转炉炼钢设计说明书.doc

转炉炼钢设计说明书事故处理一、转炉工艺事故及处理1、低温钢1.吹炼过程合理控制炉温，避免石灰结坨。2.吹炼过程加入重型菲钢，过程温度控制应适当偏高些。3.出钢口修补时不要口径过小，以免出钢时间长，降低钢水温度。4.吹炼过程若温度过低可采取调温措施。通常的办法是向炉内加硅铁、锰铁，甚至金属铝，并降低枪位，加速反应提高温度，若出钢后发现温度低，要慎重处理，必要时可组织回炉以减少损失，切不可勉强进行浇注。若钢水含碳量高，可采取适当补吹进行提温。2、高温钢 吹炼前发现炉温过高，可适当加入炉料冷却熔池，并采取点吹使溶池温度，成分均匀，测温合格后即可出钢。 吹炼过程中发现温度过高，要及时采取降温措施，可向炉内加入氧化铁皮或铁矿石，应分批加入注意用量。3、化学成分不合格 （1）碳不合格控制脱碳时间，或加入冷却剂。 （2）硫不合格吹炼过程注意化好渣，保护炉渣流动性要好，碱度要高，渣量相应大些，炉温适当高些。同时注意观察了解所用原料含硫量的变化，采用出钢挡渣技术，严禁出钢下渣。 （3）锰不合格a.认真计算合金加入量，坚持验称制度，合金要分类按规定堆放，铁水装入量要准确，准确判断终点碳，注意合金加入顺序及吸收率变化，准确判断余锰量。B.采用出钢挡渣技术，严禁出钢下渣。 （4）磷不合格a.认真修补好出钢口，采用出钢挡渣技术，尽量减少出钢时带渣现象。控制合理炉渣碱度及终点温度，出钢后投加石灰稠化炉渣。B.第一次拉碳合格后，若碳高需补吹则要根据温度，碱度等酌情补加石灰，调整好枪位，防止氧化铁还原太多炉渣产生返干，坚持分析终点磷，尽量缩短钢水在包中停留时间。4、回炉钢水回炉钢水的处理1）与铁水按比例配合再回炉，利用铁水的化学热来进行回炉钢水的冶炼。 2）整炉回炉的钢水一般可分成23次，即每包铁水中兑入12或13回炉钢水，以保证有足够的热量。 3）吹炼回炉钢水的炉次一般不加废钢，由于回炉钢水中磷、硫较低，可以适当减少部分渣料。 4）兑有回炉钢水的铁水其碳也较低，纯供氧时间也可相应缩短。5）部分回炉的钢水视回炉量的大小可按上述要求分别兑入12包铁水后回炉冶炼。二、转炉设备事故及处理1. 氧枪漏水严重应立即提枪到换枪位，同时关闭进水阀门，迅速将氧枪横移（选择单动）到检修位，此时炉内积水过多，千万不能动炉，待炉内水蒸发完后，再重新组织冶炼。2. 氧枪跌落方案一：氧枪跌落后，应缓慢关闭氧气阀门，同进严禁动炉，确认炉内无误后，再提升处理氧枪。检查钢丝绳及氧枪是否正常，否则进行更换。方案二：氧枪跌落后，如果处理时间过长，用安排先将氧枪吊起，再将炉内钢水倒出，钢水按回炉处理。3. 氧枪突然大量漏水后，应立即提枪，并关闭氧枪水，将氧枪移出。同时严禁动炉，等待炉内水蒸发完，确认无误后，在向出钢侧摇动炉体。 4. 烟道（烟罩）突然大量漏水。方案一：烟道（烟罩）突然大量漏水后，应立即提枪，停止冶炼。关闭漏水烟道（烟罩）的冷却水。同是严禁动炉，等待内水蒸发完，确认无误后，在动炉。动炉时应先摇向出钢侧。随后安排焊补漏水部位。方案二：如果处理时间过长，在确认炉内水蒸发完后，可安排钢水翻出。5. 氧枪回火 发现氧枪回火，应紧急断氧，关闭手动截止阀。如果火焰继续蔓延同，关闭总截止阀。如仍制止不住时，应立即通知总调关闭供氧总管道阀门。6. 吹炼过程中发生氧枪停电事故，应立即投入UPS电源，将氧枪提升到等待位，停止吹炼。7. 氧枪在吹炼过程中，出现升降失灵或钢丝绳张力异常，应立即按主控室操作台上的“紧急停止”，同时关闭氧气，停止吹炼。