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    煉鋼氧氣轉爐用耐火材料發展概況

    作者:超級管理員 發布時間:2022-08-13 15:20:14 點擊量: 105

    煉鋼氧氣轉爐用耐火材料發展概況,轉爐煉鋼法投入工業性生產,始于1856年,當時貝塞麥發明了鼓風轉爐煉鋼,簡稱貝寒麥轉爐;1878年出現了托馬斯煉鋼法,可處理高磷生鐵,冶煉多種鋼。該煉鋼法是貝塞麥轉爐的變種和改進,稱為托馬斯轉爐;第二次世界大戰后,工業純氧在煉鋼工業中得到了應用,才誕生了氧氣轉爐煉鋼法,例如,頂吹氧氣轉爐(LD)、卡爾多(Kaldo)轉護和回轉式轉爐(Rotar)等,特別是LD轉爐于1952年投入工業性生產以來,使鋼鐵工業發生了重大變革,面貌煥然一新,并促進了耐火材料工業的發展。

    頂吹氧氣轉爐煉鋼法(也稱為LI)煉鋼法)是瑞士杜菜爾教授前后經過十六年的試驗研究,于19485月正式宣告成功。隨后,在奧地利林茨和多納維茨兩個城市的鋼廠里進行了半工業性試驗,并于1952年建成世界第一座工業生產用30噸頂吹氧氣轉爐。

    頂吹氧氣轉爐呈一直筒狀,借助于水平耳軸支承和傾動。當爐體傾倒在水平位置時,加料或出鋼;轉至乘直位置時,采用水冷套管式氧槍,將工業純氧從頂部爐門高速地噴進熔煉池中,使鐵水和廢鋼中的雜質氧化,同時添加各種造渣劑及合金料,從而形成性能符合要求的熔渣,冶煉出合格的鋼種。

    LD煉鋼法與平爐煉鋼法相比,具有以下優點:1)基建費用和操作費用較低,即規模相同的鋼廠,能節省投資30~50%,操作費用可降低到55~60%;2)冶煉的鋼種多、質量好,到目前為止,可以采用多種原料,冶煉出平爐鋼和電爐鋼,而且鋼中的氮含量能降至0.001%,磷與硫的含量可控制在需要的范圍內;3)熱效率高,由于氧氣直接攪動鋼水和渣液,冶金反應速度是平爐的15倍左右,一般40分鐘就可煉一爐鋼,而且不用燃料,能節約能源,降低鋼的成本;4)生產效率高,小時產鋼量是平爐的10倍多,耐火材料消耗低,約為平爐的1/10。因此,最近三十年來,各國新建鋼廠或老廠改造普遍采用LD轉爐,并逐步代替平爐,成為當代最主要的煉鋼法。

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    上表為各國氧氣轉爐鋼占總鋼產量的比例。從表中看出,二十多年來,氧氣轉爐鋼產量的比例不斷增加,其中日本、西德和法國的比例已達到70~82%,但蘇聯仍以平爐鋼為主,氧氣轉爐鋼產量的比例在30%以下。

    在國外,1958年有26LD轉爐,產鋼能力約為700萬噸,爐子的最大容量為65噸;到1981年,世界上氧氣轉爐約有550座,生產能力為5.25億噸,最大爐容為410噸。其中,我國有51座氧氣轉爐,最大爐容為150噸,產鋼能力約為1000萬噸。

    目前,在氧氣轉爐煉鋼中,頂吹氧氣轉爐煉鋼能力約占90%,而且停滯不前;底吹氧氣轉爐煉鋼能力為8%左右,但發展較快,已投入工業生產的底吹轉爐約為75座,最大容量為250噸,擬建的還有近10座,總產鋼能力約為5080萬噸。

    底吹氧氣轉爐煉鋼法是在托馬斯轉爐的基礎上于六十年末發展起來的,它可以冶煉高磷或低磷鐵水,其爐襯壽命比托馬斯轉爐的高一倍以上。西德馬克西特鋼廠研制的底吹轉爐煉鋼法,稱為OBM法,美國引進該法后加以改造,可煉低磷鐵水,被命名為Q-BOP法;法國等三家公司聯合研制的底吹轉爐煉鋼法:稱作LWS法。

