《冶金生產(chǎn)認(rèn)知實習(xí)》 配套PPT課件
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項目四 轉(zhuǎn)爐煉鋼認(rèn)知實訓(xùn)
一、教學(xué)目標(biāo)
1.了解轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的特點、發(fā)展過程。
2.能根據(jù)轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程圖準(zhǔn)確地按順序陳述生產(chǎn)工藝的各環(huán)節(jié)。
3.能夠熟練描述轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
4.掌握轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備的使用和維護(hù)要點,學(xué)會設(shè)備檢查和使用方法。
5.了解轉(zhuǎn)爐煉鋼對鐵水質(zhì)量的要求,了解轉(zhuǎn)爐冶煉對廢鋼的要求,了解各種散狀料(造渣材料和合金料)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),掌握常用鐵水預(yù)處理方法和常用的脫硫劑、脫硅劑、脫磷劑,并會選用。
6.能按工藝要求使用鐵水預(yù)處理設(shè)備,完成鐵水預(yù)處理任務(wù);能按配料單要求將廢鋼裝槽;能識別散狀料的品種和類別。
7.掌握煉鋼基本任務(wù),了解轉(zhuǎn)爐煉鋼基本原理,理解轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝制度。
8.學(xué)會裝料操作、冶煉操作、出鋼及脫氧合金化操作。
二、課時分配
本項目共4個任務(wù)，安排7課時。
三、教學(xué)重點
本項目在理解轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的特點的基礎(chǔ)上，熟悉轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝的各個環(huán)節(jié)；在熟悉轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備結(jié)構(gòu)及使用要點的基礎(chǔ)上，掌握轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備的使用與檢查；熟悉轉(zhuǎn)爐煉鋼所需原材料的種類及特點,學(xué)會區(qū)別選用常見原材料；在理解轉(zhuǎn)爐煉鋼對原材料質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上,了解鐵水預(yù)處理、廢鋼裝糟等基本操作；在了解基本原理和工藝制度的基礎(chǔ)上,學(xué)會裝料、造渣、供氧、溫度控制及出鋼的方法和操作過程。
四、教學(xué)難點
掌握轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)工藝的各個環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備的使用與檢查，區(qū)別選用轉(zhuǎn)爐煉鋼所需常見的原材料，掌握鐵水預(yù)處理、廢鋼裝糟、裝料、造渣、供氧、溫度控制及出鋼的方法和操作過程。
五、 教學(xué)內(nèi)容
任務(wù)一 認(rèn)識轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)
相關(guān)知識
一、氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的發(fā)展
1856年,英國人貝塞麥發(fā)明了底吹酸性空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法。
1879年英國人托馬斯又發(fā)明了堿性底吹空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法,改用堿性耐火材料作爐襯,在吹煉過程中加入石灰造堿性渣,并通過將液體金屬中的碳氧化到<0.06%的“后吹”操作,集中化渣脫磷。
1924~1925年間,德國在空氣轉(zhuǎn)爐上開始進(jìn)行富氧鼓風(fēng)煉鋼的試驗,試驗證明,隨著鼓入空氣中O2含量的增加,鋼的質(zhì)量有明顯的改善。
二十世紀(jì)40年代初,制氧技術(shù)得到了迅速發(fā)展,給氧氣煉鋼提供了物質(zhì)條件。1948年德國人杜雷爾在瑞士采用水冷氧槍垂直插入爐內(nèi)吹煉鐵水獲得成功。1952年在林茨(Linz)城,1953年在多納維茨(Donawltz)城先后建成了30t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間并投入生產(chǎn),稱為LD法。
隨著爐襯耐火材料的不斷改進(jìn),濺渣護(hù)爐技術(shù)的應(yīng)用,爐襯壽命也不斷提高,我國武鋼氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯壽命已高達(dá)25000次以上。
二、我國氧氣轉(zhuǎn)爐的發(fā)展概況
1951年堿性空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法首先在我國唐山鋼廠試驗成功,并于1952年投入工業(yè)生產(chǎn)。1954年開始了小型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的試驗研究工作,1962年將首鋼試驗廠空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐改建成3t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐,開始了工業(yè)性試驗。在試驗取得成功的基礎(chǔ)上,我國第1個氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間(2×30t)在首鋼建成,于1964年12月26日投入生產(chǎn)。以后,又在唐山、上海、杭州等地改建了一批3.5~5t的小型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐。1966年上鋼一廠將原有的一個空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間,改建成3座30t的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間,并首次采用了先進(jìn)的煙氣凈化回收系統(tǒng),于當(dāng)年8月投入生產(chǎn),還建設(shè)了弧形連鑄機(jī)與之相配套,試驗和擴(kuò)大了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的品種。這些都為我國日后氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展提供了寶貴經(jīng)驗。此后,我國原有的一些空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐車間逐漸改建成中小型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間,并新建了一批中、大型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間。
三、氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的特點
與平爐、電爐煉鋼法相比,氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有生產(chǎn)率高、鋼中氣體含量低、鋼的質(zhì)量好等特點。
氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法爐內(nèi)反應(yīng)速度快,冶煉時間短,具有很高的生產(chǎn)率。隨著轉(zhuǎn)爐容量的增大,生產(chǎn)率進(jìn)一步提高。下圖比較了不同爐容量下各種煉鋼爐小時產(chǎn)鋼量。頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法的小時產(chǎn)鋼量為平爐煉鋼法的6~8倍,是效率極高的煉鋼方法。
氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼具有與平爐鋼相同的或更高的質(zhì)量。氧氣轉(zhuǎn)爐鋼具有下列特點:
(1)鋼中氣體含量少,見下表。注:(a)吹氬法,(b)普通法;(c)礦石法
(2)由于煉鋼主要原材料為鐵水,廢鋼用量所占比例不大,因此Ni、Cr、Mo、Cu、Sn等殘余元素含量低。由于鋼中氣體和夾雜少,具有良好的抗時效性能、冷加工變形性能和焊接性能,鋼材內(nèi)部缺陷少。不足之處是強(qiáng)度偏低,淬火性能稍次于平爐和電爐鋼。此外,氧氣轉(zhuǎn)爐鋼的機(jī)械性能及其他方面性能也是良好的。
(3)原材料消耗少,熱效率高,成本低。氧氣轉(zhuǎn)爐金屬料消耗一般為1100~1140kg/t,比平爐稍高些。耐火材料消耗僅為平爐的15~30%,一般為2~5kg/t。由于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼是利用爐料本身的化學(xué)熱和物理熱,熱效率高,不需外加熱源。因此燃料和動力消耗方面比平、電爐均低。氧氣轉(zhuǎn)爐的高效率和低消耗,使鋼的成本較低。
(4)原料適應(yīng)性強(qiáng)。氧氣轉(zhuǎn)爐對原料的適應(yīng)性強(qiáng),不僅能吹煉平爐生鐵,而且能吹煉中磷(0.5~1.5%)和高磷(>1.5%)生鐵,還可吹煉含釩、鈦等特殊成分的生鐵。
(5)基建投資少,建設(shè)速度快。氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)備簡單,重量輕,所占的廠房面積和所需要的重型設(shè)備的數(shù)量比平爐車間少,因此投資比相同產(chǎn)量的平爐車間低30~40%。而且生產(chǎn)規(guī)模越大,基建投資就越省。氧氣轉(zhuǎn)爐車間的建設(shè)速度比平爐車間快得多。
此外,氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)比較均衡,有利于與連鑄配合,還有利于開展綜合利用,如煤氣回收及實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。
任務(wù)實施
轉(zhuǎn)爐煉鋼是由轉(zhuǎn)爐煉鋼工(班組長)協(xié)調(diào)組織的班組生產(chǎn)過程。轉(zhuǎn)爐煉鋼工根據(jù)車間生產(chǎn)值班調(diào)度下達(dá)的生產(chǎn)任務(wù)計劃工單,組織本班組人員,在規(guī)定的時間內(nèi),以經(jīng)濟(jì)的方式,安全地利用轉(zhuǎn)爐及附屬設(shè)備將鐵水冶煉成符合鋼種要求的鋼水,并對轉(zhuǎn)爐設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。
轉(zhuǎn)爐煉鋼工首先要根據(jù)任務(wù)工單上所要求的鋼種成分、出鋼溫度和車間提供的鐵水成分、鐵水溫度編制原料配比方案和工藝操作方案。與原料工段協(xié)調(diào)完成鐵水、廢鋼及其他輔料的供應(yīng)。組織本班組員工按照操作標(biāo)準(zhǔn),安全地完成鐵水及廢鋼的加入、吹氧冶煉、取樣測溫、出鋼合金化、濺渣護(hù)爐、出渣等一整套完整的冶煉操作。在進(jìn)行冶煉操作這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)時,與吹氧工配合,在熟練使用轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)設(shè)備的基礎(chǔ)上,運(yùn)用計算機(jī)操作系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)爐的散裝料系統(tǒng)設(shè)備、供氧系統(tǒng)設(shè)備、除塵系統(tǒng)設(shè)備,及時、準(zhǔn)確地調(diào)整氧槍高度、爐渣成分、冶煉溫度、鋼液成分,完成出鋼合金化任務(wù)和煤氣回收任務(wù),保證煉出合格的鋼水。還要按計劃做好爐襯的維護(hù)。并填寫完整的冶煉記錄。
任務(wù)二 轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備的使用及維護(hù)
相關(guān)知識
一、轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)備
(一) 轉(zhuǎn)爐爐體
1.爐襯
氧氣轉(zhuǎn)爐的爐襯一般由工作層、填充層和永久層所構(gòu)成。工作層是指直接與液體金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯,它要經(jīng)受鋼、渣的沖刷、熔渣的化學(xué)侵蝕、高溫和溫度急變、物料沖擊等一系列作用。同時工作層不斷侵蝕,也將影響爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。因此,要求工作層在高溫下,有足夠的強(qiáng)度,一定的化學(xué)穩(wěn)定性和耐急冷急熱等性能。
填充層介于工作層和永久層之間,一般用散狀材料搗打而成,其主要作用為:減輕內(nèi)襯膨脹時對金屬爐殼產(chǎn)生的擠壓作用,拆爐時便于迅速拆除工作層,并避免永久層的損壞。也有一些轉(zhuǎn)爐不設(shè)置填充層。
永久層緊貼爐殼鋼板,修爐時一般不拆除,其主要作用是保護(hù)爐殼鋼板。該層用鎂磚砌成。
2.爐殼
轉(zhuǎn)爐爐殼的作用是承受耐火材料、鋼液、渣液的全部重量,保持爐子有固定的形狀,傾動時承受扭轉(zhuǎn)力矩。
大型轉(zhuǎn)爐爐殼如圖所示。由圖可知,爐殼本身主要由三部分組成:錐形爐帽、圓柱形爐身和爐底。各部分用普通鍋爐鋼板、或低合金鋼板成型后,再焊成整體。三部分聯(lián)接的轉(zhuǎn)折處必須以不同曲率的圓滑曲線來聯(lián)接,以減少應(yīng)力集中。
考慮到爐殼各部位受力的不均衡,爐帽、爐身、爐底應(yīng)選用不同厚度鋼板,特別是對大轉(zhuǎn)爐來說更應(yīng)如此。爐殼各部位鋼板的厚度可根據(jù)經(jīng)驗選定。
(三) 爐體支承系統(tǒng)
爐體支承系統(tǒng)包括:支承爐體的托圈、爐體和托圈的連接裝置以及支承托圈的耳軸、耳軸軸承和軸承座等。托圈與耳軸聯(lián)接,并通過耳軸座落在軸承座上,轉(zhuǎn)爐則座落在托圈上。轉(zhuǎn)爐爐體的全部重量通過支承系統(tǒng)傳遞到基礎(chǔ)上,而托圈又把傾動機(jī)構(gòu)傳來的傾動力矩傳給爐體,并使其傾動。
1.托圈與耳軸
托圈的結(jié)構(gòu)如下圖所示。它是斷面為箱形或開式形的環(huán)形結(jié)構(gòu),兩側(cè)有耳軸座,耳軸裝在耳軸座內(nèi)。大、中型轉(zhuǎn)爐的托圈多采用箱形的鋼板焊接結(jié)構(gòu),為了增大剛度,中間加焊一定數(shù)量的直立筋板。這種結(jié)構(gòu)的托圈受力狀況好,抗扭剛度大,加工制造方便,還可通水冷卻,使水冷托圈的熱應(yīng)力降低到非水冷托圈的1/3左右。
2.耳軸軸承及軸承座