8. 装料、出钢、出渣操作时，出现倾动异常或控制失灵，应立即按相应操作台“非常停止”或“非常复归”按钮，停止操作。9. 炉体漏钢事故处理。 出钢、倒渣过程中发生炉体漏钢，应立即按非常复归操作，关闭挡火门，同时所有人员撤离现场，视情况，判断漏点情况，果断将炉内钢水倒入钢包中，再将钢水倒入钢水跨北部的沙盘内，凝固后在进行清理。要求现场提前备好沙盘。 10. 出钢过程中，若出现漏包、窜包事故，应立即将炉子摇起，将钢包车开到钢水接受跨，由行车调走处理。11. 汽化系统缺水或漏水严重，立即停炉处理。 12. 钢水包漏钢方案一：包壁漏时，如挂小钩侧漏，可立即进行倒包操作，将钢水全部倒出后处理此钢包；如挂小钩对侧漏，可等待钢水不漏后，在进行处理。方案二、滑板系统漏时，应立即将钢包转至事故包上方。方案三、透气砖部位漏时，在连铸机浇注位时可将钢包转到事故包上方；在其他位置时，可安排倒包，或浇入事故沙盘。三：返干与喷溅处理1：产生返干后的处理方法： （1）补加一定量的氧化铁皮，铁皮中w(Feo)含量在90以上，加入后能迅速增加w(FeO) 含量。 （2）适当提高枪位，使w(FeO)量增加； （3）在提高枪位的同时还可以适当调低吹炼氧压；延长吹炼时间，降低脱碳速度，同样可以促使w(FeO)量增加，达到消除返干的目的。2：喷溅处理1：爆发性喷溅2：泡沫性喷溅3：金属喷溅金属喷溅处理方法：开吹后不久的飞溅随渣料的熔化会自动消失；而因返干产生的喷溅则应适当提枪并加适量萤石或氧化铁皮。泡沫喷溅处理方法：一旦发现炉渣已经严重泡沫化了，应先提枪击碎或加白云石破坏；而后立即降枪硬吹一定时间，消耗渣中的氧化铁。爆发性喷溅处理方法：停吹，清理。在操作中防止喷溅的基本措施是：控制好熔池温度，前期不过低，中、后期不过高。严格避免强烈冷却熔池，以确保脱碳反应均衡地发展，消除爆发式C-O反应；同时控制好渣中(FeO)含量，使渣中(FeO)不出现明显聚集现象，防止炉渣过分发泡或引发爆发性的C-O反应。在吹炼中期注意控制渣中(FeO)，勿使过低，以免炉渣严重返干，造成金属喷溅。 转炉炼钢工艺制度一：装入制度1.装入量的确定装入量指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量，它是决定转炉产量、炉龄及其他技术经济指标的主要因素之一。确定合适的炉容比炉容比：它是指转炉内自由空间的容积与金属装入量之比(m3/t) 通常在0.7-1.1波动2.装料操作先装废钢后兑铁水废钢直接撞击炉衬，运用此法可防止兑铁水喷溅，但补炉后的第一炉钢应采用前法。二：供氧制度1.供氧强度、供氧时间、喷嘴前氧压计算见氧枪设计计算枪位变化2.枪位：指氧枪喷头端面距静止液面的距离，常用H表示，单位：m。枪位的变化范围H=（3550）d喉d喉喷头喉口直径氧枪最低点H=35 d喉= 1.54m氧枪最高点H=50 d喉= 2.2mm3.氧枪操作：采用低高低高低枪位操作由于铁水温度较低，前期先低枪位提温，防止前期温度过低。然后采用高枪位操作，使渣中wFeO达25-30，促使石灰熔化，尽快形成具有一定碱度的炉渣，增大前期脱硫和脱磷效率，同时也避免酸性渣对炉衬的侵蚀。在炉渣化好后降枪脱碳，为避免在碳氧化剧烈反应期出现返干现象，适当提高枪位，使渣中wFeO保持在10-15，以利于磷、硫继续去除。在接近终点时先提枪化渣再降枪加强熔池搅拌，继续脱碳和均匀熔池成分和温度，降低终渣（FeO）含量。