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          燃燒系統:90t鋼包精煉爐精煉系統工藝優化研究

           
           
          日期:2017年03月25日  來源:沈陽國利熱能(www.bathspaac.net)
           
           
          核心提示:  1前言鋼的純凈度對鋼鐵制品性能影響極大,因此如何運用二次冶金手段,完善精煉工藝過程,提高鋼的純凈度,減少鋼中非金屬夾雜物,已成為冶金工作者必須認真解決的問題馬鋼股份有限公司第一煉鋼廠的901ASE

            1前言鋼的純凈度對鋼鐵制品性能影響極大,因此如何運用二次冶金手段,完善精煉工藝過程,提高鋼的純凈度,減少鋼中非金屬夾雜物,已成為冶金工作者必須認真解決的問題馬鋼股份有限公司第一煉鋼廠的901ASEA-SKF鋼包精煉爐,具有加熱升溫、合金微調、造渣精煉、電磁攪拌、吹氬攪拌及真空脫氣功能。通過對脫氧、脫硫、去夾雜等工業性試驗研究,不斷完善精煉工藝,已使篼碳(〔C〕0.60%)鋼中T.O<15x1-6、鋼中的硫〔S〕<0.010%、夾雜總量2精煉工藝流程及其冶金原理2.1精煉工藝流程精煉處理工藝流程為:初煉鋼水-除氧化渣(加渣料造新渣)加熱處理(加熱、合金微調、白渣精煉)真空精煉(脫氣、去夾雜復合終脫氧―凈化攪拌―澆鑄。2.2主要工藝環節的冶金原理在上述流程中,涉及到三個主要工藝環節,即加熱造渣精煉、真空處理、復合終脫氧,各工藝環節的冶金功能及如何銜接是精煉工藝完善的保證。

            2.2.1造渣精煉理論鋼包精煉爐的特點之一是可以保持爐內還原氣氛,精煉工藝流程中保證了在初煉鋼水注人精煉包時,避免了氧化渣的進入。造渣精煉的目的就是通過造篼堿度、篼還原性的爐渣進一步脫除鋼中硫、氧。

            熔渣的脫氧能力決定于熔渣的aFeo,其對鋼液的脫氧反應式為:當以(FeO)替代aFe0時,對各種熔渣可用下式近似計算按上述氧的分配系數公式,只要降低(FeO),則鋼中也相應降低。

            熔渣的脫硫反應式為:平衡常數與溫度的關系為鋼液中、不高時,(6)式可轉化為:PC0=K.由于碳的脫氧產物是CO氣體,在體系降低壓力后,平衡向產生C0的方向移動,使碳的脫氧能力提高。通過計算可知,真空下碳的脫氧能力很強,當氣相壓力降低至1.013xl04Pa時,碳的脫氧能力將超過硅,繼續降低壓力至133Pa時,碳的脫氧能力大于鋁。但是,在實際情況下,鋼液中碳的脫氧能力隨著壓力的降低而提篼是有一定限度的,因此將真空脫氧的壓力控制在10133 2.2.3硅鋁鋇終處理Si-AI復合脫氧劑的脫氧產物主要為3八1203202或入1203.在鋼液中含量較高時脫氧產物主要為3A12032Si02,而隨著氧含量的降低脫氧產物以A1203為主。

            -A1復合脫氧劑。的基礎上引人鋇,形成Si-Al-Ba復合脫氧劑,鋇的高沸點優于鈣和鎂,鋇的作用主要表現為對夾雜物的變性處理,即降低夾雜物的熔點、改善夾雜物的形狀和尺寸、使夾雜物分布均勻。因此,含鋇合金應用于煉鋼中,除能減少鋁的消耗外,還能改變鋼中夾雜物的形態及結晶組織的彌散度和均勻性,減少鋼中夾雜物的含量,凈化鋼液,從而提篼鋼的質量、優化使用性能。

            3冶金效果及分析3.1加熱造法精煉加熱處理過程中,為了降低渣中(FeO),在合金微調結束后,使用碳粉及硅鐵粉作為還原劑,開始造還原渣,還原10爐渣轉為白色。加熱全過程均采用電磁攪拌。

            還原前精煉渣成份見表1,還原后典型的渣成份及對應的鋼中的T.0含量見表2,還原前后鋼中的含量見表3.表1還原前精煉渣成份(%)樣號平均表2還原后渣成份1%)及T.0(106)樣號平均表3還原前后鋼中的含量-樣號精煉前%還原前%還原后%還原脫S率平均從表1、表2、表3中可知。還原劑加人前后的渣中(FeO)量由1.25%降到0.71%,還原前后鋼中的含量也降低了17%.根據爐渣的離子理論,篼堿度的爐渣為脫硫提供了大量的(2),高還原性的爐渣為脫疏反應減少了,因此使反應(Fe2+)+(02―)=+Fe⑴正向進行,進一步脫除鋼中硫。

