【正文】 圖 16 SPAH 生產過程中鋼水溫度變化情況 結論 經過工藝流程：鐵水預處理 分裝混鐵車 轉爐底吹氬 LF 爐精煉 內蒙古科技大學設計說明書 16 板坯連鑄 中寬帶熱軋機組 粗軋 精軋 控制冷卻 卷取 取樣檢驗 包裝 繳庫。為減少回磷、為 LF 爐精煉創(chuàng)造條件，采用擋渣球擋渣出鋼，出鋼過程下渣量≤ 50 mm。ω [C]=%~% ，ω [S]≤ %。根據以上分析，含銅鋼加熱溫度 可有兩個選擇，即低于銅的熔點 1083℃或高于 1100℃。如表 為 焊接結構用耐候鋼牌號及其化學 成分，因此選擇合理的加熱工藝對于避免銅脆有著重要意義。國產耐候鋼的含 C量和 P量均不超過 %, C和 P的總含量最高不超過 %, 未達到 %的限度 , 因此解決了 P對耐候性有利而對焊接性有害的矛盾。由于這種材料的使用使車輛維修周期延長 , 截換率下降 ,在一定程度上緩和了目 前鐵路運力緊張、車輛不足的矛盾。這種鋼結因沒有油漆老化等問題 , 無需涂裝維護 , 大大降低了維護成本 , 當然也就避免了因涂漆影響使用等造成的損失。這層穩(wěn)定化銹層能夠在一定程度上抵御大氣中水氣及有害離子的侵入 , 防止基體金屬進一步腐蝕。還有一種方法是在結構中使用金屬涂覆層進行保護 , 主要是熱浸鍍或噴涂鋅或鋁 , 利用鍍層金屬的陰極保護性能延長鋼結構壽命。耐候鋼的特點是能夠抵御自然大氣條件下的腐蝕。 RHTB 真空精煉脫碳結束后 ,通過添加鋁粒調整脫氧度和 Als 含量。由于出鋼過程脫氧度較高 ,鋼水中氮含量有增加的趨勢 。 RH 輕處理鋼脫氧工藝的現(xiàn)狀及不足 該鋼種原有的脫氧工藝是在出鋼過程中 ,依次加入鋁錠、 FeMn 等進行脫氧 ,然后進行 Cr 等其它成分的合金化。此鋼種脫氧方式存在的不足是 Mn 系等合金的收得率較低(83% )。Al 合金的利用率低 ,消耗量大 ,Al2O3生成量較大。 表 不同鋼種的脫氧方法 鋼種 脫氧劑 脫氧方法 普碳鋼 FeMn、 FeSi、 AMnFe、鋁粒 沉淀脫氧 低碳鋼 FeMn、 AMnFe、鋁線、鋁粒 沉淀脫氧 RH 輕處理鋼 鋁錠、 FeMn、鋁線、鋁粒、 鋁造渣球 沉淀脫氧、真空脫氧、 擴散脫氧 超低碳鋼 鋁錠、 FeMn、鋁線、 鋁粒、鋁造渣球 沉淀脫氧、真空脫氧、 擴散脫氧 普碳鋼脫氧工藝的現(xiàn)狀及不足 該鋼種原有的脫氧工藝是在出鋼過程中 ,依次加入 FeMn、 FeSi 和 AMlnFe 等進行脫氧合金化 ,然后進行其它成分的合金化。 控制系統(tǒng)還包括了動態(tài)控制模型和反饋計算模型的控制技術。終點控制與出鋼合金化 ,即要注意采用計算機終點控制技術 ,來取得爐碳溫度的雙命中 ,此外 ,還要進行沉淀脫氧和真空脫氧 ,并與合金化幾乎可以同時進行 ,最后 ,在出 鋼的時候 ,一定要注意擋渣的工序 ,否則 ,將會嚴重影響煉鋼的質量和效果。合適的裝入制度 ,即爐容比 ,爐池深度和鐵水比例 。 轉爐自動化技術 介紹 自動化轉爐煉鋼主要是先對煉鐵廠提供的鐵水進行預處理 ,然后再對鐵水一定的冶煉加工 ,最后形成鋼。 生產實踐證明 ,轉爐煉鋼廠改造挖潛和改變轉爐操作模式都具有投資省、工期短 ,見效快等優(yōu)點。