采矿铁矿石选矿矿粉造块人造富矿熔炼金属液精炼钢成型加工钢铁产品世界钢产量预测世界钢产量预测1.炼钢厂设计概述氧气炼钢:
LD(BOF、BOP):
生产率高、品种多、原料适应性强、节省能耗。
1952年Robert、Durrer建成了2*30T的氧气顶吹转炉,日本1960年引进该技术。
OBM:
纯氧喷嘴寿命问题。
复合吹炼:
日本开发并研究。
日本:
64-65年钢产量2000万吨增加到6000万吨。
中国钢产量自96年以来已连续12年保持世界第一。
60年代LD产量4%,80年代达60%以上。
目前转炉钢比例占85,电炉钢比例占15.2002年人均钢产量141kg/人年,首次超过了世界人均钢产量138kg/人年。
年19641976199020002002产量(万吨)1800230065351300018155年20032004200520062007产量(万吨)22000280003493641878489001.1转炉炼钢发展技术发展转炉炼钢法的诞生引起了炼钢技术的进步,在其后的发展中带动了高炉大型化、连铸、炉外精炼技术的进步,奠定了现代钢铁生产工艺的基础。
转炉炼钢技术发展可划分为三个技术发展时代:
转炉大型化时代转炉复合吹炼时代(19801990年)洁净钢冶炼时代(1990)转炉复合吹炼时代连铸生产技术的发展对转炉炼钢的生产稳定性提出更高的要求,主要目的是改善吹炼后期渣钢反应远离平衡,实现平稳吹炼。
顶底复合吹炼的工艺方法可归纳为三大类:
加强搅拌型:
顶吹氧,底吹惰性气体(Ar、N2)或CO2,流量大致在0.3m3/t.min以下。
强化冶炼型:
顶底复吹氧,底吹氧或氧和溶剂,底吹2040%的氧气,顶吹6080%的氧气,如KBOP。
增加废钢比型:
顶底复吹氧及喷吹燃料,如KMS。
改善了转炉的终点操作,降低了钢水、炉渣的氧化性,提高了钢水质量。
转炉炉龄达到30005000炉,传统的“三吹二”或“二吹一”生产体制发生改变。
返回洁净钢冶炼时代对洁净钢的生产需求日益增高的形势下,迫切需要建立起一种全新的洁净钢生产体制。
也认识到单纯依赖一个生产工序或单元生产技术生产工序或单元生产技术的改进,很难达到最佳的经济效果。
必须从钢铁生产的整体出发,对整个炼钢生产流程进行改变,才能满足洁净钢生产的技术要求。
日本学者提出了“分阶段精炼”的工艺思想并得以在实践中不断完善,经过10年的努力基本解决了新流程的技术问题,实现了转炉炼钢的第三次技术进步。
转炉炼钢技术进步围绕以下目标如何进一步提高转炉生产率如何适应社会对钢材质量、性能日益苛刻的要求。
如何提高转炉的控制精度如何降低转炉钢的生产成本如何减少对环境的污染,实现清洁生产围绕以上技术目标,转炉炼钢的发展主要包含了以下六方面的技术进步:
60年代我国首钢建成30tLD(64.12),是当时我国最大的氧气顶吹转炉。
当时我国转炉容量标准:
1.5、5、8、10、15、20、25、30、50t。
94年氧气转炉炼钢技术规程规定,国家投资转炉不再设计小于30t转炉。
世界最大转炉建于德国蒂森公司布鲁克豪森厂,容量380吨,我国最大容量转炉为宝钢300t转炉。
目前,大于250吨转炉约有近100座,分布于日、美、俄、英、中、德、意、法、韩、荷等国,其中日本占1/3,美、俄、英占1/3,其余占1/3。
1.1.1转炉容量大型化转炉大型化时代转炉炼钢技术的发展初期,其发展目标是完善转炉炼钢工艺与设备,提高生产率,实现大型化。