            3.2真空處理真空處理的真空度為66.7Pa,真空保持時間為10~15min,真空處理過程中采用吹氬攪拌,氬氣量為50~100L/mi真空處理后T.0和見表4,真空處理后的渣成份見表5.表4真空處理后T.0和樣號平均表5真空處理后的渣成份樣號平對比表3、表4可知:鋼中的硫在真空處理后又進一步降低了約15%.從表2、表4可知:T.0也由真空處理前的38.75%降到23.6%.從表2、表5可以看出:真空處理前后(FeO)由平均0.71%升篼到1.17%.這是因為真空處理時,壓力的降低使碳氧反應激烈進行,加之有氬氣體的攪拌,鋼包內發生強烈的沸騰,鋼液在進行渣洗,此時鋼渣接觸面積最大,脫氧、脫硫的動力學條件得到充分改善,還原后的爐渣在真空處理時仍有一定的脫氧、脫硫能力。所以真空處理前后(FeO)含量升高,鋼中的硫和T.0均降低。但試驗發現,真空處理時間是有一定限制的,當時間過長時鋼中的氧量將有所增加。如所刀從可以看出,隨著真空處理時間的延長,鋼中氧含量不斷降低;但當真空處理時間超過lOmin后,鋼中氧就基本穩定不變,而且隨著真空處理時間的進一步延長,鋼中氧還略有增加。這是因為,在真空碳脫氧初始階段,有大量的氣泡出現;5~7min后,氣泡明顯減少;約lOmin后,氣泡很少,脫氧反應基本結束;此時,如果繼續進行真空處理,由于耐火材料在真空條件下發生分解反應,分解產生的氧溶人鋼液中,造成鋼中氧含量增加m.合適的處理時間為l~15min.終處理,并要求加Si-Ba-Al后,用中檔電流進行電磁凈化攪拌,凈化攪拌時間為5min,這對潔凈鋼水十分重要。精煉結束鋼中T.0及。見表6.表6精煉結束鋼中T.0及平均對比表4、表6可知:精煉結束加人Si-Ba-Al后,通過凈化攪拌,鋼中T.0及又進一步降低。總之,在精煉條件下,脫氧過程就是夾雜物的去除過程,一般可將這一過程看成一個準一級反應,即由(8)式可見精煉時間越長,鋼中氧含量越低,即通過有效的攪拌和足夠的精煉時間,可以使A1203上浮去除,從而降低鋼中的氧含量。

            4精煉系統工藝優化在一爐鋼的精煉過程中,各工藝環節的合理銜接是充分發揮精煉爐的各種功能,提高工作效率、經濟效益和產品質量的保證。

            從初煉鋼水到精煉結束時鋼中T.0及的變化如所示。

            精煉過程中鋼中T.0及的變化由可見,真空處理過程鋼中全氧下降最多,這不光得益于真空碳脫氧,而且由于在真空處理過程中同時進行吹氬攪拌,鋼渣反應面積加大,精煉渣與鋼液混沖,產生良好的渣洗反應,但良好渣洗的前提是渣中(FeO)必須低,試驗表明渣中(FeO)<0.80%時為好。因此,為了取得良好的脫氧效果,必須加強LF處理過程的還原操作,盡量降低(FeO)。終處理是進一步降低鋼中氧的關鍵,延長終處理后的凈化攪拌時間對脫氧有利,但考慮到攪拌過程中的溫降,必須確定一個適當的凈化攪拌時間。脫硫貫穿于整個精煉過程,除了降低(FeO),提高渣的堿度外,良好的攪拌十分必要,對于只進行LF處理,不真空處理的鋼種,為了降低鋼中的硫含量,可以增加吹氬攪拌,吹氬攪拌較之于電磁攪拌鋼渣混合更好,鋼渣反應面積更大。

            根據以上分析,各工藝環節良好配合按上述條件執行標準化操作,結果鋼中T.0和達到一個穩定的更低水平。表7所列為優化工藝組合后所精煉的鋼隨機取樣的檢測結果。

            表7優化工藝組合下的精煉效果樣號夾雜總量(%)平均從表7可知:工藝優化后,鋼水的潔凈度已和國外同類產品先進水平相當。

            5結論通過精煉爐的生產實踐和各工藝環節的不斷優化,得到如下結論:5.1加熱造渣精煉、真空處理、復合終脫氧這些工藝環節均具有良好的脫氧、脫硫、去夾雜的熱力學條件。

            5.2通過完善精煉工藝,配好渣料,充分發揮底吹氬和電磁攪拌的冶金功能,創造了良好的動力學條件。

            5.3優化的精煉工藝組合是:避免初煉鋼水注人精煉包時帶人氧化渣,加熱造渣精煉結束時確保渣中(FeO)<0.80%,真空處理時間為10~15min,加入Si-Ba-Al終處理后,應有lOrnin的凈化攪拌時間,并選擇合理的攪拌氣量。

            5.4優化工藝下精煉效果是:鋼中T.0平均為14.7xl(T6、平均為

           

           
             
           
           
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