二是通過對原有轉爐鋼廠的技術改造挖潛。 (6)實現(xiàn)無污染排放噸鋼 SO2排放量 。日本、歐美等先進的鋼鐵生產國，爐外精煉比超過 90%，其中真空精煉比超過 50%，有些鋼鐵廠已達到 100%。有利于提高精煉效率和降低生產成本。 ②高效吹煉，低 [O]冶煉。脫 S，鐵水 [S]最低可達 15pprn。 ③加強設備維護，提高生產作業(yè)率。 (2)形成高效化生產技術為了降低生產成本，近 20年國際鋼鐵企業(yè)一直在致力于高效生產工藝的研究開發(fā)和推廣工作。主要生產設備采用單機匹配原則，即 一一對應。煉鋼裝備技術已完成新的解析重組，形成了工序配套的鐵水預處理一轉爐冶煉一爐外精煉一連鑄技術體系 。如圖 12所示，推廣濺渣護爐工藝之前，國內轉爐平均爐齡僅為 700 一 500 爐，最高爐齡4300 爐 (武鋼 )川。其次中國鋼鐵生產的技術進步也有力地推動了鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展。由于我國廢鋼資源短缺，轉爐煉鋼爐料中廢鋼比較低，近年來我國轉爐鋼鐵料小號如表 所示。 圖 11 1949 年以來中國粗鋼產量變化 與世界各主要產鋼國家相比，我國鐵鋼比較高，近年來我國生鐵產量及鐵鋼比如表 所示。 20xx年、 20xx 年 ,中國粗鋼產量增速相比上年分別下降 8據統(tǒng)計 ,20xx 年我國轉爐鋼產量已近 億 t,約占世界轉爐鋼產量的 25%以上。達到 萬 t。通過對寶鋼引進大型轉爐煉鋼技術的學習、消化 ,于 20 世紀 90 年代中、后期 ,又在寶鋼二煉鋼廠、武鋼三煉鋼廠、 鞍鋼三煉鋼廠、首鋼煉鋼廠先后建成投產了 180t、210t、 250t 大型氧氣頂?shù)讖痛缔D爐 ,從此 ,我國轉爐煉鋼進入了高速發(fā)展期。道納維茨 (Linz,Donawitz)鋼廠誕生 ,簡稱 LD,其后陸續(xù)在一些國家獲得廣泛采用。本設計選用兩座 200 噸轉爐，并進行了 爐型尺寸、金屬結構、傾動機構、轉爐供氧系統(tǒng)、散料系統(tǒng)、煙氣凈化系統(tǒng)等方面的計算，以及鐵水預處理系統(tǒng)、精煉系統(tǒng)、連鑄系統(tǒng)進行了簡要設計和論述。內蒙古科技大學設計說明書 內蒙古科技大學 本科生畢業(yè)設計說明書 題 目： 年產 400萬噸合格鑄坯轉爐 煉鋼工程 —— 轉爐系統(tǒng)主體設計 專 業(yè)：冶金工程 內蒙古科技大學設計說明書 I 摘要 為滿足市場需要，本設計為：年產 400 萬噸合格鑄坯轉爐煉鋼工程 —— 轉爐主體設計。之后確定了車間的布置， 然后進行車間計算和所用設備的規(guī)格和數(shù)量的設計，在此基礎上進行車間尺寸計算，確定各層平臺標高。 1964 年我國 第 1 家氧氣頂吹轉爐煉鋼廠在首鋼建成投產 ,與此同時我國太鋼從奧鋼聯(lián)引進了 2臺 50t氧氣頂吹轉爐 ,使我國的氧氣頂吹轉爐煉鋼進入了發(fā)展的初始階段。 1996 年我國鋼產量首次突破 1 億 t,轉爐鋼產量已達 萬 t。占全國鋼產量比重上升到 %。 我國轉爐煉鋼現(xiàn)狀 轉爐鋼產量 作為轉爐煉鋼主要爐料的生鐵產量逐年增長，為轉爐煉鋼鋼產量的大幅度增長提供了良好而充裕的原料條件。 