【文章內容簡介】 用電弧加熱鋼液，用電磁感應或氬氣流攪拌鋼液，可進行長時間的精煉操作，多用于生產高合金鋼。這類設備還可作鋼液保護爐，用于多爐聯合生產特大鋼錠。 連鑄即為連續(xù)鑄鋼的簡稱。在鋼鐵廠生產各類鋼鐵產品過程中，使用鋼水凝固成型有兩種方法：傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。而在二十世紀五十年代在歐美國家出現的連鑄技術是一項把鋼水直接澆注成形的先進技術。與傳統(tǒng)方法相比，連鑄技術具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質量，節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢。連續(xù)鑄鋼的具體流程為：鋼水不斷地通過水冷結晶器，凝成硬殼后從結晶器下方出口連續(xù)拉出，經噴水冷卻，全部凝固后切成坯料的鑄造工藝過程。如果連鑄生產薄板坯，那么還可以進入 連鑄連軋工藝進行進一步的加工。連鑄除了鑄鋼之外，還可以鑄造鋁、銅制產品。 從二十世紀五十年代開始，連鑄這一項生產工藝開始在歐美國家的鋼鐵廠中，這種把液態(tài)鋼水經連鑄機直接鑄造成成型鋼鐵制品的工藝相比于傳統(tǒng)的先鑄造再軋制的工藝 7 北京科技大學高等工程師學院工程實踐II報告 大大縮短了生產時間，提高了工作效率。到了八十年代，連鑄技術作為主導技術逐步完善，并在世界各地主要產鋼國得到大幅應用，到了九十年代初，世界各主要產鋼國已經實現了90%以上的 連鑄比。中國則在改革開放后才真正開始了對國外連鑄技術的消化和移植；到九十年代初中國的連鑄比僅為30%。連鑄機主要由 中間罐、 結晶器、 振動機構、 引錠桿、 二次冷卻道、 拉矯機和 切割機組成。中間罐是裝盛鋼水的部位，加熱成液態(tài)的鋼水首先裝在鋼包中，由 天車拉運至中間包上方，并把鋼水倒入中間包中。中間包中的鋼水再經由管道進入結晶器。液態(tài)金屬的溫度可以隨合金大幅增加嚴格控制。 結晶器是連鑄機的核心部件，連鑄生產的主體思想是把液態(tài)的鋼水直接鑄造成成型產品，結晶器就是把液態(tài)鋼水冷卻出固態(tài)鋼坯的部件，它是由一個內部不斷通冷卻水的金屬外殼組成，這個不斷輸送冷卻水的外殼把與之相接觸的鋼水冷卻成固態(tài)。另一方面，結晶器的形狀還決定了連鑄出的鋼坯外形，如果結晶器的橫截面是長方形，連鑄出的鋼坯將是薄板坯；而正方形形狀的結晶器橫截面拉出的鋼坯將是長條形，即方坯。與結晶器相連的部件是振動機構，該機構在生產過程中通過不斷地振動帶動結晶器一同振動，排除液態(tài)金屬中的氣體，幫助凝結成固態(tài)外殼的鋼坯從下方拉出。引錠桿在連鑄機剛開始生產時起拉動第一塊鋼坯的作用。在液態(tài)鋼水在結晶器中凝結之后，引錠桿將鋼坯從下方拉出，同時拉開連鑄生產的序幕。在拉出鋼坯之后，第一個經過的區(qū)域是二次冷卻道，在二次冷卻道中向鋼坯噴射冷卻水，將鋼坯將逐漸從外表冷卻到中心，沿著輥道進入拉矯機。拉矯機的作用是將連鑄坯拉直，以便于下一步工序的進行。拉矯機的后方是切割機。對于生產出不同形狀的鋼坯，使用的切割機也就不同。連鑄薄板坯多用大型 飛剪，而條狀坯則多使用與鋼坯同步前進的 火焰切割機。 雖然高度的自動化有助于生產出無收縮鑄件，但如果液態(tài)金屬事先不除盡雜質，在鑄造過程中會出現問題。氧化是液態(tài)金屬雜質的主要來源，氣體、礦渣或不溶合金也可能卷入液態(tài)金屬。為防止氧化，金屬盡量與大氣隔離。在中間包，任何夾雜物包括氣泡，其他礦渣或氧化物，或不溶合金也可能被夾雜在渣層。 一個主要的連鑄問題是連鑄坯的斷裂。如果凝固的金屬外殼過薄，有可能導致鋼坯在拉出一定長度后下方的金屬將上方正在凝結的金屬拉斷，導致鋼水泄露，進而破壞其 8 北京科技大學高等工程師學院工程實踐II報告 他機器而發(fā)生事故。通常情況下，斷裂是由于過高的拉出速度，使凝固的外殼沒有足夠時間來產生所要求的厚度；也有可能是拉出的金屬溫度仍然過高，這意味著最終凝固時間大大低于矯直輥和地方鏈斷裂整頓期間，由于應用的壓力。阿突破，也可能發(fā)生，如造成撕裂。如果傳入的金屬過熱，可以通過減慢拉出速度來防止斷裂。 另一個可能出現的問題是碳化物，鋼鐵與溶解氧反應也可能產生碳化物。由于金屬是液態(tài)，這種碳化反應是非常的快，同時產生大量高溫氣體，如果是在中間包或者結晶器中發(fā)生碳化反應，氧元素還會反應生成氧化硅或氧化鋁，如果產生過多的氧化硅或氧化鋁將有可能堵塞中間包與結晶器中間的連接管，進而導致破壞生產。 連鑄技術的迅速發(fā)展是當代鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一個非常引人注目的動向，連鑄之所以發(fā)展迅速，主要是它與傳統(tǒng)的鋼錠模澆鑄相比具有較大的技術經濟優(yōu)越性，主要表現在以下幾個方面 。簡化生產工序：由于連鑄可以省去初軋開坯工序，不僅節(jié)約了均熱爐加熱的能耗，而且也縮短了從鋼水到成坯的周期時間。近年來連鑄的主要發(fā)展之一是澆鑄接近成品斷面尺寸鑄坯的趨勢，這將更會簡化軋鋼的工序。