1. 什么叫锅炉的自然循环它是怎样生产的
锅炉的循环方式分为两种:强制循环和自然循环,强制循环锅炉则靠炉水循环泵加压强制进行,而自然循环锅炉是依靠下降管和受热面之间的自然压头来产生,下降管布置在炉外,不受热。蒸发受热面由布置在炉内的水冷壁管组成,也称之为上升管。上升管内汽水混合物的密度比下降管内水的密度小得多,工质正是依靠这种密度差而产生的动力保持流动的,不需消耗任何外力,所以这种锅炉叫做自然循环锅炉。
2. 钢铁企业成本管理如何进行
钢铁企业成本控制的关键因素
在分析了问题和总结了特点后,就明确了大的方向,在钢铁企业的成本控制中,以下几个领域是重点环节:
1.控制大宗原燃料成本。原燃料成本在钢铁产品成本中占的比重非常大,许多企业达到70%-80%,这就要求我们,在成本控制中,首先要紧抓原燃料成本不放。
2.控制炼钢成本。对于钢铁企业来说,整个生产过程可以大体上分为铁前和钢后两个阶段,铁前阶段除焦化存在多品种以外,一般都是单品种核算,从钢后的炼钢阶段开始,要求分钢种进行成本核算,有许多企业(如:一些电炉炼钢)还要求分炉号、规格、技术标准等等,这不仅仅是一个成本分配的问题,还是一个管理控制的问题。所以,炼钢成本是整个钢铁企业成本控制的重点环节。
3.重视物流成本。由于钢铁企业的生产流程比较长,成品的生产过程经历了铁前的焦化、烧结、炼铁,和钢后的炼钢、轧钢、锻钢、热处理等工段,各生产工段之间的内部物资流动非常频繁,如:厂内搬倒、吊运、维检、运输等,内部物资流动从财务的角度去看,必然伴随着价值的流动,另外,钢铁企业还有一些动力、制氧、白灰等辅助性的生产工段,这些辅助性的工段和其它工段之间也存在着看不见的价值流动和转移。所以,其整个价值流动是非常复杂的,控制好内部物流成本,也是做好钢铁企业成本管理的重点领域。
成本控制从何做起?
钢铁企业的成本控制,主要分为预算控制和价格控制。
对于预算控制,其步骤主要有:
首先,把成本费用按其性质划分为固定费用和变动费用。
其次,根据企业上年度指标完成情况或同行业的经济状况,制定本年度的成本预算。钢铁企业的成本预算是以弹性预算的形式出现,不同的预算指标对应不同的产量规模。一般情况下,对于变动费用,如:各种原燃料的消耗,要制定其单耗标准,而对于固定费用,比如:工资、折旧费等,则按分厂或车间工段制定年度或月度总额指标。
最后,在实际执行成本预算时,对于变动费用,按单耗定额进行考核控制,而对于固定费用,则按分厂或车间工段进行总量控制。
价格控制是责任会计制度的一部分,在钢铁企业中得到广泛应用。
由于钢铁企业内部价值流动非常频繁,制定合理的内部转移价格,就显得非常必要。通过调整内部转移价格,根据不同的质量指标,进行相应的加减价,就可以控制各分厂或车间的内部利润,从而提高分厂或车间人员的成本意识,调动其工作积极性。
从生产和计量入手
钢铁企业的资源消耗性质,决定了要做好成本控制,就必须从生产管理人手,尤其是各种各样的计量管理。包括:各种采购生产销售环节的磅秤、能源介质管网的流量表等器具。
在大宗原燃料的采购环节,钢铁企业不但实行按质论价,还按质论量,如:扣吨、扣水处理,这个环节的计量工作。企业一般做得比较好,但是在能源介质的计量中,情况不容乐观,我们经常看到,每到月末生产部和各个厂之间为计量表的数据差异而争论不休、讨价还价。还有的炼钢厂,对于废钢的计量,不能做到分类计量,有的自产废钢甚至不计量。这些都会对成本造成影响。
钢铁企业的设备自动化程度较高,可以充分利用这一有利条件,用信息化的手段来实现计量表数据的自动采集。
投料环节的工艺称数据,是平常成本数据归集的重要依据,针对工艺称数据不太精确的现状,许多企业月末要进行计量数据的月末调差,但这里要明白调差的目的不是简单的把差异分配出去,达到财务数据的平衡了事,而是要详细分析造成差异的原因是什么,在以后的工作中,是否能够避免或缩小这种差异。
“日成本”的意义
“日成本”并不是说一定要按日核算成本,在信息技术条件下,按炉号核算成本已经在维度上超过按日核算成本了,它的意义在于,要快速反馈生产过程中的成本信息。这是由钢铁企业的行业性质决定的,钢铁企业属于典型的流程型企业,各工序生产周期短,节奏快,不核算在产品成本,每天都可以统计投入产出,这些行业特点,客观上要求快速反馈成本信息。在具体操作上,可以每日或几日核算一次成本,及时监控钢铁企业的成本计划执行情况。
由于企业的一些固定费用,必须要月末结账时才能确定准确的数据,在进行日成本核算时,这些费用只能按成本计划或标准成本予以处理。
变动费用:
外购材料费用=实际耗量×实际价格(如:精粉、煤等各种原燃料);
自制材料费用=实际耗量×标准价格(如:焦炭、烧结矿、铁水、钢坯等各种自制半成品)。
固定费用:
固定费用=实际产量×计划或标准费率(如:工资、折旧费)。
优质优价管理
优质优价管理,不但在采购结算环节,在内部物流中,也可以使用,比如:焦化厂和烧结厂向炼铁厂提供的焦炭和烧结矿,也可以按质论价、按质论量,只不过,这个价是内部转移价,当然,在实际操作过程中,也要照顾到成本效益原则。
对于成本来讲,优质优价管理,使各责任单位,更加关注各自的责任成本和责任收入,更加重视产品品质。是一种值得广泛推广的成本领先战略。
成本的事后分析中,也可以引入优质优价的管理思想,比如,在成本差异分析中,可以把价格因素影响单位再细分为质量因素和市场因素。
各项成本差异的计算公式如下:
1.变动成本差异
(1)价格差异
价格差异:(实际价格一标准价格)×实际单耗
质量因素影响的成本差异=(实际质量一标准质量)×质量价格×实际单耗
市场因素影响的成本差异=价格差异一质量因素影响的成本差异
注:质量价格是指物料的实际质量指标每偏离标准质量指标一个单位的价格,比如:煤的质量指标是含硫量,价格是10,则表示含硫量每增加一个检验单位的价格是10元。
(2)数量差异
数量差异=(某材料的实际单耗一该材料的标准单耗)×标准价格
单耗变化影响成本差异=(成本要素的实际总耗×材料的标准投入比例一该材料的标准单耗)×标准价格
结构变化影响成本差异=数量差异一单耗变化影响成本差异
注:材料的标准投放比例=成本要素下的某材料的标准消耗量/要素总消耗量的比例。
2.固定成本差异
计划总成本=单位标准成本×计划产量
固定费用差异=实际总成本一计划总成本
费用总额变化影响成本差异=固定费用差异,实际产量
产量变化影响成本差异=固定费用差异一费用总额变化影响成本差异
注:计划产量是指在做固定费用预算时,一定期间的计划生产量。
改判动了谁的奶酪?
