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精煉快速脫硫工藝探討

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-09-21  作者:魏國立  瀏覽次數(shù):491
 
核心提示:摘要:結(jié)合生產(chǎn)實踐,就影響精煉脫硫效果的因素進行了探討。通過探討認為,轉(zhuǎn)爐下渣、轉(zhuǎn)爐終點碳、精煉渣系的選擇、過程吹氬以及快速成渣工藝對精煉脫硫效果均有顯著影響,應嚴格按照各鋼種工藝條件控制轉(zhuǎn)爐下渣和轉(zhuǎn)爐終點碳、根據(jù)產(chǎn)品的特點選擇精煉渣系、應用快速成渣技術(shù)。近年來,隨著鋼鐵高效化的發(fā)展,煉鋼工藝環(huán)節(jié)拋棄了混鐵爐等流程,不太穩(wěn)定的鐵水波動給煉鋼生產(chǎn)造成直接的影響,甚至造成廢品或者生產(chǎn)中斷的事故。部分公司為了解決這一矛盾,選擇加強精煉工藝的方式,以穩(wěn)定生產(chǎn)和提高鋼水質(zhì)量。就如何提高鋼水質(zhì)量已經(jīng)有很多探討,并得出
 精煉快速脫硫工藝探討

魏國立

(酒鋼鋼鐵(集團)股份有限公司榆中公司, 甘肅榆中730104)

摘要:結(jié)合生產(chǎn)實踐,就影響精煉脫硫效果的因素進行了探討。通過探討認為,轉(zhuǎn)爐下渣、轉(zhuǎn)爐終點碳、精煉渣系的選擇、過程吹氬以及快速成渣工藝對精煉脫硫效果均有顯著影響,應嚴格按照各鋼種工藝條件控制轉(zhuǎn)爐下渣和轉(zhuǎn)爐終點碳、根據(jù)產(chǎn)品的特點選擇精煉渣系、應用快速成渣技術(shù)。

關(guān)鍵詞:LF爐 底吹氬 脫硫 工藝優(yōu)化

近年來,隨著鋼鐵高效化的發(fā)展,煉鋼工藝環(huán)節(jié)拋棄了混鐵爐等流程,不太穩(wěn)定的鐵水波動給煉鋼生產(chǎn)造成直接的影響,甚至造成廢品或者生產(chǎn)中斷的事故。部分公司為了解決這一矛盾,選擇加強精煉工藝的方式,以穩(wěn)定生產(chǎn)和提高鋼水質(zhì)量。就如何提高鋼水質(zhì)量已經(jīng)有很多探討,并得出了有助于生產(chǎn)質(zhì)量提高的相關(guān)理論,但對于如何快速提高精煉爐的脫硫效率相對較少;因此探討如何提高鋼水的脫硫速率,為提高生產(chǎn)順行提供技術(shù)支持。

1 脫硫效果的主要影響因素

從精煉操作工藝來看,鋼水脫硫效果主要決定于轉(zhuǎn)爐操作、渣系選擇、吹氬操作及采取的新工藝等方面。

在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中,爐渣受鋼流的混沖乳化起到充分氧化鋼液的作用,會有部分爐渣隨鋼水一并流入鋼包,增加鋼水的脫氧及合金化難度,使脫氧劑及合金消耗明顯上升,導致煉鋼成本增加;嚴重時會引起鋼水回磷,氧化性夾雜物數(shù)量明顯增加,嚴重影響鋼水質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐渣氧化性強,給營造LF精煉脫硫所需的還原氣氛造成很大困難,使造渣時間延長、渣料加入量大,精煉與鑄機匹配不暢。

對于終點碳的控制,盡量采取高拉補吹的操作方式,以取代在轉(zhuǎn)爐出鋼合金化的過程中加入增碳劑的操作方式,因為在該過程中加入大量增碳劑時,有部分碳?;烊脘撛?,且白灰、合金的加入使得鋼水溫降較大,使熔渣變稠甚至硬化結(jié)殼,導致精煉前期化渣困難、成渣時間延長和脫硫率降低。

脫硫反應屬于吸熱反應,出鋼溫度較高有利于脫硫,但從熱力學觀點看,因熱效應不大,故溫度對脫硫的影響不大。溫度對脫硫的影響主要在動力學方面,當溫度高時,能改善鋼渣流動性,提高硫的擴散能力,加速脫硫。

精煉渣系的選擇直接關(guān)系到精煉的操作和鋼水質(zhì)量的控制,現(xiàn)在大多數(shù)精煉渣料的構(gòu)成為石灰+螢石,特別在硫含量比較高的情況下,操作過程若一味加大渣料量,不僅使成本提高,而且會增加LF爐的操作難度,不利于精煉環(huán)節(jié)脫硫效果的提升。

