LF精炼炉工艺说明.docx
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LF精炼炉工艺说明
LF精炼炉工艺技术说明
1.1.工程概述
1.2.LF炉的主要功能及技术参数
1.3.工艺流程描述
1.4.LF炉操作时间表
1.5.烟气量计算及参数
1.1工程概述
新建电炉主要工艺设备包括1座公称容量80t超高功率电炉、2座LF精
炼炉、1座VD/VOD.320X340/#500/#600方圆弧型连铸机的、多台VC模
铸设备及辅助工艺设备。
1.1.1工厂条件
1.1.1.1自然条件
海拔地而标高
2.2〜4.6m
大气压力:
冬季
lOlkPa
夏季
99.9kPa
最大风速及风向
24m/sNW
极端最低温度
-10.2°C
极端最高温度
40.5°C
年平均降雨量
1054mm
年最大降雨量
1479mm
地震抗震设防烈度
6度
1.1.1.2电源条件
电炉变压器次侧电压
35kv±10%
三相四线
380v±10%
1.1.1.3能源介质条件
天然气
热值
氨气
纯度
压力
氮气
纯度
低压氮接点压力
氧气
纯度
压力
压缩空气
压力:
设备冷却水
供水压力
水质
1.1.2后续条件
120吨LF+VD/DOD
公称容量
120t
座数
2座
平均精炼钢水量
100"炉
最大精炼钢水量
125"炉
平均精炼周期
W50min
1.1.3车间条件
1.3.1产品方案
当电炉主原料为75%废钢(堆比重0.7),25%生铁时,两篮加料,年生产合格钢水61万t,其中:
供模铸和真空浇铸生产大型钢锭15.2万t/a,相应需合格钢水16.7万t/a,产品方案详见表2.6-1o
供连铸生产320mmX340mm大方坯和©500~4)600mm圆坯35.8万t/a,相应需合格钢水37.6127万t/a,产品方案详见表2.6-2。
其余6.6873万t/a合格钢水供给立式铸机,生产0800〜01200mm大
圆坯6万/a,产品方案见表2.6-3
表2.6-1供模铸和真空浇铸生产大型钢锭产品方案
序
号
用途
代表钢号
锻件
重量
(t/件)
锻件
生产量
(t/a)
大型铸钢锭量(t/a)
年需合格钢水量(t/a)
1
风电主轴锻件
42CrMos
34CrNiMo6>
9〜22
20250
31157.00
34231.70
2
船用曲轴锻件
45MnC、
S45S、CK35、
16CrMo44s
15〜44
27000
41542.67
45642.27
3
火电转子锻件
35Cr2NiMoVx
33〜102
9740
14986.13
16465.02
4
压力容器筒节锻件
25CrlMox25V
60〜150
13500
20771.33
22821.14
5
轧机支承辗锻件
70Cr3Mo
70〜200
7200
11078.04
12171.27
6
模块与大棒锻件
5CrMnMo.
18〜55
21100
32464.82
35668.59
合讣
98790
152000
167000
表2.6-2供连铸机生产大方坯和圆坯产品方案
序
号
钢种
代表钢号
连铸坯规格
(mm)
预计产量
(t/a)
年需合格钢水量(t/a)
碳素结构钢
20#、45#、
4)500"600
41040
43117.97
1
320X340
47880
50304.30
2
合金结构钢
40Cr、42CrMo、
500"600
82080
86235.95
34CrNiMo6
320X340
68400
71863.29
3
管坯料
20G、36Mn2V、
15CrMoG、X42、X70、
4)500、600
76880
80772.66
4
齿轮钢
20CrMnTi.SCM420>
320X340
13680
14372.66
序
号
钢种
代表钢号
连铸坯规格
(mm)
预计产量
(t/a)
年需合格钢水量(t/a)
SAE8620
5
轴承钢
GCrl5^GCrl5SiMn
320X340
28040
29459.75
合讣
358000
376127
其中:
4)500、600
200000
210127
320X340
158000
166000
表2.6-3供立式铸机生产大圆坯产品方案
序
号
钢种
代表钢号
圆坯规格
(mm)
预计产量
(t/a)
年需合格钢水
量
(t/a)
1
碳素结构钢
20#、45#、
