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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。
氧枪的结构及性能在很大程度上决定着氧气炼钢的效果。特别是对于顶吹氧气转炉炼钢过程,氧枪起着主导全局的作用。鄂州澳门威尼克斯人网站它支配着氧气射流与熔池的接触面积、氧气射流的穿透深度、熔池的搅拌状态、元素的氧化程度、熔池的升温速度、渣中氧化铁含量等重要工艺因素,因而对化渣、喷溅、杂质的去除、转炉炼钢终点控制以及各项炼钢技术经济指标都起着重要作用。氧枪由喷头、枪身和枪尾三部分构成。喷头由工业纯铜制造,是氧枪的最重要的部分。是几种喷头的结构,a、b、c为氧气转炉用喷头,高压氧(0.6~1.0MPa)由内管供入,在喷头处分流进入若干个先收缩后扩张的拉瓦尔型喷嘴,一般中小转炉采用3个喷嘴,称为三孔喷头,大炉子(100t以上)用4~6个喷嘴。为了使炼钢产生的CO气在炉内燃烧成CO2(二次燃烧)的比例增大,需应用双流喷头或分流喷头。双流喷头有利于主氧流和副氧流比值的调节,但要在枪身处增加一层副氧流道。平炉和电弧炉所用喷头,氧气沿内管和中管间的空隙流入,喷嘴为直圆筒形,但孔数较多,而且和中心线的夹角也大得多。枪身为3根(双流氧枪为4根)同心的无缝钢管,下端连接喷头,上端和枪尾相连。枪尾包括供氧、进水和排水支管及连接法兰和密封胶圈,通过枪尾和车间的氧气管网和高压水管网相连接。
3、氧气爆炸氧枪系统是由氧枪、氧气管网、水冷管网、高压水泵房、一次仪表室、卷扬及测控仪表等组成,如使用、维护不当,会发生燃爆事故。氧气管网如有锈渣、脱脂不净,容易发生氧气爆炸事故氧枪中氧气的压力过低,可造成氧枪喷孔堵塞,引起高温熔池产生的燃气倒灌回火而发生燃爆事故。4、煤气中毒(1)转炉煤气极具毒性,若回收系统不严密发生泄露、检修作业未可靠隔断煤气均可能发生煤气中毒事故。(2)炼钢场大量使用烘烤器、烘烤钢包、中间包,若烘烤器熄火,煤气泄露,或管道破损泄露煤气,也可能发生煤气中毒事故。
转炉汽化烟道(也称为余热锅炉)是转炉炼钢的主要配套设备之一,该设备在工作时要最大限度地收集高温烟气,承受最高的炉气温度与剧烈频繁的温度变化,同时工况最为恶劣,最容易粘结喷溅的钢渣。一种炼钢转炉用汽化冷却烟道,包括:活动烟罩、炉口固定段烟道、中间段烟道和末段烟道,活动烟罩置于转炉上方,活动烟罩、炉口固定段烟道、中间段烟道和末段烟道依次顺序连接,其特征在于:活动烟罩和炉口固定段烟道的上气泡和下联箱之间的循环水回路中增置一循环泵,炉口固定段烟道与中间段烟道之间采用膨胀节连接,中间段烟道与末段烟道连接处采用小直段斜弯管式连接结构,活动烟罩和炉口固定段烟道内表面涂有镍-铬涂层。本发明能使管内水流动始终保持充足、在烟道长度方向可以伸缩、能有效解决烟道平直段汽水分层问题和烟道内表面粘渣和烟气冲刷问题。
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。