提高金屬的收得率 ：采用鋼錠模澆鑄從鋼水到成坯的收得率大約是84～88%，而連鑄約為95～96%，因此采用連鑄工藝可節(jié)約金屬7～12%，這是一個相當可觀的數字。日本鋼鐵工業(yè)在世界上之所以有競爭力，其重要原因之一就是在鋼鐵工業(yè)中大規(guī)模采用連鑄。從1985年起日本全國的連鑄比已超過90%。對于成本昂貴的特殊鋼，不銹鋼，采用連鑄法進行澆鑄，其經濟價值就更大。我國的武漢鋼鐵公司第二煉鋼廠用連鑄代替模鑄后，每噸鋼坯成本降低約l70元，按年產量800萬噸計算。由此可見，提高金屬收得率，簡化生產工序將會獲得可觀的經濟效益。節(jié)約能量消耗： 據有關資料介紹，生產1噸連鑄坯比模鑄開坯省能627～1046KJ，～，再加上提高成材率所節(jié)約的能耗大于100kg標準煤。按我國目前能耗水平測算，每噸連鑄坯綜合節(jié)能約為130kg標準煤。改善勞動條件，易于實現自動化 ：連鑄的機械化和自動化程度比較高，連鑄過程已實現計算機自動控制，使操作工人從笨重的體力勞動中解放出來。近年來，隨著科學技術的發(fā)展，自動化水平的提高，電子計算機也用于連鑄生產的控制，除澆鋼開澆操作外，全部都由計算機控制。連續(xù)鑄鋼是一項系統(tǒng)工程，涉及煉鋼，軋鋼，耐火材料，能源，備品備件，生產組織管理等一系列的工序。多年的生產實踐證 9 北京科技大學高等工程師學院工程實踐II報告 明：只有樹立“連鑄為中心，煉鋼為基礎，設備為保證”的思想，才能較好地掌握現代連鑄技術，連鑄工藝的采用，改變了傳統(tǒng)的工藝要求、操作習慣和時間節(jié)奏。這就要求操作者和技術人員加強學習，更新知識，以適應連鑄新技術的發(fā)展，做好技術培訓工作。 巡查維護和修理工作，必須在停澆時完成。維護和修理工作，電器系統(tǒng)必須切斷開關，懸掛禁止操作牌，以防他人合閘。澆注時禁止進行冷床區(qū)域的調整、維護和修理工作。冷床有任何動作時，禁止進入冷床擺梁區(qū)域。進入冷床區(qū)域之前和走出床區(qū)域之后，必須同控制室聯系，建立聯系確認信號。對冷床的巡查、維護和修理必須在設備停止時進行。調整、維護、修理冷床時，相鄰設備必須斷開，并確保防止其合閘。吊運冷床部件時，對吊索具必須檢查確認，準確指揮吊運。 五天的實習讓我對“大國重器”四個字又有了進一步的認識，國家的富強需要數代人的艱辛努力。想到回到學校的學習與自己將來的發(fā)展方向，還有些迷茫。但有一點可以確定，我必將為祖國的崛起貢獻一份力量，貢獻的大小，就取決于我今后的努力。 本次鋼鐵生產全流程的虛擬仿真主要內容為鋼鐵生產的全過程。 下面主要記述：燒結、高爐煉鐵、轉爐煉鋼、精煉以及連鑄。 在利用固相反應制備無機固體化合物時，反應的速率由擴散過程控制，常常需要較高的溫度才能使反應有效地進行。另外一些固體化合物是固液相組成的化合物，在熔化時會發(fā)生分解反應，故燒結一般應在產物熔點以下進行，以保證得到均勻的物相。但是燒結溫度也不能太低，否則會使固相反應的速率太低。在很多情況下，燒結需要在特定的氣氛或真空中進行?？刂茻Y過程的氣相分壓非常重要，特別是當研究的體系中含有價態(tài)可變的離子時，固相反應的氣相分壓將直接影響到產物的組成和結構。例如，在銅系氧化物高溫超導體的合成中，燒結過程必須在嚴格控制氧分壓，以保證得到具有確定結構、組成和銅價態(tài)分布的超導材料。 10 北京科技大學高等工程師學院工程實踐II報告 高爐煉鐵生產前，將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑，加入適量的水，經混合和造球后在燒結設備上使物料發(fā)生一系列物理化學變化，燒結成塊的過程。在生產上廣泛采用帶式抽風燒結機生產燒結礦。主要包括燒結料的準備，配料與混合，燒結和產品處理等工序。 采用兩座高爐共用一個料倉，以節(jié)省空間。主要設備如下： *高爐 橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技 術經濟指標良好，工藝 簡單 ，生產量大，勞動生產效率高，能耗低等優(yōu)點，故這種方法生產的鐵占世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧、硫、磷，還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質（主要為脈石SiO2）和石灰石等熔劑結合生成爐渣（主要為CaSiO3等），從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵，還有副產高爐渣和高爐煤氣。 11 北京科技大學高等工程師學院工程實踐II報告 圖 邯鄲鋼鐵公司的高爐遠景 *高爐熱風爐 熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現。理論研究和生產實踐表明，采用優(yōu)化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。 圖 出鐵口鐵水 12 北京科技大學高等工程師學院工程實踐II報告