有许多钢铁企业,由于设备或控制的因素,在冶炼过程中,存在命中率的问题。经常把一个型号改判成另一种型号对外出售。
在钢铁企业的成本考核中,各分厂或车间工段之间存在上下游的物资供求关系,比如:炼钢厂向轧钢厂提供钢坯,那么出售钢坯的数量乘以内部转移价,就可以视为炼钢厂的内部收入,同时,也是轧钢广的内部责任成本。内部收入减去内部责任成本,就是内部利润。如果在交易发生后,发生了改判,由于不同品种的内部转移价是不同的,势必会对两个厂的内部利润造成影响。许多企业在实务中,采取补差价的方式,来平衡相关分厂的利益。
但摆平了内部利益就可以了吗?我们曾经发现一个很奇怪的现象,许多客户愿意购买那些经过改判的钢材,原因是这些钢材售价低、品质好。比如:企业本来要生产精炼钢的,但生产完后经检验不合格,作为废钢处理的话,分厂的利益没有保证,所以,就改判成普通钢出售。这样,分厂的利益损失少一些。可是这些经过改判的钢材的全厂成本是最高的,这样的交易使整个企业的利益受到了损失。可见,改判对利润的影响不是那么简单,也不仅仅是通过补差价的方式来平衡分厂利益的问题,它影响了整个企业的利益。在这个问题上,考核部门要通盘考虑,以企业整体利益为重。
重视质量成本
质量成本一般可分为预防成本和损失成本。前者是在质量问题发生之前,后者是质量问题发生造成的损失。企业在成本控制中,不但要重视损失成本,更应该重视预防成本。相应地增加预防成本,可以减少生产过程的损失。比如:增加对操作员工的培训,增设质量检测设备的数量和质量等,在生产过程中就可以减少生产事故的发生,从而减少废品损失的发生。
我们许多钢铁企业,并不把一些预防成本单独按质量成本核算,而是放入制造费用或管理费用中。这就不能体现质量成本的重要性,应该从战略的高度重视质量成本。
而对废品损失成本,比如:炼钢过程中的判废,许多企业做为内部循环处理,尤其是在生产高质量的精炼钢的过程中,经常会发生全废的事情,如果不能正确地核算废品损失的成本,就会使成本数据失真,不能反映生产过程出现的问题,使决策人员在错误的数据基础上做出错误的决定。
钢铁联合企业的成本管理涉及到方方面面,要做好并不是一件容易的事情,只有重视基础工作,抓住关键环节,同时从整体利益和战略高度出发,有效借助适用于中国钢铁企业实际和特色、基于ERP整体架构下的成本管理信息系统,才能为管理决策提供正确可靠的数据,使钢铁企业的成本控制上一个新的台阶,使企业在苛刻的市场竞争中立于不败之地。
3. 炼钢的具体工艺流程是什么
炼钢利用转炉内的氧化性环境将铁水中过量的碳氧化成一氧化碳和二氧化碳,达到钢水要求的碳含量。当然在炼钢厂房内一般来说还要有转炉之前的铁水脱硫预处理,转炉出钢后的钢水精炼(LF或LF+RH或LF+VD,VOD等),完成精炼后用行车调运至连铸机的大包回转台,进行连铸浇铸的工序环节,为后续的轧钢厂提供钢坯原料。
整个联合钢铁厂的工艺流程为:原料码头(各种原料集中卸载存放区域)——烧结(矿石造块或造球团)——高炉(炼铁)——炼钢(铁水预处理-转炉或电炉-精炼-连铸)-轧钢
炼钢工艺过程
造渣:调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣,以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下,并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。
出渣:电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时,氧化末期须扒氧化渣;用双渣法造还原渣时,原来的氧化渣必须彻底放出,以防回磷等。
熔池搅拌:向金属熔池供应能量,使金属液和熔渣产生运动,以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可借助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
电炉底吹:通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化,促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间,降低电耗,改善脱磷、脱硫操作,提高钢中残锰量,提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀,从而改善钢质量,降低成本,提高生产率。
熔化期:炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温,并造好熔化期的炉渣。
氧化期和脱炭期:普通功率电弧炉炼钢的氧化期,通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度,要求脱碳量大于0.2%左右。随着炉外精炼技术的发展,电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。
精炼期:炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物,经化学反应选入气相或排、浮入渣中,使之从钢液中排除的工艺操作期。
还原期:普通功率电弧炉炼钢操作中,通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。
炉外精炼:将炼钢炉(转炉、电炉等)中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是:可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多,大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同,又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
钢液搅拌:炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化,并能促进冶金反应。多数冶金反应过程是相界面反应,反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下,其冶金反应速度很慢,如电炉中静止的钢液脱硫需30~60分钟;而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3~5分钟。钢液在静止状态下,夹杂物*上浮除去,排除速度较慢;搅拌钢液时,夹杂物的除去速度按指数规律递增,并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。
