三、论述题1. 冶炼低碳、超低碳钢技术需掌握哪些要点?
低碳、超低碳钢不但要求钢中碳含量低、硅含量低、总氧(非金属夹杂物)含量低,还要求氮含量低、硫含量低,有的还需加入微量元素,如铌、钒、钛等提高强度。为满足质量要求,冶炼需掌握以下要点:
(1)采用铁水预脱硫处理,终渣碱度值大于3.2,降低成品硫、磷含量;
(2)充分发挥复吹效果,适当降枪并增加底部供气压力,加强熔池搅拌,降低终点氧含量:
(3)终点一次拉碳w(C)=0.04%~0.06%,避免补吹;
(4)挡渣出钢,控制钢渣流入钢包;
(5)严格控制脱氧剂的使用和脱氧步骤,为RH真空深脱碳提供条件;
(6)精炼、连铸过程采用相应的技术措施,RH真空深脱碳,吹氩防止钢水吸氮,全程保护浇铸。
2. 炉底为什么有时会上涨,如何防止炉底上涨?
应用溅渣护炉技术之后,转炉炉底容易上涨。主要原因是溅渣用终渣碱度高,MgO含量达到或超过饱和值,倒炉出钢后炉膛温度降低,有MgO结晶析出,高熔点矿物C2S、C3S也同时析出,熔渣黏度又有增加;溅渣时部分熔渣附着于炉衬表面,剩余部分都集中留在了炉底,与炉底的镁炭砖方镁石晶体结合,引起了炉底的上涨。复吹工艺溅渣时,底部仍然供气,上、下吹入的都是冷风,炉温又有所降低,熔渣进一步变黏;高熔点晶体C2S、C3S发育长大,并包围着晶体MgO或固体颗粒,形成了坚硬的致密层。在底部供气不当时会加剧炉底的长高。
为避免炉底上涨,应采取如下措施:
(1)应控制好终点熔渣成分和温度,避免熔渣过黏;
(2)采用较低的合适溅渣枪位溅渣;
(3)足够的氮气压力与流量;
(4)溅渣后及时倒出剩余熔渣;
(5)采用合理的溅渣频率;
(6)发现炉底上涨超过规定时,通过氧枪吹氧熔化,或加入适量的硅铁熔化上涨的炉底。
3. 产生喷溅的基本原因是什么,转炉炼钢喷溅有哪几种类型,控制和防止喷溅应注意哪些情况?
熔池内碳氧反应不均衡发展,瞬时产生大量的CO气体,这是发生喷溅的根本原因;另外,熔池温度突然变化及渣中FeO积聚,如铁水温度低或前期渣料、矿石投入过多和长期高枪位吹炼等,当快速升温脱碳时极易导致大喷溅;在渣量过大、炉容比小、铁水中硅含量高等情况下,也易造成喷溅发生。
转炉炼钢常见的喷溅有爆发性喷溅、泡沫性喷溅和金属喷溅三种。
控制和防止爆发性喷溅的措施是:
(1)控制好熔池温度。前期温度不要过低,中后期温度不要过高,均匀升温;严禁突然冷却熔池,消除爆发性碳氧反应的条件;
(2)控制TFe不出现聚积现象,以避免熔渣过分发泡或引起爆发性的碳氧反应;
(3)吹炼过程一旦发生喷溅就不要轻易降枪,可适当地提枪,一方面可缓和碳氧反应和降低熔池升温速度,另一方面也可以借助于氧气射流的冲击作用吹开熔渣,利于气体的排出;
(4)在炉温很高时,可以在提枪的同时适当加一些石灰,稠化熔渣,有时对抑制喷溅也有些作用,但加入量不宜过多;
(5)留渣操作,保证在兑铁前将炉渣凝固。
控制和防止泡沫性喷溅的措施是:
(1)控制好铁水中的硫、磷含量,如铁水中硫、磷含量高,渣量大,在吹炼前期可倒出部分酸性泡沫渣;
(2)控制好TFe含量,不出现TFe的聚积现象,以免熔渣过分发泡;
(3)保证合适装入量,保证合适的枪位操作;
(4)出现泡沫化喷溅时可加入一定量的石灰或白云石,破坏泡沫。
控制和防止金属喷溅的措施是:
(1)保证合理装入量,避免超装,防止熔池过深、炉容比过小;
(2)炉底上涨应及时处理,经常测量炉液面高度,以防枪位控制不当;
(3)控制好枪位,化好渣,避免枪位过低和TFe含量过低;
(4)控制合适的TFe含量,保持正常的熔渣性能。
4. 氧枪喷头损坏的原因是什么,如何提高喷头寿命,停用标准是什么?
