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冶金工程概论第07章氧气转炉炼钢(设备)
转炉托圈简图
③ 耳轴 ▪ 支撑托圈和炉体的载荷,传动扭矩使转炉旋转,耳轴要 求很高的强度和刚度。 ▪ 耳轴和托圈用法兰盘、螺栓或焊接等方式连接成整体。
⑵ 倾动机构 ▪ 作用:是倾动炉体,以满足兑铁水、加废钢、取样、 出钢和倒渣等操作的要求
▪ 要求:
① 在整个生产过程中,满足工艺要求。如以一定的转速连续回转360°, 可以停留在任何位置,能与氧枪等有一定连锁要求; ② 安全可靠的运转。即使某一部分发生事故,倾动机械也可继续工作, 维持到一炉钢结束; ③ 适应高温、动载荷、扭振的作用,具有较长的寿命。
⑴ 铁水供应设备 ▪ 主要有三种: ① 高炉—铁水罐车—混铁炉—铁水罐—称量—转炉。 ② 高炉—混铁车—铁水罐—称量—转炉。 ③ 高炉—铁水罐车—铁水罐—称量—转炉。
▪ 混铁炉:是铁水的中间贮存设备,以协调高炉与转炉之间铁 水供求的不一致性,保证供应及时。同时还有均匀不同高炉 和不同时间的铁水。
▪ 混铁车:兼有运送和贮存铁水两种作用,实质上是列车式的 小型混铁炉
转炉常用炉型图
a—筒球形;b—锥球形;c—截锥形
300吨转炉炉型图
转炉主要尺寸
⑸ 转炉炉容比(V/T)
▪ 概念:是指转炉转炉内自由容积V与金属装入量T之比, m3/t。 炉容比过大,投资增加;炉容比过小,会喷溅及对炉衬的冲 刷加剧,使提高供氧强度受到限制,不利于提高生产率。 大型转炉的炉容比一般在0.9~1.05 m3/t之间,而小型转炉 的炉容比在0.8 m3/t左右。
7.2.4 转炉烟气净化与回收设备
▪ 通常将炉内原生的气体称为炉气,炉气出炉口后则称为烟 气 ▪ 炉气成分:主要CO和CO2,此外,还含有大量的铁和其 它氧化物粉尘。在进入烟罩与净化系统时,或多或少地吸 入部分空气使CO燃烧,炉气成分等均发生变化。
⑴ 转炉烟气的特点:温度高(1450~1800℃,平均1500 ℃)、气量多、含尘量大,气体具有毒性和爆炸性,直接 排放有很大的危害,必须净化、回收。
⑹ 转炉高径比(H/D)
▪ 概念:是指转炉腔内的自由空间的高度(单位m)与熔池直径 (单位m)之比。 ▪ 高径比一般为0.8-1.8; ▪ 作用: 1)决定转炉氧枪的吹炼强度,冶炼时间等; 2)同时影响溅渣的好坏; 3)决定氧枪喷头的设计参数,如喷头的射流角等。
7.2.2 转炉供料设备
▪ 供料设备包括:铁水、废钢、铁合金和散状材料(熔剂)供料 设备等
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加强交通建设管理,确保工程建设质 量。00:10:2700:10:2700:10M onday, October 19, 2020
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安全在于心细,事故出在麻痹。20.10.1920.10.1900:10:2700:10:27October 19, 2020
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踏实肯干,努力奋斗。2020年10月19 日上午1 2时10 分20.10. 1920.1 0.19
2)温度。 铁水物理热得占转炉热收入的50%。入炉铁水温度应大于 1200℃~1300℃ ,并且要相对稳定。
⑵ 废钢 废钢量一般是总装入量的10%-30%。既是金属料又是冷却剂
⑶ 铁合金 脱氧剂和合金化元素,如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr等。