主要技术进步:
开发完善了OG法除尘及煤气回收系统、静态计算机控制与副枪动检测等一系列工艺装备技术,发明了底吹转炉吹炼工艺。
转炉容量从3050吨发展到250300吨。
这一时期,转炉炉龄低,采用“三吹二”或“二吹一”的操作体制。
返回1.1.2工艺过程高速化利用系数:
吨钢/公称吨一昼夜。
转炉利用系数:
2005年转炉日历利用系数为3611吨吨日,2006年最高81.046吨吨日(凌源)。
1)精料:
a)金属的精化处理:
铁水的脱硅处理(Si0.20)、铁水脱磷和脱硫(S0.012、P0.005)。
b)造渣材料的精化处理:
石灰:
CaO含量高,杂质少,活性石灰(气孔率高,体积密度小,比表面积高,溶解快)。
成分:
CaO90%,SiO23%,S0.1%。
许多厂CaO120t:
32-36min2)强化冶炼3)采取炉外处理可完成脱硫、去气、去夹杂、调整成分、合金化、调整温度等任务,提高了钢的质量,缩短了冶炼时间。
铁水-预处理-转炉-精炼-连铸工艺已成为现代化转炉车间的主要模式。
1.1.3冶炼操作自动化计算机控制宝钢:
原料、钢种、工艺自动化水平达到世界先进水平。
中国有许多炼钢厂、车间均以达到或超过世界先进水平。
韩国蒲项公司光阳钢厂从原料到板材只有120min,占地面积0.5km2,劳动生产率达800t/人.年。
宝钢劳动生产率可以达到800t/人.年。
武钢、宝钢采用计算机控制、副枪、电视监控、氦氖激光测厚。
1.1.4炉龄长寿化转炉炉龄在70年代只有100-200炉,包钢平均炉龄只有73.84炉,采用的炉衬是焦油白云石砖。
普遍采用了镁碳砖炉衬使转炉寿命大大提高,可达1500炉以上,日本的一座炉子达到了10001炉,首钢(30吨)达到了10110炉,但是炼钢36min,补炉需要40min,耐火材料消耗大。
日本炉龄稳定在5000-7000炉,宝钢也在5000炉以上,经济合理的前提下炉龄可到7500炉,首钢稳定在3500炉。
目前,普遍采用了溅渣护炉技术,转炉炉龄可达10000炉以上,转炉耐火材料消耗1.5kg/t以下。
2006年萍乡钢铁公司30924炉。
转炉溅渣使炉龄大幅度提高,实现全程复吹,提高底吹喷嘴寿命是目前急待解决的问题。
炉渣蘑菇头保护底吹喷嘴技术使复吹比达到100%。
炉渣蘑菇头以氧化物为主,体积大透气性良好。
水模型实验表明,在相同的气量下,由炉渣蘑菇头喷射出来的细小气泡搅拌熔池,使混匀时间缩短4050%。
全炉役期底吹喷嘴的工作状况,可采用连续测定终点钢水碳氧浓度积来衡量。
1.1.5品种多样化转炉的冶炼品种很多,可以冶炼绝大多数钢种,配备不同的炉外精炼设备,能够冶炼不锈钢、轴承钢、硅钢。
转炉可以冶炼碳含量达0.03%的超低碳钢。
转炉可以冶炼平炉冶炼的全部钢种以及电炉冶炼的大部分钢种。
武钢转炉可以冶炼优质的硅钢,得到国内外市场的认可。
包钢的薄板坯连铸连轧能够生产厚度5mm的带卷,连铸坯厚度50-100mm,年设计能力200万吨。
珠江钢铁公司薄板坯连铸连轧生产线可生产1.00mm超薄板和集装箱用板。
1.1.6浇注连续化2000年我国连铸比为82%,接近世界先进水平。
目前新建的钢厂必须全连铸(模铸钢2000年约有3000余万吨,钢锭模消耗20kg/t钢),连铸可提高生产率10%,投资成本降低30%。
2001年连铸比可达91%,连铸坯产量可达12500万吨。
2003年我国连铸比为93%,世界先进水平。
