短流程炼钢指的是由废钢投入电炉融化炼钢,没有炼铁程序,由于能耗较低(较长流程炼钢单吨节约能耗490千克标准煤),同时排放较低(较长流程单吨减排二氧化碳1.2-2.2吨)。
因此发展电炉炼钢的对环境保护有着重要意义,我国是钢铁大国,但我国短流程炼钢占比仅占10%左右,远低于美国(69.7%),欧盟(41.3%),韩国(31.8%),和世界(27.9%)。
短流程钢厂的界定
短流程钢厂特指电弧炉与连铸-连轧相结合的紧凑型生产流程,主要表现为由原料准备-电弧炉冶炼-精炼-连铸-轧制形成的紧凑式流程。电弧炉短流程因其在投资、效率、环保等方面的优势,已成为世界钢铁生产的两大主要流程之一。
虽然说近10年来,中国短流程中的电炉炼钢技术得到了持续的发展,围绕如何缩短冶炼周期、降低 *** 作成本和生产高附加值钢冶炼,开发了诸如超高功率合理供电、富氧及燃料喷吹、偏心炉底出钢、热兑铁水等技术。
但与国外同行相比,中国电炉炼钢的综合能耗偏高,尚未达到国际先进水平。对此,国内不少企业也是开始引入一些先进的短流程钢厂技术,例如普锐特冶金技术就以丰富的设计经验、高水准的工艺优化能力以及全面的技术支持和培训为用户带来非常可靠的短流程钢厂方案。
工艺程序是先将生铁捶成碎片,和木炭一起放入经预热的炉膛内。风从上方鼓入,由于缶形的地下炉膛容积小,热量集中,有利于提高温度。
当生铁加热到熔融或半熔融状态时,通过搅拌,增加铁和氧气的接触面,可使铁中的碳氧化,温度随之升高。硅、锰等氧化后与氧化铁生成硅酸盐夹杂。随着含碳量降低,铁的熔点增高,因而逐渐固化。
如果半固态下继续搅拌,借助空气中的氧把所含的碳再氧化掉,就可以成为低碳熟铁。也可以在它不完全脱碳时,控制所需要的含碳量,终止炒炼过程,就可以成为中碳钢或高碳钢。
这种钢由于含碳量较高,氧化程度较低,与低碳熟铁相比,所含的夹杂物较少,经过反复锻打,便可以得到组织比较均匀的炒钢。
炒钢的发明不仅是炼钢史上一次技术革命,对于我国早期铁器时代向完全铁器时代的转变具有关键的意义,对当时我国的农业和手工业的进一步发展同样具有重要意义。
百炼钢工艺是在春秋晚期块炼渗碳钢工艺的基础上直接发展起来的。在用块炼铁渗碳制钢的实践中,人们发现加热锻打的次数增多以后,钢件变得更坚韧了,于是很自然地把这种反复加热锻打的 *** 作定为正式工序。
这道工艺可以使钢的组织致密、成分均匀化、夹杂物减少和细化,从而显著提高钢的质量。
西汉后期,由于炒钢的发明,百炼钢工艺改以熟铁或炒钢为原料,并且增加加热锻打次数使得百炼钢技术发展至成熟阶段。
用炒钢或熟铁制成的百炼钢,其质量是相当高的。这种百炼钢技术在我国历史上也曾长期使用,锻造技术也不断提高。
氧气顶吹转炉炼钢设备工艺,如图4所示。按照配料要求,先把废钢等装入炉内,然后倒入铁水,并加入适量的造渣材料(如生石灰等)。加料后,把氧气喷q从炉顶插入炉内,吹入氧气(纯度大于99%的高压氧气流),使它直接跟高温的铁水发生氧化反应,除去杂质。用纯氧代替空气可以克服由于空气里的氮气的影响而使钢质变脆,以及氮气排出时带走热量的缺点。在除去大部分硫、磷后,当钢水的成分和温度都达到要求时,即停止吹炼,提升喷q,准备出钢。出钢时使炉体倾斜,钢水从出钢口注入钢水包里,同时加入脱氧剂进行脱氧和调节成分。钢水合格后,可以浇成钢的铸件或钢锭,钢锭可以再轧制成各种钢材。 氧气顶吹转炉在炼钢过程中会产生大量棕色烟气,它的主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等。因此,必须加以净化回收,综合利用,以防止污染环境。从回收设备得到的氧化铁尘粒可以用来炼钢;一氧化碳可以作化工原料或燃料;烟气带出的热量可以副产水蒸气。此外,炼钢时,生成的炉渣也可以用来做钢渣水泥,含磷量较高的炉渣,可加工成磷肥,等等。氧气顶吹转炉炼钢法具有冶炼速度快、炼出的钢种较多、质量较好,以及建厂速度快、投资少等许多优点。但在冶炼过程中都是氧化性气氛,去硫效率差,昂贵的合金元素也易被氧化而损耗,因而所炼钢种和质量就受到一定的限制。
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