0、 1 表 11 我國生鐵產量及 鐵鋼比 年度 20xx 20xx 20xx 20xx 生鐵產量 /萬噸 16908 鋼產量 /萬噸 12850 15103 18225 22234 鐵 /鋼比 由于我國廢鋼資源短缺，電力缺乏，電價偏高，致使電爐鋼產量的增長受到一定程度的制約；平爐鋼的淘汰，生鐵資源的充裕，給轉爐鋼產量的增長提供了良好條件，因此轉爐鋼產量近年來獲得了快速增長。 表 13 轉爐鋼鐵料消耗 項目 20xx 20xx 20xx 20xx 20xx 鋼鐵料 /（ kg/t 鋼） 1094 1093 1091 1091 1089 廢鋼 /(kg/t 鋼 ) 98 112 105 92 92 廢鋼比（ %） （ 2） 工序能耗 由于轉爐生產操作技術水平不斷提高，以及各轉錄鋼廠對轉爐煤氣和轉爐煙道汽化內蒙古科技大學設計說明書 4 冷卻蒸汽的回收，使轉爐工序能耗有所降低，有些大型轉爐鋼廠達到賦能煉鋼水平。 轉爐是中國最主要的煉鋼方法，全國轉爐鋼的生產比例超過 86%。采用濺渣護爐工藝后，轉爐爐齡超過 10000 爐，最高達 34000 爐。煉鋼技術的成就體現(xiàn)在轉爐長壽內蒙古科技大學設計說明書 5 高效、計算機全自動煉鋼及高潔凈鋼系統(tǒng)技術、高效連鑄和高品質鑄坯生產技術以及綜合節(jié)能、環(huán)保技術方面。主體生產單元間物流配合依靠輥道或管線輸送。特別是最近 ro 年，鋼鐵生產高效化技術突飛猛進，取得了重大的進展，煉鋼工序高效化生產水平見表 高效化生產，通常包括以下三方面的內容 : ①提高冶煉強度，縮短生產周期。如國外高效連鑄工藝，使連鑄機作業(yè)率高達 98%，轉爐的作業(yè)率達到 97%。脫硅，脫 [Si]技術指標 轉爐 連鑄（厚板坯） 國際先進 國內先進 國際先進 國內先進 冶煉強度 冶煉周期 /min 20 25 — — 生產作業(yè)率 /% 97 90 98 85 爐 齡（爐） 25000 3000 — — 內蒙古科技大學設計說明書 6 率可達 80%以上 。轉爐的任務簡化為脫碳升溫，使爐渣量下降 50%，石灰、合金消耗減少 60%，氧氣利用率提高 10%，鐵損減少 30k/t，縮短冶煉時間 40%，經濟效益非常明顯。 ④廣泛采用爐外精煉技術生產潔凈鋼。 (5)煉鋼節(jié)能 負能煉鋼 (煉鋼工序能耗最低一 (寶鋼 ))。噸鋼煙塵排放量 。近年來一些中小型轉爐鋼廠通過技術改造挖潛已取得了明顯的成效 ,例如水鋼小轉爐鋼廠將原有 3座 20t轉爐逐個擴容至 30 t,車間鋼產量已達到 175 萬 t(20xx 年 )。同時 ,轉爐煉鋼還應 大力推廣濺渣護爐、節(jié)能降耗技術 ,穩(wěn)定提高轉爐操作指標。轉爐冶煉鐵水成鋼 ,主要包含了這樣一個過程 ,首先進行氧化 ,去除雜質 。供養(yǎng)制度 ,即供養(yǎng)壓力 ,強度 ,槍位和氧槍的噴頭等都有考究 。 技術分類 （ 1）檢測技術 :傳統(tǒng)的轉爐煉鋼已經很難適應現(xiàn)代社會的生產要求 ,尤其是隨著檢測技術 ,計算機技術和自動化技術的飛速發(fā)展 ,轉爐煉鋼的自動化技術也隨之改進。轉爐煉鋼還是一個復雜的物化過程 ,通過應用人工智能內蒙古科技大學設計說明書 8 技術 ,可以有效提高其終點命中率 。精煉處理過程根據鋼水的實際脫氧度進行調整 ,脫氧不足時在精煉處理開始通過添加鋁粒調整 ,精煉搬出前再通過添加鋁粒做最后的脫氧度調整。 低碳鋼脫氧工藝的現(xiàn)狀及不足 該鋼種原有的脫氧工藝是在出鋼過程中 ,依次加入 AMlnFe、 FeMn 等進行脫氧 ,然后內蒙古科技大學設計說明書 9 進行其它成分的合金化。AMlnFe 合金的利用率低 ,消耗量大 ,Al2O3 生成量較大 。出鋼后進氬站通過喂鋁線調整鋼水中的氧含量至鋼種要求范圍 ,喂鋁線結束后吹氬至少 3 min 以上 ,然后添加鋁造渣球或熔渣還原劑等擴散脫氧劑。雖然采用了擴散脫氧劑 ,但 因精煉處理過程鋼水中氧含量依然較高 ,精煉結束后鋼包頂渣的氧化性較強 ,連鑄澆注過程中鋼水的 Als 損失較大 (平均為 % )。 該脫氧工藝的不足是雖然采用了擴散脫氧劑 ,但因精煉處理 過程鋼水中氧含量依然較高 ,精煉結束后鋼包頂渣的氧化性較強 ,連鑄澆注過程中鋼水的 Als 損失較大 (平均為 0. 017% )。鋼鐵的銹蝕是鋼結構損壞的主要原因之一，腐蝕損耗也是相當可觀的，據報導北美每年因腐蝕損耗也是相當可觀的，據報 據 報導北美每 年因腐蝕損耗的鋼占年產量的 20%, 在加拿大每年腐蝕損失達到 6 億美元。但應用金屬涂覆層也存在著成本較高、污染環(huán)境、大型構件應用困難 , 以及不易焊接等問題。 耐候鋼在使用時 , 可以涂裝、裸用或進行穩(wěn)定化處理 , 涂裝時的要求與普通碳鋼相同。 耐候鋼的發(fā)展 我國耐候鋼的研制始于年 60 代初 , 當時鐵道部向冶金部提出仿制 Corten 牌號的耐候鋼 ,1965 年試制出 09Mn2Cu 薄鋼板。如圖 所示介紹了耐候鋼的發(fā)展歷程， 圖 13 耐候鋼發(fā)展歷程 耐候鋼的成分 表 為國內各個級別外耐候鋼的化學成分 內蒙古科技大學設計說明書 12 圖 14 耐候鋼的化學成分 Cu、 P是賦于鋼以耐候性的元素 , 但又助長焊接裂紋 , 特別是當含 P量達到 %以上影響更大。含 Cu量低于 %時 , 對焊接性危害不大 , 。對含銅鋼的研究分析表明， 10801100oC是含銅鋼產生表面裂紋臨界溫度區(qū)。 表 16 高耐候性結構鋼牌號及其化學成分。采用銅板和鎳鐵配 Cu和 Ni，由于 Cu 、 Ni元素不易被氧化，所以銅板和 FeNi合金隨廢鋼一起加入爐內參考回收率98%，其他合金在出鋼 1/5 時開始加入，加入 的順序為硅錳合金 硅鐵 磷鐵 內蒙古科技大學設計說明書 15 低碳鉻鐵，出鋼 4/5 時加完。 （ 2） LF 精煉工藝 生產 SPAH 鋼時，鋼水經 LF 爐精煉處理后，在 LF 爐對鋼水化學成分和溫度進行調整，通過造還原渣對 鋼水進一步脫氧、脫硫，并采用φ 13 mm的硅鈣線進行鈣處理，改變夾雜物形態(tài)，從而改善鋼水的可澆性喂線景 m/t 鋼喂線速度 3 m/s。可以有效的防止因加入 Cu元素造成的耐候鋼易斷裂問題，而且可以生產出合格的耐候鋼產品。拉速控制在 ~ m/min，二冷段采用中冷模式，鋼水溫度是煉鋼生產的重要參數(shù)，溫度控制