炼钢设备介绍资料培训.doc

炼钢设备 一转炉结构及介绍转炉（converter）炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。在转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体，即转炉煤气。转炉煤气的发生量在一个冶炼过程中并不均衡，且成分也有变化，通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气经降温、除尘，输入储气柜，混匀后再输送给用户。炼钢转炉早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都用空气通过底部风嘴鼓入钢水进行吹炼。侧吹转炉容量一般较小，从炉墙侧面吹入空气。炼钢转炉按不同需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬。直立式圆筒形的炉体，通过托圈、耳轴架置于支座轴承上，操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动（见图顶吹转炉示意图）。50年代发展起来的氧气转炉仍保持直立式圆筒形，随着技术改进，发展成顶吹喷氧枪供氧，因而得名氧气顶吹转炉，即L-D转炉（见氧气顶吹转炉炼钢）;用带吹冷却剂的炉底喷嘴的，称为氧气底吹转炉（见氧气底吹转炉炼钢）。在应用氧气炼钢的初期还使用过卡尔多转炉和罗托转炉，通过炉体回转改善炉内反应，但由于设备复杂，炉衬寿命短未能获得推广。炼铜转炉 一般为卧式转炉用于处理铜锍，通过鼓入空气把冰铜氧化吹炼成粗铜，也用于吹炼冰镍。转炉自动化automation of converter  氧气转炉冶炼周期短、产量高、反应复杂，但用人工控制钢水终点温度和含碳量的命中率不高，精度也较差。为了充分发挥氧气转炉快速冶炼的优越性，提高产量和质量，降低能耗和原料消耗，需要完善的自动化系统对它进行控制。典型的氧气转炉自动化系统由过程控制计算机、微型计算机和各种自动检测仪表、电子称量装置等部分组成。按设备配置和工艺流程分为供氧系统，主、副原料系统，副枪系统，煤气回收系统，成分分析系统和计算机测控系统。有些大型的转炉自动化系统除了有转炉本身的控制系统外，还包括有铁水预处理系统、钢水脱气处理系统和铸锭控制系统等。  供氧系统  在转炉吹炼中，供氧系统主要用于控制吹氧量和氧枪位置(即氧枪与钢水液面的距离)，完成以下功能：  测量氧气压力、流量、氧耗量、氧纯度等参数，并对氧流量进行闭环控制。测量氧枪冷却水温度、压力和流量。采用电子逻辑或微型机控制装置在吹炼不同阶段改变氧枪位置，其定位精度为±10毫米。  主、副原料系统  转炉主原料（铁水和废钢）和副原料(石灰、白云石、矿石、萤石、铁皮等)的称重误差和成分误差，直接影响炼钢终点命中率和钢的质量。这个系统用以保证主、副原料的准确称量。它包括 3个部分。电子秤：用以对铁水、废钢、铁合金和钢水进行称重，并能自动去皮；副原料称重和上料控制：当高位料仓中的副原料用光时，可自动地将地下料仓的副原料送入高位料仓，它采用料位检测器检出料仓料位信号，用皮带秤称重，用电子逻辑或微型机控制上料；副原料自动配料控制：根据人工设定和计算机设定的副原料的配比，入炉副原料由料斗秤称量后自动按量装入。  副枪系统  在吹炼过程中用于测量钢水温度和含碳量的检测装置,主要包括两个部分。测温定碳装置:它由测温定碳和测液面复合探头、温度和碳变送器、微型机和阴极射线管显示器等组成。测试时，副枪将探头插入钢水内测温、取样，测出的温度和含碳量信号经微型机处理后，在显示器上显示并传送到过程计算机。副枪顺序控制装置：它由探头、电子逻辑线路或微型机构成。