轉(zhuǎn)爐耳軸軸承是支承爐殼、爐襯、金屬液和爐渣全部重量的部件。負(fù)荷大、轉(zhuǎn)速慢、溫度高、工作條件十分惡劣。用于轉(zhuǎn)爐耳軸的軸承大體分為滑動軸承,球面調(diào)心滑動軸承、滾動軸承三種類型。滑動軸承便于制造、安裝,所以小型轉(zhuǎn)爐上用的較多。但這種軸承托圈變形后磨損很快。球面調(diào)心滑動軸承是滑動軸承改進(jìn)后的結(jié)構(gòu),磨損有所減少。采用自動調(diào)心雙列圓柱滾子軸承,能補(bǔ)償耳軸由于托圈翹曲和制造安裝不準(zhǔn)確而引起的不同心度和不平行度。該軸承結(jié)構(gòu)如下圖所示。
為了適應(yīng)托圈的膨脹,驅(qū)動端的耳軸軸承設(shè)計為固定的,而另一端則設(shè)計成為可沿軸向移動的自由端。
為了防止臟物進(jìn)入軸承內(nèi)部,軸承外殼采取雙層或多層密封裝置,這對于滾動軸承尤其重要。
3.傾動機(jī)構(gòu)
(1)轉(zhuǎn)爐傾動機(jī)構(gòu)的類型 傾動機(jī)構(gòu)一般由電動機(jī)、制動器、一級減速器和末級減速器組成。就其傳動設(shè)備安裝位置可分為落地式、半懸掛式和全懸掛式等。
①落地式傾動機(jī)構(gòu):落地式傾動機(jī)構(gòu),是指轉(zhuǎn)爐耳軸上裝有大齒輪,而所有其他傳動件都裝在另外的基礎(chǔ)上?；蛩械膫鲃蛹?包插大齒輪在內(nèi))都安裝在另外的基礎(chǔ)上。這種傾動機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,便于加工制造和裝配維修。
如圖所示為我國某廠150t轉(zhuǎn)爐采用全齒輪傳動的落地式傾動機(jī)構(gòu)。為了克服低速級開式齒輪磨損較快的缺點,將開式齒輪放入箱體中,成為主減速器。該減速器安裝在基礎(chǔ)上。大齒輪軸與耳軸之間用齒形聯(lián)軸器連接,因為齒形聯(lián)軸器允許兩軸之間有一定的角度偏差和位移偏差,因此可以部分克服因耳軸下沉和翹曲而引起的齒輪嚙合不良。
②半懸掛式傾動機(jī)構(gòu):半懸掛式傾動機(jī)構(gòu)是在轉(zhuǎn)爐耳軸上裝有一個懸掛減速器,而其余的電機(jī)、減速器等都安裝在另外的基礎(chǔ)上。懸掛減速器的小齒輪通過萬向聯(lián)軸器或齒形聯(lián)軸器與落地減速器相連接。
下圖為某廠30t轉(zhuǎn)爐半懸掛式傾動機(jī)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu),當(dāng)托圈和耳軸受熱、受載而變形翹曲時,懸掛減速器隨之位移,其中的大小人字齒輪仍能正常嚙合傳動,消除了落地式傾動機(jī)構(gòu)的弱點。半懸掛式傾動機(jī)構(gòu),設(shè)備仍然很重,占地面積也較大,因此又出現(xiàn)了懸掛式傾動機(jī)構(gòu)。
③全懸掛式傾動機(jī)構(gòu):全懸掛式傾動機(jī)構(gòu),如下圖所示,是把轉(zhuǎn)爐傳動的二次減速器的大齒輪懸掛在轉(zhuǎn)爐耳軸上,而電動機(jī)、制動器、一級減速器都裝在懸掛大齒輪的箱體上。這種機(jī)構(gòu)一般都采用多電動機(jī)、多初級減速器的多點嚙合傳動,消除了以往傾動設(shè)備中齒輪位移嚙合不良的現(xiàn)象。
全懸掛式傾動機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、占地面積小、運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠、工作性能好的特點。但由于增加了嚙合點,加工、調(diào)整和對軸承質(zhì)量的要求都較高。這種傾動機(jī)構(gòu)多為大型轉(zhuǎn)爐所采用。
④液壓傳動的傾動機(jī)構(gòu):目前一些先進(jìn)的轉(zhuǎn)爐已采用液壓傳動的傾動機(jī)構(gòu)。
液壓傳動的突出特點是:
1)適于低速、重載的場合,不怕過載和阻塞;
2)可以無級調(diào)速,結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、體積小。因此液壓傳動對轉(zhuǎn)爐的傾動機(jī)構(gòu)有很強(qiáng)的適用性。但液壓傳動也存在加工精度要求高,加工不精確時容易引起漏油的缺陷。
上圖是一種液壓傾動轉(zhuǎn)爐的工作原理圖。變量油泵1經(jīng)濾油器2將油液從油箱3中泵出,經(jīng)單向閥4、電液換向閥5、油管6送入工作油缸8,使活塞桿9上升,推動齒條10、耳軸上的齒輪11,使轉(zhuǎn)爐爐體12傾動。工作油缸8與回程油缸13固定在橫梁14上,當(dāng)換向閥5換向后,油液經(jīng)油管7進(jìn)入回程油箱13(此時,工作缸中的油液經(jīng)換向閥流回油箱),通過活塞桿15,活動橫梁16,將齒條9下拉,使轉(zhuǎn)爐恢復(fù)原位。
除了上述具有齒條傳動的液壓傾動機(jī)構(gòu)外,也可用液壓馬達(dá)完成轉(zhuǎn)爐的傾動。
二、原材料供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備
(一)鐵水供應(yīng)設(shè)備
1.混鐵爐
混鐵爐是高爐和轉(zhuǎn)爐之間的橋梁。具有貯存鐵水、穩(wěn)定鐵水成分和溫度的作用,對調(diào)節(jié)高爐與轉(zhuǎn)爐之間的供求平衡和組織轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)極為有利。
1.混鐵爐
混鐵爐是高爐和轉(zhuǎn)爐之間的橋梁。具有貯存鐵水、穩(wěn)定鐵水成分和溫度的作用,對調(diào)節(jié)高爐與轉(zhuǎn)爐之間的供求平衡和組織轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)極為有利。
混鐵爐由爐體、爐蓋開閉機(jī)構(gòu)和爐體傾動機(jī)構(gòu)三部分組成,如下圖所示。
2.混鐵車
混鐵車由罐體、罐體支承及傾翻機(jī)構(gòu)和車體等部分組成,如下圖所示。
(二) 廢鋼加料設(shè)備
1.廢鋼料槽
廢鋼料槽是鋼板焊接的一端開口、底部呈平面的長簸箕狀槽。在料槽前部和后部的兩側(cè)有兩對吊掛軸,供吊車的主、副鉤吊掛料槽。
2.廢鋼加料車
廢鋼加料車在國內(nèi)曾出現(xiàn)兩種型式。一種是單斗廢鋼料槽地上加料機(jī),廢鋼料槽的托架被支承在兩對平行的鉸鏈機(jī)構(gòu)的軸上,用千斤頂?shù)臋C(jī)械運(yùn)動,使料槽傾翻并退至原位,如下圖所示。另一種是雙斗廢鋼料槽加料車,是用液壓操縱傾翻機(jī)構(gòu)動作的。
(三) 散裝材料供應(yīng)設(shè)備
1.全膠帶上料系統(tǒng)
下圖表示一個全膠帶上料系統(tǒng),其作業(yè)流程如下:地下(或地面)料倉→固定膠帶運(yùn)輸機(jī)→轉(zhuǎn)運(yùn)漏斗→可逆式膠帶運(yùn)輸機(jī)→高位料倉→分散稱量漏斗→電磁振動給料器→匯集膠帶運(yùn)輸機(jī)→匯集料斗→轉(zhuǎn)爐。
這種上料系統(tǒng)的特點是運(yùn)輸能力大,上料速度快而且可靠,能夠進(jìn)行連續(xù)作業(yè),有利于自動化;但它的占地面積大,投資多,上料和配料時有粉塵外逸現(xiàn)象。適用于30t以上的轉(zhuǎn)爐車間。
2.多斗提升機(jī)和管式振動輸送機(jī)上料及供料工藝
下圖為上料系統(tǒng),其作業(yè)流程如下:料場→翻斗汽車→半地下料倉→電磁振動給料器→多斗提升機(jī)→溜槽→管式振動輸送器→高位料倉→電磁振動給料器→稱量漏斗→電磁振動給料器→匯集料斗→轉(zhuǎn)爐。
此裝置供料系統(tǒng)占地面積小;可以減少上料時粉塵飛揚(yáng),組成簡單,但是其生產(chǎn)率低,僅能滿足小型轉(zhuǎn)爐需要。
3.固定皮帶和可逆活動皮帶上料及供料工藝
下圖為上料系統(tǒng),其作業(yè)流程如下:地下料倉→固定皮帶運(yùn)輸機(jī)→轉(zhuǎn)運(yùn)漏斗→可逆皮帶運(yùn)輸機(jī)→高位料倉→電磁振動給料器→分散稱量漏斗→電磁振動放料器→匯集皮帶運(yùn)輸機(jī)→匯集料倉→轉(zhuǎn)爐。
此裝置皮帶運(yùn)輸安全可靠,輸運(yùn)能力大,上料速度快,能力大,但是由于是敞開式輸送散狀料,車間內(nèi)粉塵大,環(huán)境條件差。
4.固定皮帶和管式振動給料機(jī)上料及供料工藝
