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氧气阀门在钢厂中的运用

发布时间:2025-09-23 01:48:10

『壹』 啥叫空分空分装置和系统流程大揭秘

大家对各类压缩机、汽轮机并不陌生,但是他们在空分环节的作用,你是否真正了解?工厂里的空分车间,你知道是什么样的吗?空分,简单地说,就是用来把空气中的各组份气体分离,生产氧气、氮气和氩气的一套工业设备。还有稀有气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等。

空分设备

空分设备是以空气为原料,通过压缩循环深度冷冻的方法把空气变成液态,再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备,广泛应用于传统的冶金、新型煤化工、大型氮肥、专业气体供应等领域。

简单来说就是空分的系统流程包括:

压缩系统

预冷系统

纯化系统

换热系统

产品送出系统

膨胀制冷系统

精馏塔系统

液体泵系统

产品压缩系统

我们按照空分系统流程对设备进行一一介绍:

压缩系统

有 自洁式空气过滤器 、 汽轮机 、 空压机 、 增压机 , 仪表压缩机 等。

(1)自洁式过滤器一般随着气量的增大,滤筒数增多,层数也越高,一般2.5万等级以上双层,6万等级以上三层布置;一般单台压缩机需要单独布置过滤器,同时布置在上风口。

(2)汽轮机是高压蒸汽进行膨胀做功,带动同轴叶轮转动,从而实现进行对工质做功的型式。汽轮机一般常用的有三种形式:全凝、全背压和抽凝,较为常用的是抽凝。

(4)空压机一般大型空分装置投资均为单轴等温型离心压缩机,进口较国产能耗低2%左右,投资高80%;空压机采用出口放空,不设置回流管路,一般有最小吸入流量防喘振要求,采用入口导叶进行流量调节,进口国产机组均是四级压缩三级冷却(末级不冷却)。主空压机配备一套水洗系统,用以冲洗各级叶轮和蜗壳表面沉积物。该系统随主机成套。

(5)增压机一般大型空分装置投资采用单轴等温型离心压缩机和齿轮式离心压缩机两种,其中齿轮式在能耗上占较大优势,尤其压比较大的工况。

(6)仪表气压缩机一般有三种形式:无油螺杆机,活塞式和离心式。由于活塞式和离心式天然无油,所以不需要除油装置,只需要配套干燥装置(除水)和精密过滤器(除固体颗粒)即可;而螺杆机一般有有油和无油然后除油两种,喷油螺杆机需要设置除油装置,同时需要设置精度非常高的除油过滤器,以满足工艺要求,这种机型的优势是价格较便宜;无油螺杆采用干转子或者水润滑,这种机型优点是绝对不含油,缺点是价格较贵。气量500Nm³/h以下适合选活塞式;气量在2000Nm³/h以下适合选螺杆机或活塞机;气量在2000Nm³/h以上即三种机型都可以选,气量大时离心式压缩机较有优势,其易损件较少,同时好维护,性价比较高。

仪表压缩机在开车时使用,正常运行后由分子筛纯化器后抽取。

预冷系统

预冷系统空冷塔有两种形式: 闭式循环 (空冷塔分为上下两段,冷冻水在空冷塔上段和水冷塔之间循环)和 开式循环 (进循环水系统),闭式循环主要应用于水质不好的化工厂,需要补充新鲜水及药剂;开式循环应用较广,但是循环水系统同样也需要定期补充新鲜水,预冷系统还需要考虑夏天工况。

空冷塔 一般设计为底部为1米φ76不锈钢鲍尔环(耐高温),3米φ76增强型聚丙烯鲍尔环(大通量),4米φ50增强型聚丙烯鲍尔环。

水冷塔 也有两种:两段式(无外加冷源时,干燥污氮气的冷量回收充分,使之预冷系统有保障,但是阻力大一倍,(7米+7米φ50聚丙烯鲍尔环)和一段式(有外加冷源时,8米φ50聚丙烯鲍尔环)。