钢包喂丝:通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂,如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分的方法。它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。
钢包处理:钢包处理型炉外精炼的简称。其特点是精炼时间短(约10~30分钟),精炼任务单一,没有补偿钢水温度降低的加热装置,工艺操作简单,设备投资少。它有钢水脱气、脱硫、成分控制和改变夹杂物形态等装置。如真空循环脱气法(RH、DH),钢包真空吹氩法(Gazid),钢包喷粉处理法(IJ、TN、SL)等均属此类。
钢包精炼:钢包精炼型炉外精炼的简称。其特点是比钢包处理的精炼时间长(约60~180分钟),具有多种精炼功能,有补偿钢水温度降低的加热装置,适于各类高合金钢和特殊性能钢种(如超纯钢种)的精炼。真空吹氧脱碳法(VOD)、真空电弧加热脱气法(VAD)、钢包精炼法(ASEA-SKF)、封闭式吹氩成分微调法(CAS)等,均属此类;与此类似的还有氩氧脱碳法(AOD)。
惰性气体处理:向钢液中吹入惰性气体,这种气体本身不参与冶金反应,但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”(气泡中H2、N2、CO的分压接近于零),具有“气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理,就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。用惰性气体加氧进行精炼脱碳,可以降低碳氧反应中CO分压,在较低温度的条件下,碳含量降低而铬不被氧化。
预合金化:向钢液加入一种或几种合金元素,使其达到成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。多数情况下脱氧和合金化是同时进行的,加入钢中的脱氧剂一部分消耗于钢的脱氧,转化为脱氧产物排出;另一部则为钢水所吸收,起合金化作用。在脱氧操作未全部完成前,与脱氧剂同时加入的合金被钢水吸收所起到的合金化作用称为预合金化。
成分控制:保证成品钢成分全部符合标准要求的操作。成分控制贯穿于从配料到出钢的各个环节,但重点是合金化时对合金元素成分的控制。对优质钢往往要求把成分精确地控制在一个狭窄的范围内;一般在不影响钢性能的前提下,按中、下限控制。
增硅:吹炼终点时,钢液中含硅量极低。为达到各钢号对硅含量的要求,必须以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脱氧剂消耗部分外,还使钢液中的硅增加。增硅量要经过准确计算,不可超过吹炼钢种所允许的范围。
终点控制:氧气转炉炼钢吹炼终点(吹氧结束)时使金属的化学成分和温度同时达到计划钢种出钢要求而进行的控制。终点控制有增碳法和拉碳法两种方法。
出钢:钢液的温度和成分达到所炼钢种的规定要求时将钢水放出的操作。出钢时要注意防止熔渣流入钢包。用于调整钢水温度、成分和脱氧用的添加剂在出钢过程中加入钢包或出钢流中。
4. 炼钢的过程有哪三个主要阶段
炼钢过程实质就是通过氧化反应脱碳、升温、合金化的过程。它的主要任务是脱碳、脱氧、升温、去除气体和非金属夹杂、合金化。 主要包括造渣、出渣、熔池搅拌、电炉底吹、熔化期、氧化期和脱炭期、精炼期、还原期、炉外精炼、钢液搅拌、钢包喂丝、钢包处理、钢包精炼、惰性气体处理、预合金化、成分控制、增硅、终点控制、出钢等过程。
炼钢工艺过程
造渣:调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣,以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下,并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。
出渣:电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时,氧化末期须扒氧化渣;用双渣法造还原渣时,原来的氧化渣必须彻底放出,以防回磷等。
熔池搅拌:向金属熔池供应能量,使金属液和熔渣产生运动,以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可借助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
电炉底吹:通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化,促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间,降低电耗,改善脱磷、脱硫操作,提高钢中残锰量,提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀,从而改善钢质量,降低成本,提高生产率。
熔化期:炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温,并造好熔化期的炉渣。
氧化期和脱炭期:普通功率电弧炉炼钢的氧化期,通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度,要求脱碳量大于0.2%左右。随着炉外精炼技术的发展,电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。
精炼期:炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物,经化学反应选入气相或排、浮入渣中,使之从钢液中排除的工艺操作期。
还原期:普通功率电弧炉炼钢操作中,通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。
炉外精炼:将炼钢炉(转炉、电炉等)中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是:可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多,大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同,又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