左圖為上料系統(tǒng),其作業(yè)流程如下:外部料倉→固定皮帶運(yùn)輸機(jī)→轉(zhuǎn)運(yùn)漏斗→管式振動輸送器→高位料倉→分散稱量漏斗→電磁振動給料器→匯集料斗→轉(zhuǎn)爐。
此裝置采用管式振動輸送機(jī)代替可逆活動皮帶,并將稱量后的散狀料直接送入?yún)R集漏斗,減少了車間內(nèi)的粉塵飛濺,另外此裝置采用兩面加料,有利于熔池均勻布料和兩邊爐襯均勻損壞,但是占有較大的空間,我國大中型轉(zhuǎn)爐車間大多采用這種工藝。
三、供氧供氣系統(tǒng)設(shè)備
(一)氧氣轉(zhuǎn)爐車間供氧系統(tǒng)
氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的供氧系統(tǒng)一般是由制氧機(jī)、加壓機(jī)、中間儲氣罐、輸氧管、控制閘閥、測量儀表及氧槍等主要設(shè)備組成。我國某鋼廠供氧系統(tǒng)流程如下圖所示：
1.低壓儲氣柜
低壓儲氣柜是儲存從制氧機(jī)分餾塔出來的壓力為0.0392MPa左右的低壓氧氣,儲氣柜的構(gòu)造與煤氣柜相似。
2.壓氧機(jī)
壓氧機(jī)由制氧機(jī)分餾塔出來的氧氣壓力僅有0.0392MPa,而煉鋼用氧要求的工作氧壓為0.785~1.177MPa,需用壓氧機(jī)把低壓儲氣柜中的氧氣加壓到2.45~2.94MPa。氧壓提高后,中壓儲氧罐的儲氧能力也相應(yīng)提高。
3.中壓儲氣罐
中壓儲氣罐把由壓氧機(jī)加壓到2.45~2.94MPa的氧氣儲備起來,直接供轉(zhuǎn)爐使用。轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)有周期性,而制氧機(jī)要求滿負(fù)荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),因此通過設(shè)置中壓儲氧罐來平衡供求,以解決車間高峰用氧的問題。中壓儲氣罐由多個組成,其型式有球形和長筒形(臥式或立式)等。
4.供氧管道
供氧管道包括總管和支管,在管路中設(shè)置有控制閘閥、測量儀表等,通常有以下幾種:
(1)減壓閥 它的作用是將總管氧壓減至工作氧壓的上限。如總管氧壓一般為2.45~2.94MPa,而工作氧壓最高需要為1.177MPa,則減壓閥就人為地將輸出氧壓調(diào)整到1.177MPa,工作性能好的減壓閥可以起到穩(wěn)壓的作用,不需經(jīng)常調(diào)節(jié)。
(2)流量調(diào)節(jié)閥 它是根據(jù)吹煉過程的需要調(diào)節(jié)氧氣流量,一般用薄膜調(diào)節(jié)閥。
(3)快速切斷閥 這是吹煉過程中吹氧管的氧氣開關(guān),要求開關(guān)靈活、快速可靠、密封性好。一般采用杠桿電磁氣動切斷閥。
(4)手動切斷閥 在管道和閥門出事故時,用手動切斷閥開關(guān)氧氣。氧氣管道和閥門在使用前必須用四氯化碳清洗,使用過程中不能與油脂接觸,以防引起爆炸。
(二)氧槍
氧槍又稱噴槍或吹氧管,是轉(zhuǎn)爐吹氧設(shè)備中的關(guān)鍵部件,它由噴頭(槍頭)、槍身(槍體)和槍尾所組成,其結(jié)構(gòu)如圖所示。
四、煙氣、煙塵凈化回收系統(tǒng)主要設(shè)備
(一)煙氣的收集和冷卻設(shè)備
1.煙氣的收集設(shè)備(煙罩)
為了收集煙氣,在轉(zhuǎn)爐上面裝有煙罩。煙氣經(jīng)活動煙罩和固定煙罩之后進(jìn)入汽化冷卻煙道或廢熱鍋爐以利用廢熱,再經(jīng)凈化冷卻系統(tǒng)。用于未燃法的活動煙罩,要求能夠上、下升降,以保證煙罩內(nèi)外氣壓大致相等,既避免爐氣的外逸惡化爐前操作環(huán)境,也不吸入空氣而降低回收煤氣的質(zhì)量,因此在吹煉各階段煙罩能調(diào)節(jié)到需要的間隙。吹煉結(jié)束出鋼、出渣、加廢鋼、兌鐵水時,煙罩能升起,不妨礙轉(zhuǎn)爐傾動。當(dāng)需要更換爐襯時,活動煙罩又能平移開出爐體上方。這種能升降調(diào)節(jié)煙罩與爐口之間距離,或者既可升降又能水平移出爐口的煙罩稱為“活動煙罩”。
OG法是用未燃法處理煙氣,也是當(dāng)前采用較多的方法。其煙罩是裙式活動單煙罩和雙煙罩。
下圖所示為裙式活動單煙罩。煙罩下部裙罩口內(nèi)徑略大于水冷爐口外緣,當(dāng)活動煙罩下降至最低位置時,使煙罩下緣與爐口處于最小距離,約為50mm,以利于控制罩口內(nèi)外微壓差,進(jìn)而實行閉罩操作,這對提高回收煤氣質(zhì)量,減少爐下清渣量,實現(xiàn)煉鋼工藝自動連續(xù)定碳均帶來有利條件。
活動煙罩的升降機(jī)構(gòu)可以采用電力驅(qū)動。煙罩提升時,通過電力卷揚(yáng),下降時借助升降段煙罩的自重?；顒訜熣值纳禉C(jī)構(gòu)也可以采用液壓驅(qū)動,是用4個同步液壓缸,以保證煙罩的水平升降。
下圖為活動煙罩雙罩結(jié)構(gòu)。從圖可以看出它是由固定部分(又稱下煙罩)與升降部分(又稱罩裙)組成。下煙罩與罩裙通過水封連接。固定煙罩又稱上煙罩,設(shè)有兩個散狀材料投料孔、氧槍和副槍插入孔,壓力溫度檢測、氣體分析取樣孔等。
罩裙是用鍋爐鋼管圍成,兩鋼管之間平夾一片鋼板(又稱鰭片),彼此連接在一起形成了鋼管與鋼板相間排列的焊接結(jié)構(gòu),又稱橫列管型隔片結(jié)構(gòu)。管內(nèi)通溫水冷卻。
罩裙的升降由4個同步液壓缸驅(qū)動。我國300t轉(zhuǎn)爐就是采用這種活動煙罩結(jié)構(gòu)。
2.煙氣的冷卻設(shè)備
轉(zhuǎn)爐爐氣溫度在1400~1600℃左右,爐氣離開爐口進(jìn)入煙罩時,由于吸入空氣使?fàn)t氣中的CO部分或全部燃燒,煙氣溫度可能更高。高溫?zé)煔怏w積大,如在高溫下凈化,使凈化系統(tǒng)設(shè)備的體積非常龐大。此外,單位體積的含塵量低,也不利于提高凈化效率,所以在凈化前和凈化過程中要對煙氣進(jìn)行冷卻。
汽化冷卻是節(jié)能的冷卻方式。汽化冷卻裝置是承壓設(shè)備,因而投資費(fèi)用大,操作要求也高,下面分項敘述。
(1)汽化冷卻煙道 汽化冷卻煙道是用無縫鋼管圍成的筒形結(jié)構(gòu),其斷面為方形或圓形,如下圖所示。
(2)廢熱鍋爐 無論是未燃法還是燃燒法都可采用汽化冷卻煙道。只不過燃燒法的廢熱鍋爐在汽化冷卻煙道后面增加對流段,進(jìn)一步回收煙氣的余熱,以產(chǎn)生更多的蒸汽。對流段通常是在煙道中裝設(shè)蛇形管,蛇形管內(nèi)冷卻水的流向與煙氣流向相反,通過煙氣加熱蛇形管內(nèi)的冷卻水,再作為汽化冷卻煙道補(bǔ)充水源,這樣就進(jìn)一步利用了煙氣的余熱,也增加了回收蒸汽量。
(3)文氏管凈化器 文氏管凈化器是一種濕法除塵設(shè)備,也兼有冷卻降溫作用。文氏管是當(dāng)前效率較高的濕法凈化設(shè)備。文氏管凈化器由霧化器(碗形噴嘴)、文氏管本體及脫水器等三部分組成,如下圖所示。文氏管本體是由收縮段、喉口段、擴(kuò)張段三部分組成。
煙氣流經(jīng)文氏管收縮段到達(dá)喉口時氣流加速,高速的煙氣沖擊噴嘴噴出的水幕,使水二次霧化成小于或等于煙塵粒徑100倍以下的細(xì)小水滴。細(xì)小的水滴在高速紊流氣流中迅速吸收煙氣的熱量而汽化,一般在(1/50~1/150)s內(nèi)使煙氣從
800~1000℃冷卻到70~80℃。同樣在高速紊流氣流中,塵粒與液滴具有很高的相對速度,在文氏管的喉口段和擴(kuò)張段內(nèi)互相撞擊而凝聚成較大的顆粒。經(jīng)過與文氏管串聯(lián)氣水分離裝置(脫水器),使含塵水滴與氣體分離,煙氣得到降溫與凈化。
(二)煙氣的凈化設(shè)備
按文氏管的構(gòu)造可分成定徑文氏管和調(diào)徑文氏管。在濕法凈化系統(tǒng)中采用雙文氏管串聯(lián),通常以定徑文氏管作為一級除塵裝置,并加溢流水封;以調(diào)徑文氏管作為二級除塵裝置。
1.溢流文氏管
在雙文氏管串聯(lián)的濕法凈化系統(tǒng)中,喉口直徑一定的溢流文氏管(見下圖)主要起降溫和粗除塵的作用。經(jīng)汽化冷卻煙道煙氣冷卻至800~1000℃,通過溢流文氏管時能迅速冷卻到70~80℃,并使煙塵凝聚,通過擴(kuò)張段和脫水器將煙氣中粗粒煙塵除去,除塵效率為90%~95%。
