铁合金在线烘烤技术及实践.doc

铁合金在线烘烤技术及实践兰升文福建三钢炼钢厂 邮编365000摘 要：对炼钢厂铁合金烘烤的原理和方案进行研究和探讨，初步制定了铁合金在线烘烤工艺方案，并对铁合金在线烘烤工艺进行优化改造，实现了铁合金的在线烘烤。实践表明：铁合金可烘烤至300以上，利用烘烤的铁合金料可使平均出钢温度降低50.4，出钢温降降低4.9。关键词：铁合金；在线烘烤；出钢温降Technology and Practice of Ferroalloy Online Baking ProcessLan Sheng-wenFujian Sanming Iron and Steel(Group)Co.Ltd.，Sanming, Fujian 365000,ChinaAbstract：The principle and scheme of ferroalloy baking process were researched and discussed in this paper. Ferroalloy online baking program was formulated . And the ferroalloy online baking process was optimized and realized. Practices showed that ferroalloy could be baked to more than 300, average tapping temperature dropped 50.4 with baked ferroalloy, and tapping temperature drop was lowered 4.9 .Key words：ferroalloy；online baking process；tapping temperature drop前言降低出钢温度是减少原材料消耗、提高炉龄、降低炼钢生产成本的重要途径1，国内外各钢铁企业对降低出钢温度和减少出钢过程温降进行了大量的实践研究2-3，如：加强生产组织，减少钢包周转数量，加快钢包周转速度，出钢前对钢包进行烘烤确保红包出钢，钢包砌筑绝热板等，均已取得一定的效果，但出钢过程温降还是偏大，因此，有必要通过铁合金烘烤进一步降低出钢温度。铁合金料烘烤对降低出钢温降和钢中气体，以及节能降耗和提高钢的质量意义重大。我国钢铁企业一般是将合金料烘烤建在离转炉较远的位置，烘烤后由推车或叉车运到转炉合金料加入口前，出钢时加入。以及常用的烘烤方式是铁合金料仓内安装烧咀，通过烧咀燃烧的火焰达到烘烤目的，这样的烘烤方式烧咀较易灭火及燃烧火焰位置周围铁合金料和料仓易烧损等问题4。针对三钢炼钢厂现状，合金料仓设在9.3m 平台上，合金料通过电动合金料小车，经专用小轨道运到炉后集中料斗里，出钢时加入。三钢一炼钢转炉于2007年5月铁合金在线烘烤系统开始调试使用，本文通过对铁合金在线烘烤系统进行优化改造，满足铁合金在线烘烤温度的目标要求。1 工艺方案流程本文的目的是设计 “铁合金在线烘烤系统”的工艺方案；把现有的铁合金加料系统改为可以烘烤的合金加料系统，使合金料的加入合理顺畅，具体工艺流程如下：这样的工艺流程和布置显然是合理的，同时必须要满足，铁合金料烘烤的安全性要可靠，使合金烘烤装置的设计合理，燃烧充分，热烟气达标符合安全要求。2 试验和方案说明铁合金在线烘烤采用的热烟气发生炉及铁合金在线烘烤流程示意图如图1、图2。1.出热烟气口 2.维修人孔 3.观察孔 4.燃气管 5.点火装置 6.助燃空气图1热烟气发生炉1.测温孔；2.进热烟气口；3.合金料仓；4.排烟气管；5.排烟气口；6.供热烟气管；7.电动截止阀；8.引风机。图2 铁合金在线烘烤流程图原有的铁合金在线烘烤采用料仓安装烧咀，利用烧咀燃烧烘烤合金料。烧咀时常熄灭而无法满足铁合金料烘烤的安全性。且对目前转炉铁合金加料系统实用性较差。结合三钢一炼钢厂转炉铁合金加料系统的布局，联合中钢集团鞍山热能研究院，初步制定铁合金料在线烘烤方案进行模拟试验。模拟试验装置由中钢集团鞍山热能研究院设计安装，该装置建成后，进行模拟热烟气通过合金料仓烘烤合金料。在此试验的基础上，主要解决以下三个问题：（1）在料仓中的合金料静压力大，透气性差的情况下，如何保证热气发生炉产生的热烟气从合金料仓下部进入，在料仓上部排出；以至确定引风机的额定功率。（2）热气发生炉的热量能否满足提供烘烤合金的温度。（3）如何提高合金烘烤的热效率，减少热烟气在管道中的热损失。在模拟试验结束后，又与中钢集团鞍山热能研究院进一步讨论和研究。并由中钢集团鞍山热能研究院设计铁合金在线烘烤系统的具体方案：a、热烟气发生炉以煤气为燃料产生热气，通过主管道及各分支管道，由合金料仓下部进入，加热合金料；废烟气由引风机从料仓中上部抽出，完成加热过程。b、设在料仓下部锥段处的进气口共有4个，以“+”分布，彼此由管子连接；设在料仓上部的出气口共有2个，相对分布，彼此由管子连接。c、废烟气由5个设在出气管道上的引风装置引出后，连接在通往工厂房顶部的烟囱或二次除尘烟道。d、烟气发生炉、鼓风机、空气管道、煤气管道布置在与进合金料同一平台上。设计一个热烟气发生炉（如图1），对热烟气发生炉提供的热值进行理论测算；管道在输送热气的过程中热量的损失.根据传输原理可以计算出热量的损失。