项目概况:
河钢集团石家庄钢铁有限责任公司环保搬迁产品升级改造项目(以下简称买方)建设三座130t旋转电极式双工位 LF炉,用于对两座130t废钢预热型电弧炉进行二次精炼处理。即:钢水加热、升温、成份调整、脱硫、去气、去除夹杂、均匀钢水成份和温度。经过钢包精炼处理,可获得品质更高的钢水,品种转换机动灵活,成份、温度控制更为准确。精炼炉作为电弧炉与连铸设备的中间环节,能调节冶炼与连铸的节奏,对实现多炉连浇、对产品质量起着非常重要的作用。
主要功能:
1.常压下电弧加热升温:补偿工序及过程温降、优化电弧炉出钢温度,结合测温取样,实现.终钢水温度控制。
2.底吹氩搅拌:实现钢液温度均匀、成份均匀,加速钢—渣间的物质传递,实现钢液脱氧、脱硫以及去除非金属夹杂效果,使钢液更纯净。
3.合金微调:准确控制冶炼终点成分,提高合金收得率。
4.喂丝:实现钢液脱硫、脱氧,改变夹杂物形态和分布,操作过程钢液温降小,合金收得率高,环境污染小。
5.排烟除尘:有效地控制烟气排出,烟尘达标排放。
6.缓冲:作为电炉、连铸设备的中间环节,对协调冶炼与连铸机生产节拍、实现多包连浇起着十分重要的作用。
产品大纲:
生产的主要钢种为:碳素结构钢、合金结构钢、齿轮钢、轴承钢、易切削非调质钢、弹簧钢、高压锅炉及管坯钢、锚链及系泊链钢、冷墩钢、预应力钢丝、钢绞线及工模具钢等。
代表钢种见下表。
序号 |
钢种 |
代表钢号 |
比例(%) |
1 |
合金结构钢 |
25MnCrNiMoA,35MnBM,SMnB3H-1,SAE5B36M,15B36C,38CrMoAl,SACM645,S960Q |
~10.3 |
2 |
齿轮钢 |
SAE4720H,SAE4815H,34CrNiMo6,36CrNiMo16,30CrNiMo8,16~25MnCr5,20CrNiMo,ZFIA |
~17.7 |
3 |
碳素结构钢 |
08,20,45,S45C,50 |
~8.3 |
4 |
轴承钢 |
SKF3,SAE52100,SUJ2,100Cr6,GCr18Mo,G20CrNi2MoA,G20Cr2Ni4A |
~20.6 |
5 |
弹簧钢 |
60Si2MnA,60Si2CrA,50CrVA,51CrV4,60Si2CrVA,52CrMoV4 |
~17.8 |
6 |
易切削非调质钢 |
SFQ750,S38MnSiV,1E1497,C38Mod,D38MSV5S,S45CMn,S45CVS,C38+N,V-2908 |
~15.4 |
7 |
高压锅炉管坯钢 |
T22,T23,T91,T92,T122 |
~1.7 |
8 |
锚链及系泊链钢 |
CM690,R4,R5 |
~1.4 |
9 |
高强标准件用钢 |
SWECH22A,SWECH35K,SCM440,DIN1654,ML42CrMo |
~1.6 |
10 |
钢帘线用钢 |
SC82A,SC92A,SSC82A,SSC85A,FM0001,FM0005 |
~2 |
11 |
工模具钢及其他 |
SAE6150M,50BV30,5CrNiMo,Cr12MoV,9SiCrl,Crl3,TM-S2,TM-6 |
~2.9 |
工艺流程图:
LF炉操作过程:
(1)电弧炉出钢到LF炉就位
出钢前,钢包烘烤T≥1000℃,电弧炉在钢水温度和成份达到要求后出钢。出钢过程中,根据需要按顺序向钢包内加入脱氧剂、合金和增碳剂等。出钢结束后,由钢包车从炉下开出至吊包工位。吊车将钢包吊起座到双工位LF炉1号(或2号)钢包车上(底吹氩自动接通),钢包车运行至1号(或2号)处理工位。