此外,预冷系统一般所有进水均要设置过滤器(一般6台:4台水泵,水冷塔进水,冷水机组蒸发侧进水),防止杂质带入系统。预冷系统的效果检测为:下段4米填料段出口气比进水低1℃;上段8米填料段出口气比水高1℃,一般在空冷塔中部设置测温计(伸入内部)。

纯化系统

纯化系统采用的的 吸附器 有立式轴向流,卧式双层床和立式径向流三种。

立式轴向流 主要用于1万等级(直径已经到4.6m)以下空分设备的配套,床层厚度1550∽2300mm,双层单层均可布置,立式轴向流吸附器的气流分布最好。

卧式双层床 主要用于大中型空分设备的配套,床层厚度1150mm(分子筛)+350mm(铝胶)。

立式径向流 吸附器可以有效利用容器内部空间,使得同直径吸附层面积扩大1.5倍左右,这样可以有效降低塔器高度,同时立置方式占地面积较小。由于气流分布均匀,不像卧式吸附器气流不均,使得分子筛用量减少20%,再生能耗也节省20%。

但是立式径向流缺点是气流中心集中(扇形区),使得其比卧式穿透时间要快(要求CO2<0.5ppm)。床层厚度1000mm+200mm,立式径向流可以满足2万等级以上的空分设备的配置。

再生加热 有电加热器和蒸汽加热器两种方式。

蒸汽加热器有卧式(4万等级以下),立式(4万等级以上),立式高效蒸汽加热器(蒸汽利用率高,节能20%)布置方式有:一台蒸汽加热器(有H2O泄漏测点);电加热器(两用一备或者一用一备)并联(高温低流量联锁停设置,防止烧坏,加热管材质为1Cr18Ni9Ti);电加热器(满足活化再生,250∽300℃)与蒸汽加热器并联;电加热器与蒸汽加热器串联(蒸汽温度低时,不过造成再生阻力较大)。

对纯化系统还需要设置节流再生管路以满足开车需要。另外再生气侧设置安全阀,蒸汽加热器侧设置安全阀,防止设备或者阀门压力高侧泄漏或者超压,以及节流超压。

再生流路配置手动蝶阀来调配阻力,以使得主塔运行稳定(或者不设置,采用总管设置调节阀时序调节)。

换热系统

换热系统严格来说多股流混合介质设计在同一换热器里,让各介质传热自动平衡,能耗最低,但是这样对于内压缩流程会造成全部换热器均为高压换热器,会造成投资的积聚增加,所以2万等级以上内压缩换热器组织还是采用高低压分开的办法,更为经济些,2万等级以下采用全部高压换热器配置。

产品送出

低压氧氮产品 ,设置产品调节阀与放空流路,放空进消音器(氮气内件为碳钢,氧气内件为不锈钢)。污氮气设置去水冷塔放空(起污氮气放空作用、调配再生气以及调整上塔压力的作用,要求水冷塔塔径能够满足泄放要求,尤其有氮气也通入的场合,不能使上塔压力憋高,水冷塔阻力6kPa(8米高填料),管路及阀门4kPa,对大气放空压差2kPa,总共12kPa)。

高压氧气产品 ,放空采用两级节流,先是高压产品气节流至10barG,经过偏心异径管,中间设置蒙乃尔降噪板,再通过偏心异径管扩大管路直径,氧气介质流速控制在10m/s以下,再通入消声塔节流放空,消声元件不锈钢;高压氮产品,氮气产品先节流至10bar,通过不锈钢降噪板,再通入消声塔节流放空,消声元件碳钢;氧气阀门要求不得人去操作(调节阀禁带手轮,手动阀放置防爆墙内)。

消声塔还可以与压缩机系统放空合二为一,空压机增压机降噪(按照空压机量计算),通入消声塔,以及纯化系统泄压空气,增压机打回流,泄放部分。

膨胀制冷系统

膨胀机一般有三种,即 低压膨胀机 , 中压膨胀机 和 液体膨胀机 。

对于一定类型的气体膨胀机来说,工质体积流量越大,效率越高。一般流量8000Nm³以上的低压膨胀机效率为85∽88%,流量小于3000∽8000Nm³效率会低至70∽80%。