新建的钢厂全部为全连铸,100万吨以上的钢厂已经达到53个,03年连铸坯产量为16885万吨。
2004年全国连铸比约为95.93%.2005年全国连铸比约为96.44%.2006年全国连铸比约为97.43%.2007年全国连铸比约为98.25%.首钢、武钢、攀钢、唐钢、邯郸、包钢等58个钢铁企业连铸比100%。
2005年新诞生连铸机共81台、235流,年增产能7083万吨。
其中,板坯(含扁坯)板坯(含扁坯)连铸机增加31台、45流,年增产能3351万吨;
薄板薄板坯连铸坯连铸轧设备增加3台、4流,年增产能780万吨;
大方坯、矩形坯大方坯、矩形坯连铸机增加11台、40流,年增产能598万吨;
小方坯连铸机增加31台、129流,年增产能1994万吨;
圆坯连铸机增加3台、11流,年增产能160万吨;
异形坯连铸机增加2台、6流,年增产能200万吨。
2005年新增连铸机平均单流年产能为30.14万吨。
新增板(扁)坯连铸机和薄板坯连铸连轧设备年产能共4131万吨,占所有新增连铸机总产能的58.32%。
截至2005年年末,全国正在生产的连铸机累计总台数达677台、2207流,年产能达到41077.75万吨,其中板(扁)坯连铸机和薄板坯连轧设备的年产能约占年总产能的41%。
2007年产量:
年产量大于2000万吨的有宝钢集团2430万吨、鞍本钢铁集团2331万吨、唐山钢铁集团2080万吨;
年产量10002000万吨的有武钢集团(含鄂钢、1926万吨)、沙钢(1847万吨)、马钢(1269万吨)、首钢(1230万吨)、济钢(1083万吨)、莱钢(1080万吨);
以下年产量依次为华菱集团、包钢、安阳、太钢、攀枝花、邯郸、南钢、酒泉;
1.2炼钢发展方针及现状以连铸为中心,以炼钢为基础,以设备为保证,从经验炼钢向科学控制炼钢发展。
80年代后期确立了“以连铸为中心”的生产技术方针,九十年代先后攻克了达产技术关、全连铸技术关、高速高效连铸技术关,并积极展开了薄板坯连铸连轧技术有关工程项目的投资与开发。
技术经济指标平均吨钢能耗已降低至0.715吨标煤,这是一系列节能措施实现的结果。
平均综合成材率94.20(90年代为83.2)。
转炉溅渣护炉:
炉龄大幅提高4000炉。
2006年最高达30924炉。
钢铁料消耗最低1049kg/t钢。
转炉工序能耗最低-16.58kg标煤/吨钢。
中国钢铁工业的比较优势1)未来1015年内,中国钢铁工业仍会全面发展,国内市场需求增长量大;
2)国内市场相对旺盛,具有投资后发优势,易于采用先进的市场定位,甚至有利于在新世纪内,正确定位钢厂的社会/经济角色。
后发投资使采用新技术、新装备的余地反而较大,实现技术的跨越的可能性也较大。
21世纪实现新一轮技术改造,产业结构调整。
3)人才济济,有比较充裕的后备队伍,且有一支可以适应时代发展重任的经营管理、科技专家和训练有素的职工队伍。
问题:
资源短缺;
交通运输制约;
环境生态制约;
投资风险、某类产品、某类企业的市场竞争力。
能源未来的钢铁企业从社会、经济角度看,钢铁厂生产流程应该是三种功能:
钢铁产品制造功能;
能源转换功能;
社会大宗废弃物的处理消纳功能。
以此为前提,逐步实现清洁生产、绿色制造等技术措施,解决好钢厂与环
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- 炼钢 设计 原理