(2)LF炉精炼处理
1号工位钢包就位后,炉盖下降到位,电极下降,送电加热。加热过程中,通过加料系统加入造渣料、通过自动喷吹系统加入脱氧剂,通过底吹氩系统按工艺要求进行吹氩搅拌。加热10min钟左右,渣料完全熔化取样、测温,将试样送至化验室进行快速分析,等待化验结果期间继续加热。
化验结果出来后,LF炉二级计算机系统根据化验分析值与钢种目标值之间的差值,通过数学模型进行计算,确定需要加入合金料的种类和用量,根据具体钢种确定供电曲线,将指令发送到投料系统PLC。该系统根据LF炉计算机的指令,经投料系统选择称量(系统称量精度满足三级称量精度要求),输送至LF炉受料斗,启动受料斗闸板阀,合金料即可加入钢包,从而达到合金调整之目的。第二阶段送电一定时间后停电。测温、取样。然后自动调整电压、电流保温,等样,继续加还原剂,样回后,停电测温,温度达标,成分合格后,升起电极并旋转至2号工位,冶炼2号工位钢水。
(3)LF炉离位至连铸机浇注
电极旋开后,保持炉盖低位,钢包车在加热位在线喂丝,喂CaSi丝,终脱[O],脱[S],以改变氧化物、硫化物的形态和分布。喂线速度、种类和长度可以在主控室HMI显示和设定,在喂丝机控制柜上设有显示喂入长度计数器和速度控制器,当加入至预定长度时自动停止。此时采用较小的吹氩量,直至喂丝结束。
喂丝结束,升起炉盖,自动添加覆盖剂,并进行软吹(根据工艺要求),钢包车开至吊包工位,吊包(自动断开氩气)至RH或连铸机浇注,完成LF炉一个周期的处理。
作业周期(min)
序号 |
项目 |
1#车作业时间 (min) |
2#车作业时间 (min) |
1 |
座包至LF钢包车,自动接通Ar气管 |
1 |
|
2 |
钢包车载包运行至LF加热工位 |
0.5 |
|
3 |
下降炉盖,加造渣剂、埋弧渣或合成渣 |
1.5 |
|
4 |
送电加热 |
10~12 |
10~12 |
5 |
停电、测温取样。 |
1 |
1 |
6 |
根据钢水温度,选择合适的工作档位,送电加热、微调成份 |
12~15 |
12~15 |
7 |
停电,测温取样。 |
1 |
1 |
8 |
送电加热或保温、等样、精调、喂丝(软吹氩) |
8~10 |
8~10 |
9 |
停电、升电极、炉盖,钢包车载包至后处理位 |
2 |
2 |
10 |
电极旋转至另一工位 |
3 |
3 |
11 |
加覆盖剂 |
3~5 |
3~5 |
12 |
吊包离站 |
1 |
1 |
|
小计 |
44~53 |
41~50 |
LF设备处理能力:
平均处理钢水量 130t/炉
平均处理周期 45~50min
有效作业天数 300d
LF生产能力
单套LF炉设备处理能力为:1440÷50×130×300≈1123200t/a
单套LF炉可以处理112万吨钢水,实际产量要根据生产计划、冶炼钢种等因素调整。
技术改进措施:
1) 采用可在线更换的水冷补偿器。传统水冷补偿器的联接就位方式,如果其中一根损坏需要更换,那么就必须将变压器向后移动、将所有补偿器联接拆除后才能更换,工作量巨大且更换时间长,也容易造成其他补偿器密封件的损坏。针对现有技术的不足,我院设计了一种可以实现任意单根可在线更换的水冷补偿器,本水冷补偿器为双法兰结构,即在不移动变压器的情况下,只需将补偿器两端与变压器端子和水冷铜管相连接的法兰松开,就可以将中间接头体带橡胶管部分拆下。此设计连接可靠,更换方便,提高了工作效率、降低了维护成本。