中压膨胀机一般采用一台进口一台国产(备用)。气量8000Nm³/h以上进口膨胀机效率82∽91%(增压端少4个点);国产膨胀机效率78∽87%(增压端少5个点)。

膨胀机启动前需要先吹扫(除去管系杂质,膨胀机蜗壳内杂质),再通密封气(正常时由增压端提供),然后进行油系统外循环,内循环,做完联锁测试然后方能启动,冷试合格后冷紧;冷启动需要启动油箱加热器,正常运行后不需要,此时轴承的冷热已经平衡。

液体膨胀机本质是利用高压液体的压力头来进行水力做功(同时液体焓值降低,但是与气体相比,相差甚远),一般4万等级以上内压缩空分设备均可用液体膨胀机代替高压液空节流阀。它的优势为利用液体膨胀机制冷和膨胀功发电达到节能目的,一般可实现节能2%左右,但是其投资达千万元。

精馏塔系统

下塔1.5∽5万等级采用筛板塔较多,环流塔板在1.5万等级以下直径塔较有优势(液体流程较对流长,但是制造复杂),对流3万等级以下应用较多,1.5万等级以上较占优势,四溢流在3万等级以上大塔较占优势,填料塔能耗较低,不过下塔高度要增加5米左右。5万等级以上空分较占优势,尤其上下塔平行布置的情况。

上塔、粗氩塔及精氩塔采用填料塔,厂家一般为苏尔寿或天大北洋,对粗氩塔冷源配置一般是富氧液空,同时可将废气放散入污氮气管路,氩系统停运时能耗低;精氩塔热源为富氧液空,或下塔氮气,冷源可以是贫液空或者液氮,进料有液相和气相两种。需要注意的是粗氩塔冷凝器板式的密封性要求较高,否则会导致氩产品不合格。

主冷有单层,立式双层、卧式横列双层,立式三层和降膜主冷(液氧与气氧向下,与氮气同流向)。

精馏塔系统的布置有6种方式:

(1)上下塔垂直布置,为常规布置方式,高度较低,无下塔液体难以进入上塔或者粗氩塔冷凝器的状况(管路全液相上行背压能够满足,此时管径不能小);

(2)上下塔垂直布置,为常规布置方式,高度适中,下塔液体难以进入上塔或者粗氩塔冷凝器采用设置汽提管路带液体去上塔(要求管路出口满足ρυ²>3000,ρ为密度,υ为流速,进气位置在管路汽化率为1%高度处,此时需要适当缩小管径,同时液体过冷度不能大);

(3)上塔自氩馏分段落地布置,采用两台循环氧泵连接,降低上塔高度可以解决下塔液体无法进入上塔或者粗氩塔冷凝器的状况;

(4)上塔自氩馏分段落地布置,采用循环泵连接,粗氩塔最上段座在上塔上部,这样可以使冷箱空间缩小;

(5)上塔自主冷落地布置,采用循环泵连接,主冷在下塔顶部,优点是主冷可以做的很大;

(6)上塔自主冷落地布置,采用循环泵连接,粗氩塔最上段座在上塔上部,优点是主冷可以做的很大,同样可以使冷箱空间缩小。

液体泵系统

卧式泵 水平布置(进液管低于排液管),需要设置加温气(设置在泵后,或者泵前过滤器前,防止杂质进入),密封气,排液排气阀(低处排液,高处排气)和回流管路(回液进气相),卧式泵转速不能太高,一般排压30barG以下,卧式泵由于水平布置,冷态收缩轴承受力较好,但是转速高转子动平衡不好满足。

立式泵 采用轴承悬挂式布置(进液管高于排液管),承受向下拉力较大,转子重心与轴重合,转速可以很高;一般30bar以上,需要设置:泵前回气(注意卧式泵无),加温气(设置在泵过滤器前,高处进气), 密封气,排液排气阀(低处排液,高处排气,预冷时看是否冷透)和回流管路(回液进气相)。立式泵一般均是多级,回气管路要求不得向下(平出,或者倾斜向上),否则会造成气体不能排出,易导致泵汽蚀。另外低温泵电机需要设置吹风管路,防止夏天过热,冬天结霜。