2.調(diào)徑文氏管
在喉口部位裝有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的文氏管,稱為調(diào)徑文氏管,主要用于精除塵。
調(diào)徑文氏管的喉口處安裝米粒形閥板,即圓弧形—滑板(R-D),用以控制喉口開度,可顯著降低二文阻損,如下圖所示。喉口閥板調(diào)節(jié)性能好,喉口開度與氣體流量在相同的阻損下,基本上呈直線函數(shù)關(guān)系,這樣能準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)喉口的氣流速度,提高喉口的調(diào)節(jié)精度。另外,閥板是用液壓傳動控制,可與爐口微壓差同步,調(diào)節(jié)精度得到保證。
3.脫水器
在濕法和干濕結(jié)合法煙氣凈化系統(tǒng)中,濕法凈化器的后面必須裝有氣水分離裝置,即脫水器。脫水情況直接關(guān)系到煙氣的凈化效率、風(fēng)機(jī)葉片壽命和管道閥門的維護(hù),而脫水效率與脫水器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
(1)重力脫水器
如下圖所示,煙氣進(jìn)入脫水器后流速下降,流向改變,靠含塵水滴自身重力實現(xiàn)氣水分離,適用于粗脫水,如與溢流文氏管相連進(jìn)行脫水。重力脫水器的入口氣流速度一般不小于12m/s,簡體內(nèi)流速一般為4~5m/s。
(2)彎頭脫水器
含塵水滴進(jìn)入脫水器后,受慣性及離心力作用,水滴被甩至脫水器的葉片及器壁,沿葉片及器壁流下,通過排污水槽排走。彎頭脫水器按其彎曲角度不同,可分為90°和180°彎頭脫水器兩種,左圖所示為90°彎頭脫水器,它能夠分離粒徑大于30微米的水滴,脫水效率可達(dá)95%~98%。進(jìn)口速度為8~12m/s,出口速度為7~9m/s,阻力損失為294~490Pa。彎頭脫水器中葉片多,則脫水效率高;但葉片多容易堵塞,尤其是一文更易堵塞。改進(jìn)分流擋板和增設(shè)反沖噴嘴,有利消除堵塞現(xiàn)象。
(3)絲網(wǎng)脫水器
用以脫除霧狀細(xì)小水滴,如下圖所示。由于絲網(wǎng)的自由體積大,氣體很容易通過,煙氣中夾帶的細(xì)小水滴與絲網(wǎng)表面碰撞,沿絲與絲交叉結(jié)扣處聚集逐漸形成大液滴脫離而沉降,實現(xiàn)氣水分離。
(三)靜電除塵系統(tǒng)主要設(shè)備
靜電除塵干式凈化系統(tǒng)
下圖為西德薩爾茨吉特鋼鐵公司1座200t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐采用的靜電除塵干式凈化系統(tǒng)。
其工藝流程是:
爐氣與空氣在煙罩和自然循環(huán)鍋爐2內(nèi)混合燃燒并冷卻,煙氣冷卻至1000℃左右,進(jìn)入噴淋塔3后冷卻到約200℃,噴入的霧化水全部汽化。煙氣再進(jìn)入三級靜電除塵器4。集塵極板上的煙塵通過敲擊清除,由螺旋輸送機(jī)7送走。凈化后的煙氣從煙囪點燃后放散。
任務(wù)實施
一、轉(zhuǎn)爐本體、傾動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)設(shè)備的日常檢查及使用
(一)轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備、傾動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的日常檢查
(1)檢查潤滑管路,保證暢通。
(2)檢查密封部位是否漏油。
(3)檢查制動器是否有效。
(4)檢查鋼滑塊是否松動、脫落。
(5)檢查抗扭裝置連接螺絲、基礎(chǔ)螺絲是否松動。
(6)檢查托圈上制動塊是否脫落松動,檢查爐子在傾動中爐體與托圈是否有相對位移。
(7)檢查大軸承連接螺絲、基礎(chǔ)螺絲是否松動。
(8)檢查軸承運(yùn)轉(zhuǎn)是否有異聲。
(9)檢查耳軸與托圈的連接螺絲是否折斷、松動。
(10)檢查爐口有否結(jié)渣,爐子傾動時會不會發(fā)生意外或碰撞煙罩。
(11)檢查各種儀表、開關(guān)及聯(lián)鎖裝置是否有效。
(12)爐體傾動時,檢查電流表顯示值是否在正常范圍內(nèi)。
(13)檢查水冷件爐口、爐帽、托圈等水冷件,管件不得滲漏,檢查進(jìn)出水管路是否暢通,檢查水冷件進(jìn)出水流量、壓力、溫度是否正常。
(二)轉(zhuǎn)爐本體、傾動系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)設(shè)備使用
轉(zhuǎn)爐傾動的操作裝置是主令開關(guān)(見下圖)。轉(zhuǎn)爐的主令開關(guān)有兩套,1套安裝在爐前操作室內(nèi),一般在操作臺的中間位置;1套安裝在爐旁搖爐房內(nèi)。由“爐傾地點選擇開關(guān)”(見右圖)進(jìn)行選擇使用?！盃t傾地點選擇開關(guān)”安裝在操作室的操作臺上。主令開關(guān)向正、反兩方向的旋轉(zhuǎn)操作各有五檔速度可以選擇。
1.爐前爐傾操作
(1)將爐傾地點選擇開關(guān)的手柄旋轉(zhuǎn)到“爐前”位置。(此時爐前主令開關(guān)的手柄應(yīng)處于“0”位。)
(2)按工藝要求將爐傾主令開關(guān)的手柄從“0”位旋轉(zhuǎn)到+90°(前搖爐)或-90°(后搖爐),使?fàn)t體傾動。
(3)當(dāng)爐體傾動至工藝所要求的傾角時,立即將主令開關(guān)的手柄恢復(fù)到“0”位,使?fàn)t子固定在這個角度上。
2.爐后爐傾操作
(1)將爐傾地點選擇開關(guān)的手柄旋轉(zhuǎn)到“爐后”位置。
(2)進(jìn)入爐后操作房,用爐后主令開關(guān)進(jìn)行搖爐操作(同爐前)。
二、上料、加料設(shè)備的日常檢查及使用
(一)上料、加料設(shè)備的檢查
(1)料倉是否有料,可以直接觀察高位料倉。
(2)振動給料器是否完好,由儀表工配合檢查。
(3)計量儀表是否正常,由儀表工配合檢查。
(4)料位顯示是否正常,若顯示不正確由儀表工配合檢修。
(5)各料倉進(jìn)出口閥門是否正常,由鉗工配合檢查。
(6)固定煙罩上的下料口是否堵塞,發(fā)現(xiàn)堵塞及時清理。
(二)上料、加料設(shè)備的使用
1.手動操作
(1)將加料方式按鈕,選擇“手動”位。
(2)根據(jù)加料種類,在電腦加料畫面選定料倉,并在指定位置,輸入所需加入物料的數(shù)量,并按“回車鍵”確認(rèn)。
(3)啟動當(dāng)前振動料倉下面的振動電機(jī)按鈕,執(zhí)行稱料操作。將設(shè)定的物料加到對應(yīng)的稱料斗內(nèi)。
(4)從爐前匯總斗往前,逐步將各條皮帶運(yùn)輸機(jī)啟動。
(5)檢查各條運(yùn)輸線流向無誤后,啟動對應(yīng)的稱量斗下的放料按鈕,將料從稱量斗加到爐前匯總斗。
(6)當(dāng)確定設(shè)定量的物料全部加到匯總斗之后,再啟動“停止”按鈕,結(jié)束放料。然后再按與啟動時相反順序,分別將皮帶運(yùn)輸機(jī)逐步停止。
(7)打開匯總斗下部的啟動插板閥和爐蓋加料門氣缸,將料加到爐內(nèi)或鋼包內(nèi)。
2.自動操作
(1)將加料方式按鈕,選擇“自動”位。
(2)根據(jù)加料種類,在電腦加料畫面上選擇料倉,并在指定位置設(shè)定所需加入的物料數(shù)量,按“回車鍵”確認(rèn)。
(3)啟動當(dāng)前料倉下面的振動電機(jī)按鈕,執(zhí)行稱量操作,將設(shè)定的物料加到對應(yīng)的稱量斗內(nèi)。
(4)打開稱量斗內(nèi)的加料按鈕,各皮帶從后到前依次自動啟動,然后加料振動自動啟動,將料一直加到爐前匯總斗內(nèi),待料全部到匯總斗后,振動機(jī)及各條皮帶依次自動停止。
(5)打開匯總斗下部的氣動插板閥和爐蓋加料門氣缸,將料加到爐內(nèi)或包內(nèi)。待料加完后,氣動插板閥和爐門自動關(guān)閉,加料全部結(jié)束。
某爐座操作臺加料按鈕板面排列見下圖：
三、供氣系統(tǒng)設(shè)備的檢查及使用