钢液搅拌:炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化,并能促进冶金反应。多数冶金反应过程是相界面反应,反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下,其冶金反应速度很慢,如电炉中静止的钢液脱硫需30~60分钟;而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3~5分钟。钢液在静止状态下,夹杂物*上浮除去,排除速度较慢;搅拌钢液时,夹杂物的除去速度按指数规律递增,并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。
钢包喂丝:通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂,如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分的方法。它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。
钢包处理:钢包处理型炉外精炼的简称。其特点是精炼时间短(约10~30分钟),精炼任务单一,没有补偿钢水温度降低的加热装置,工艺操作简单,设备投资少。它有钢水脱气、脱硫、成分控制和改变夹杂物形态等装置。如真空循环脱气法(RH、DH),钢包真空吹氩法(Gazid),钢包喷粉处理法(IJ、 TN、SL)等均属此类。
钢包精炼:钢包精炼型炉外精炼的简称。其特点是比钢包处理的精炼时间长(约60~180分钟),具有多种精炼功能,有补偿钢水温度降低的加热装置,适于各类高合金钢和特殊性能钢种(如超纯钢种)的精炼。真空吹氧脱碳法(VOD)、真空电弧加热脱气法(VAD)、钢包精炼法(ASEA-SKF)、封闭式吹氩成分微调法(CAS)等,均属此类;与此类似的还有氩氧脱碳法(AOD)。
惰性气体处理:向钢液中吹入惰性气体,这种气体本身不参与冶金反应,但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”(气泡中H2、N2、CO的分压接近于零),具有 “气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理,就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。用惰性气体加氧进行精炼脱碳,可以降低碳氧反应中CO分压,在较低温度的条件下,碳含量降低而铬不被氧化。
预合金化:向钢液加入一种或几种合金元素,使其达到成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。多数情况下脱氧和合金化是同时进行的,加入钢中的脱氧剂一部分消耗于钢的脱氧,转化为脱氧产物排出;另一部则为钢水所吸收,起合金化作用。在脱氧操作未全部完成前,与脱氧剂同时加入的合金被钢水吸收所起到的合金化作用称为预合金化。
成分控制:保证成品钢成分全部符合标准要求的操作。成分控制贯穿于从配料到出钢的各个环节,但重点是合金化时对合金元素成分的控制。对优质钢往往要求把成分精确地控制在一个狭窄的范围内;一般在不影响钢性能的前提下,按中、下限控制。
增硅:吹炼终点时,钢液中含硅量极低。为达到各钢号对硅含量的要求,必须以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脱氧剂消耗部分外,还使钢液中的硅增加。增硅量要经过准确计算,不可超过吹炼钢种所允许的范围。
终点控制:氧气转炉炼钢吹炼终点(吹氧结束)时使金属的化学成分和温度同时达到计划钢种出钢要求而进行的控制。终点控制有增碳法和拉碳法两种方法。
出钢:钢液的温度和成分达到所炼钢种的规定要求时将钢水放出的操作。出钢时要注意防止熔渣流入钢包。用于调整钢水温度、成分和脱氧用的添加剂在出钢过程中加入钢包或出钢流中。
5. 炼钢铁水消耗计算公式
炼钢铁水消耗计算公式:重复利用水量÷(生产中取用的新水量+重复利用水量)×100%。
这个制造成本是粗算:(0.96×生铁+0.15×废钢)指的是吨钢钢铁料成本,0.82则是指钢铁料消耗成本占粗钢制造成本的82%;生铁成本同理,(1.6×铁矿石+0.45×焦炭)指的是主要原燃料成本,0.9则是指主要原燃料成本占生铁制造成本的90%。
原理
电子枪是电子束熔炼炉的心脏。它包括枪头(一般由灯丝、阴极、阳极等组成)、聚焦线圈和偏转线圈等。电子枪按其结构形式可分为轴向枪(或称皮尔斯枪)、非自加速环形枪、自加速环形枪及横向枪,它们的基本结构及其在电子束熔炼过程中的工作情况示于图2。电子枪的数量有单枪、双枪和多枪等。
6. 循环经济企业与非循环经济企业成本对照资料
10年间钢产量提高3倍、利润提高11倍,而吨钢成本却呈反比例下降。济钢已经从一个地方钢铁企业跻身全国十大钢行列,经济效益在全国钢铁行业排名第8,中厚板连续11年在全国同行业成本最低,连续多年产量第一、出口量第一。但就在上世纪80年代末,济钢还和国内许多钢铁企业一样,面临着行业的疲软、国内外激烈的市场竞争。就在当时,环境与资源问题也越来越引起世界各国的高度重视,以大量消耗资源、牺牲环境为代价的经济增长方式走到了尽头。
“邯钢的市场倒推成本,使得物耗成本大大降低,很快,降低成本就成了当时全国钢铁行业的中心任务。”济南钢铁股份有限公司执行董事兼总经理马旺伟在接受记者采访时回忆说,济钢通过考察学习经验、分析钢铁行业成本构成,进一步发现,正常的物料消耗只占可变成本的小头,对于钢铁行业来说,能源消耗是大头。“降低成本的主要空间就在于节能降耗,一方面钢铁企业的生产过程本身就是大量消耗能源的过程;另一方面,钢铁企业的环境污染也主要源于高能耗、高物耗。”这也就是说,节能降耗不仅能够增加效益,还能从源头上消除污染。1987年就开始着力研究节能降耗的济南钢铁在10多年的时间里摸索出了行业领先经验。
废物,放错了位置的资源
上世纪70年代,炼钢之后的废弃钢渣基本上是堆放到济钢在鲍山附近买来的一片空地上,比鲍山还大。渣山不仅占用土地资源,而且在雨季时也污染水资源,并通过下渗进一步影响土质。但这就是当时全国各地大小钢厂普遍采取的做法——买地造山。后来,某钢铁厂一位总经理曾因治理渣山成了当时的全国劳模,而做法无非就是把堆放的渣山铲平,还没有对钢渣进行回收利用。济钢通过技术创新发明了国家级专利技术——钢渣水淬技术,将钢渣回收利用,作为烧结工序的原料,变废为宝。马旺伟是该专利技术的持有人之一。
“经过分析我们发现,丢弃的钢渣中含有3%-5%的金属颗粒,13%-19%的氧化铁,这些都是可利用的矿石原料。”说话间,马旺伟拿出计算器:“按照三氧二铁计算,回收4吨钢渣可节省1吨矿石,铁矿石800元一吨,这就意味着,回收利用一吨钢渣可降低200元成本。”不仅如此,钢渣中还含有游离态的氧化钙等非常有益的其他成分,一吨钢渣回收利用后还可以节约1/3吨石灰。这不仅为济钢带来了可观的经济效益,实现了资源的再生利用。