液氧泵液氮泵 在线冷态备用,其中液氮泵密封气密封气压力7barG以上;氧泵密封气压力4barG(下塔压力氮气即可满足);循环液氩泵,一用一备,密封气一般采用液氩汽化密封,要求流量有20%的余量。一般液氩泵自身回流阀压力-旁通控制,出口阀流量-液位控制,采用双回路控制。

产品压缩系统

氮透一般压缩空气的均可满足, 氮气透平压缩机 压力较高采用齿轮式较为节能。

氧透根据排压有单缸(压力低)和双缸(高压缸和低压缸)(8级压缩至30bar),一般30barG以下,需要设置5barG的密封气(压力氮气可满足),同时由于氧气介质有高压高温火患原因,所有过流部分均采用铜合金,需要设置保安氮气,一般由工程设计院考虑;进口氧透价格较高,为国产2倍左右,一般不采用,目前一般均杭氧氧透,排压3∽30barG,流量8000Nm³/h以上均可满足。但是流量小,氧透效率较低,一般8000Nm³/h(55%)∽80000Nm³/h(68%)。

氧透一般应用于外压缩流程,从3∽30barG均有,不过一般要和带增压机的内压缩流程(效率一般70%以上,也有流量限制,效率要较氧透高10个点以上,这样甚至可以抵消外压缩较内压缩少复热附加能耗损失的优势,但是内压缩用于钢厂排压需要提高,以免换热系统波动)进行能耗比较,最后确定方案。

『贰』 高压安全阀厂家举例 价格介绍

市面上的阀门产品有很多,它们的作用和价值各不相同,有一些是出于控制方面设计生产而成的,还有一些是出于安全保障或者个性化定制服务角度制作而成的产品,比如今天为大家举例的高压安全阀就可以被归类为一种安全保护用阀门,产品可以适合较高的气压下使用,所以往往被用在锅炉或者其它的压力容器和管道上,通过控制压力不超过规定值,从而起到对人身安全或者设备运行的重要保障作用,接下来就和小编一起来了解下关于这款产品多方面的信息吧。

一、高压安全阀价格

1、南氟阀门上海弹簧焊接式高压安全阀

公司名称:上海南氟阀门有限公司

起订价:¥410

2、永一安全阀A61Y-160弹簧

公司名称:永嘉县江北扬宇阀门厂

起订价:¥则陆尘528

3、【共创悉烂机电】恒华4K6微启式高压安全阀

公司名称:长沙共创机电贸易有限公司

起订价:¥280

以上价格仅供参考

二、高压安全阀厂家

1、长沙共创贸易有限公司成立于20112年,是湖南省专业销售高压气瓶、杜瓦瓶及钢瓶配件的孙禅供货商。主要销售1.4L、2L、3.2L、4L、5L、6.3L、7L、8L、10L、12L、15L、20L、36L、38L、40L无缝气瓶、医用氧气瓶、工业用氧气瓶、二氧化碳气瓶、氩气瓶、氮气瓶等高压气瓶。公司年销钢瓶5万只产品广泛供应与医用供氧器、便携式焊割钜、五金工具、气体公司、钢厂矿山、进出口贸易公司等海内外各类企业。先后与多家国有企业签订了长期的销售合作协议。

2、永嘉县江北扬宇阀门厂产品主要依据ISO、API、ANSI、BS、DIN、NF、JIS、GB。JB等生产,公称通径为1/4“~80”(DN6~DN2000mm),压力等级150Lb~2500Lb(2.0MPa~420MPa),工作温度-196°C~680°C。阀体主体材料为304、304L、316、316L、1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、A105、WCB、哈氏合金、LC2、LC3、LCB、C4、2520、2205、蒙乃尔纯镍、钛合金、20号钢等。产品主要有球阀、闸阀、截止阀、止回阀、过滤器、柱塞阀、料浆阀等三十多个品种,还根据用户要求生产非标准阀门。产品广泛用于化工、化肥、冶金、制药、电力、石油、钢铁厂、酒厂、造纸厂、煤矿、铝化工、工程建筑、市政、暖通、液化气、食品、供水等管线引进装置。