2) 采用新型水冷密封型炉盖。炉盖在设计上增加了裙边结构,并考虑了足够的高度。为了防止冷空气由裙边结构进入钢包,影响炉内气氛,炉盖在设计时增加了一条专用烟气通道,该烟气通道的断面沿圆周至排烟孔逐步增大,在通道内形成负压,以便于将从裙边进入的冷空气直接吸入此通道,从排烟孔排出,确保包内还原性气氛的保持。
3)采用低阻抗的大电流系统。通过增大出墙铜管的截面积,采用低电抗的导电横臂,选择合理的钢包炉变压器参数等措施,优化短网系统的设计,降低三相阻抗不平衡度,经计算使其加热能力.佳(具备较好的运行功率因数)且具备良好的调节器性能,可降低钢包耐火材料指数,延长渣线耐火材料寿命。
4)吹氩控制系统
钢包精炼炉主要功能之一是吹氩搅拌,也称吹氩作业。搅拌强度不同,LF炉精炼效果也就显著不同。为了确保在整个精炼过程中吹氩搅拌有效顺利进行,我们采用吹氩控制系统,核心控制元件采用目前国外主流品牌,流量测量和控制单元一体式,流量调节为线性连续可调,技术成熟,流量采用质量流量计量,自动设定并调节氩气流量、同时具有压力反馈自动强吹旁通支路,杜绝不透气现象,确保炼钢、精炼、连铸三位一体工艺流程的顺利进行。钢包底吹气体控制系统压力检测精度≥±0.2%FS,流量检测和控制精度≤±3NL/min。各点调节范围为15~1000NL/min,控制精度±3NL/min。整个系统耐压强度≥2.5MPa。
主要技术参数:
LF-130t钢包精炼炉主要规格和技术参数
序号 |
名称 |
单位 |
参数 |
附注 |
1. |
额定容量 |
t |
130 |
|
|
.大容量 |
t |
150 |
|
2. |
钢包 |
|
|
|
|
包壳上口外径 |
mm |
~φ3720 |
|
|
自由空间高度 |
mm |
500 |
130t钢水时 |
|
钢包总高 |
mm |
~4300 |
|
|
钢包耳轴吊距 |
mm |
~4400 |
|
3. |
钢包车 |
|
|
|
|
.大承载 |
t |
240 |
|
|
行走速度 |
m/min |
3~30 |
变频调速 |
|
驱动方式 |
|
机械式 |
电机+减速机 |
|
定位精度 |
mm |
≤±10 |
|
4. |
炉盖提升装置 |
|
|
|
|
炉盖提升高度 |
mm |
~700 |
设计审查时具体确定 |
|
提升速度 |
mm/s |
50 |
|
|
提升响应时间 |
ms |
100 |
|
|
提升方式 |
|
液压缸+立柱 |
|
5. |
水冷炉盖 |
|
|
|
|
炉盖型式 |
|
密排管式 |
打结炉顶,第四孔烟罩 |
|
炉盖直径 |
mm |
~φ4130 |
|
|
炉盖高度 |
mm |
~2150 |
|
6. |
电极升降及旋转装置 |
|
|
|
|
电极直径 |
mm |
φ450 |
国产超高功率电极 |
|
电极分布圆直径 |
mm |
φ750 |
|
|
电极.大行程 |
mm |
~4200 |
|
|
电极升/降速度 |
m/min |
4.8/3.6 |
自动 |
6/4.8 |
手动 |
|||
|
电极旋转角度 |
° |
~95 |
|
|
旋转速度 |
°/s |
~3 |
|
|
电极旋转精度 |
mm |
≤±5 |
|
|
电极升降控制 |
|
比例调节 |
|
|
电极旋转 |
|
变频调速+旋转编码器+限位 |
|
7. |
短网系统 |
|
|
|
|
阻抗..值 |
mΩ |
≤2.8 |
|
|
三相阻抗不平衡度 |
% |
≤4 |
|
|
钢水升温速度 |
℃/min |
≥5 |
130t钢水时 |
8. |
液压系统 |
|
|
|