對于渣系的選擇,生產(chǎn)過程普遍采用高堿度精煉渣,最高堿度的渣中w(CaO)=65%,但還是能夠獲得較好的脫硫效果。其原因在于渣加入了較多的Al2O3,利于提高爐渣流動性。Mannesmann提出了一種表達熔渣脫硫能力的概念,即曼內(nèi)斯曼熔渣指數(shù)(IM)[ 1],在堿度一定的條件下其表達式為:IM=w(CaO)[/ w(SiO)·w(Al2O3)]。

另外,m(CaO)/m(Al2O3)對熔渣硫分配比、脫硫率有影響作用。下頁圖1 為m(CaO)/m(Al2O3)對硫分配常數(shù)和脫硫率的影響[2],由圖1 可知,當m(CaO)/m(Al2O3)>3 時,硫分配比隨著m(CaO)/m(Al2O3)的增加而降低。這主要由于隨CaO質(zhì)量的增加,熔渣黏度增加,熔渣脫硫的動力學條件變差,導致熔渣的脫硫效果降低,最終造成熔渣的硫分配比降低。由圖1 還可知,m(CaO)/m(Al2O3)=2.5~3 時,可以取得較高的硫分配比。

從動力學方面考慮,吹氬攪拌不僅提高渣鋼間接觸面積,而且使擴散傳質(zhì)的推動力加大,對于脫硫效果比較有利;但是吹氫量過大,將無法保證精煉過程的還原氣氛;另外由于鋼水裸露造成的鋼水二次氧化將直接影響精煉的效果及產(chǎn)品的質(zhì)量。因此,合理的吹氫制度也是直接影響脫硫效果的關(guān)鍵因素之一。

研究發(fā)現(xiàn)3]在相同爐渣組成的條件下氬氣攪拌動能對脫硫速率的影響:當氬氣流量由1.7 m3/min提高到8 m3/min 時,脫硫速率大幅度提高;在此基礎上,配合爐渣組成控制,脫硫率達到80%~90%,可實現(xiàn)w[S]<0. 000 5%的低硫鋼的生產(chǎn);增加氬氣攪拌動能,脫硫率顯著提高。

為了加強脫硫動力學條件,現(xiàn)在大多數(shù)鋼廠采用雙透氣磚底吹氬,該技術(shù)可使脫硫率提高1.25倍,w[S]降低至0. 000 6%。

隨著生產(chǎn)工藝的不斷進步,應用預成渣技術(shù)后,將精煉的成渣周期和熱力學條件前移,精煉環(huán)節(jié)的脫硫效果得到明顯的提高。精煉過程是一個造渣并利用爐渣進行脫硫和吸附夾雜的過程,快速成渣可有效提高精煉效果。

快速成渣技術(shù)4]是指在轉(zhuǎn)爐出鋼過程中采取渣洗的技術(shù)。在出鋼過程向鋼包中加入精煉渣和石灰,利用鋼流沖擊動能及鋼水顯熱將精煉渣和石灰熔化,從而加速精煉渣前期熔化效果,增加鋼包表面渣層的厚度,減少鋼水吊運過程中的溫度損失,減少精煉環(huán)節(jié)渣料的加入量,縮短精煉化渣時間。

鋼水進入精煉爐后,加入石灰與螢石的質(zhì)量比例為4∶1的混合渣料,并加入適量的脫氧劑,以在短時間內(nèi)改善爐渣流動性,并快速生成還原性白渣,使爐渣的脫硫時機前移,為后續(xù)軟吹作業(yè)提供時間保證,確保爐渣吸附夾雜物和高效脫硫的要求。

2 結(jié)論

由于不同鋼種選擇的精煉渣系對于脫硫效果的影響也存在較大差異,需要技術(shù)人員根據(jù)生產(chǎn)實際情況進行驗證性試驗,優(yōu)化出最佳的工藝參數(shù)。

1)轉(zhuǎn)爐終點成分及溫度的控制,直接關(guān)系到后續(xù)脫硫的效率,應嚴格按照各鋼種工藝條件控制轉(zhuǎn)爐終點碳含量及出鋼溫度。

2)控制出鋼過程的下渣量,可降低精煉環(huán)節(jié)脫硫過程脫氧難度及合金燒損。

3)對于精煉渣系的選擇,主要根據(jù)產(chǎn)品的特點等進行,在保證產(chǎn)品質(zhì)量控制要求的前提下,適當提高渣系堿度有利于脫硫效率的提高。

4)過程吹氬強度及透氣磚塊數(shù)均與脫硫效率成正比關(guān)系,若生產(chǎn)高附加值鋼種,應盡量匹配雙透氣磚工藝,以有效提高脫硫效率并提高產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻

1] 蔣國昌.純凈鋼及二次精煉[M].上海:上??茖W技術(shù)出版社,1996.

2] 徐增答.爐外精煉[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1988.

3] 張鑒.爐外精煉理論與實踐[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993.

4] 高詳明.低硫鋼爐外精煉工藝技術(shù)研究[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2006.

 
 
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