“所以,我们总经理李长顺说,钢厂无废物,废物就是放错了位置的资源。”说起济钢的循环经济来,马旺伟如数家珍。80年代钢厂煤气放散是司空见惯的事,“我们就想,买来重油加热钢坯形成煤气放散,多么大的能源浪费啊。重油多少钱一吨呢?1000多元!难道我们就不能不买重油用煤气吗?”于是,1987年济钢开始试用闭路集中煤气,一举成功,实现了煤代油的突破。不仅加热钢坯用回收的煤气,逐步变成所有的加热均使用煤气,而且按照焦炉、马炉、转炉等不同情况分类使用逐步提升,如今已经形成了自我知识产权。
技术创新是永无止境的。“煤气资源还有潜力可挖,于是我们又采用新技术,使用蓄热式加热炉,又比平常节约了30%的煤气。”不仅如此,马旺伟说,济钢还率先在全国建成燃气—蒸汽联合发电的发电机组。2003年3月开工建设,次年7月投产运营,总装机容量2×68MW。济钢自用电率25%,综合效率近50%,年发电量9.9亿千瓦时,使吨钢可比能耗下降50千克标准煤,与常规煤电机组相比,效率提高50%。就是这项燃气—蒸汽联合循环发电工程,成为济钢一直以来积极探索的循环经济发展模式的典范项目。
据了解,济钢发电厂正在研究新上马两套发电设备,到2006年,年发电量至少可达到40亿度以上,这相当于整个济南市供电局发电量的1/5,不仅能实现用电全部自给,而且可以向外输电。据估算,仅发电一项,便可使济钢节约15亿人民币左右。燃气———蒸汽联合发电项目不仅让济钢获得了巨大的经济效益,同时,由于济钢发电厂燃烧的是碳氢化合物,释放出来的是大量的水和少量的二氧化碳,这也大大减轻了环境污染的压力。
创新中循环,循环中高效
资源有限,创意无限;无限创意,无限资源。在不断创新和持续循环中,济钢实现了高效发展。马旺伟这样总结济钢10多年来发展循环经济的理念。济钢不仅学习邯钢的“市场倒推成本”,而且正算,通过创新和技术进步挖掘自己的潜力,济钢10年间节能降耗降低成本60多亿元。
在上世纪90年代中期,济钢主要以降低成本为关注点,实施了以炼铁全熟料、炼钢全精炼、全连铸、轧钢全一火成材和提高高炉喷煤量,即以“四全一喷”为主要内容的工艺节能优化。在这一过程中,济钢的产品成本持续降低,每年都消化了巨额的增支减利因素,实现了年年盈利。 钢铁企业用水95%以上用于工艺冷却降温和环保除尘。据马旺伟回忆,在他刚大学毕业进入济钢工作时,济钢生产用水主要采自地下水,吨钢耗水52立方米,而目前已经降至3.7立方以下。用水量几十倍地下降,是怎么做到的呢?记者在济钢集团生产现场了解到,水在完成了降温的第一个任务之后,暂时到水处理站的大水箱里“休息”,水里的一些金属悬浮颗粒在这个地方经过一定的程序会被带走,剩下的水则会变成“暴雨”降到沉淀水池里,济钢集团能源部的刘科告诉记者,“下雨”的过程本身可以降温,沉淀水池可以将水中的杂质留下。温度、水质符合要求之后,一部分再回到生产工序的源头做重复动作,而另一部分水则多了一份额外任务———做黑鱼、罗非鱼等的饲养用水,这些水在经过净化之后,又可以回到生产工艺中,也可以用作绿化园林的中水。
不仅生产用水循环利用,济钢还在济南市首家建设了生活区污水处理厂,日处理能力7200万吨,经处理之后的净水也加入到了生产用水的队伍中,鲍山人工瀑布就是一部分净化后的生活用水的“功劳”,瀑布水完成了美化环境的使命之后,也回到生产环节进行工艺降温或除尘。这样,经过循环利用,只需少量补给新水即可,吨钢综合耗新水降低77%。马旺伟告诉记者,2005年济钢集团可实现1000万吨的产量,这就比过去节约近20亿元的水资源费。
“循环经济就是知识型经济、创新型经济,必须紧紧依靠技术创新、管理创新。”马旺伟说。济钢坚持不懈地推行清洁生产,探索发展循环经济的模式,实现了成本、质量、安全、环境、效益的和谐发展,为企业争取了发展空间,为社会减轻了环境负荷。据介绍,与1995年相比,济钢吨钢耗新水降低了77%,年节水效益2.8亿元,吨钢综合能耗下降4成以上,累积节约标准煤1300万吨,价值90亿元以上。这使得济钢在激烈的市场竞争中保持了低成本竞争优势,而且产品竞争力也显着增强,2004年济钢高技术含量、高附加值的品种板比例达到了63%,初步实现了由普碳钢材为主向品种钢材为主的转变,形成了差异化竞争优势。
通过发展循环经济,济钢获得了可观的经济效益,与1995年相比,2004年的钢产量提高了3倍,各类排放物排放总量不仅没有增加,而且大幅度降低,其中,吨钢综合外排污水由14.9立方米下降到1.7立方米,降低了89%。“我们的目标是,生活、生产用水统统做到零排放,不仅如此,还要实现固体废弃物外排为零。”马旺伟自信地表示。
资源有限,创意无限,用无限的创意就可以争取无限的资源。济钢的成功经验引起了国家发改委的高度重视和认可。2005年4月29日,在两会期间听取了济钢集团总经理李长顺的工作汇报之后,国家发改委主任马凯履约到济钢考察,考察中,马凯主任对于一个老钢铁企业能够有今天的成绩感到“非常惊讶、满意”。国家发改委对济钢发展循环经济的做法给予高度评价,认为济钢是一面旗帜,符合中央倡导的循环经济的理念,可以把济钢纳入循环经济试点,今后将在政策、资金、技术和人员力量等方面给予倾斜。据了解,中国仿真技术的创始人、中科院院士游景玉已经亲临济钢,指导利用仿真技术提高能源的综合利用,这在全国钢铁行业中还是第一家获此殊荣。
循环经济
循环经济的概念,最早由美国经济学家鲍尔丁于上个世纪60年代提出,主要指在人、自然资源和科学技术的大系统内,在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中,把传统的依赖资源消耗的线形增长经济,转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。
循环经济是依靠技术进步和加强管理,通过“减少、再利用和再循环”提高资源和能源利用效率,实现少投入、高产出、低污染。循环经济不仅是清洁生产或者环境保护,更是一种理论和观念。
循环经济学与传统经济学的区别在于,循环经济学要最大限度地优化配置自然资源,最大限度地提高资源利用效率;而传统经济学重在最大限度地开发自然资源,最大限度地创造社会财富,最大限度地获取利润。事实证明,传统经济学的做法难以持续。
中国在20世纪90年代引入了循环经济思想,此后对于循环经济的理论研究和实践不断深入。中国正在把发展循环经济、建立循环型社会看作是实施可持续发展战略的重要途径。
中国将立法促进循环经济
全国人大常委会环资委副主任冯之浚不久前表示,中国正在起草《循环经济促进法》。
中国工程院院士刘人怀表示,中国经济增长,在很大程度上依靠物质资源的高消耗。据介绍,中国建筑能耗超过发达国家2~3倍,其中,水泥的能耗高于世界先进水平50%,城市扩张严重威胁着有限的土地资源。高消耗的发展模式使中国本来紧张的资源形势日趋严峻。转变经济增长方式已成当务之急。循环经济是对资源的高效利用和循环利用,具有低消耗、低排放、高效率的特点。
