炼钢精炼连铸工艺简介课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,炼钢,-,精炼,-,连铸,工艺简介,炼钢-精炼-连铸 工艺简介,1,生产工艺流程,生产工艺流程,2,转 炉 炼 钢,BOF Steel Making,转 炉 炼 钢,3,2,座铁水脱硫扒渣工位、三座,100,吨顶吹转炉,2座铁水脱硫扒渣工位、三座100吨顶吹转炉,4,1,）机械搅拌法：将搅拌器沉入铁水内部旋转，在铁水中形成锥形旋涡，使铁水与脱硫剂充分混合作用。,2,）喷吹法：用干燥的空气或惰性气体为载体将脱硫剂与气体混合吹入铁水中，同时也搅动了铁水，达到脱硫目的，我厂采用以氮气为载流的喷吹法进行铁水脱硫。喷吹的粉剂主要有电石粉（,CaC,2,）、石灰粉（,CaO,）、石灰石粉（,CaCO3,）、金属镁和镁基材料，我厂所用的粉剂为石灰粉和镁基材料（主要是钝化镁）。,铁水预处理的基本工艺,铁水预处理是指铁水在兑入炼钢炉之前，为去除或提取某种成分而进行的处理过程，例如对铁水的炉外脱硫、脱磷和脱硅，脱硫方法最广泛的是搅拌法和喷吹法。,1）机械搅拌法：将搅拌器沉入铁水内部旋转，在铁水中形成锥形旋,5,倾翻系统（包括转炉炉体、倾动电机等）、氧枪系统（采用多孔拉瓦尔喷头氧枪、氧枪升降机构、横移机构等）、散状原料及铁合金下料系统、底吹系统（介质采用,N,2,和,Ar,）、锅炉系统（烟气冷却功能）、除尘系统（一次除尘、二次除尘及煤气回收等）及副枪、质谱仪、活动升降烟罩、挡渣机等,。,转炉的基本设备组成,倾翻系统（包括转炉炉体、倾动电机等）、氧枪系统（采用多孔拉瓦,6,炼钢精炼连铸工艺简介课件,7,炼钢用原材料,原材料是炼钢的基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和钢的质量有直接影响。炼钢用原料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金等。其中：,主原料：铁水和废钢。辅原料：造渣剂（石灰、铁皮球、轻烧白云石、菱镁石等）冷却剂（废钢、生铁块、铁矿石等）,升温剂（硅铁、碳化硅等）各种合金：常用的合金有,Fe-Mn,、,Si-Fe,、,SiMn,、,AL,、,ALMnTi,、,SiBaSrAl,等,其它材料：增碳剂、焦炭、氧气等。,炼钢用原材料原材料是炼钢的基础，原材料质量的好坏对炼钢工艺和,8,氧气顶吹转炉炼钢工艺,1,、炼钢的基本任务,脱碳、脱硫、脱磷、脱氧法除有害气体和夹杂；提高温度；调整成分。简言之：三脱、二去、调成份。,炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、升温、搅拌等手段完成炼钢基本任务。,2,、吹炼过程,吹炼前期，也称硅锰氧化期；吹炼中期，也称碳的氧化期；终点控制，确保温度、成份、终渣。,氧气顶吹转炉炼钢工艺1、炼钢的基本任务脱碳、脱硫、脱磷、,9,3,、转炉冶炼的五大制度,炼钢过程冶炼工艺分为五大制度：装入制度,供氧制度,造渣制度,温度制度,终点控制及脱氧合金化制度。,3、转炉冶炼的五大制度 炼钢过程冶炼工艺分,10,装入制度,1,、装入制度内容及依据 要有合适的炉容比 合适的炉池深度 与连铸工艺相配合,2,、装入制度类型 定量装入制度,定深装入制度,分阶段定量装入制度,我厂主要采用定量装入制度和分阶段定量装入制度。,装入制度1、装入制度内容及依据 要有合适的炉容,11,供氧制度,1,、喷嘴的类型及特点 根据喷嘴的孔数可以分为单孔喷嘴和多孔喷嘴。大型转炉一般不用单孔氧枪，多孔氧枪有三、四、五、六孔等类型。,2,、供氧制度中的几个工艺参数 氧气流量与供氧强度、氧压、枪位等,3,、供氧操作 恒压变枪操作 恒枪变压操作,供氧制度1、喷嘴的类型及特点 根据喷嘴的孔数可以分,12,造渣制度,造渣就是要确定合适的造渣方法、渣料的加入数量和时间以及如何快速成渣。转炉炼钢造渣的目的是：去除磷、硫，减少喷溅，保护炉衬，减少终点氧含量。,1,、造渣方法 有单渣法、双渣法、留渣操作等。,2,、渣料加入量的确定 石灰加入量（,t,）,=,铁矾土的加入量：冶炼低碳钢时铁矾土加入量不大于,1.0,吨；冶炼中高碳钢时铁矾土加入量不大于,1.5,吨。,石灰有效,CaO%,2.14,铁水含,Si%,碱度（,R,）,铁水量（,t,）,造渣制度 造渣就是要确定合适的造渣方法、渣料的加入数,13,温度制度,温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制，过程温度是确保终点温度合格的关键。,1,、热量的来源 氧气顶吹转炉热量的主要来源是铁水的物理热和化学热。,2,、出钢温度的确定 终点钢水温度主要根据以下原则确定：,1,）钢种的凝固温度；,2,）浇注温度；,3,）钢水温降数值；,4,）浇注方式,5,）二次精炼方式及时间。,温度制度 温度制度主要是指过程温度控制和终点温度控制，,14,出钢温度可由下式计算：,T,出,=T,凝,+t,1,+t,2,+t,3,+t,4,+t,5,+,式中：,t,1,出钢过程温降，,t,2,出钢完毕至精炼开始的温降，,t,3,钢水精炼过程温降，,t,4,钢水精炼完毕至开浇前的温降，,t,5,钢水从钢包至中间包的温降，,连铸要求的钢水过热度，,出钢温度可由下式计算：T出=T凝+t1+,15,终点控制,钢水达到钢种成分和温度要求的时刻，称之为“终点”。,1,）钢中碳含量达到所炼钢种控制要求；,2,）钢中,P,、,S,含量低于规格以下的一定范围；,3,）出钢温度能保证进行精炼和浇铸；,4,）对于沸腾钢，钢水应具有一定的氧化性。,另外，终渣粘度、,(FeO),含量、碱度等也应控制在合理范围内。,终点控制钢水达到钢种成分和温度要求的时刻，称之为“终点”。,16,1,、终点控制方法,终点控制方法有三种：一次拉碳法、增碳法及高拉补吹法。,2,、人工判断方法,碳的判断,看火焰、看火花、取钢样 温度的判断,火焰判断、取样判断、氧枪冷却水判断、,根据炉膛情况判断,3,、自动化炼钢,将铁水、原材料的温度和成份，副枪和质谱仪取得的数据输入转炉炼钢模型后，由计算机自动控制冶炼终点。,1、终点控制方法 终点控制方法有三种：一次拉碳法、增,17,脱氧及合金化制度,钢水中氧含量超标，影响钢坯质量，降低钢的性能，加剧钢的热脆，因此钢水必须脱氧，并调整钢水成分同时进行脱氧合金化。,1,、脱氧方法,沉淀脱氧、扩散脱氧和真空脱氧 目前普遍采用沉淀脱氧，可用单独脱氧法和复合脱氧法。,2,、脱氧合金加入原则,脱氧剂条件 脱氧剂加入原则：先弱后强,3,、脱氧操作,钢包内脱氧合金化 真空精炼炉内脱氧合金化,脱氧及合金化制度 钢水中氧含量超标，影响钢坯质量，降低,18,炼钢的基本反应,1.,成渣过程,Si+O,(SiO,2,)Fe+O,(FeO)Mn+O,(MnO)(FeO)+(SiO,2,)+CaO,(CaOFeOSiO,2,),2.,脱磷反应,2P+5(FeO)+n(CaO),(nCaOP,2,O,5,)+5Fe,3.,脱硫反应,FeS+(CaO),(CaS)+(FeO),4.,脱碳反应,C+O=CO,C+2O=CO2,5,.,脱氧反应,2Al+3O=(Al,2,O,3,),炼钢的基本反应1.成渣过程 Si+O(S,19,II.,炉 外 精 炼,Secondary Refining,II.炉 外 精 炼,20,主要炉外精炼方式：,1,座,100,吨,RH-TB,真空循环脱气精炼,3,座,100,吨,LF,钢包精炼炉,1,座,100,吨,VD,炉,主要炉外精炼方式：,21,RH-TB,的基本设备,钢包旋转系统,:,正常情况下为电机驱动，大罐转台可以旋转,270,度，回转直径,8m,，事故状态下为气动马达驱动,钢包顶升系统,:,大罐的顶升距离最大为,2450mm,，为液压顶升,真空室,:,总高度,10.5m,循环管内径,690mm,真空室壳体外径,3200mm,。,真空泵,:,为四级蒸气喷射泵，所使用的蒸气为饱合蒸气由转炉余热锅炉供应，为确保,RH,真空处理装置生产用汽要求，由一发电中压管网供应一路备用汽源。,合金下料系统等,RH-TB的基本设备,22,真空室,真空室,23,真空泵,真空泵,24,RH(,Ruhrstahl,和,Heraeus,于,1957,年开发,),的基本工艺原理：,将真空室的插入管插入钢水内，向,上升管内通入,Ar,气，使上升管和下,降管内的钢液产生密度差，在抽真,空的过程中，由于钢液的密度差，,使钢液在真空室和钢水罐之间产生,循环，钢液在流经真空室的过程中，,钢液中的气体排出钢液，从而达到,净化钢液的目的。,RH(Ruhrstahl和Heraeus于1957年开发)的,25,RH-TB,的基本功能,1,、脱碳：在深真空状态下促使了碳氧反应的进一步发生,2,、脱气：可以有效地去除钢水中的,H,、,N,、,O,等气体,3,、加热：利用,Al,和,O,2,的化学反应热来加热钢水,4,、合金化：成份微调,5,、均匀钢液：钢液的循环，起到强化搅拌的作用,6,、生产组织中的缓冲：平衡转炉和铸机之间的生产组织节奏,RH-TB的基本功能,26,LF,炉（,Ladle Furnace),是,70,年代未期日本发,展起来的钢包精炼型,炉外精炼设备，它具,有许多有效的炉外精,炼手段，如合成渣处,理、加热、搅拌和合,金成份微调等。,LF炉（Ladle Furnace),27,LF,炉的基本设备,2,座,LF,工位，变压器容量为,40MVA,。,电极升降装置，,最大行程,3.5m,。速度为：自动升,4.8/,降,3.6m/min,；手动升降,6.4m/min,。,加热桥架及炉盖提升机构和水冷炉盖，水冷炉盖行程,600mm,。,钢车走行系统、下料系统,、,氩气系统、氮气系统、冷却水系统等,LF炉的基本设备,28,LF,钢包精炼炉的基本原理,LF,与电弧炉的原理相同，是,通过石墨电极与钢液之间的,电弧作为热源来加热钢水的。,同时采用底吹氩搅拌钢液，,在钢液表面造还原渣脱硫，,等对钢液进行加热的炉外精炼,处理方式。,LF钢包精炼炉的基本原理,29,LF,的基本功能,1,、脱硫：利用造碱性还原渣和电弧的高温区进行脱硫,2,、加热：采用电极放电加热钢水,3,、合金化：成份微调,4,、均匀钢液和去除夹杂：采用底吹,Ar,气搅拌钢液,5,、生产组织中的缓冲：平衡转炉和铸机之间的供钢节奏。,LF的基本功能,30,喂线工艺,在,RH-KTB,工位和,LF,工位都设有喂线装置，线的种类为,Ca-Si,线和,Ca-Al,线。,喂线的基本作用：,1,、夹杂物变性（,Al,2,O,3,、,MnS,等）,2,、脱氧和脱硫,喂线工艺,31,III.,连 续 铸 钢,Continuous Casting,III.连 续 铸 钢,32,连铸基本工艺原理,钢水由大罐经中间包稳流、分配后进入结晶器，受到结晶器水冷铜壁的冷却形成坯壳，为了避免坯壳与结晶器粘结，结晶器做上下往复振动，并加入保护渣或其他起到润滑效果的材质。铸坯经弯曲进入弧形段，再经矫直成水平状态，由切割机切割成一定长度的铸坯，输送至轧钢厂。,连铸基本工艺原理,33,连铸工艺示意图,连铸工艺示意图,34,连铸工艺的优点,简化工艺流程，提高生产效率,连铸省掉了脱模、整模、钢锭均热和开坯等工序。,提高金属收得率,连铸的切头、切尾损失为,1,-2,，可提高金属收得率,10,-14,。,降低能耗,由于提高了成坯率，省掉均热、开坯等能耗。,劳动条件好，易于实现自动化,操作安全、污染小、自动化程度高、操作人员数量少。,铸坯质量好，连铸钢种不断扩大,成分偏析小，纯净度高，组织致密等。几乎所有钢种都可以用连铸生产。,连铸工艺的优点,35,连铸机的主要设备简介,结晶器、振动装置等关键设备由国外引进，其它设备国内制造,蝶式回转台（回转半径,6m,）、容量为,65,吨的中间罐、半龙门型中间罐车、中间罐塞棒机构（液压自动或手动杠