管道热损失计算：Q=2t-t0/R*4.184*L（1+B）*4.184 kJ/小时 Q-单位长度管道上的热损失 kJ/小时t-管道中带热体的平均温度。to-管道周围介质的平均温度，。R-从带热体道周围介质间的总热阻，（米·小时/ kJ）L-管道长度（米）。B-管道附件、阀门等局部热损失系数。钢的导热系数为200×103260×103；空气的导热系数大约1.5；保温材料导热系数约0.045；介质周围的温度大概在2042。根据上面的公式可以大概的算出热量的损失在836.8kJ/小时·米左右。混合煤气燃烧的发热值为10460kJ/Nm3。热气发生炉的热量能够满足烘烤合金的温度要求。3 试验结果分析本次试验测量了不同时间料仓、供热烟气总管道、热烟气发生炉的温度，如表1所示。表1 料仓、供热烟气总管道、热烟气发生炉和不同加热时间的合金烘烤情况时间（分）4080120160200240部位温度（）料仓404042455660供热烟气总管道280308350400510510热烟气发生炉120170230280400512从表1可知，整个铁合金料烘烤过程是一个燃烧室内燃烧产生热气热气流热气与合金交换热合金均热的过程。根据我厂的料仓容积和冶炼周期及钢种情况，铁合金料在料仓中的烘烤周期最小应为150-180分钟，而试验烘烤240分钟料仓温度小于100。经过一个月的调试，未能达到预期目标要求。存在的问题有：（1）管道热损失大，热烟气总管温度最高达554，热烟气支管表面测温最高达329，进热烟气管表面测温最高达239。（2）加大供气流量，热气发生炉仍然产生正压状态。（3）料仓下部（震料口）漏风大。（4）料仓进热烟气管偏小，热烟气流量有限。主要原因是引风机引风由料仓下部（震料口）进空气和料仓进热烟气两部分；因进热烟气管径偏小，且阻力大影响热烟气流速，及料仓下部（震料口）不严密性，为此料仓下部（震料口）进入风单位流量大于热烟气，冷却合金温度的同时，造成引风机吸引热烟气作用降低。大部分热烟气停留在热气发生炉并冒出炉外和供热烟气管道处，热气发生炉和供热烟气管道常处保持在高温状态，加剧热气发生炉和热烟气管道烧损机率。为满足品种钢开发和生产的需要，降低转炉出钢温度，提高炉龄。三钢炼钢厂对现有铁合金在线烘烤系统进行优化设计改造, 改造方案分两阶段进行:第一阶段先改造两个料仓。实施运行达到预期效果后，再进行第二阶段剩余的三个料仓改造。4试验运行结果分析1） 改造方案说明（1）重新设计生产一套与原热烟气发生炉接口完全一制的新热烟气发生炉，新设计的热烟气发生炉如图3。（2）热烟气总管高温段需采用钢管内敷耐火材料，增强其抗氧化性和保温性能。（3）梯形隔栅加大尺寸是为降低热烟气阻力，同时往料口方向延伸，能够增加冷风阻力，并减少热烟气阻力，使料仓中心温度升温快，烘烤均匀，有利于提高烘烤速度。如图4是改进后的隔栅试图。（4）将氮气调温改用鼓风机冷空气调温，改善热烟气发生炉的安全性能。（5）烘烤炉出口温度控制在700以下（5个料仓同时工作热烟气量较大，调控温度稳定性较好，可以控制在700以下，保证热烟气总管的安全）。图3重新设计生产的热烟气发生炉图4隔栅，进、出口安装隔栅2）试验运行结果分析改造完开始点火烘烤，统计烘烤时间120个小时温度数据；热烟气总管温度达455；因改造后的新热烟气发生炉可以免新炉烘炉升温要求，烘烤升温较快，1小时后温度达552。图5为料仓、供热烟气总管道、热烟气发生炉的温度在不同烘烤时间内的变化情况。图5料仓、供热烟气总管道、热烟气发生炉的温度变化从图5可以看出，热烟气发生炉最高温度694，热烟总主管道最高温度636；料仓温度最高达363，平均237。在线烘烤料仓改造试验的合金烘烤温度能达300以上。3）出钢温降情况铁合金烘烤前后对出钢过程温降的影响如表2所示：表2铁合金烘烤前后温降（）烘烤铁合金料未烘烤铁合金料出钢温度氩前温度出钢温降出钢温度氩前温度出钢温降161815685016201565551623157251162415705416231572511625157154162815765216281572561631158150163015765416331582511623156657162715784916311574571625157550162915735616301580501627157255由表2可以看出，在出钢温度基本相同的情况下，采用未烘烤的铁合金料平均出钢温降为55.3，采用在线烘烤的铁合金料平均出钢温降为50.4，出钢温降降低4.9。5、结论（1）重新设计生产的新热烟气发生炉可免新炉烘炉操作，升温较快，烘烤1小时达552。（2）加大隔栅尺寸减少了热烟气阻力，同时减少震料口进冷风量，使料仓中心温度升温快，提高了烘烤速度。（3）改造后的合金在线烘烤系统可使料仓内合金温度达300以上。（4）采用烘烤后的合金料后出钢温降降低了4.9。参考文献: 1 倪满森. 降低出钢温度,实现低过热度连铸. 炼钢, 1999,15(5):10-13.2 朱波. 降低转炉出钢温度的综合措施. 中国冶金, 2011,21(8):43-45.3 左都伟. 降低转炉出钢温度的探索与实践. 湖南冶金, 2003,31(2):32-35.4 陈树林, 姜琳, 左康君, 等. 铁合金烘烤炉改造与实践.冶金丛刊, 2008,176(4):26-29.