三：造渣制度1.采用单渣法单渣操作：开吹时加入石灰总量的60 70%, 在第一批渣料化透的基础上，将其余部分石灰少量多次加入，拉碳前3min加完。定义：转炉炼钢中吹炼中途不换渣即只造一次渣的操作方法叫单渣法。特点：冶炼时间短，渣料消耗少，生产成本低且劳动强度小。但其去硫率约35%，去磷率为90%左右，适合于吹炼含Si、P、S较低的铁水，或生产P、S要求不高的钢种。2.渣料的加入方法：1. 渣料分批加入目的：渣料应分批加入以加速石灰的熔化（否则，会造成熔池温度下降过多，导致渣料结团且石灰块表面形成一层金属凝壳而推迟成渣）。批次：单渣操作时，渣料通常分成两批：第一批60 70%及白云石全部（冶炼初期炉衬侵蚀最严重）；第二批加入其余石灰。3. 加料时间 第一批渣料在开吹的同时加入。 第二批渣料在硅及锰的氧化基本结束、头批渣料已经化好、碳焰初起的时候加入 。4.造渣要求：初渣早化，中渣化好，终渣化透。要求终渣碱度3.04.0，终渣MgO：8 12%, （FeO）16%。5.：铁矿石每批加入量300kg，高温、碳激烈氧化、终点前3min严禁加矿石。加矿石为了不降低渣碱度，应补加石灰，每加入100kg矿石补加石灰4060kg。6:化渣剂在返干且炉温较高时，可适量加入氧化铁皮调整；当温度较低时，可适量提高枪位。7:当产生泡沫渣时，可加少量白云石压制。8.:终点温度高，可加200300kg白云石调整。调温用白云石量 0.5kgt钢时，必须下枪点吹，且点吹时间20s，枪位控制在1.6 2.0m。9.石灰、白云石加入量的确定解：石灰加入量=2.14（【%Si】铁水量+【%Si】废钢量+【%Si】生铁块量）R1000/（【%CaO】-R【%Si】）=4573.18kg铁水带渣量为：113.310000.5%=566.5kg铁水带渣带入的SiO2应考虑铁水渣中CaO相当的SiO2 量【% SiO2】=【% SiO2】-【%CaO】/12=25.3%铁水带渣需补加石灰量：=R（【% SiO2】铁水带渣量）/（【%CaO】-R【% SiO2】）=675.6kg石灰加入量=（4573.18+675.6）/0.9=5832.23kg石灰带入MgO量：5832.234.9%=285.77kg炉衬饰损带入MgO量（113.3+70）10000.05%77%=51.32kg计算终渣MgO量（113.3+20）100010%12%=1599.6kg轻烧白云石加入量=（1599.6-51.32-285.77）/37%=3412.18kg计算轻烧白云石补加量计算轻烧白云石相当的石灰量石灰加入量 kg转炉冶炼渣料加入批数批数第一批第二批第三批石灰用量60 70%1/3(少量多次)根据需要轻烧白云石用量全部视情况加入加入时间于开吹1min内第一批渣料化好后再少量多次加入四：温度制度温度制度：吹炼过程温度和终点温度的控制。1：实际生产过程温度的控制1.温度控制方法： 适时加入需要数量的冷却剂。其关键是准确确定冷却剂用量和最适当的加入时间。操作要点：A.废钢：开吹前加入。B.铁矿石（铁皮）：随造渣剂加入，采用分批加入方式。其中关键是选好二批料加入时间，即必须在初期渣已化好，温度适当时加入。C.若发现熔池温度不合要求，凭经验数据加入提温剂或冷却剂加以调整吹炼过程温度控制A.吹炼初期如果碳火焰上来的早（之前是硅、锰氧化的火焰，发红），表明炉内温度已较高，头批渣料也已化好，可适当提前加入二批渣料；反之，若碳火焰迟迟上不来，说明开吹以来温度一直偏低，则应适当压枪，加强各元素的氧化，提高熔池温度，而后再加二批渣料。