喷头损坏的原因有:
(1)高温钢渣的冲刷和急冷急热作用。喷头的工作环境极其恶劣,氧流喷出后形成的反应区温度高达约2500℃,喷头受高温和不断飞溅的熔渣与钢液的冲刷和浸泡,逐渐地熔损变薄;由于温度频繁地急冷急热,喷头端部产生龟裂,随着使用时间的延续龟裂逐步扩展,直至端部渗水乃至漏水报废。
(2)冷却不良。研究证明,喷头表面晶粒受热长大,损坏后喷头中心部位的晶粒与新喷头相比长大5~10倍;由于晶粒的长大引起喷孑L变形,氧射流性能变坏。
(3)喷头端面黏钢。由于枪位控制不当或喷头性能不佳而黏钢,导致端面冷却条件变差,寿命降低。多孔喷头射流的中间部位形成负压区,泡沫渣及夹带的金属液滴熔渣被不断地吸入,当高温并具有氧化性的金属液滴击中和黏附在喷头端面的一瞬间,铜呈熔融状态,钢与铜形成Fe-Cu固溶体牢牢地黏结在一起,影响了喷头的导热性(钢的导热性只有铜的1/8),若再次发生炽热金属液滴黏结,会发生铁氧反应,放出的热量使铜熔化,喷头损坏。
(4)喷头质量不佳。制作喷头用的铜,其纯度、密度、导热性能、焊接性能等比较差,造成喷头寿命低。经金相检验铜的夹杂物为CuO,并沿着晶界呈串状分布,有夹杂物的晶界为薄弱部位,钢滴可能从此侵入喷头的端面导致喷头被损坏。
提高喷头寿命的途径有:
(1)合理设计喷头,保证氧气射流的良好性能;
(2)采用高纯度无氧铜锻压组合工艺或铸造工艺制作喷头,确保质量;
(3)用锻压组合式喷头代替铸造喷头,提高其冷却效果和使用性能,延长喷头使用寿命;
(4)采用合理的供氧制度,在设计氧压条件下工作,严防总管氧压不足;
(5)提高原材料质量,保持其成分的稳定并符合标准规定,采用活性石灰造渣,当原材料条件发生变化时,及时调整枪位,保持操作稳定,避免烧坏喷头;
(6)提高操作水平,实施标准化操作,化好过程渣,严格控制好过程温度,提高终点碳和温度控制的命中率,及时测量炉液面高度,根据炉底状况,调整过程枪位;
(7)采用复合吹炼工艺时,在底吹流量增大情况下,顶吹枪位要相应提高,以求吹炼平稳。
停用的标准是:
(1)喷孔出口变形大于等于3mm;
(2)喷孔蚀损变形,冶炼指标恶化;
(3)喷头、氧枪出现渗水或漏水;
(4)喷头或枪身涮进大于等于4mm;
(5)喷头或枪身黏钢变粗达到一定直径时;
(6)喷头被撞坏、枪身弯曲大于40mm。
5. 某厂拟建一个有3座50t转炉的炼钢车间,试为其设计一个铁水供应流程和废钢供应流程,并分别说明其特点。
3座50t转炉炼钢车间应采用混铁炉供应铁水,其流程为:高炉→铁水罐车→混铁炉→铁水包→称量→兑入转炉。
其特点是:混铁炉可协调高炉与转炉生产周期不一的问题;能起到均匀铁水成分与温度、稳定转炉冶炼的作用。为此设有混铁炉专用设备,并占有一定的作业面积,所以投资费用较高。
3座50t转炉炼钢车间废钢供应流程为:直接用桥式吊车吊运废钢槽将废钢倒入转炉。
6. 设计120t转炉的除尘系统,并说明该系统的特点。
120t转炉的除尘系统为:活动烟罩→固定烟罩→汽化冷却烟罩→溢流文氏管→弯头脱水器→调径文氏管→丝网脱水器→风机→煤气柜/烟囱。
该除尘系统的特点是:采用了双文氏管净化系统,通过喷水方式来达到烟气降温和净化的目的,其除尘效率高,但耗水量大,还需要处理大量污水和泥浆。
四、计算题1. 已知某一天转炉生产了138炉钢,平均每炉合格钢产量90.08t,入炉装入量为13633.88t,计算这一天的钢铁料消耗。
解:炼钢钢铁料消耗=入炉钢铁料重量×1000/生产合格钢产量=13633.88×1000/(138×90.08)=1096.76kg/t
答:这一天转炉的钢铁料消耗是1096.76kg/t。
2. 已知:废钢熔化温度为1510℃;废钢熔化潜热为271.7kJ/kg;固体废钢的平均热容量为0.7kJ/(℃·kg);钢液的平均热容量为0.84kJ/(℃·kg)。计算1t废钢从25℃加热到1650℃需要吸收多少热量?
解:Q吸=1000×[(1510-25)×0.7+271.7+(1650-1510)x0.84]=1428800kJ
答:需吸收热量1428800kJ。