(一)供氣系統(tǒng)設(shè)備的檢查
1.檢查氧槍升降裝置和更換機(jī)構(gòu)
(1)檢查氧槍升降用鋼絲繩是否完好。
(2)對氧槍進(jìn)行上升、下降、剎車等動作試車,檢查氧槍提升設(shè)備是否完好。
(3)檢查氧槍上升、下降的速度是否符合設(shè)計要求。
(4)氧槍下降至機(jī)械限位時檢查標(biāo)尺上槍位指示是否與新爐子所測量的氧槍零位相符(新爐子需測量和校正氧槍零位)。
(5)檢查上、下電氣限位是否失靈、限位位置是否正確。
(6)新開爐前檢查氧槍更換機(jī)構(gòu)是否正常、有效。
2.檢查氧槍供氧、供水情況
(1)檢查開氧、關(guān)氧位置是否基本正確。
(2)在氧槍切斷氧氣時用聽聲音來判斷是否漏氣。
(3)檢查各種儀表(包括氧氣壓力及流量,氧槍冷卻水流量、壓力、溫度)是否顯示讀數(shù)且確認(rèn)正確,以及各種聯(lián)鎖是否完好。
3.檢查氧槍本體
(1)檢查氧槍噴頭是否變形、粘鋼、漏水。
(2)檢查氧槍槍身是否粘鋼、滲水。
(二)供氧裝置的使用
1.氧槍升、降操作
氧槍升降開關(guān)控制氧槍的升、降。一般安置在右手操作方便的位置處,是一種萬能開關(guān),手柄在中間為零位,兩邊分別為升和降氧槍的位置。平時手柄處于零位。
(1)升槍操作 將手柄由零位推向左邊“升”的方向,氧槍升降裝置馬達(dá)、卷揚(yáng)動作,將氧槍提升。當(dāng)氧槍升高到需要的高度時立即將手柄扳回零位,因卷揚(yáng)馬達(dá)止動而使氧槍停留在該高度位置上。操作時要眼觀氧槍槍位標(biāo)尺指示。
(2)降槍操作 將手柄由零位推向右邊“降”的方向,氧槍升降裝置馬達(dá)、卷揚(yáng)動作,使氧槍下降。當(dāng)氧槍下降到需要的槍位時,立即將手柄扳回零位,因卷揚(yáng)馬達(dá)止動而使氧槍停留在該高度位置上。操作時要眼觀氧槍槍位標(biāo)尺指示。
2.氧壓升、降操作
在操作室的操作臺屏板上裝有工作氧壓顯示儀表和氧壓操作按鈕。
(1)升壓操作 當(dāng)需要提高工作氧壓時,按下“增壓”按釩使工作氧壓逐漸提高,且眼觀氧壓儀表的顯示讀數(shù),當(dāng)氧壓提高到所需數(shù)值時,立即松開按鈕,使氧壓在這個數(shù)值下工作。
(2)降壓操作 當(dāng)需要降低工作氧壓時,按下“降壓”按鈕使工作氧壓逐漸降低,且眼觀氧壓儀表的顯示讀數(shù),當(dāng)氧壓降低到所需數(shù)值時立即松開按鈕,使氧壓在這個數(shù)值下工作。一般情況下氧壓的升、降操作都是在供氧情況下進(jìn)行的。靜態(tài)下調(diào)節(jié)的數(shù)值在供氧時會有變動。
四、除塵及煤氣回收系統(tǒng)設(shè)備
(一)除塵及煤氣系統(tǒng)的檢查
開機(jī)前,除按混合機(jī)通用開停機(jī)規(guī)程要求進(jìn)行設(shè)備的傳動、潤滑、電氣、水管與閥門檢查外,要對下列位置和部件進(jìn)行認(rèn)真檢查：
(1)檢查并清除圓筒內(nèi)襯板上滯留的一切鋼鐵件;
(2)檢查刮刀、刮刀桿與刮刀梁相對位置是否正常,刮刀桿、刮刀與梁的連接是否開焊與松動;
(3)檢查襯板有無螺栓松動、襯板翹起、壓條開焊脫落等,并對出現(xiàn)的問題及時處理。
(4)檢查刮刀梁與進(jìn)出口支架及支架與基礎(chǔ)的焊接有無開焊與缺焊處;
(5)檢查水管、閥門、噴頭是否齊全、嚴(yán)密不漏水、管道內(nèi)是否已進(jìn)水,各閘閥是否處于關(guān)閉狀態(tài);
(6)清除設(shè)備周圍及漏斗中的障礙物。
(7)開新爐子時,爐前校驗各項設(shè)備正常后,要求凈化回收系統(tǒng)有關(guān)人員進(jìn)行汽化冷卻補(bǔ)水、檢查各處水封等。由風(fēng)機(jī)房人員開風(fēng)機(jī)。若是正常的接班冶煉操作,以上檢查只需將當(dāng)時工況與信號燈顯示狀態(tài)對照,相符即可。
(8)吹煉過程中,發(fā)現(xiàn)爐氣外逸嚴(yán)重,需觀察耦合器高、低速信號燈顯示是否正常,若不正常與風(fēng)機(jī)房聯(lián)系,要求處理。
(二)除塵及煤氣系統(tǒng)的使用
1.除塵裝置的使用
(1)降罩操作。首先確認(rèn)降罩系統(tǒng)完好,再進(jìn)行降罩操作。降罩操作可使?fàn)t口不吸或少吸入空氣,保證含有較多CO的煙氣不與空氣中氧發(fā)生大量的化學(xué)反應(yīng),確保煙氣中CO含量高且穩(wěn)定。這種未燃法凈化煙氣可獲得(CO)超過60%的高質(zhì)量煤氣;若不降罩操作,即為燃燒法,得到的是廢氣,浪費(fèi)了二次能源且除塵困難。降罩操作要求在開氧吹煉后1~1.5min進(jìn)行。
(2)吹煉過程平穩(wěn),不得大噴。若爐內(nèi)發(fā)生大噴,金屬液滴、渣滴將獲得巨大的動能,其中可能有一些會沖過一級文氏管的水幕,保持紅、熱狀態(tài),即將“火種”帶入了一文后,由于此處具有的煙氣成分、溫度在爆炸范圍內(nèi),所以有了火種極易造成一文爆炸。操作中為避免大噴,必須注意及時、正確地加料和升降氧槍的配合。
(3)使用煤氣回收裝置。使用煤氣回收裝置,必須嚴(yán)格執(zhí)行煤氣回收操作規(guī)程和煤氣回收安全規(guī)程。執(zhí)行回收操作的前提是:氧壓正常;回爐鋼水小于1/2;塞好出鋼口。
2.回收煤氣操作
(1)判別是否同時滿足上述5個條件。如滿足條件,執(zhí)行下一步。
(2)按下“要求回收煤氣”按鈕與煤氣加壓站聯(lián)系,要求回收煤氣。在得到煤氣加壓站同意回收煤氣的信號后可以執(zhí)行下一步。
(3)按下“煤氣回收按鈕”?！胺趴臻y關(guān)信號燈”亮,“回收閥開信號燈”亮,開始回收煤氣。
3.放散煤氣操作
(1)判斷是否正在回收煤氣。即檢查“放空閥關(guān)信號燈”和“回收閥開信號燈”是否亮。若符合要求,則執(zhí)行下一步。
(2)判斷是否符合煤氣放散條件之一(例如放散時間已到)。若符合,執(zhí)行下一步。
(3)按下“煤氣放散”按鈕?？梢姴僮髋_上“放空閥關(guān)信號燈”暗,“回收閥開信號燈”暗,而“回收閥關(guān)信號燈”亮,“放空閥開信號燈”亮。說明三通閥已動作,停止回收,煙氣進(jìn)入放散狀態(tài),此時凈化后的煙氣放散至大氣中。
(4)自動放散,若是在煤氣回收過程中提起煙罩,或提起氧槍則煤氣立即自動放散。
知識拓展
一、傾動設(shè)備常見故障
常見故障及排除方法見下表。
二、散狀料供應(yīng)系統(tǒng)設(shè)備常見故障
加料裝置常見的故障如下:
(1)匯集料斗出口閥不動作 主要原因是該出口閥距爐膛較近,受爐內(nèi)高溫輻射和高溫?zé)煔獾臎_刷后易變形。變形后的閥門不動作———打不開或關(guān)不上。
(2)物料加不下去 主要是物料堵塞造成的,或振動器失靈等原因。一些渣料堵塞是由于塊度太大或粉料過多受潮結(jié)塊所致;物料中混有雜物,也會造成堵塞;固定煙罩的下料口因噴濺結(jié)了渣,也會造成堵塞。振動器故障一般是電氣原因造成的。
(3)儀表不顯示稱量數(shù) 其原因可能為:高位料倉已無料;倉內(nèi)渣料結(jié)團(tuán)不下料;振動給料器損壞;儀表損壞等。
(4)料位顯示不復(fù)零 匯集料斗內(nèi)的料放完后,料位指示器應(yīng)顯示無料,即稱為復(fù)零。如果不復(fù)零,可能原因有:出口閥打不開,或下料口堵塞,致使匯集料斗內(nèi)的料放不下來,匯集料斗內(nèi)不空,所以此時顯示不復(fù)零;若檢查匯集料斗確實無料而料位顯示不復(fù)零,則要考慮儀表損壞。
三、氧槍常見故障
1.氧槍漏水
(1)氧槍漏水常發(fā)生在噴頭與槍身的接縫處。
(2)其次是噴頭端面。氧槍噴頭設(shè)計一般都采用馬赫數(shù)約為2的近似拉瓦爾噴嘴,從氣體動力學(xué)分析,在氧槍噴頭噴孔氣流出口之向(因為一般氧槍為3孔或多孔)及噴孔的出口附近有一個負(fù)壓區(qū),當(dāng)冶煉過程出現(xiàn)金屬噴濺時,負(fù)壓會引導(dǎo)噴濺的金屬粒子沖擊噴頭端面,引起噴頭端面磨損,磨損太深會漏水。
(3)噴頭的材質(zhì)不良也會漏水。目前的噴頭大部分是銅鑄件,如鑄件有砂眼或隱裂紋,也會發(fā)生漏水現(xiàn)象。