副枪系统自动给出所需的探头，自动装探头，检查探头是否接通，然后自动快速下枪，移动到变速点时则由快速改成慢速，当移动到测试点时便准确停车，定位精度为±10毫米。待取样完成后，快速提升，到变速点时改为慢速提升，到达最高点时则自动停车。待定碳信号出现后，则自动拔掉旧探头。  煤气回收系统  用以保证煤气回收正常运行，它由各种变送器、分析仪和微型机组成。首先进行炉口微压差（±50帕）测量和自动控制，炉中微压差经变送器变成标准电信号后,由调节器控制煤气管道的闸板阀,使炉口保持正压，防止吸入空气。其次进行煤气中CO、O2含量的分析和CO回收的自动控制，采用红外线CO分析仪、磁氧分析仪(精度为±1)或质谱仪分析CO、O2含量,用可编程序控制器来控制煤气回收的操作。最后进行煤气流量测量。所用方法是先在废气管道中取出差压信号，然后再用差压变送器将此信号变为电信号进行测量。  成分分析系统  用直读光谱仪或 X荧光分析仪来分析铁水和钢水的成分。 X荧光还能分析矿石、炉渣的成分。专用计算机对分析值进行处理后将结果打印出来，并将它们传送到过程控制计算机，为控制作准备。钢水中的溶氧量则用氧化锆定氧探头测出。  计算机测控系统  用计算机控制铁水和废钢的准备、吹炼以及钢水成分调整的冶炼全过程。检测出来的各个工艺参数一并输入计算机中。计算机根据冶炼钢种的不同要求和数学模型计算出装入炉内的铁水和废钢的重量以及吹炼中加入的副原料重量和吹氧量，选定合适的供氧制度和造渣制度,自动进行吹炼直至终点。出钢后,计算机还计算出应加入钢水的铁合金量，以保证成品钢的成分合格。计算机控制的主要要求是保证在吹炼终点时，钢水温度和含碳量都同时命中目标值，有静态和动态两种控制方式。静态控制是根据大量冶炼操作数据，按照热平衡和物料平衡原理，通过理化计算、统计回归分析或按操作经验建立起的数学模型进行预测控制。它实际上是按照前一段冶炼炉次的操作规律来对本炉次进行控制。这种控制方式对生产条件和操作方法的变动适应性较差，终点命中率较低，最高仅达6070。动态控制是通过某些动态测试手段(如副枪)在吹炼过程中测得钢水温度和含碳量，按动态模型对控制参量进行修正。这种方式的适应性较强，终点命中率较高，可达90以上。在生产中，这两种控制方式常常结合使用；在吹炼前期和中期按静态控制；在吹炼后期用副枪测温定碳，进行动态控制。  展望  为了进一步提高转炉的生产效率和质量，用计算机实现动态控制越来越引起人们的重视。转炉自动化的范围也从控制吹炼过程本身扩大到整个转炉车间，形成以计算机为中心的全车间综合自动化系统。除控制转炉车间各工艺过程外，还增加了协调生产作业等管理功能。随着转炉对自动化要求的提高以及计算机技术的发展，转炉计算机系统在结构上也有所变化。过去对三吹二的转炉一般都采用一台过程控制计算机进行集中控制,现代已开始采用信息集中化控制分散化的集散式系统或分级式计算机系统进行控制。各检测装置和局部控制装置都用微型机或带微型机的过程控制器来收集数据和进行控制。由它们得到的信息传送到上级计算机（过程机），进行数学模型计算、信息管理，并对下级机监控。为了与其他工艺流程配合，转炉过程计算机还与炼铁、连铸、初轧等车间的过程计算机进行数据通信。有关信息还传送到生产管理计算机去进行生产管理计算。  转炉冶炼工艺不断发展，除氧气顶吹转炉外，相继出现了底吹和顶底吹相结合的转炉。这些新型的转炉对自动化都有些特殊的要求，如除要求控制吹氧外，还要求控制吹氮（或氩），并要求控制它们的切换等。转炉系统集成解决方案        转炉炼钢工艺特点： 炼钢是根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。简单地说，是对生铁氧化降碳、去硫磷、调硅锰含量的过程。常见有平炉和转炉吹氧炼钢法。 