|
工作压力 |
|
11Mpa |
|
|
液压介质 |
|
脂肪酸酯 |
|
|
高压变量柱塞泵 |
|
|
力士乐 |
|
额定压力/.大压力 |
bar |
280/350 |
|
|
排量 |
mL/r |
待定 |
配用电机30kW |
|
电液比例阀 |
|
|
力士乐 |
|
数量 |
台 |
4 |
3用1备 |
|
额定压力 |
bar |
315 |
|
|
流量 |
L/min |
待定 |
|
|
活塞式蓄能器 |
套 |
|
|
|
储液箱 |
m3 |
4 |
不锈钢 |
9. |
冷却水系统 |
|
|
闭路循环、有压回水 |
|
进水压力 |
Mpa |
0.6~0.7 |
回水压力0.3MPa |
|
进水温度 |
℃ |
≤35 |
|
|
回水温度 |
℃ |
≤55 |
|
|
耗量 |
m3/h |
550 |
|
|
水冷炉盖 |
m3/h |
2×150 |
|
|
其余设备 |
m3/h |
170 |
|
|
变压器用冷却水 |
m3/h |
80 |
|
|
水质要求 |
|
工业净化水 |
|
|
事故应急水 |
m3/h |
90 |
0.3Mpa,持续30min |
10. |
氩气(氮气)系统 |
|
|
四路独立调节 |
|
气源压力 |
Mpa |
~2.0 |
|
|
工作压力 |
Mpa |
0.8~1.2 |
|
|
氩气耗量 |
L/min |
(15~1000)×4 |
.大:1500×4 |
|
事故状态氩气压力 |
Mpa |
2.0 |
|
|
氩气纯度 |
% |
99.99 |
|
|
氩气调节精度 |
NL/min |
3 |
|
11. |
压缩空气系统 |
|
|
|
|
压力 |
Mpa |
0.4~0.6 |
|
|
耗量 |
Nm3/h |
10 |
|
12. |
电动集中润滑系统 |
|
|
|
|
给油量 |
ml/min |
60 |
|
|
公称压力 |
Mpa |
20 |
|
13. |
自动上料系统 |
|
|
|
|
高位储料仓 |
个 |
29 |
10m36个,6m323个 |
|
称量仓 |
个 |
8 |
8×2m3 |
|
称量精度 |
% |
三级称量精度 |
|
|
振动给料机 |
个 |
37 |
电磁式 |
|
生产率 |
t/h |
90 |
|
|
封闭可逆皮带运输机 |
套 |
3 |
生产率110t/h |
|
雷达料位计 |
个 |
29 |
|
|
料位开关 |
套 |
29 |
|
14. |
喂丝机系统 |
|
|
|
|
喂丝速度 |
m/min |
待定 |
|
|
喂丝线径 |
mm |
待定 |
|
15 |
除尘系统 |
|
|
|
|
炉盖除尘罩风量 |
m3/h |
45000×2 |
温度:250~400℃ |
|
半密闭罩风量 |
m3/h |
250000 |
温度:~100℃ |
|
加料系统风量 |
m3/h |
100000 |
|
16 |
精炼炉变压器 |
|
|
|
|
额定容量 |
kVA |
25000 |
长期过载20% |
|
一次电压 |
kV |
35 |
|
|
二次电压 |
V |
395~344~190 |
13级有载电动调压 |
|
二次额定电流 |
A |
41960 |
|
LF炉总体效果图:
LF炉水冷炉盖效果图:
LF炉现场安装图1:
LF炉现场安装图2:
LF炉现场安装图3:
LF炉主画面:
LF炉盖提升及电极升降画面:
LF炉弧流弧压趋势:
LF炉合金加料系统: