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玉林优质炼钢设备施工

2021-09-11
玉林优质炼钢设备施工

谓转炉炼钢所,就是将铁水、废钢等炼成具有所要求化学成分的钢,并使其具有一定的物理化学性能和力学性能。目前转炉炼钢是世界上最主要的炼钢生产方法。(a)筒球形;(b)锥球形;(c)截锥形转炉的形状主要有筒球型、锥球型和截锥型。转炉炼钢(1)筒球型:熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。它的优点是炉型形状简单,砌筑方便,炉壳制造容易。熔池内型比较接近金属液循环流动的轨迹,在熔池直径足够大时,能保证在较大的供氧强度下吹炼而喷溅最小,也能保证有足够的熔池深度,使炉衬有较高的寿命。大型转炉多采用这种炉型。(2)锥球型:熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。这种炉型与同容量的筒球型转炉相比,若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大,有利于冶金反应的进行。同时,随着炉衬的侵蚀熔池变化较小,对炼钢操作有利。欧洲生铁含磷量相对偏高的国家,较多采用此种炉型。我国2080吨的转炉多采用锥球型,对筒球型与锥球型的适用性,看法尚不一致。有人认为锥球型适用于大转炉(奥地利),有人却认为适用于小转炉(苏联)。但世界上已有的大型转炉多采用筒球型。(3)截锥型:熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便于修砌。这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求,适用于小型转炉。我国30吨以下的转炉多用这种炉型。国外转炉容量普遍较大,故极少采用此种形式。