(4)氧槍中套管定位塊脫落。中套管定位偏自氧槍中心,冷卻水水量不均勻,局部偏小部位的外套容易在吹煉時燒穿。
(5)氧槍本身材質(zhì)有問題,在槍身靠近熔池部位也會燒穿小洞而漏水。
2.氧槍點不著火
轉(zhuǎn)爐原料進(jìn)爐后將爐子搖正,降槍至吹煉槍位進(jìn)行供氧,爐內(nèi)即開始發(fā)生氧化反應(yīng)并產(chǎn)生大量的棕紅色火焰,我們稱之為氧槍點火。如果降槍吹氧后,由于某種原因沒有進(jìn)行大量氧化反應(yīng),也沒有大量的棕紅色火焰產(chǎn)生,則稱之為氧槍點不著火。氧槍點不著火將不能進(jìn)行正常吹煉。氧槍點不著火的原因:
(1)爐料配比中刨花以及壓塊等輕薄廢鋼太多,加入后在爐內(nèi)堆積過高,致使氧流沖不到液面,造成氧槍點不著火。
(2)操作不當(dāng),在開吹前已經(jīng)加入了過多的石灰、白云石等熔劑,大量的熔劑在熔池液面上造成結(jié)塊,氧氣流沖不開結(jié)塊層,也可能使氧槍點不著火,或吹煉過程中發(fā)生返干造成爐渣結(jié)成大團(tuán),當(dāng)大團(tuán)浮動到熔池中心位置時造成熄火。
(3)發(fā)生某種事故后使熔池表層凍結(jié),造成氧槍點不著火。
(4)補(bǔ)爐料在進(jìn)爐后大片塌落,或者濺渣護(hù)爐后有黏稠爐渣厚起,存在于熔池表面,均可能使氧槍點不著火。
3.氧槍粘鋼
氧槍粘鋼的主要原因是由于吹煉過程中爐渣化得不好或槍位過低等,爐渣發(fā)生返干現(xiàn)象,金屬噴濺嚴(yán)童并粘結(jié)在氧槍上。另外,噴嘴結(jié)構(gòu)不合理,工作氧壓高等對氧槍粘鋼也有一定的影響。
任務(wù)三 原材料的準(zhǔn)備
相關(guān)知識
一、金屬料
(一)鐵水
鐵水一般占轉(zhuǎn)爐裝入量的70%~100%。鐵水的物理熱與化學(xué)熱是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本熱源。
1. 鐵水的溫度
鐵水溫度的高低是帶入轉(zhuǎn)爐物理熱多少的標(biāo)志,鐵水物理熱約占轉(zhuǎn)爐熱收入的50%。因此,鐵水的溫度不能過低,否則熱量不足,影響熔池的溫升速度和元素氧化過程,也影響化渣和去除雜質(zhì),還容易導(dǎo)致噴濺。我國規(guī)定,入爐鐵水溫度應(yīng)大于1250℃,以利于轉(zhuǎn)爐的熱行,成渣迅速,減少噴濺。
2. 鐵水的化學(xué)成分
氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐能夠?qū)⒏鞣N成分的鐵水冶煉成鋼,但鐵水中各元素的含量適當(dāng)和穩(wěn)定,才能保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉和獲得良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),因此力求提供成分適當(dāng)并穩(wěn)定的鐵水。
下表是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的煉鋼用生鐵化學(xué)成分：
(二)廢鋼
廢鋼是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的主原料之一,是冷卻效果穩(wěn)定的冷卻劑。通常占裝入量的30%以下。適當(dāng)?shù)卦黾訌U鋼比,可以降低轉(zhuǎn)爐鋼消耗和成本。煉鋼廠根據(jù)爐子容量大小對廢鋼塊度和單重都有具體規(guī)定(見下表)。
二、非金屬料
(一)造渣劑
1. 石灰
石灰的主要成分為CaO,是煉鋼主要造渣材料,具有脫P(yáng)、脫S能力,也是用量最多的造渣材料。其質(zhì)量好壞對冶煉工藝操作、產(chǎn)品質(zhì)量和爐襯壽命等有著重要影響。特別是轉(zhuǎn)爐冶煉時間短,要在很短的時間內(nèi)造渣去除磷硫,保證各種鋼的質(zhì)量,因而對石灰質(zhì)量要求更高,石灰還應(yīng)保證清潔、干燥和新鮮,對石灰要求有效CaO 含量高、硫含量低、殘余CO2、少活性度高。
2.螢石
螢石的主要成分是CaF2,純CaF2的熔點在1418℃,螢石中還含有其他雜質(zhì),因此熔點還要低些,基本上在910℃左右。造渣加入螢石可以加速石灰的溶解,螢石的助熔作用是在很短的時間內(nèi)能夠改善爐渣的流動性,但過多的螢石用量,會產(chǎn)生嚴(yán)重的泡沫渣,導(dǎo)致噴濺,同時加劇爐襯的損壞,并污染環(huán)境。
3.生白云石
生白云石即天然白云石,主要成分是CaMg(CO3)2。焙燒后為熟白云石,其主要成分CaO與MgO。自20世紀(jì)60年代初開始應(yīng)用白云石代替部分石灰造渣技術(shù),其目的是保持渣中有一定的MgO含量,以減輕初期酸性渣對爐襯的侵蝕,提高爐襯壽命,實踐證明效果很好。生白云石也是濺渣護(hù)爐的調(diào)渣劑。
4.菱鎂礦
菱鎂礦也是天然礦物,主要成分是MgCO3,焙燒后用作耐火材料,也是目前濺渣護(hù)爐的調(diào)渣劑。
5.合成造渣劑
合成造渣劑是將石灰和熔劑預(yù)先在爐外制成的低熔點造渣材料,然后用于爐內(nèi)造渣。即把爐內(nèi)的石灰塊造渣過程部分地,甚至全部移到爐外進(jìn)行。顯然,這是一種提高成渣速度,改善冶煉效果的有效措施。
6.錳礦石
加入錳礦石有助于化渣,也有利于保護(hù)爐襯,若是半鋼冶煉更是必不可少的造渣材料。
要求w(Mn)≥18%,w(P)<0.20%,w(S)<0.20%,粒度在20~80mm。
7. 石英砂
石英砂也是造渣材料,其主要成分是SiO2,用于調(diào)整堿性爐渣流動性。對于半鋼冶煉,
加入石英砂利于成渣,調(diào)整爐渣堿度以去除P、S。要求使用前應(yīng)烘烤干燥水分應(yīng)小于3%。
(二)冷卻劑
通常,氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程熱量有富余,因而根據(jù)熱平衡計算加入一定數(shù)量的冷卻劑,以準(zhǔn)確地命中終點溫度。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐用冷卻劑有廢鋼、生鐵塊、鐵礦石、氧化鐵皮、球團(tuán)礦、燒結(jié)礦、石灰石和生白云石等,其中主要為廢鋼、鐵礦石。
1. 廢鋼
廢鋼的冷卻效應(yīng)穩(wěn)定,加入轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的渣量少,不易噴濺,但加入轉(zhuǎn)爐占用冶煉時間,冶煉過程調(diào)節(jié)不便。
2. 生鐵塊
生鐵塊與廢鋼相比,冷卻效應(yīng)低,還必須配加一定量石灰,渣量大,同樣占用冶煉時間,過程調(diào)節(jié)不便。
3. 鐵礦石和氧化鐵皮
鐵礦石作為冷卻劑常用天然富礦和球團(tuán)礦兩種,主要成分Fe2O3 和Fe3O4。鐵礦石化學(xué)成分最好為:w(TFe)≥56%,w(SiO2)≤10%,w(S)≤0.20%;塊度在10~50mm 為宜。球團(tuán)礦中w(TFe)>60%,但氧含量也高,加入后易浮于液面,操作不當(dāng)會產(chǎn)生噴濺。鐵礦石與球團(tuán)礦的冷卻效應(yīng)高,加入時不占用冶煉時間,調(diào)節(jié)方便,還可以降低鋼鐵料消耗。
氧化鐵皮來自軋鋼車間副產(chǎn)品,其含鐵量高ω(TFe)>90%,其他雜質(zhì)量比不大于3.0%,使用前烘烤干燥,去除油污。氧化鐵皮細(xì)小體輕,因而容易浮在渣中,增加渣中氧化鐵的含量,有利于化渣,因此氧化鐵皮不僅能起到冷卻劑的作用,而且能起到助熔劑的作用。
4. 其他冷卻劑
石灰石、生白云石也可作冷卻劑使用,其分解熔化均能吸收熱量,同時還具有脫P(yáng)、S的能力。當(dāng)廢鋼與鐵礦石供應(yīng)不足時,可用少量的石灰石和生白云石作為補(bǔ)充冷卻劑。
(三)鐵合金
吹煉終點脫除鋼中多余的氧,并調(diào)整成分達(dá)到鋼種規(guī)格,需加入鐵合金以脫氧合金化。鐵合金品種多,原料來源廣,生產(chǎn)方法多樣。但都是用碳或其他金屬作還原劑,從礦石中還原金屬。其主要生產(chǎn)方法有高爐法、電熱法、電硅熱法和金屬熱法等。
轉(zhuǎn)爐常用的合金有Fe-Mn、Fe-Si、Mn-Si合金、Ca-Si合金、鋁、Fe-Al、鈣系復(fù)合脫氧劑等。其化學(xué)成分及質(zhì)量均應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
(四)其他材料
1. 增碳劑
在吹煉中、高碳鋼種時,吹煉終點用增碳劑調(diào)整鋼中碳含量達(dá)到要求。頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼用增碳劑的要求是固定碳要高,灰分、揮發(fā)分和硫含量要低,并要干燥、干凈,粒度要適中。通常是使用石油焦為增碳劑。其固定碳不小于95%;粒度在3~5mm,粒度太細(xì)容易燒損,太粗加入后浮在鋼液表面,不容易被鋼液吸收。最好是稱量后裝入紙袋投入鋼液中。此外,也可以使用低硫生鐵塊做增碳劑。
2. 焦炭
當(dāng)前氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐開新爐時需用焦炭烘烤爐襯。焦炭固定碳不小于80%,水分應(yīng)小于7%,ωs不大于0.7%,塊度應(yīng)在10~40mm。
3. 氧氣
氧氣是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要氧化劑,要求含氧量達(dá)到99.5%以上,并脫除水分。工業(yè)用氧是通過制氧機(jī)把空氣中的氧氣分離、提純來實現(xiàn)的。煉鋼用氧一般由廠內(nèi)附設(shè)的制氧車間供給,用管道輸送到爐前。要求氧壓穩(wěn)定,滿足吹煉所要求的最低壓力,并且安全可靠。
任務(wù)實施
一、鐵水的識別及處理
(一)根據(jù)鐵水成分、溫度或鋼種要求確定是否進(jìn)行鐵水預(yù)處理操作
入爐鐵水要求:鐵水的含磷量≤0.4%,鐵水的含硫量≤0.07%,鐵水含硅量0.5%~0.8%,溫度≥1250℃。
(二)KR法和噴吹法為例的鐵水預(yù)處理操作
1.KR法脫硫
向鐵水罐中兌鐵水→鐵水罐運(yùn)到扒渣位并傾翻→第一次測溫取樣→第一次扒渣→鐵水罐回位→加脫硫劑→攪拌脫硫→攪拌頭上升→第二次測溫取樣→鐵水罐傾翻→第二次扒渣→鐵水罐回位→鐵水罐開至吊罐位→兌入轉(zhuǎn)爐
(1)鐵水脫硫前扒渣 高爐出鐵后帶入鐵水中的高爐渣是低堿度氧化渣,并且硫含量很高,這與脫硫條件相違背,因此必須在脫硫操作前扒掉高爐渣。
(2)測溫取樣 在加入脫硫劑前,對鐵水進(jìn)行測溫取樣。
(3)加入脫硫劑 鐵水進(jìn)入脫硫工位后,將攪拌頭降至工作位置,啟動攪拌頭。當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速達(dá)到7~10r/min時,加入脫硫劑。脫硫劑是采用拋灑法一次性加入。
(4)攪拌脫硫 脫硫劑加入后,將攪拌頭轉(zhuǎn)速逐步加大,當(dāng)達(dá)到90~120r/min時,轉(zhuǎn)速恒定。此時脫硫反應(yīng)速率達(dá)到最大,鐵水進(jìn)行深脫硫,歷時8~11min。
(5)測溫取樣 脫硫操作結(jié)束后,將攪拌頭升起,進(jìn)行測溫取樣。
(6)鐵水脫硫后扒渣 脫硫操作結(jié)束后,渣中富含硫,為了避免鐵水回硫,必須進(jìn)行后扒渣。
2.噴吹法脫硫
(1)噴吹法脫硫操作規(guī)程 高爐鐵水罐→兌入專用鐵水包→扒渣→測溫、取樣→噴入脫硫劑→二次扒渣→測溫、取樣→兌入轉(zhuǎn)爐。
(2)噴吹法注意事項
①單噴鎂在5~7kg/min比較理想,完全能滿足生產(chǎn)需要。如一味提高速率,則易產(chǎn)生堵槍和噴濺較大的弊端。
②鐵水返硫現(xiàn)象普遍。噴槍在噴吹過程中,由于噴吹角度的限制及脫硫劑不能下沉等原因,使得脫硫劑始終到不了一部分區(qū)域,如鐵水罐底部及與兩眼成90°夾角區(qū)域,我們稱為死區(qū)。由于鐵水動力學(xué)條件差,使得該區(qū)域的鐵水得不到流動,因此該區(qū)域內(nèi)的鐵水脫硫效果基本上等于零。當(dāng)此罐鐵水脫硫操作完成后,死區(qū)內(nèi)鐵水的硫就會漸漸擴(kuò)散到整罐鐵水中,使得鐵水硫量回升,造成返硫現(xiàn)象。
③對脫硫劑流量的密度和速度控制。
④對脫硫劑噴吹速率和噴吹比的控制。
二、廢鋼的識別
(1)借助火花鑒別等方法檢查廢鋼中是否混入有色金屬。
(2)在廢鋼堆場,在整理廢鋼時或廢鋼入爐前,憑借肉眼和手感仔細(xì)觀察和檢查并挑出有害雜質(zhì)。
(3)檢查混入廢鋼鐵中的銅。金黃色金屬,富有延展性,熔點1080℃,氧化后生成堿式碳酸銅,綠色(俗稱銅綠),具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性,常用以制作電器開關(guān)、觸頭、電線、馬達(dá)線圈等。銅主要以這些形態(tài)混入廢鋼鐵中,所以在檢查中要嚴(yán)加注意,全部挑出。
(4)檢查混入廢鋼鐵中的錫。錫(Sn),熔點232℃,錫有白錫、脆錫、灰錫3種同素異形體。常見的是白錫,銀白色金屬,富有延展性。鍍錫鋼皮常稱為馬口鐵,是廢鋼鐵中最常見的,所以在檢查中要挑出馬口鐵,防止將錫帶入爐料中。
(5)檢查混入廢鋼鐵中的鉛。鉛(Pb),密度為11.34g/cm3,熔點327℃,銀白色(帶點灰色),延性弱,展性強(qiáng),它經(jīng)?；烊肷鐣U鋼中,必須仔細(xì)檢查后挑出。
(6)檢查混入廢鋼鐵中的密封容器爆炸物及放射性物質(zhì)。密封容器和爆炸物進(jìn)入爐內(nèi),由于受熱后發(fā)生爆炸,是安生生產(chǎn)的隱患,必須仔細(xì)地從廢鋼鐵中挑出來。
三、各種造渣材料、合金料的識別、保存
(一)各種造渣材料的識別、保存
1. 識別各種造渣材料
(1)石灰的外觀特征 石灰呈白色,手感較輕(注意,有些手感較重的石灰往往是未燒透的石灰石)。石灰極易吸水粉化,粉化后的石灰粉末不能再做渣料用,因此貯存和運(yùn)輸時必須防雨防潮。
(2)螢石的外觀特征 螢石基本以塊狀供應(yīng),質(zhì)量好的螢石表面呈黃、綠、紫等色(無色的少見)、透明并具有玻璃光澤;質(zhì)量較差的則呈白色(類似于石灰顏色);質(zhì)量最差的螢石表面帶有褐色條斑或黑色斑點,且其硫化物(FeS、ZnS、PbS等)含量較多。因此螢石保持要干燥、清潔。
(3)生白云石的外觀特點 灰白色,與石灰相比則石灰更趨白色,內(nèi)部結(jié)構(gòu)更疏松,且表面會粘有不少粉末,而生白云石稍趨深色(從顏色看與劣質(zhì)螢石相似),質(zhì)硬,手感較重。
(4)氧化鐵皮的外觀特征 氧化鐵皮是軋鋼車間鑄坯表面的一層氧化物,剝落后成為片狀物,青黑色,來自于軋鋼車間,主要成分是氧化鐵。使用時應(yīng)加熱烘烤,保持干燥。
(5)鐵礦石的外觀特征 鐵礦石常見的有3種:
① 赤鐵礦(俗稱紅礦):外表有的呈鋼灰色或鐵黑色,有的晶形為片狀;有的有金屬光澤且明亮如鏡(故又叫鏡鐵礦),手感很重,主要成分是Fe2O3。
② 磁鐵礦:外表呈鋼灰色和黑灰色,有黑色條痕,且具有強(qiáng)磁性(因此而得名)。磁鐵礦組織比較致密,質(zhì)堅硬,一般呈塊狀,主要成分是Fe3O4。
③ 褐鐵礦:外表黃褐色、暗褐色或黑色,并有黃褐色條痕。其結(jié)構(gòu)較松散,密度較小,相對而言手感較輕,含水量大。主要成分是mFe2O3·nH2O。
2. 合金料的識別
(1)錳鐵 錳鐵的密度較大,為7.0g/cm3。外觀表面顏色很深,近于黑褐色并呈現(xiàn)出猶如水面油花樣的彩虹色。斷面呈灰白色,并有缺口。如果相互碰撞會有火花產(chǎn)生。
(2)硅鐵 以前稱矽鐵(因為元素硅曾名為矽),密度較小,為3.5g/cm3,表面為青灰色,易破碎,其斷面較疏松且有閃亮光澤。
(3)鋁鐵 鋁鐵的密度也較輕,約為4.9g/cm3,外觀表面灰白色(近灰色)。
(4)鋁 手感是上述幾種合金中最輕的,密度僅為2.8g/cm3,是一種銀白色的輕金屬,有較好的延展性,一般以條形或環(huán)形狀態(tài)供應(yīng)。
(5)硅鈣合金 表面顏色與硅鐵很接近,為青灰色,手感比硅鐵與鋁更輕,密度僅為2.5
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