转炉炼钢将铁水倒入转炉，加入一定量的废钢、炼钢生铁起调整成分、降温作用，并加入一定量的生石灰脱硫，吹氧脱碳后，出炉加增碳剂、合金料调整成分。 自动化主要控制、监测量： 氧气、氮气、氩气及各种冷却水 自动化控制设备及系统：主要系统有转炉本体、氧枪系统、散状上料系统，辅助系统有烟气净化系统、汽化冷却系统、煤气回收系统。 自动化控制介绍： 一般设置有操作台和上位机来实现操作及生产过程监控，多套PLC来实现各设备及系统的控制。PLC和上位机之间采用工业级网络连接，上位机可以采用单机采集数据，也可以采用服务器/客户的模式。各系统PLC之间需要联网进行数据交换。 主要控制设备及系统： 1、转炉本体：转炉本体可以360度连续旋转，转炉旋转速度可调。转炉倾动设备由四台同轴的交流电动机驱动，其传动装置选用变频器。上位机显示倾角及变频器工作情况。 2、氧枪系统：氧枪提升为单小车双卷扬系统装置，（一用一备），升降是用交流电机驱动，可调速，其传动装置选用变频器。PLC控制氧抢氧枪升降、变速。上位机可显示氧枪实际枪位，可通过计算机控制氧枪在冶炼过程中的待吹点、氧气关闭点、氧枪变速点等，吹炼点位置可人工设定，并可随时修改。 氧枪横移：正在使用的氧枪出现故障时，通过操作换枪按钮，使小车横移装置动作，使工作枪移开操作位，待用枪由待用位移到操作位，当待用枪接近对中位置时，启动对中装置，实现远距离换枪。3、散状上料系统：转炉配置一套散状料加入系统。散料加入系统设有个炉顶料仓，相对应有个封闭式振动给料机。4个称量斗,每个称量斗下设有电动插板阀，转炉两侧各一个汇总斗，每个汇总斗上下设有电动插板阀。 可以做好称量配方，保存在计算机中，选择好配方后下载至PLC，称量系统自动称好所需的散状料。 4、烟气净化系统：主要是炉口微差压调节、二文水调节。 5、汽化冷却系统：主要是汽包水位、压力调节 6、煤气回收系统：煤气风机连锁控制（上位画面）二 AOD精炼炉AOD即氩氧脱碳精炼炉，是一项用于不锈钢冶炼的专有工艺。AOD炉型根据容量有3t、6t、8t、10t、18t、25t、30t等。装备水平也由半自动控制发展到智能计算机控制来冶炼不锈钢。三 VOD精炼炉VOD精炼炉（vacuumoxygen decarburization),是在真空状态下进行吹氧脱碳的炉外精炼炉，它以精炼铬镍不锈钢、超低碳钢、超纯铁素体不锈钢及纯铁为主。将初炼钢液装入精炼包中放入密封的真空罐中进行吹氧脱碳、脱硫、脱气、温度调整、化学元素调整。四 LF精炼炉LF（ladle furnace) 炉是具有加热和搅拌功能的钢包精炼炉。加热一般通过电极加热，搅拌是通过底部透气砖进行的。LF-25t钢包精炼炉工艺介绍1 概述1.1 设备的主要功能 a常压下电弧加热升温、手动测温取样，最终温度控制精确从而可以优化浇注温度。 b底吹氩气搅拌，使钢液温度均匀，成份均匀、纯净。 c合金微调，配合合金加料系统，使得成份控制准确，可以高效地达到最终要求的化学成份。 d喂丝，配合喂丝机，使得钢液脱硫、脱氧，改变夹杂物形态和分布以及准确控制合金元素，同时具有合金收得率高，钢液温降小，环境污染小。 e预留排烟除尘系统。 f缓冲、调节冶炼与连铸的节拍，以利连续生产。1.2 工位设置 a吊装工位 b加热工位 c吊装工位1.3 处理的钢种 不锈钢、模具钢、轧棍钢、齿轮钢等。2 LF炉工艺操作描述2.1 EAF出钢到LF炉阶段 出钢前，钢包烘烤，钢包内衬>1000,EAF在钢液温度达到1620时开始出钢,此时,氩气开始通过钢包底部透气砖吹入钢包(氩气Q=150L/min,P=0.6MPa)，当出钢量到达8吨时，加入合金料进行粗合金化处理，合金料加入量占合金料总加入量的70%80%FeMn8kg/t FeSi 5kg/t ，使CSiMn达到目标值下限值以下。