3、江苏电气阀门有限公司坐落于中国江苏省常州市。江苏电气阀门有限公司地处闻名全国的环保基地——江苏常州,是一家集科研、制造、销售各类阀门于一体的专业公司。江苏电气阀门有限公司成立于1988年,占地面积3.5万多平方米,其中建筑面积2.5万多平方米,注册资金800万元,现有员工395名,其中高级工程师35名,专职技工138名,拥有各类生产和检测设备300余台。可生产公称通径:DN6mm~DN3200mm;公称压力:1.0MPa~32.0MPa;工作温度为:-196℃~+750℃的闸阀、球阀、蝶阀、截止阀、安全阀、止回阀、疏水阀、减压阀、调节阀、水利控制阀等3000多个品种规格;采用标准有国家标准以及美标API、ASME、日本JIS、英国BS、德国DIN等国际先进标准,并可根据用户需求设计生产各种非标特殊阀门;年生产能力8500吨,是一家集设计、研发、生产、销售和售后服务为一体的现代化企业。

今天为大家举例说明的高压安全阀相对于其它普通的阀门产品而言,不仅仅可以起到控制的作用,而且还可以借此保障人身和财产安全,也能够通过对压力的调节来保障设备正常运行,延长使用寿命,避免额外的损失和麻烦,上文所述就是关于高压安全阀厂家方面的举例了,更进一步还有关于价格版块的对比信息供了解和参考学习,有兴趣的朋友可以货比三家拟定合适合理的方案和计划。

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『叁』 球阀的应用

球阀的应用:球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业,在国民经济中占有举足轻重的地位。它具有旋转90度的动作,旋塞体为球体,有圆形通孔或通道通过其轴线。
球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向,它只需要用旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。球阀最适宜做开关、切断阀使用,V型球阀。电动阀门除应注意管道参数外,尚应特别注意其使用的环境条件,由于电动阀门中的电动装置是一机电设备,其使用状态受其使用环境影响很大。通常状态下,电动球阀、蝶阀在以下环境使用要特别注意。
球阀(ball valve ),标准GB/T21465-2008《阀门术语》中定义为:启闭件(球体)由阀杆带动,并绕球阀轴线作旋转运动的阀门。亦可用于流体的调节与控制,其中硬密封V型球阀其V型球芯与堆焊硬质合金的金属阀座之间具有很强的剪切力,特别适用于含纤维、微小固体颗料等的介质。而多通球阀在管道上不仅可灵活控制介质的合流、分流、及流向的切换,同时也可关闭任一通道而使另外两个通道相连。本类阀门在管道中一般应当水平安装。球阀按照驱动方式分为:气动球阀,电动球阀,手动球阀。
特点:
一;耐磨;由于硬密封球阀的阀芯是合金钢喷焊,
三片式球阀
密封圈是合金钢堆焊,所以硬密封球阀在开关时不会产生太大的磨损。(它的硬度系数为65-70):
二;密封性能好;由于硬密封球阀的密封是采用人工研磨,直到阀芯与密封圈完全吻合才能使用。所以他的密封性能是可靠的。
三;开关轻;由于硬密封球阀的密封圈底部采用弹簧使密封圈与阀芯紧紧抱在一起,所以在外界力量超过弹簧的预紧力时开关非常轻。
四;使用寿命长:已广泛应用于石油、化工、发电、造纸、原子能、航空、火箭等各部门,以及人们日常生活中。
气动球阀结构紧凑,密封可靠,结构简单,维修方便,密封面与球面常在闭合状态,不易被介质冲蚀,易于操作和维修,适用于水 、溶剂、酸和天然气等一般工作介质,主要用于截断或接通管路中的介质,亦可用用于流体的调节与控制。
气动球阀与其它阀门种类相比,具有角行程输出扭矩,开启迅速、平稳可靠,适用广泛,等以下一些优点。
1、止推轴承减小阀杆磨擦力矩,可使阀杆长期操作平稳灵活。
2、防静电功能:在球体、阀杆、阀体之间设置弹簧,能将开关过程产生的静电导出。
3、由于聚四氟乙烯等材料具有良好的自润滑性,与球体的磨擦损失小,故气动球阀的使用寿命长。
4、流体阻力小:气动球阀是所有阀门分类中流体阻力最小的一种,即使是缩径气动球阀,其流体阻力也相当小。
5、阀杆密封可靠:由于阀杆只作彷转动运而不做升降运动,阀杆的填料密封不易破坏,且密封能力随着介质的压力增高而增大。
6、阀座密封性能好:采用聚四氟乙烯等弹性材料制成的密封圈,结构易于密封,而且气动球阀的阀封能力随着介质压力的增高而增大。
优点
1.流体阻力小,全通径的球阀基本没有流阻。
2.结构简单、体积小、重量轻。
3.紧密可靠。它有两个密封面,而且球阀的密封面材料广泛使用各种塑料,密封性好,能实现完全密封。在真空系统中也已广泛使用。
4.操作方便,开闭迅速,从全开到全关只要旋转90°,便于远距离的控制。
5.维修方便,球阀结构简单,密封圈一般都是活动的,拆卸更换都比较方便。
6.在全开或全闭时,球体和阀座的密封面与介质隔离,介质通过时,不会引起阀门密封面的侵蚀。
7.适用范围广,通径从小到几毫米,大到几米,从高真空至高压力都可应用。
8.由于球阀在启闭过程中有擦拭性,所以可用于带悬浮固体颗粒的介质中。
加工精度高,造价昂贵,高温中不宜使用,如管道内有杂质,容易被杂质堵塞,导致阀门无法打开。