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轧钢机,是实现金属轧制过程的机械设备。泛指完成轧材生产全过程的装备﹐包括有主要设备﹑辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。但一般所说的轧机往往仅指主要设备。工作机座由轧辊﹑轧辊轴承﹑机架﹑轨座﹑轧辊调整装置﹑上轧辊平衡装置和换辊装置等组成。轧辊是使金属塑性变形的部件 。轧辊轴承支承轧辊并保持轧辊在机架中的固定位置。轧辊轴承工作负荷重而变化大﹐因此要轧钢机求轴承摩擦系数小﹐具有足够的强度和刚度﹐而且要便于更换轧辊。不同的轧机选用不同类型的轧辊轴承。滚动轴承的刚性大﹐摩擦系数较小﹐但承压能力较小﹐且外形尺寸较大﹐多用于板带轧机工作辊。滑动轴承有半干摩擦与液体摩擦两种。半干摩擦轧辊轴承主要是胶木﹑铜瓦﹑尼龙瓦轴承﹐比较便宜﹐多用于型材轧机和开坯机。液体摩擦轴承有动压﹑静压和静 - 动压三种。优点是摩擦系数比较小﹐承压能力较大﹐使用工作速度高﹐刚性好﹐缺点是油膜厚度随速度而变化。液体摩擦轴承多用于板带轧机支承辊和其它高速轧机。轧机机架由两片“牌坊”组成以安装轧辊轴承座和轧辊调整装置﹐需有足够的强度和钢度承受轧制力。机架形式主要有闭式和开式两种。闭式机架是一个整体框架﹐具有较高强度和刚度﹐主要用于轧制力较大的初轧机和板带轧机等。开式机架由机架本体和上盖两部分组成﹐便于换辊﹐主要用于横列式型材轧机。此外﹐还有无牌坊轧机。轧机轨座于安装机架﹐并固定在地基上﹐又称地脚板。承受工作机座的重力和倾翻力矩﹐同时确保工作机座安装尺寸的精度。轧辊调整装置用于调整辊缝﹐使轧件达到所要求的断面尺寸。上辊调整装置也称“压下装置”﹐有手动﹑电动和液压三种。手动压下装置多用在型材轧机和小的轧机上。电动压下装置包括电动机﹑减速机﹑制动器﹑压下螺丝﹑压下螺母﹑压下位置指示器﹑球面垫块和测压仪等部件﹔它的传动效率低﹐运动部分的转动惯性大﹐反应速度慢﹐调整精度低。70 年代以来﹐板带轧机采用 AGC(厚度自动控制) 系统后﹐在新的带材冷﹑热轧机和厚板轧机上已采用液压压下装置﹐具有板材厚度偏差小和产品合格率高等优点。上轧辊平衡装置用于抬升上辊和防止轧件进出轧辊时受冲击的装置。形式有﹕弹簧式﹑多用在型材轧机上﹔重锤式﹐常用在轧辊移动量大的初轧机上﹔液压式﹐多用在四辊板带轧机上。为提高作业率﹐要求轧机换辊迅速﹑方便。换辊方式有 C 形钩式﹑套筒式﹑小车式和整机架换辊式四种。用前两种方式换辊靠吊车辅助操作﹐而整机架换辊需有两套机架﹐此法多用于小的轧机。小车换辊适合于大的轧机﹐有利于自动化。目前﹐轧机上均采用快速自动换辊装置﹐换一次轧辊只需 5 ~ 8 分钟。传动装置由电动机﹑减速机﹑齿轮座和连接轴等组成。齿轮座将传动力矩分送到两个或几个轧辊上。辅助设备包括轧制过程中一系列辅助工序的设备。如原料准备﹑加热﹑翻钢﹑剪切﹑矫直﹑冷却﹑探伤﹑热处理﹑酸洗等设备。起重运输设备吊车﹑运输车﹑辊道和移送机等。附属设备有供﹑配电﹑轧辊车磨﹐润滑﹐供﹑排水﹐供燃料﹐压缩空气﹐液压﹐清除氧化铁皮﹐机修﹐电修﹐排酸﹐油﹑水﹑酸的回收﹐以及环境保护等设备。轧机的命名按轧制品种﹑轧机型式和公称尺寸来命名。“公称尺寸”的原则对型材轧机而言﹐是以齿轮座人字齿轮节圆直径命名﹔初轧机则以轧辊公称直径命名﹔板带轧机是以工作轧辊辊身长度命名﹔钢管轧机以生产最大管径来命名。有时也以轧机发明者的名字来命名 (如森吉米尔轧机)。轧机的选择按生产的产品品种﹑规格﹑质量和产量的要求来选定成品或半成品轧机的类型和尺寸﹐并配备必要的辅助﹑起重运输和附属设备﹐然后根据各种因素的要求最后加以平衡选定。轧机动力设施1590 年英国开始用水轮机拖动轧辊﹐直到 1790 年还有用水轮机配以石制飞轮拖动四辊式钢板轧机的 (图 4 水轮机拖动的钢板轧机)。1798 年英国开始用蒸汽机拖动轧机。现代的轧机均为直流或交流电动机拖动﹐有单机拖动﹐也有通过齿轮成组拖动。轧机的分类轧机可按轧辊的排列和数目分类﹐可按机架的排列方式分类﹐也可按生产的产品分类﹐分别列于表 1 轧机按轧辊的排列和数目分类﹑表 2 轧机按机架排列方式分类和表 3 轧机按生产产品分类。轧机的发展现代轧机发展的趋向是连续化﹑自动化﹑专业化﹐产品质量高﹐消耗低。60 年代以来轧机在设计﹑研究和制造方面取得了很大的进展﹐使带材冷热轧机﹑厚板轧机﹑高速线材轧机﹑ H 型材轧机和连轧管机组等性能更加完善﹐并出现了轧制速度高达每秒钟 115 米的线材轧机﹑全连续式带材冷轧机﹑ 5500 毫米宽厚板轧机和连续式 H 型钢轧机等一系列先进设备。轧机用的原料单重增大﹐液压 AGC ﹑板形控制﹑电子计算器过程控制及测试手段越来越完善﹐轧制品种不断扩大。一些适用于连续铸轧﹑控制轧制等新轧制方法﹐以及适应新的产品质量要求和提高经济效益的各种特殊结构的轧机都在发展中。(见彩图 鞍山钢铁企业初轧厂连轧机组生产情景 ﹑ 初轧坯的定尺切断设备── 2000 吨大剪 ﹑ 板坯初轧机在轧制板坯 ﹑ 上海第五钢铁厂初轧车间均热炉出钢 ﹑ 中国制造的 4200 毫米厚板轧机 ﹑ 宽厚钢板的热矫直机 ﹑ 钢板粗轧机前的高压水除铁鳞机 ﹑ 2300 毫米钢板轧机生产场面 ﹑ 1700 毫米带钢热轧机主控室 ﹑ 带钢冷轧机正在生产 ﹑ 带钢冷轧机生产的成品──钢卷 ﹑ 带钢的热镀锌机组 ﹑ H 形宽边工字钢轧钢机 ﹑ 中型轧钢厂 ﹑ 型材定尺切断的主要方法──热锯 ﹑ 大型轧钢厂的钢轨冷床 ﹑ 保证线材性能的线材散卷冷却 ﹑ 轧制线材的新式 45° 无扭精轧机 ﹑ 小型轧钢机的围盘。横列式小型轧机的重要辅助设备 ﹑ 线材轧机的成品收取设备──线材卷取机 ﹑ 轧制直径 140 毫米无缝钢管的自动轧管机 ﹑ 70 年代制成的大直径钢管﹐直径 2540 毫米 ﹑ 现代管材生产方法之一──大直径螺旋焊管 ﹑ 无缝钢管厂保证钢管尺寸精度的均整机 ﹑ 无缝钢管坯正在穿孔 ﹑ 轧制箔材用的森吉米尔 20 辊轧机 ﹑ 火车车轮和轮箍轧机的工作情景 ﹑ 中国制造的大型锻压设备── 32000 吨水压机 ﹑ 新型塑性加工设备──精锻机 ﹑ 3000 吨卧式挤压机 ﹑ 铝箔轧机 ﹑ 品类繁多的轧辊﹐用于轧制各种产品 ﹑ 铝连续铸轧机)

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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编辑关注的热点课题。 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。

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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。

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汽化冷却是采用软化水以汽化的方式(充分利用了水汽化潜热大的优点)冷却钢铁冶金设备并吸取大量的热量从而产生蒸汽的装置。其工作过程是,高温烟气通过汽化器(汽化烟道壁面),烟气与汽化器存在着较大的温差,发生热传递, 高温烟气将自身的热量传递给受热面,同时自身温度降低。受热面另一侧蒸发管中的水吸取烟气热量部分被蒸发,并在蒸发管内形成了汽水混合物。由于水蒸气的密度相对与水较小,在压强的作用下蒸气在蒸发管内上升,通过上升管最终进入汽包,经过汽水分离,水蒸气从汽包引出进入蓄热器存储,最后送入蒸汽管网供生产生活使用。同时水下降到蒸发管底部重新进入到汽化器的下联箱内,补充的水供给蒸发管内继续蒸发使用。如此反复循环,不断冷却高温烟气,产生蒸气。玉林优质炼钢设备施工优点(1)采用水冷却时,一般用工业水,由于其硬度较高,所以管道易结垢, 结垢后传热系数变小,影响传热效果,同时使部分管道发生过热烧坏。当采用汽化冷却时,一般用软水可以避免结垢,从而可延长水冷管的使用寿命,减小检修的工作量。(2)用工业水冷却时,冷却水全部排放掉,其带走的热量全部流失,未得到回收利用,采用汽冷方式,不但达到冷却了烟气的目的,而且可以产生蒸气回收大量热能供生产、生活方面使用,如果蒸气质量较好甚至可以用来发电, 极大的降低了炼钢成本,有效的降低了能耗。同时也是贯彻治理三废,综合利用这一政策的部分措施。(3)从经济的角度来看,汽化冷却省水省电,综合投资费用较少,而且返本较水冷快。

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钢铁行业的生产有三个流程,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: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、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。

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