当出钢完毕后，加顶渣（石灰、萤石520kg/t，渣厚100mm，原有EAF中的氧化渣要求3kg/t，厚度<50mm）。加顶渣还具有保温作用。出钢包过程时间约3 min，温度下降70，此时钢液温度1550，然后钢包车从炉下开出运行至吊装工位。过程温降约0.8/min。2.2 LF炉处理阶段 吊车将钢包吊到LF炉的钢包车上，人工接通氩气管路进行吹氩（氩气Q=150L/min,P=0.6MPa)，同时钢包车运行至加热工位，定位装置对钢包车进行定位（定位精度±10mm）。钢包盖下降，人工测温，加渣料（石灰，萤石），然后三相电极下降通电加热。通电前钢液温度降至1530，加热过程中使用正常的吹氩量进行吹氩搅拌（Q=120L/min,P=0.6MPa）。第一阶段通电加热时间约10min，由于热平衡的原因，此时钢液温度继续下降，34min后钢液温度达到平衡点，（钢液温度最低点1525）。第一阶段通电结束后温度达到1550。然后电极升起，人工取样（约1min），然后电极下降继续通电加热。与此同时将试样通过风动送样系统传送到化验室进行快速分析、快速化验后将数据传回到LF炉计算机系统。 LF炉计算机根据化验分析值与钢种目标值之间的差值，通过计算机数学模型进行计算，计算出需要加入合金料的种类和物料量，并将指令发送到上料系统PLC。该系统根据LF炉计算机的指令在规定的时间内将规定牌号和数量的铁合金料，经上料系统选择、称量（系统称量精度误差<1%）、输送至LF炉的合金受料斗，此过程约6min，此时钢液温度约为1575。此刻断电将电极起升，启动受料斗闸门，合金料即可加入钢包中，从而达到合金成份微调的目的。加入合金料后，此时选择二次电压和电流以最佳能量输入方式（即Q点值），继续通电加热10min，使钢液温度达到1605的目标温度值。此后最后进行一次测温取样，测温取样结束后，进行喂丝，喂入CaSi丝或Ai进行终脱O终脱S，以及改变氧化物、硫化物夹杂物的形态和分布，喂丝速度设定在300m/min左右，喂丝直径选择8-16mm，在喂丝机装置上设有显示喂入长度的计数器和速度控制器，当以一定的速度加入预定长度时会自动停止喂料。此时采用较小的吹氩量，进行软吹2min（Q80L/min,P=0.4MPa），以获得更纯净、更均匀的钢水，喂丝结束后，包盖升起，钢包车定位装置拨出，钢包车运行至吊装工位，断开吹氩管路，钢包吊出钢包车，此刻钢液温度约为1600，至此LF炉一个冶炼周期完成。五 氧枪氧枪 氧枪是转炉供氧的主要设备，它是由喷头、枪身和尾部结构组成。喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成，也有用压力浇铸而成的。喷头的形状有拉瓦尔型、直筒型和螺旋型等。目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉瓦尔型喷头是收缩扩张收缩型喷孔，当出口氧压与进口氧压之比p出/p0<0.528时形成超音速射流。六 转炉倾炉系统倾炉系统:变频调速(变频器+电机+减速机+大齿轮) 倾炉机构：      倾炉机构由轨道、倾炉油缸、摇架平台、水平支撑机构和支座等组成。      左右轨道固定在水泥基础上，轨道上有圆孔，并与摇架平台弧形轨道销钉相对应。      倾炉油缸的下支座固定在水泥基础上，上支座装在摇架平台的底部，出钢是最大倾角20°，出渣时倾角12°。      水平支撑装置固定在水泥基础上，其位置在摇架平台的下部，以保证更换炉体时，由于重心变化而使炉子倾覆。      由于运输原因，摇架平台分为两部分，在用户现场安装时拼焊为整体。.倾炉机构由电动机正反转,经二级蜗轮副件速,驱动炉体旋转,使熔融金属液出炉或使炉体恢复到正常位置.在以外停水、断电时,可手动倾炉.