『肆』 关于气割回火

回火的表现是气嘴那里火没码野了,会有一声暴响,握割枪的手,可能还会觉得有些发烫。发生回火后,用脚踩住乙炔气管,踩的位置越靠近乙炔瓶越好,同时快速关闭割刀气阀,不能因为害怕就把割刀扔迟芦喊掉。回火通常是气路不畅,或者乙炔和氧气送气比例不对造成的。
以前在钢铁厂的时候,我也无证操作过割刀,回火也碰到过,一般稍加注意,不会有什么问题,但如果是新手的话,请在指导下进行操作,操作的时候最好有两人,一人操作,一人在钢瓶附近。

及时处哗亩理的话,不会。

『伍』 IF钢的成分控制

间隙原子C、N对IF钢的织构、r值与时效特性有着十分重要的影响。固溶的C、N原子不利于{111}织构的形成,r值急剧降低。此外,C、N含量高还将会明显增大IF钢的时效硬化倾向。Nb、Ti等元素可以将C、N间隙原子从基体中清除出来,从而获得较纯净的铁素体钢,有利于{111}织构的发展和r值增大,并且保证了IF钢的非时效性。因此IF钢必须具有超低碳氮、铌钛微合金化等特点。
IF钢的成分特点是:①为了获得良好的深冲性能,钢中的[C]、[N]、[Si]很低;②为Al脱氧钢。除了脱氧作用以外,Al对冷轧钢板的织构控制有重要作用;③对[S]和[P]控制要求相对宽松;④为了保证良好的表面质量,对钢中的非金属夹杂物要求严格。日本企业提出IF钢冷轧板中非金属夹杂物的尺寸必须小于100μm。
从IF钢的性质可知,钢中最有害的元素是间隙原子C、N,为保证钢的深冲性能、表面质量、镀锌性能以及生产顺行,对钢中其他元素和夹杂物也有一定要求。根据对钢的有害程度,对钢中有害杂质排序如图1 :C:严重影响钢的深冲性能,必须尽可能去除,对于钢中残余的C,采用加Ti的方式加以固定。
N:对钢的有悄纯汪害作用与C类似,但因炼钢一般能将N控制在40ppm以下,而脱氧残留的Al能与N生产稳定的AlN, 能将N完全固定,因此,N对IF钢的有害作用基本上得到控制。
夹杂物:对钢的表面质量和深冲性能有一定影响,应使钢中夹杂物尽可能少,尺寸尽可能小。
Si:一方面增加钢的强度,减少钢的延性,对钢的深冲性能有害;另一方面影响钢的镀锌性能。应尽可能减少钢中的Si含量。
S:在一定程度上(约0.005~0.006%)有利于C的析出,对提高钢的深冲性能有利。但是S过高则对钢有害。
P:对IF钢的延性、低温塑性有很大影响,要求IF钢中磷含量越低越好。在某些高强IF钢中作为强化元素提高钢的强度。 IF钢生产中,碳的控制是十分关键的内容。钢中的碳对IF钢的性能有极大的影响,IF钢中不允许有固溶的碳,钢中的碳必须采用加入钛合金的方式加以固定。钢中的碳含量一要尽可能的低从而减少合金的加入量;二要稳定从而确定钛铁的加入量。这两点都要得到保证,IF钢才能大规模生产。
目前IF钢转炉冶炼终点的碳含量一般控制在(200~400)×10-4%,要使钢中的碳含量小于50×10-4%,甚至低于20×10-4%,必须通过RH真空精炼来完成。