B.吹炼中期可据炉口火焰的亮度及冷却水（氧枪进出水）的温差来判断炉内温度的高低，若熔池温度偏高，可加少量矿石；反之，压枪提温，一般可挽回1020。C.吹炼末期接近终点（据耗氧量及吹氧时间判断）时，停吹测温，并进行相应调整：若温高，加石灰降温。若温低，加Fe-Si并点吹提温。2：出钢温度的确定1.确定依据： 保证浇注温度高于所炼钢种凝固温度2030（小炉子偏上限，大炉子偏下限）。考虑出钢过程和钢水运输、镇静时间、钢液吹氩时的降温，一般为4080。考虑浇注方法和浇注锭型大小所用时间的降温。2.确定出钢温度T出钢 T出钢 T凝 t过热T总确定钢种的出钢温度：已知：成品钢水成分是：wC=0.04%，wSi=0.02%，wMn=0.16%，wP=0.015%，wS=0.01%，钢水中气体降温7Tf=1538-(0.0465+0.028+0.155+0.01530+0.0125)-7=1528 取t过热=25 ，T总=70 则出刚温度T=1528+25+70=1623 五：终点控制和出钢1.终点碳的控制方法拉碳法定义：指熔池含碳量达到出钢要求时，停止吹氧，此时熔池中不但P、S和温度符合出钢要求，而且计入铁合金带入金属中的碳后，钢水中的碳也能符合所炼钢种的规格要求。（终点碳：钢种规格-合金增碳量。）一次拉碳转炉吹炼中将钢液的含碳量脱至出钢要求时停止吹氧的控制方式 。2.出钢操作红包出钢定义：出钢前将钢包内衬烤至发红达8001000。目的：减少出钢时的温降，从而降低出钢温度（1520），增加废钢用量（15kg/t），并提高炉龄（150炉次）。 2.挡渣出钢目的：减少出钢时的下渣量，提高合金元素的收得率、防止钢液回磷（转炉炼钢多是出钢时在包内进行脱氧合金化）。挡渣球作用：减少出钢时的后期下渣（出钢结束时，正好座在出钢口上挡住炉渣）。要求：挡渣球的密度要介于钢液与熔渣之间，通常为4.25.0kg/cm3，浸入钢液的深度为球的1/3左右，保证钢水流尽而又能挡住炉渣。投球的位置：应为出钢口的正上方。投球的时间：应在出钢结束前1min左右。六：脱氧合金化1.脱氧操作上：先加弱脱氧剂，后加强脱氧剂。使用复合脱氧剂时，其脱氧元素含量的比例要合适。2.脱氧方法沉淀脱氧将比铁与氧亲合力更强的元素加入钢水中，该元素与氧结合，生成不溶解于铁中的氧化物（脱氧产物），该产物上浮入炉渣达到脱氧的目的。脱氧产物以沉淀形态排出，故名沉淀脱氧。.脱氧合金化操作定义 脱氧操作向钢中加入脱氧元素（脱氧剂），使之与氧发生反应，生成不溶于钢水的脱氧产物，并从钢水中上浮进入渣中，使钢中氧含量达到所炼钢种的要求的操作称为脱氧。合金化向钢中加入一种或几种合金元素，使其达到成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。区别合金元素的价格通常较高，希望尽量少氧化；脱氧元素则比较便宜，先加入，让其充分脱氧以免后加入的合金元素氧化烧损。（脱氧元素先加，合金化元素后加。）3.合金加入量的确定：石灰加入量合金加入量计算 根据合金加入量七：溅渣护炉1.基本工艺参数 1)熔池内的合适渣量 按照溅渣实践，对于出钢量在6570t的太钢转炉，附着在炉衬上的炉渣重量为2t左右。根据冷态试验结果，各种顶吹气体流量条件下，均以11渣量溅渣效果最好。 目前，鞍钢三炼钢厂渣量控制在80-110kgt钢，溅渣效果良好。国内几家钢厂溅渣实践和效果表明，渣量在100kgt较为合适。 2)炉渣性质 (1)渣成分 减少炉衬侵蚀的重要措施是提高渣中MgO含量。当渣中MgO达到饱和时，炉衬中MgO溶解量就会减少，炉衬寿命提高。渣中MgO含量与炉渣碱度有关，在终渣碱度(CaOSiO2)为3左右、MgO含量8左右就可以保证MgO达到饱和。 渣中FeO的矿物组成大多为各类低熔点铁酸盐，而且FeO含量越高，铁酸盐就越多，渣流动性就越好，对炉衬侵蚀作用加大且不容易附着在炉衬上。操作中必须严格控制渣中FeO含量。要求渣中（FeO）20 (2)炉渣粘度 若炉渣粘度大，则渣稠不易溅起，溅渣量迅速下降，稠渣则在炉衬上的附着力差；粘度小，渣稀，溅渣覆盖较易，但覆盖层较薄，摇炉有挂渣流落现象，需加渣料调整以保证炉渣粘度适当。 (3)调渣剂 溅渣层抗侵蚀能力是影响护炉效果的重要因素。提高渣的熔化温度，有利于提高护炉效果。为此，需加入调渣剂，使炉渣改质，以满足提高熔化温度的需要。 3)氮气压力和流量 高压氮气是溅渣的动力，其压力、流量直接影响溅渣效果。按照各厂溅渣经验，氮气压力一般与氧气压力接近时，可取得较好效果。 4)顶吹喷枪工艺参数 枪位 枪位对溅渣高度有明显影响，最佳枪位应根据自身条件在实践中确定。不同顶气流量下，最大溅渣量与一定枪位对应，枪位过高或过低都使溅渣量减少。对50t转炉的冷态模拟研究也表明，最大溅渣量与最佳枪位相对应，溅渣枪位应控制在16001800mm，若要增加转炉上部挂渣厚度，可适当降低枪位。 5)溅渣时间 溅渣时间通常是根据炉子吨位、供气量、炉内渣量、炉渣状况及生产节奏等因素综合考虑，目前我国各钢厂一般吹氮时间为35min。 吹氮还有冷却炉渣的作用。一般在吹氮的前2min时间内主要是冷却炉渣，因为在这段时间内炉渣还比较稀，即使溅到炉壁上也附挂不好。当吹氮到2min以上时，炉渣才开始大量溅起，可喷溅到炉帽处，倒炉观察时炉衬挂渣情况良好。 溅渣时间越长，炉衬挂渣越多，但时间过长会造成炉底、熔池炉壁沾挂渣过多，造成炉底上涨，同时，溅渣时间过长会影响生产节奏。因此，溅渣时间要根据自身具体条件加以确定。 氧枪喷头设计计算步骤如下：(1) 计算氧流量。根据物料平衡热平衡计算得，每吨金属耗氧量为45.67m3/t，氧气利用率取85%，转炉金属收得率为90%，则转炉吨耗氧量由计算可得，约为60 m3/t，若吹氧时间取18min，则氧流量为：Q=60x120/18=444.3（m3/（tmin）(2) 选用喷孔出口马赫数。马赫数Ma选取为2.0，四孔喷头，喷孔夹角为12。(3) 理论计算氧差。理论计算氧差通过查等熵流来确定。等熵流的实验数据见表1。表1 等熵流的实验数据Map/p0/0T/T0A/A01.950.13810.24320.56801.6191.970.13390.23780.56301.6461.990.12980.23260.55891.6742.000.12780.23000.55561.6882.030.12200.22250.54821.7302.050.11820.21760.54331.760表中 Ma马赫数； P转炉炉膛内气体压力，亦即喷孔出口处气流的压力，Pa； p0使用氧压，在设计喷头时按理论计算氧压选取，Pa； 进入喷孔前氧气的体积质量，kg/ m3； 0离喷孔前氧气的体积质量，kg/ m3； T进入喷孔前氧气的温度，K； T0氧气滞止温度，K； A喷孔出口总断面积，即A出，m2； A0喷头喉口总断面积，即A喉，m2。查等熵流表，当Ma=2.00时，p/p0=0.1278，一般炉膛压力与大气压接近，p=0.0981MPa代入，则使用氧压为：p0=x106=0.77 x106Pa计算喉口直径(d喉)。每孔氧流量q=Q/4=444.3/4=111.1 m3/min，应用公式：q=1.782xCDx式中 CD喷孔流量系数，对三孔喷头=0.900.96； T0氧气滞止温度，K，一般按当地夏天温度选取，T0=273+(3040)K；令CD=0.93,T0=273+35=308K，并将p0=0.77x106Pa代入上式：111.1=1.782x0.93x=19.46cm2则d喉=44mm(5) 计算出口直径（d出）。依据Ma=2.0，查等熵流表得A/A0=1.688A出=1.688x2565.4mm2d出=mm(6) 计算扩张段长度（L)。取半锥角为5：tan5=L=75.44mm(7） 收缩段的长度（L收）。L收=1.2xd喉=1.2x44=52.8mm(8) 喷孔喉口长度（L喉）的确定。L喉=10mm炉型尺寸设计说明解：炉型主要尺寸的确定1） 熔池直径（D）熔池直径的经验公式D= 式中D-熔池直径，m G-新炉装入量，t t-吹氧时间，min由于转炉公称容量100t的吹氧时间为（16-20）min取平均值18min k-比例系数 对于50-120t转炉k=1.75-1.85则取k=1.85D=1.85X=5.034m2） 熔池深度H。设计采用筒球型熔池。它由圆柱体球缺体两部分组成，球缺体的半径R一般球缺体的半径R为熔池直径的1.1-1.25倍取当R=1.1时，金属熔池的体积V熔为： V熔=0.79 H。D2-0.046 D2因而H。=由于纯铁的密度为7.88t/m3则V熔=m/p=133.3/7.88=17m3则：H。=1.142mb炉帽部分尺寸（1）炉帽倾角 一般取60-80，大炉子取下限，以减小炉帽高度，取6002)炉口直径d一般炉口直径d=（0.43-0.53）D大炉取下限，小炉取上限，此时取0.45.则d=0.455.034=2.265m3） 炉帽高度H帽炉帽的高度是截锥体高度（H截）与炉口直线段高度（H直）之和，设置直线段的目的是为了保护炉口形状和保护水冷炉口，其高度H直一般300-400mm取350mm炉帽高度的计算公如下H帽= H截+ H直=（D-d）/2+350=2.75mV帽=V锥+V直=H椎（D2+Dd+d2）/12+d2H直/4 =27.7m3C）炉身部分尺寸转炉在熔池面以上炉帽以下的圆柱体部分称为炉身，一般炉身直径就是熔池直径，炉身高度按下式计算设计转炉的炉容比一般为0.9-1.05m3/t，此时取1V身=V总V帽V熔=133.327.717=88.6m3V身=D2H身/4H身=4.45m 式中V总-转炉的有效容积，可根据转炉吨倍和选定的炉容比确定，m3 V帽、V身、V熔 -分别为炉帽，炉身和金属熔池的容积，m3 H身 -炉身高度，m3d出钢口尺寸出钢口主要参数包括出钢口位置，出钢口角度及出钢口直径（1） 出钢口位置出钢口的内口应设在炉帽与炉身的连接处。此处在倒炉出钢时位置最低钢水容易出净又不易下渣。（2）出钢口角度一般为150-250此时取150（3）出钢口直径按下列经验公式计算：d出=0.172m 式中d出-出钢口直径，cm； T-转炉的炉容比，te:炉衬厚度 转炉底部炉衬厚度取1.5m侧厚度为1.6m炉帽炉衬厚度为1.4m二：炉型尺寸如下： 转炉炉型示意图：