国家发改委经济体制与管理研究所循环经济研究中心主任、中国循环经济发展战略课题组组长杨春平在西方发达国家考察后发现,立法推进循环经济是其基本经验。 ◆导报记者许慧艳通讯员王峰济南报道
(编辑:厦门节能中心)
7. 如何炼钢
1、按冶炼方法分类:
平炉钢:包括碳素钢和低合金钢。按炉衬材料不同又分酸性和碱性平炉钢两种。
转炉钢:包括碳素钢和低合金钢。按吹氧位置不同又分底吹、侧吹和氧气顶吹转炉钢三种。
电炉钢:主要是合金钢。按电炉种类不同又分电弧炉钢、感应电炉钢、真空感应电炉钢和电渣炉钢四种。
沸腾钢、镇静钢和半镇静钢:按脱氧程度和浇注制度不同区分。
2、按化学成分分类:
碳素钢:是铁和碳的合金。据中除铁和碳之外,含有硅、锰、磷和硫等元素。按含碳量不同可分 为低碳(C<0.25%)、中碳(C:0.25%-0.60%)和高碳(C>0.60%)钢三类。碳含量小于0.04%的钢称工业纯铁。
普通低合金钢:在低碳普碳钢的基础上加入少量合金元素(如硅、钙、钛、铌、硼和稀土元素等,其总量不超过3%)。而获得较好综合性能的钢种。
合金钢:是含有一种或多种 适量合金元素的钢种,具有良好和特殊性能。按合金元素总含量不同可分为低合金(总量<5%)、中合金(合金总量在5%-10%)和高合金(总量>10%)钢三类。
3、按用途分类:
结构钢:按用途不同分建造用钢和机械用钢两类。建造用钢用于建造锅炉、船舶、桥梁、厂房和其他建筑物。机械用钢用于制造机器或机械零件。
工具钢:用于制造各种工具的高碳钢和中碳钢,包括碳素工具钢、合金工具钢和高速工具钢等。
特殊钢:具有特殊的物理和化学性能的特殊用途钢类,包括不锈耐酸钢、耐热钢、电热合金和磁性材料等。
常用冶炼方法
1、转炉炼钢:
一种不需外加热源、主要以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分,如碳、锰、硅、磷等与送入炉内的氧气进行化学反应所产生的热量作冶炼热源来炼钢。炉料除铁水外,还有造渣料(石灰、石英、萤石等);为了调整温度,还可加入废钢以及少量的冷生铁和矿石等。转炉按炉衬耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬);按气体吹入炉内的部分分为底吹顶吹和侧吹;按所采用的气体分为空气转炉和氧气转炉。酸性转炉不能去除生铁中的硫和磷,须用优质生铁,因而应用范围受到限制。碱性转炉适于用高磷生铁炼钢,曾在西欧获得较大发展。空气吹炼的转炉钢,因其含氮量高,且所用的原料有局限性,又不能多配废钢,未在世界范围内得到推广。1952年氧气顶吹转炉问世,现已成为世界上的主要炼钢方法。在氧气顶吹转炉炼钢法的基础上,为吹炼高磷生铁,又出现了喷吹石灰粉的氧气顶吹转炉炼钢法。随氧气底吹的风嘴技术的发展成功,1967年德国和法国分别建成氧气底吹转炉。1971年美国引进此项技术后又发展了底吹氧气喷石灰粉转炉,用于吹炼含磷生铁。1975年法国和卢森堡又开发成功顶底复合吹炼的转炉炼钢法。
2、氧气顶吹转炉炼钢:
用纯氧从转炉顶部吹炼铁水成钢的转炉炼钢方法,或称LD法;在美国通常称BOF法,也称BOP法。它是现代炼钢的主要方法。炉子是一个直立的坩埚状容器,用直立的水冷氧枪从顶部插入炉内供氧。炉身可倾动。炉料通常为铁水、废钢和造渣材料;也可加入少量冷生铁和铁矿石。通过氧枪从熔池上面向下吹入高压的纯氧(含O299.5%以上),氧化去除铁水中的硅、锰、碳和磷等元素,并通过造渣进行脱磷和脱硫。各种元素氧化所产生的热量,加热了熔池的液态金属,使钢水达到现定的化学成分和温度。它主要用于冶炼非合金钢和低合金钢;但通过精炼手段,也可用于冶炼不锈钢等合金钢。
3、氧气底吹转炉炼钢:
通过转炉底部的氧气喷嘴把氧气吹入炉内熔池,使铁水冶炼成钢的转炉炼钢方法。其特点是;炉子的高度与直径比较小;炉底较平并能快速拆卸和更换;用风嘴、分配器系统和炉身上的供氧系统代替氧气顶吹转炉的氧枪系统。由于吹炼平稳、喷溅少、烟尘量少、渣中氧化铁含量低,因此氧气底吹转炉的金属收得率比氧气顶吹转炉的高1%~2%;采用粉状造渣料,由于颗粒细、比表面大,增大了反应界面,因此成渣快,有利于脱硫和脱磷。此法特别适用于吹炼中磷生铁,因此在西欧用得最广。
4、连续炼钢:
不分炉次地将原料(铁水、废钢)从炉子一端不断地加入,将成品(钢水)从炉子的另一端不断地流出的炼钢方法。连续炼钢工艺的设想早在19世纪就已出现。由于这种工艺具有设备小、工艺过程简单而且稳定等潜在优越性,几十年来许多国家都作了各种各样方法的大量试验,其中主要有槽式法、喷雾法和泡沫法三类,但迄今为止都尚未投入工业化生产。
5、混合炼钢:
用一个炉子炼钢、另一个电炉炼还原渣或还原渣与合金,然后在一定的高度下进行冲混的炼钢方法。用此法处理平炉、转炉及电炉所炼钢水,可提高钢的质量。冲混可增加渣、钢间的接触面积,加速化学反应以及脱氧、脱硫,并有吸附和聚合气体及夹杂物的作用,从而提高钢的纯结度和质量。
6、复合吹炼转炉炼钢:
在顶吹和底吹氧气转炉炼钢法的基础上,综合两者的优点并克服两者的缺点而发展起来的新炼钢方法,即在原有顶吹转炉底部吹入不同气体,以改善熔池搅拌。目前,世界上大多数国家用这种炼钢法,并发展了多种类型的复吹转炉炼钢技术,常见的如英国钢公司开发的以空气+N2或Ar2作底吹气体、以N2作冷却气体的熔池搅拌复吹转炉炼钢法——BSC——BAP法,德国克勒克纳——马克斯冶金厂开发的用天然保护底枪、从底部向熔池分别喷入煤和氧的KMS法、日本川崎钢铁公司开发的将占总氧量30%的氧气混合石灰粉一道从炉底吹入熔池的K——BOP法以及新日本钢铁公司开发的将占总氧量10%——20%的氧气从底部吹入,并用丙烷或天然气冷却炉底喷嘴的LD——OB法等。
7、顶吹氧气平炉炼钢:
从50年代中期开始,在平炉生产中采用1~5支水冷氧枪由炉顶插入熔炼室,直接向熔池吹氧的炼钢方法。该法改善了熔池反应的动力学条件,使碳氧反应的热效应由原来的吸热变为放热,并改善了热工条件;生产率大幅度地得到提高。
8、电弧炉炼钢:
利用电弧热效应熔炼金属和其他物料的一种炼钢方法。炼钢用三相交流电弧炉是最常见的直接加热电弧炉。炼钢过程中,由于炉内无可燃气体,可根据工艺要求,形成氧化性或还原性气氛和条件,故可以用于冶炼优质非合金钢和合金钢。按电炉每吨炉容量的大小,可将电弧炉分为普通功率电弧炉、高功率电弧炉和超高功率电弧炉。电弧炉炼钢向高功率、超高功率发展的目的是为了缩短冶炼时间、降低电耗、提高生产率、降低成本。随着高功率和超高功率电炉的出现,电弧炉已成为熔化器,一切精炼工艺都在精炼装置内进行。近十年来直流电弧炉由于电极消耗低、电压波动小和噪音小而得到迅速发展,可用于冶炼优质钢和铁合金。
9、STB法:
原文为Sumitomo Top and Bottom blowing process,由日本住友金属公司开发的顶底复吹转炉炼钢法。该法综合了氧气顶吹转炉炼钢法和氧气底吹转炉炼钢法两者的优点。用于吹炼低碳钢,脱磷效果好且成本下降显着。所用的底吹气体为O2、CO2、N2等。在STB法基础上又开发了从顶部喷吹粉末的STB—P法,进一步改善了高碳钢的脱磷条件,并用于精炼不锈钢。
10、RH法:
又称循环法真空处理。由德国Ruhrstahl/Heraeus二公司共同开发。真空室下方装有两个导管,插入钢水,抽真空后钢水上升至一定高度,再在上升管吹入惰性气体Ar、Ar上升带动钢液进入真空室接受真空处理,随后经另一导管流回钢包。真空室上装有加合金的加料系统。此法已成为大容量钢包(>80t)的钢水主要真空处理方法。
11、RH—OB:
RH吹氧法。是在真空循环脱气(RH)法中加上吹氧操作(Oxygen Blowing)来升温。用于精炼不锈钢,是利用减压下可优先进行脱碳反应;用于精炼普通钢则可减轻转炉负荷。也可采用加铝升温。
12、OBM—S法:
原文为Oxygen Bottom Maxhutte—Scarp,由德国Maxhutte-Klockner厂发明的以天然气或丙烷作底吹氧枪冷却介质的氧气底吹转炉炼钢法。OBM—S是在OBM氧气底吹转炉的炉帽上安装侧吹氧枪,底部氧枪吹煤气、天然气预热废钢,从而达到增加废钢比的目的。
13、NK—CB法:
原文为NKK Combined Blowing System,由日本钢管公司于1973年建立的顶底复吹转炉炼钢法,即在顶吹的同时,从炉底吹入少量气体(Ar,CO2,N2),以加强钢渣的搅拌,并控制钢水中的CO分压。该法采用多孔砖喷嘴,用于炼低碳钢可降低成本;用于炼高碳钢则有利于脱磷。该法应与铁水预处理工艺结合起来
14、MVOD:
在VAD法的设备上增设水冷氧枪,使之在真空下可吹氧脱碳的方法,由于真空下脱碳为放热反应,可省去VAD法的真空加热措施。操作过程与VOD法相同。
15、LF法:
原文为Ladle Furnace,是1971年日本特殊钢公司(大同钢特殊钢公司)开发的钢包炉精炼法。其设备和工艺由氩气搅拌、埋弧加热和合金加料系统组合而成。这种工艺的优点是:能精确地控制钢水化学成分和温度;降低夹杂物含量;合金元素收得率高。LF炉已成为炼钢炉与连铸机之间不可缺少的一种炉外精炼设备。
16、LD炼钢法:
1952年奥钢联林茨(Linz)厂与奥地利阿尔卑斯矿冶公司多纳维茨(Donawitz)厂最早在工业上开发成功的氧气顶吹转炉炼钢法,并以该两厂的第一个字母而命名。该法问世后在全世界范围迅速得到推广。美国称此法为BOF或BOP法,即Basic Oxygen Furnace 或Process 的简称。详见氧气顶吹, 转炉。
17、LD—OTB法:
原文为LD—Oxgyen Top an Bottom Process,由日本神户制钢公司加古川厂开发的顶底复合吹炼转炉炼钢工艺。其特点是使用了专门的底吹单环缝形喷嘴(SA喷嘴),因而底吹气体能控制在很宽的范围内。底部吹入惰性气体。
18、LD—HC法:
原文为LD—Hainaut Saubre CRM,系比利时开发的用于吹炼高磷铁水的顶底复合吹炼转炉炼钢法,即LD+底吹氧,用碳氢化合物保护喷嘴。
19、LD-AC法:
原文为LD - Arbed - Centre National,法国钢铁研究所开发的顶吹氧气喷石灰粉炼钢法,用于吹炼高磷铁水。
20、KS法:
原文Klockner Steelmaking,系采用100%固体料操作的底部喷煤粉氧气转炉炼钢工艺。底吹氧比率为60%~100%。
21、K—ES法:
将底吹气体技术、二次燃烧技术和喷煤粉技术结合起来的电弧炉炼钢法,它是由日本东京炼钢公司和德国Kiokner公司共同开发的技术,可以以煤代电。
22、FINKL—VAD法:
电弧加热钢包脱气法或称真空电弧脱气法。其特点是在真空室的盖上增设有电弧加热装置,并在真空下用氩气搅拌。该法的脱气效果稳定,而且能脱硫、脱碳和加入大量合金。设备主要由真空室、电弧加热系统、合金加料装置、抽真空系统及液压系统组成。
23、DH法:
德国Dortmund Horder联合冶金公司开发的一种真空处理装置。内衬耐火材料的真空室,下部装上有耐火衬的导管插入钢包,真空室或钢包周期性地放下与提升,使一部分钢水进入真空室,处理后返回钢包。上部有加合金料装置和真空加热保温装置。目前已不再建造这种设备。
24、CLU法:
一种不锈钢的精炼方法。其原理与AOD法相同,物点是采用水蒸气代替氩气。该方法是法国Creusot-Loire公司和瑞典Uddeholm公司共同研制成功的,并于1973年正式投入生产。水蒸气与钢液接触后分解为H2和O2;H2使CO分压降低。同时,该分解反应为吸热反应,因而可抑制钢液温度上升。但铬的氧化烧损比AOD法的严重。
25、CAS法:
原文为Composition adjustment by sealed argonbubbling,是在氩气密封下进行合金成分微调的炉外精炼方法。该法由钢包底部吹氩,将渣排开后,下降浸渍罩,继续吹氩,然后加合金微调成分。其优点是可精确控制成分,且合金收得率高。
26、CAS—OB法:
原文为Compositon adjustment by sealed argon bubbling with oxygen blowing,是在CAS设备上增设吹氧枪的炉外精炼方法。降可微调合金成分外,它还可加铝并吹氧升温(化学热法),升温速度为5~13℃/分。这种方法可使钢水温度精确地控制在±3℃,从而有利于配合连铸生产。
27、ASEA-SKF法:
瑞典开发的一种钢包精炼法。它采用低频电磁搅拌,在常压下进行电弧加热,在钢包中造渣精炼,在另一工位真空除气,并设有氧枪,可在减压下吹氧脱碳。为了提高精炼效果,它还可在钢包底部通过多孔砖吹氩搅拌,并能加入合金调整钢液成分。
28、AOD法:
氩氧脱碳法和简称,原文为Argon-Oxygen Decarburisation,是冶炼低碳不锈钢的主要精炼法。1964年由美国碳化物公司研制成功,1968年用于实际生产。其冶金原理是用Ar稀释CO,使其分压降低,达到真空的效果,从而使碳脱到很低的水平。AOD炉体和传动装置与转炉相类似,风眼安放在接近炉底的侧壁上,向炉内吹入的是Ar+O2混合气体,原料为初炼炉熔化的钢水。吹炼过程分为氧化期、还原期、精炼期。它已成为不锈钢的主要生产工艺。
特殊冶金法
包括电渣重熔、真空冶金、等离子冶金、电子束熔炼、区域熔炼等多种炼钢方法的总称。某些高新技术或特殊用途要求特高纯度的钢,若用普通炼钢方法加炉外精炼达不到要求时,则可采用特殊冶金方法炼制。