RH真空精炼是生产超低碳IF钢的关键技术,通过吹氧强制脱碳和后序工艺防止增碳来实现对碳的控制。
提高钢水脱碳速度的工艺措施有 :
(1)进一步提高真空系统的抽气能力。
真空泵的抽气能力是通过真空室的真空度来影响脱碳速度的。真空度的高低,决定了RH真空脱碳的速度。较大的抽气能力可以使真空度在短时间内获得较高的真空度,即快速降低真空室的压力,可以增加CO气泡的发生率,使钢中碳含量迅速下降,能够达到的最终碳含量页越低。武钢二炼钢厂1、2 号RH 真空度的变化曲线和碳含量变化的对应关系说明了这一点,如图2所示。
(2)增加驱动气体流量。
驱动气体是RH的钢液循环的动力源,驱动气体量的大小直接影响钢液循环状态和脱碳等冶金反应。驱动气体流量控制不当会产生强烈喷溅。脱碳过程中生成CO气体,加剧喷溅程度,在脱碳前期,驱动气体量应调小,随着C-O反应的减弱而适当增大,直到脱碳结束达到RH循环所需驱动气体量,可以加强后期钢液的搅拌,抑制传质系数的降低,从而抑制了后期脱碳速率的降低。
(3)脱碳前期吹氧强制脱碳
在真空脱碳反应中,当钢水中碳含量高([C]/[O]>0.66)时,即脱碳反应前期,氧的传质决定脱碳速度。这时顶吹氧枪吹氧可以有效提高表观脱碳常数,缩短处理时间。另外,高速氧气流冲击钢水表面,钢水飞散成为大量小液滴,更增加了脱气表面积,加快了脱碳速度。但是,吹氧一般会使得脱碳结束钢水中的溶解氧含量增加,从而恶化钢水的洁净度。应该掌握好吹氧时机和吹入的氧气量。
(4)增加插入管截面积。
在增大钢水循环流量的措施中,如果单纯增大驱动气体流量会使得环流管内钢水线速度上升,容易造成真空室内喷溅粘钢。解裤备决办法就是扩大环流管内径。启仔增大插入管内径,即增大了插入管的截面积,增大了循环流量。即使在同样的驱动气体流量的情况下,由于CO气体向气泡中的扩散作用,可以容纳和产生更多的气泡,增大了循环管上升区的相界面,同时也使喷溅到真空室的钢液量增加,增大了钢液乳化区的相界面,使脱碳速度加快。另一方面由于循环流量增加,钢液在真空室底部的线速度增加,使钢流的边界层减薄,碳氧向钢液面扩散速度增加。插入管的内径越大,脱碳速度越快。在条件允许的情况下应尽可能地增大插入管内径,增加循环流量,促进脱碳反应。图3展示了新日铁八幡厂增大插入管内径后钢水环流量的变化,可以看出增大插入管内径对于增大钢水环流量效果明显。
新日铁八幡厂由于采用极低碳覆盖剂、中空保护渣(含量为0.5%)和将保护渣熔渣层厚度增加到30mm,将RH精炼结束到铸坯中的增碳量从原来的8.1ppm减少至2.6ppm。 鞍钢开发了低氮IF钢的生产工艺,包括转炉冶炼工序提高铁水比、冶炼过程控制返干、冶炼终点减少补吹次数和时间,采用铁矿石(烧结矿)造渣,能够控制冶炼终点氮的质量分数小于12×10;RH-TB精炼工序处理前期提高脱碳速度,处理中期快速提高真空度、提升氩气流量和钢水循环量,处理后期控制钢水中的氧含量,同时必须保证钢水极低的硫含量。