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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作者关注的热点课题。 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。
一、漏水造成烟道漏水的原因最主要有冲蚀腐蚀(尤其是高温冲蚀)、交变温差、焊缝开裂,导致烟道冷却水外溢。1、高温冲蚀腐蚀:热水冷却烟道随着环境温度增加,金属表而产生的氧化皮膜会逐渐变厚,氧化皮膜与基材间的结合强度会更高,足以抵抗随后的磨粒冲击,当达到临界温度(570摄氏度)后,这时材料进人冲蚀氧化破坏区。金属材料具有延展性,高温下更是如此,而氧化物则展示脆性,温下冲蚀腐蚀破坏中,与冲蚀有关的常数可从0.8 变化到7,这与高温下氧化或腐蚀产物的皮层塑性增加有较大关系,致使管壁不断减薄,导致爆管漏水。2、交变温差:烟气对管束产生横向冲刷,一方面因温差急剧变化导致管束出现高温膨胀与降温收缩,产生外部机械应力,由于受余热锅炉与下部固定支座的制约。另一方面当管束出现漏水时,为迅速恢复生产,则立即将管束内高达近300摄氏度的热冷却水排出降到室温,补焊后再补水。因此管束应力无法消除,极易产生疲劳脆化,最终出现横向裂纹。3、焊缝开裂漏水形成粘结性炉膛:为确保烟气收集质量,减少烟气外溢,管间采用钢板满焊作筋板隔离,焊接过程中由于焊条操作角度、电流选择不当等,导致管壁局部变薄,同时满焊过程中管束将产生较大的热应力,在应力释放时会对管壁产生变形出现裂纹,导致漏水。因此,当烟道(此外还包括吹氧管、下料孔烟道、水冷炉口等)出现漏水时,外溢的水在高温下迅速形成雾气与冷却高温烟尘,形成粘结性与粘附性的炉渣粘附在管束上。二、非正常的冶炼工艺1、由于转炉冶炼任务繁重,操作中为多产钢而采取增大装人量而减少炉容比,提高供氧强度,缩短供氧时间,导致炉渣外溢,处理方式上,操作人员通过吹氧管用高压氧气强制吹扫炽热的红渣,一方面高温下管束表面开始氧化,出现高温冲蚀,另一方面炉渣在气流的作用下急剧磨蚀管束工作表面,造成管壁减薄变形,出现纵向裂纹。2、其他:冶炼中热平衡对烟道堵塞有较大影响,又加增大装入量,往往出现冶炼时产生的烟气量大于系统抽出量,致使烟气外溢严重,部分粘附性较强的渣就粘附在管束上,非正常的转炉炉形也会造成影响,控制得好对影响不明显,一且炉形出现扁形或炉膛过小等将会出现炉渣外溢严重时还夹带金属,粘附在水冷炉口上,导致炉口直径变小,在风机的强制抽力作用下,高温烟道带金属的渣进入各区,堵塞烟道。
2)转炉炼钢原料质量有待提高。我国转炉炼钢用石灰的含硫量比较高,许多钢厂达0.06%甚至更高,这不仅影响转炉钢的性能,而且冶炼过程中产生的二氧化硫对环境也会造成严重污染。3)我国转炉炼钢自动化控制水平,特别是动态控制水平需要进一步提升。目前,欧洲大部分钢铁企业转炉炼钢生产都实现了快速出钢,即大部分炉次终点不倒炉、不取样而直接出钢。国内企业的控制水平与先进指标还有一定差距。4)我国转炉炼钢技术发展不平衡。无论是自动炼钢水平、同样炉龄复吹条件下的碳氧积水平、煤气蒸汽回收量、对精炼工艺掌握的深度还是供氧强度与冶炼周期等主要技术经济指标,先进与落后的钢厂差距较大。5)我国转炉炼钢终点钢水氧含量普遍偏高,这大大增加了高品质钢冶炼的难度。高效率低成本的转炉脱[Si]和[P]工艺还未能全面推广。我国先进企业全新流程在原料消耗与生产效率上与国外先进企业还有一定差距。今后,我国钢铁企业还要进一步增强环保意识,进一步做好炼钢节水、节能和生态环境保护等工作。
氧气顶吹转炉炼钢设备工艺,湘潭优质转炉烟道厂家按照配料要求,先把废钢等装入炉内,然后倒入铁水,并加入适量的造渣材料(如生石灰等)。加料后,把氧气喷枪从炉顶插入炉内,吹入氧气(纯度大于99%的高压氧气流),使它直接跟高温的铁水发生氧化反应,除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆,以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后,当钢水的成分和温度都达到要求时,即停止吹炼,提升喷枪,准备出钢。出钢时使炉体倾斜,钢水从出钢口注入钢水包里,同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后,可以浇成钢的铸件或钢锭,钢锭可以再轧制成各种钢材。 氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气,它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此,必须加以净化回收,综合利用,以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢;一氧化碳可以作化工原料或燃料;烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外,湘潭优质转炉烟道厂家炼钢时,生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥,含磷量较高的炉渣,可加工成磷肥,等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好,以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛,去硫效率差,昂贵的合金元素也易被氧化而损耗,因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。