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    底吹氧氣轉爐的主要特點是爐體的高徑比近似等于1,即呈圓筒狀(見上圖);工業純氧是通過爐底多處氧氣噴嘴同時供給的。氧氣噴嘴是兩個同心管組成的,內管通氧氣,同時可攜帶石灰粉及其它添加劑,兩個管子的間隙通保護劑。0BM法采用丙烷或其它碳氫化合物作保護劑,LWS法保護劑則用蒸汽或燃料油。

    底吹氧氣轉爐煉鋼法與LD煉鋼法相比,吹煉平穩,熔池攪拌充分,脫磷與脫硫的效果好,易于冶煉低碳或超低碳鋼,也能冶煉低合金鋼和不銹鋼,金屬收得率也高1~3%;由于工廠廠房低、基建費用可節省8~18%;同時,造渣劑和氧氣的單耗低,操作方便,命中率高。因此,生產成本低,美國每噸鋼成本降低了15~30美元,日本的降低了500~1000日元。

    在我國,除了積極完善和提高頂吹氧氣轉爐煉鋼制度及水平之外,應當盡快改造或新建煉鋼廠,并要適當地采用底吹氧氣轉爐煉鋼法,以趕上世界先進的水平。

    進入八十年代,各國冶金工作者吸取頂吹和底吹氧氣轉爐煉鋼法的優點,開發了頂底同時吹氧轉護煉鋼法,如日本新日鐵公司研制的LD-OB法等;同時,在LD煉鋼法的基礎上,從爐底又吹進氬、氮和CO2,或者分別與氧氣混合使用,上述煉鋼法在日本依次稱為LD-AB法,LD-KG法,LD-OTB法和LD-CB法等。

    1980年,日本新日鐵、川崎、住友和鋼管等公司已有8座大型頂吹氧氣轉爐采用了LD-OB法。1981年日本各公司將改造更多的頂吹氫氣轉爐,西歐有12座頂吹轉爐采用頂底同時吹氧法,北美也有兩個公司決定采用頂底吹氧轉爐煉鋼法??傊?,頂底吹氧轉爐煉鋼法集中了頂吹和底吹轉爐的優點,又彌補了各自的缺點,技術經濟效果顯著,是今后煉鋼生產的重要發展方向。

    隨著氧氣轉爐煉鋼的發展,引起了耐火材料工業組成結構的巨大變化。過去曾成功地用于平爐內襯的鎂磚、鉻鎂磚和鋁鎂磚,現在被含碳的堿性耐火材料所代替,主要品種有焦油白云石磚、焦油鎂白云石磚、焦油鎂磚、鎂碳磚或各種浸漬磚等,而且對性能指標有較高的要求。為此,各國耐火材料工作者在選擇原料、強化原料煅燒及改進制磚工藝等方面,做了大量的工作,有突破性的進展,基本上滿足了氧氣轉爐煉鋼工藝的需要。

    在煉鋼過程中,氧氣轉爐爐襯的損毀是不均衡的,除改進爐襯砌筑和提高煉鋼操作水平外,主要采用耐火噴涂料進行噴補維護,以達到爐襯的均衡損毀,延長其使用壽命。前,頂吹氧氣轉爐爐齡已由開始階段的100爐次左右,提高到5000爐次,甚至一萬爐次以上;耐火材料消耗逐年下降,LD轉爐每噸鋼耐火材料消耗降為1~3公斤,底吹氧氣轉爐的為2~5公斤,LD-ACOLP轉爐的為6~12公斤,Kaldo轉爐的一般為10公斤左右。

    最近二十年來,各國對氧氣轉爐爐襯的損毀機理進行了廣泛的研究,為創制耐火材料的新品種,改進操作制度,延長爐襯的使用壽命和降低耐火材料的消耗,起了推動的作用。

     




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