(1)800" 2 合金结构钢 40Cr、42CrMo、 34CrNiMo6 "800、"1100 3 管坯料 20G、36Mn2V、 15CrMoG、X42、X70、 4)800" 4 齿轮钢 20CrMnTi、SCM420、 SAE8620 (1)800" 5 轴承钢 GCrlo 800"4>1100 合il 60000 62873 电炉车间工艺流程为: 铁水和废钢一电炉一LF—VD-连铸机或模铸。 1.2LF炉的主要功能及技术参数 1.2.1LF炉的主要功能 a.常压下电弧加热升温、手动测温取样,使温度控制精确,从而可以优化浇注温度。 b.底吹氮气搅拌,使钢液温度均匀,成份均匀、钢水纯净。 c.合金微调,配用合金加料系统,使得成份控制准确,钢水达到最终要求的化学成份。 d・喂丝,配用喂丝机,使得钢液脱硫、脱氧、改变夹杂物形态和分布以及准确控制合金元素含量,同时使合金收得率高,并提高钢水质量。 e.排烟除尘,配合排烟除尘系统,可有效地控制烟气排出,使烟尘排放量达到环境保护的要求。 f.缓冲、调节冶炼与连铸的节奏,以利连续生产。 1.2.2工位设置 a)吊包工位 b)加热工位(含喂丝) c)吊包工位 1.2.3LF炉主要技术参数 LF炉主要技术参数 序号 名称 单位 参数 备注 1 钢 包 公称容量 T 120 平均出钢量 T 110 钢水最大/最小装入量 T 125/100 自山空间高度 MM 1000 120T钢水 钢包上口尺寸(外径) MM ①3650 耳轴中心距 MM 4400 2 钢 包 车 钢包车承载能力 T 200 行走速度 M/MIN 2-20 变频调速 定位精度 MM ±10 3 电极升降机构 电极直径 MM 0450 超高功率石墨电极 电极分布园直径 MM ①750 电极升降最大行程 MM 3000 暂定 电极升降速度(自动) M/MIN 4/3 电极升降速度(手动) M/MIN 6/4 钢水升温速度 °C/MIN 24.5 4 水冷 炉盖 升降行程 MM 600 5 液压 系统 匸作压力 MPA 12 工作介质 水乙二醇 6 短 网 阻抗 MQ 0.6+J2.4 三相不平衡系数 % W4 7 氨 气 匸作压力 MPA 0.3〜0.8 事故1.6MPA 耗量 NL/MIN 50〜380 两路可调 序号 名称 单位 参数 备注 8 冷却 水系 统 工作压力 MPa 0.5-0.6 进水温度 °C <35 回水温度 °C <50 冷却水耗量 m3/h 300 9 压缩 空气 系统 工作压力 MPa 0.4〜0.6 耗量 L/min 800 干燥无油 10 变丿k器 额定容量 kVA 20000 过负荷能力10% 一次电压 kV 35 二次电压 V 330-170 11级有载调压 二次电流 A 39818 冷却方式 0FWF强油循环水冷 11 喂丝 喂丝机型式 双线喂丝 喂丝速度 m/min 40〜400 可调 喂丝直径 mm ①8〜18: 12 供电 系统 高压供电 kV 35 50Hz 低压供电 V AC380 AC220 DC24 低压设备装机容量 KW 〜260 1.3.工艺流程描述 1.3.1电弧炉工艺描述 在电弧炉出钢前,首先将钢包准备好,将钢包包衬表面温度加热到900°C以上。 然后将载有钢包的钢包车开到出钢工位,并接通Ar气管路,等待出钢。 当电弧炉内的钢水的成份、温度均达到目标值时,即可出钢。 出钢过程根据各钢种的工艺要求,相继加入合金及适量的造渣剂,提前造渣,并在出钢过程中吹氮,为LF炉精炼赢得更多的时间。 1.3.2LF工艺描述 1.3.2.1LF总体工艺描述 吊车将钢水包吊到钢包车的吊包工位,此时手动接通氮气管路,进行吹氮。 然后将钢包车开至加热工位,钢包盖下降,测温加渣料,电极下降,开始通电加热(根据测温选择供电制度)在加热的过程中采用较小的吹氮量进行搅拌,第一阶段通电时间为4min,基木达到热平衡,钢液温度不再下降,这时停止通电,提起电极,同时进行底吹壮搅拌,以使钢水成份及温度均匀,之后进行测温取样。 在等待快速化验结果的同时,继续进行通电加热。 当试样分析结果出来后,自动传送至主操作室及计算机系统内,LF的计算机系统根据化验分析值与钢种目标值之间的差距,通过计算机数字 模型进行计算,计算出需要加入的合金料的种类和数量,并将指令发送到上料系统PLC,实现自动加料。 该系统根据LF计算机的指令,在规定的时间内将规定牌号和数量的各种合金料,经上料系统选择、称量、输送到LF的合金受料斗,此时断电将电极升起,打开受料斗阀门,合金料即可加入钢包中,从而达到合金微调的目的。 