目前鞍钢可以批量稳定生产氮含量小于20×10的IF钢。 马钢CSP在生产SPHC钢种时转炉采用全程底吹氩模式,在转炉自动化系统中增加氮气阀门的控制手段,彻底杜绝吹炼过程中的氮气泄露,加强出钢口的维护,出钢氮含量从47.4×10降至30×10。 刘光穆等人考察了涟钢100t转炉不同氮氩切换模式对终点氮含量的影响,尽管全程底吹氩气有利于钢中[N]的降低,但是在考虑综合成本的情况下,将转炉冶炼供薄板钢水底吹定为前10min吹氮后吹氩工艺。此外吹氩强度合理时,可以避免钢水在吹氩站增氮。
武钢三炼钢厂通过转炉终点、脱氧制度和连铸三个环节来系统控制钢中的氮含量,并把保护浇注视作控氮关键环节,为此提高钢包开浇自开率,在长水口和钢包下水口之间采用特殊密封材料和氩封方式,中间包采用高碱度覆盖剂并控制吹氩流量确保液面不暴露。目前该厂钢包到中间包钢水增氮已经控制在2×10以内,中间包钢水平均氮含量为22.8×10。
内陆钢公司通过转炉副枪终点控制降低补吹率、终点添加石灰石造泡沫渣、以CO2作为底吹气体,终点氮含量小于13×10,沸腾出钢避免吸氮,出钢过程平均增氮7×10。RH精炼改进浸渍管的法兰密封同时采用低氮合金和废钢,RH平均氮含量为18.3×10。保护浇注增氮量为1×10。
综上所述,IF钢氮含量控制的要点是 :
转炉工序提高铁水比,提高氧气纯度;吹炼过程中增加矿石的投入量,添加石灰石造泡沫渣,控制转炉炉内为正压;吹炼后期,采用低枪位操作,增加搅拌强度,强化终点命中率;采用沸腾出钢。RH工序加强真空室密封,减少合金和废钢带入的氮,避免RH吸氮。连铸工序提高钢包开浇自开率,改进长水口机构、操作、密封材料、氩封方式并控制合理的吹氩量,中间包采用高碱度覆盖剂,确保液面不暴露。 (1)转炉工序氧含量的控制
冶炼IF钢一般采用顶底复吹转炉,在冶炼后期增大底部惰性气体流量、加强溶池搅拌,以降低转炉冶炼终点钢中氧含量;实现转炉冶炼动态模型控制,将IF钢转炉冶炼终点碳含量由0.02%~0.03%提高到0.03%~0.04%以提高冶炼终点钢液碳含量和温度的双命中率,减少补吹率;采用挡渣出钢、钢包下渣自动检测技术及钢包渣改质措施以减少钢包渣对钢液的污染。
IF钢转炉冶炼终点炉渣的全铁含量一般为15%~25%,通过出钢挡渣技术使钢包内炉渣的厚度控制在50mm以下、防止出钢过程中下渣量过大造成钢液二次氧化严重。出钢后立即向钢包内加入改质剂,炉渣改质剂由CaCO3和金属铝组成,可将渣中的全铁含量降低到4%左右,甚至2%以下。
(2)连铸工序氧含量的控制
在IF钢冶炼的连铸工序,采用大容量连铸中间包并进行钢液流场优化,以促进夹杂物上浮和均匀成分、温度;采用碱性连铸中间包包衬和覆盖剂以减少包衬和覆盖剂对钢液的传氧污染;采用连铸结晶器液面自动控制技术,确保液面波动小于±3mm,以减少保护渣卷入钢液。

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