7.1.2 辅助材料
⑴ 造渣材料
① 石灰(CaO) 作用:脱磷、脱硫、保护炉衬。 活性石灰:把具有高反应能力、体积密度小、气孔率高、比表面积大、晶
转炉护炉技术(溅渣护炉)
▪ 炉衬寿命:炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉 龄是钢厂一重要生产技术指标。 ▪ 炉衬损坏的原因: ① 铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷; ② 炉渣及钢水的化学侵蚀; ③ 炉衬自身矿物组成分解引起的层裂; ④ 急冷急热等因素。
▪ 溅渣护炉是维护炉衬的主要手段; ▪ 其基本原理:利用高速氮气射流冲击熔池液面,将MgO饱 和的高碱度炉渣喷溅涂敷在炉衬表面,形成一层具有一定耐 火度的溅渣层。
▪ 特点:此法由于烟气中CO含量高,需注意防爆防毒,要求整个除尘系
统必须严密,其控制水平也较高。但由于其废气量小,整个冷却、除尘 系统设备较小,又可回收大量煤气及部分热量,故近年来国内外多采用 此法。
300吨氧气转炉煤气回收法(OG法)的工艺流程。
课后思考题
▪ 转炉炼钢原料有哪些? ▪ 何为石灰有效熔剂性? ▪ 何为活性石灰? ▪ 转炉炉衬包括那几层? ▪ 转炉内形包括哪些类型? ▪ 何为转炉炉容比? ▪ 何为转炉高径比? ▪ 何为溅渣护炉,有何作用?
7.2.3 转炉供氧设备
氧气顶吹转炉炼钢主体设备及氧枪
▪ 供氧系统由:制氧机、加压机、中间储气箱、输氧管、 控制闸阀、测量仪表及喷枪等主要设备组成。
▪ 氧枪 ▪ 又名喷枪或吹氧管,担负着向熔池吹氧的任务。 ▪ 采用循环水冷却的套管结构;由喷头、枪身及尾部结构所 组成。
▪ 喷头:
▪ 采用紫铜制成,内通高压水强制冷却,均为超音速喷头。
③白云石(CaCO3·MgCO3) 经焙烧可得轻烧白云石(CaO·MgO),白云石的作用如下: ▪ 采用生白云石或轻烧白云石代替部分石灰造渣,可减轻炉渣 对炉衬的侵蚀。 ▪ 溅渣护炉操作时,通过加入适量的生白云石或轻烧白云石保 持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和,使终渣能够做黏,出 钢后达到溅渣的要求。 ▪ 促进前期化渣(生成共熔点化合物,都比C2S的熔点低的多)
7.2 转炉设备
▪ 转炉炼钢:转炉、转炉倾动机构、供料系统、供氧系统、 烟气净化与回收系统、钢包及钢包回转台、渣罐及台车 ▪ 钢包及钢包台车:钢包用于盛装钢水;钢包台车将钢水运 送到不同的加工、处理地点。 ▪ 渣罐及台车:渣罐用于盛装热炉渣;钢渣台车将热炉渣运 送到不同的加工、处理地点。
7.2.1 转炉炉体及转炉倾动系统
▪
追求至善凭技术开拓市场,凭管理增 创效益 ,凭服 务树立 形象。2020年10月19日星期 一上午12时10分27秒00:10:2720.10.19
▪ 倾动机构通常有以下几种类型: ① 落地式; ② 半悬挂式:部分中型转炉采用; ③ 全悬挂式:我国大部分大中型转炉都采用此种类型。
转炉半悬挂式倾动机构
300 t 转炉全悬挂装置
⑶ 转炉炉衬
▪ 金属炉壳内砌筑的耐火材料即为炉衬。
▪ 转炉炉衬:由工作层、填充层和永久层组成。 ① 工作层:材质采用镁碳砖,其具有良好的耐火度、高温强度、耐蚀性 和抗热震性。工作层厚度为350~800 mm。 ② 填充层:工作层和永久层之间,由镁砂和焦油捣打成,厚度在80~150 mm。 ③ 永久层:保护炉壳,在靠近炉壳内壁砌上一层或多层标准砖,修炉时 一般不拆除。一般用标准镁砖修砌,其厚度65~345mm,炉底永久层要 厚些。
▪ 工艺特点: ① 操作简便; ② 成本低; ③ 时间短,一般只需3~4min ④ 溅渣均匀覆盖在整个炉膛内壁上,基本上不改变炉膛形状; ⑤ 工人劳动强度低,无环境污染; ⑥ 炉膛温度较稳定,炉衬砖无急冷急热的变化; ⑦ 利于提高钢产量和平衡、协调生产组织。
⑷ 转炉炉型及设计参数
① 转炉炉型:指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状 尺寸,即为炉膛的几何形状。 ② 类型:国内外转炉炉型主要有筒球型、锥球型和截锥型。 我国推荐用转炉炉型是筒球型和截锥型,容量100 t 以下的 转炉一般采用截锥型活炉底,容量在150 t 以上的转炉一般 采用筒球型死炉底。此外,有些炉子也用锥球型和大炉膛转 炉。转炉炉型目前有从细高向矮胖演变的趋势
⑵ 氧气顶吹转炉烟气的处理 ▪ 处理般过程包括三部分: ① 对含有大量CO的高温炉气的处理; ② 然后对出炉口后的烟气进行收集和冷却; ③ 将冷却后的烟气进行净化。
▪ 氧气顶吹转炉烟气的净化处理方式主要分两大类:
① 燃烧法: ▪ 原理:即在炉气离开炉口进入烟罩时,使其与大量空气 混合,使炉气中的CO全部燃烧。采用较大的空气过剩系数。利用过剩的空气和水 冷烟道对烟气冷却,然后进入文氏管湿法净化系统进一步冷却,最后排入大气。 ▪ 特点:这种方法不能回收煤气和余热。炉气的化学热和物理热全部浪费掉了,而 且由于吸入空气量大,进入净化系统的烟气量大大增加,使设备占地面积大,投资 和生产费用比未燃法高。但因不回收煤气,烟罩结构和净化系统的操作、控制较简 单。
⑵ 氧化剂 ① 氧气
转炉炼钢的主要氧源,氧气纯度,超过98%;氧气压力要稳定,
0.6作用
⑶ 冷却剂 ▪ 作用:准确命中转炉终点温度。 ▪ 种类:废钢、氧化铁皮、铁矿石、烧结矿、球团矿、石灰石 等。 ⑷ 增碳剂 种类:木炭、电极粉、焦炭粉、生铁等。
粒细小的优质石灰称为活性石灰 有效熔剂性:熔剂含有的碱性氧化物扣除其自身酸性氧化物造渣所需的碱
性氧化物后剩余的碱性氧化物质量分数。 ② 萤石(主要成分:CaF2,含有SiO2、Al2O3杂质) 作用:化渣。 原理: 1)萤石与CaO作用形成1635K的共晶体,直接促进石灰熔化; 2)能显著降低2CaO·SiO2的熔点(生成3CaO·CaF2·2SiO2,熔点1362℃); 3)能降低炉渣粘度,认为氟离子切断了硅酸盐链状结构。
谢谢各位,下次课继续探讨!
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1920.10.19Monday, October 19, 2020
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人生得意须尽欢,莫使金樽空对月。00:10:2700:10:2700:1010/19/2020 12:10:27 AM
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安全象只弓,不拉它就松,要想保安 全,常 把弓弦 绷。20.10.1900:10:2700:10Oc t-2019- Oct-20
▪ 喷头的类型按结构形状,可分为拉瓦尔型、直简型、螺 旋型等;按喷孔数目,可分为单孔、三孔和多孔喷头。
▪ 拉瓦尔喷头是:收缩—扩张型喷头,截面最小处为喉口
▪ 工作原理是:高压低速的气流经收缩段时,气流的压力能转化为动
能,使气流获得加速度,当气流到达喉口截面时,气流速度达到音速。 在扩张段内,气流的压力能除部分消耗在气体的膨胀上外,其余部分 继续转化为动能,使气流速度继续增加。在喷头出口处,当气流压力 降到与外界压力相等时,即获得了远大于音速的气流速度。 ▪ 最常用的为三孔拉瓦尔喷头