加入合金料后,增大吹氮强度,加速成份的均匀,选择二次电压和电流以最佳能量输入方式继续加热20min左右,使钢水的成份和温度达到规定的目标,此时进行最后一次测温取样,使加热处理后的钢水在加热工位进行喂丝处理,采用双线喂丝喂入铝线或铁钙或碳线,进行终脱氧、脱硫,作夹杂物的变性处理。 在喂丝过程中用较小的氮气量搅拌,在喂丝装置上设有显示喂入长度的计数器和速度控制器,当以一定速度喂入预定长度时,喂丝机会自动停止喂丝。 然后包盖升起,钢包车开至吊包工位。 1.3.2.2几个具体工艺操作说明 (a)造渣工艺说明 钢包精炼炉采用石灰和萤石作为造渣剂,造渣可分为两步完成,第一步是在电炉出钢过程中,利用出钢时良好的动力学条件,加入大约三分之一的造渣剂,提前造渣;第二步是将其余三分之二造渣剂在LF处理工位加入。 由于电炉渣含氧量高,电炉下渣影响精炼过程中脱S和合金化的效果,并能产生回P现象,所以电炉出钢必需采用挡渣工艺,使流入钢包的电炉渣不超过It/每炉。 (b)吹氮工艺说明 在LF精炼过程中,实行全程吹氮。 不同阶段采用不同的吹氮强度。 在加热时采用弱吹氮,使钢液发生轻微蠕动,不能使钢液暴露;在加料、测温取样时,采用强吹氮;喂丝后采用软吹氮。 通过吹氮模型实现自动控制。 根据生产实践经验,确定弱吹氮流量约50升/分,强吹氮流量约500升/分。 (c)合金加料工艺说明 对钢水成分化验后,其成分若达不到目标值则必须添加适量合金材料。 因此需要有一个合金量添加模型,该模型必须遵循以下两点原则: 钢水在加热第一阶段结束后,进行取样分析,试样通过风动送样系统送到集中化验室化验,试样结果通过数据传输系统传到操作室。 LF的计算机系统根据化验分析值与钢种目标值之间的差距,通过计算机数字模型(该模型放在HMI上,即2级)进行计算,计算出需要加入的合金料的种类和数量,并将指令发送到上料系统PLC。 (d)脱氧工艺说明 精炼脱氧有两种方式,即扩散脱氧和沉淀脱氧。 扩散脱氧是钢水中的氧以FeO的形式通过钢-渣界面的反应进入渣中,然后排除掉,因为渣中的FeO含量较低,气氛为非氧化性的,渣的流动性也好,是一种有效的脱氧方法。 但是由于这种方法脱氧速度较慢,对于电炉这种快节奏的生产工艺来说,以沉淀脱氧为主。 沉淀脱氧是将脱氧剂直接加入到钢水中,主要脱氧剂是Mn、Si、Al等,它们与钢水中的氧发生反应,生成MnO、SiO: 、AL©等氧化物,通过底吹氮的形式,促使这些夹杂物上浮。 在LF精炼过程中,首先加入Fe-Mn.Fe-Si、AL粒等进行脱氧,加热结束后,再通过喂AL丝和Ca-Si丝进行终脱氧,采用软吹Ar等手段。 (e)脱S工艺说明 脱S是LF精炼的一个主要任务,通过加料系统向钢中加入50,与钢水混合反应,达到脱S的目的。 脱S反应式如下: [FeS]+(CaO)-—[CaS]+(FeO) LF精炼炉具有良好的脱S条件: 渣碱度较高; 渣中氧含量低,因为没有新的氧污染源,渣面上完全的还原性气氛; 通过底吹氮,增加钢渣间的反应。 (f)钙处理工艺说明 当钢水完成加热和合金化后,钢包转到吊包工位,进行在线喂丝处理。 向钢水中喂入Ca-Fe丝,除有脱氧功能外,还有更重要的改变夹杂物形态的功能。 即将有害的固态夹杂物变成液态的夹朵物,容易上浮排岀,达到净化钢水的目的。 (g)造泡沫渣工艺说明 在LF精炼过程中,应采用造泡沫渣工艺,即向钢包中加入造泡沫渣剂,产生泡沫渣,其优点是: 营造完全的还原性气氛,可减少电极消耗,减小电弧对包衬和包盖的热辐射,并有利于脱氧。 造泡沫渣剂的加入,要采用少量、分批的原则,以防泡沫渣溢出。 1.3.2.3主要工艺模型 a合金加料模型 b吹氮控制模型 1.3.2.4工艺流程图 200〜400Nm3/h 1500°C 按30°C考虑 Q0=38000〜70000m3/h 120°C t=100〜120°C I,65g/Nm3 160kg/h II.6% 30% 1.6% 17.3% 20.8% 1.83% 6.5% 9% 1.5.烟气量计算及参数 •烟气量计算 烟气量始发量 烟气温度 环境温度 炉盖出口处排烟量(计算结果) 排烟量温度取Q=70000m3/h(最大) •烟气参数 粉尘量 粉尘流量 •烟尘成份 AI2O3 Fe2O3 MnO SiO2 CaO SO2 MgO CO2
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