电渣重熔:将冶炼好的钢铸造或锻压成为电极,通过熔渣电阻热进行二次重熔的精炼工艺,也称ESR。它的热源来自熔渣电阻热,重熔时自耗电极浸入熔渣中,电流通过电离后的熔渣,使熔渣升温达到比被熔自耗电极熔点高得多的温度。插入熔渣中的自耗电极端头熔化后形成熔滴,并靠自重穿越渣池,得到渣洗精炼而后在减少空气污染的情况下进入金属熔池。钢锭与结晶器壁之间形成薄的渣皮,既减缓了径向冷却,也改善了成品钢锭表面质量,借助结晶器底部水冷,凝固成轴向结晶倾向和偏析少的重熔钢锭,改善了热加工塑性。
等离子冶金:以等离子流为热源的冶金过程,即利用等离子枪将电能转变为定向等离子射流中的热能。等离子射流具有电弧稳定、热量高度集中、可达到非常高的温度等特点。有的等离子枪的工作温度高达5000~20000℃。等离子枪可用惰性气体(Ar)、还原性气体(H2)等为介质,以达到不同的冶金目的。等离子炉可用于熔炼高熔点金属和活泼金属以及金属或合金的提纯。等离子体技术也已用于钢铁厂废尘处理和铁合金生产工艺。
喷射冶金:为加速液体金属与物料的物理化学反应,用气体喷射的方法把粉末物料送入液体金属,完成冶金反应的工艺,亦称喷粉冶金。该工艺广泛用于铁水予处理和钢包精炼,以达到脱硫、脱氧、成分微调、使夹杂物变性的目的。此工艺的反应速度快,物料利用率高。
区域熔炼:1952年W.G.Pfann提出的一种利用液固相中杂质元素溶解度不同的特点提炼金属的工艺。其操作原理是:设一个均匀的固态金属棒中有一小段金属被熔化成液体,那么,若这一小段液态区域自左向右缓慢移动,则每移动一次,杂质都会重新分布,其效果就相当于把杂质驱赶到右端。经过多次这样的重复,左端金属便可达到很高的纯度。
真空冶金:在低于0.1MPa至超高真空条件下[133.3×(<760~10-12)Pa]进行的冶金过程,包括金属及合金的提炼、冶炼、重熔、精炼、成形和热处理。目的主要在于:①减少金属受气相的污染;②降低溶解于金属中的气体或易挥发的杂质含量;③促进有气态产物的化学反应;④避免由耐火材料容器带来的污染。以适应高性能金属材料及新型金属材料的需要。随着生产电热材料、电工合金、软磁合金以及高温镍基合金等高性能和新型金属材料的需要,发展了各种真空熔炼方法,主要有真空电阻熔炼、真空感应熔炼、真空电弧重熔、电子束熔炼及电渣重熔等。
真空电弧熔炼:在真空(10-2~10-1Pa)下借助电弧供热重熔金属和合金的工艺,也称VAR法。其过程是:以水冷铜坩埚为正极,被熔自耗电极接在经滑动密封进入炉体的假电极上为负极,输入低压直流电流在电极与坩埚底之间引弧,借助电弧供热重熔金属和合金。伴随自耗电极的熔化,通过控制电极的下降速度,将自耗电极重熔为成分均匀、组织致密、纯净度高和偏析少的重熔钢锭。它不仅用于重熔活性金属和耐热难熔金属,而且也用于重熔使用要求较严格的高温合金和特殊钢。
真空电子束熔炼:在较高真空(133.3×10-4~133.3×10-8Pa)下用电子枪发射电子束,轰击被熔炼物料(作为阳极),使之熔化并滴入水冷铜结晶器凝固成锭的熔炼方法。锭由机械装置连续抽出。此法可以调节能量分布,控制熔化速度。电子束重熔材料的纯净度比其他真空熔炼法的更高。它适于熔炼钨、钼等金属及其合金、高级合金钢、高温合金和超纯金属。
真空电阻熔炼:在真空下以电流通过导体所产生的热为热源的熔炼方法。一般采取间接加热,由电热体把热能传给炉中物料。根据需要,电阻炉内的气氛可以是惰性或保护性的。真空电阻炉可设计成熔炼炉或热处理炉。
真空感应熔炼:在真空下利用感应电热效应熔炼金属和合金的工艺。按炉料和容量选择电源频率。它有高频(>104Hz)和中频(50~104Hz)以及工频(50或60Hz)两类。感应炉又分有芯(闭槽式)和无芯(坩埚式)两大类。前者电热效率高,功率因数高,但要有起熔体,熔炼温度低,适用于单一品种的连续熔炼;后者熔炼温度高,电热效率低,适于特殊钢和镍基合金等的熔炼。真空感应熔炼在高温合金、高强度钢和超高强度钢等生产中得到广泛应用。
炼钢工艺过程
造渣:调整钢、铁生产中熔渣成分、碱度和粘度及其反应能力的操作。目的是通过渣——金属反应炼出具有所要求成分和温度的金属。例如氧气顶吹转炉造渣和吹氧操作是为了生成有足够流动性和碱度的熔渣,以便把硫、磷降到计划钢种的上限以下,并使吹氧时喷溅和溢渣的量减至最小。
出渣:电弧炉炼钢时根据不同冶炼条件和目的在冶炼过程中所采取的放渣或扒渣操作。如用单渣法冶炼时,氧化末期须扒氧化渣;用双渣法造还原渣时,原来的氧化渣必须彻底放出,以防回磷等。
熔池搅拌:向金属熔池供应能量,使金属液和熔渣产生运动,以改善冶金反应的动力学条件。熔池搅拌可借助于气体、机械、电磁感应等方法来实现。
电炉底吹:通过置于炉底的喷嘴将N2、Ar、CO2、CO、CH4、O2等气体根据工艺要求吹入炉内熔池以达到加速熔化,促进冶金反应过程的目的。采用底吹工艺可缩短冶炼时间,降低电耗,改善脱磷、脱硫操作,提高钢中残锰量,提高金属和合金收得率。并能使钢水成分、温度更均匀,从而改善钢质量,降低成本,提高生产率。
熔化期:炼钢的熔化期主要是对平炉和电炉炼钢而言。电弧炉炼钢从通电开始到炉料全部熔清为止、平炉炼钢从兑完铁水到炉料全部化完为止都称熔化期。熔化期的任务是尽快将炉料熔化及升温,并造好熔化期的炉渣。
氧化期和脱炭期:普通功率电弧炉炼钢的氧化期,通常指炉料溶清、取样分析到扒完氧化渣这一工艺阶段。也有认为是从吹氧或加矿脱碳开始的。氧化期的主要任务是氧化钢液中的碳、磷;去除气体及夹杂物;使钢液均匀加热升温。脱碳是氧化期的一项重要操作工艺。为了保证钢的纯净度,要求脱碳量大于0.2%左右。随着炉外精炼技术的发展,电弧炉的氧化精炼大多移到钢包或精炼炉中进行。
精炼期:炼钢过程通过造渣和其他方法把对钢的质量有害的一些元素和化合物,经化学反应选入气相或排、浮入渣中,使之从钢液中排除的工艺操作期。
还原期:普通功率电弧炉炼钢操作中,通常把氧化末期扒渣完毕到出钢这段时间称为还原期。其主要任务是造还原渣进行扩散、脱氧、脱硫、控制化学成分和调整温度。目前高功率和超功率电弧炉炼钢操作已取消还原期。
炉外精炼:将炼钢炉(转炉、电炉等)中初炼过的钢液移到另一个容器中进行精炼的炼钢过程,也叫二次冶金。炼钢过程因此分为初炼和精炼两步进行。初炼:炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和主合金化。精炼:将初炼的钢液在真空、惰性气体或还原性气氛的容器中进行脱气、脱氧、脱硫,去除夹杂物和进行成分微调等。将炼钢分两步进行的好处是:可提高钢的质量,缩短冶炼时间,简化工艺过程并降低生产成本。炉外精炼的种类很多,大致可分为常压下炉外精炼和真空下炉外精炼两类。按处理方式的不同,又可分为钢包处理型炉外精炼及钢包精炼型炉外精炼等。
钢液搅拌:炉外精炼过程中对钢液进行的搅拌。它使钢液成分和温度均匀化,并能促进冶金反应。多数冶金反应过程是相界面反应,反应物和生成物的扩散速度是这些反应的限制性环节。钢液在静止状态下,其冶金反应速度很慢,如电炉中静止的钢液脱硫需30~60分钟;而在炉精炼中采取搅拌钢液的办法脱硫只需3~5分钟。钢液在静止状态下,夹杂物靠上浮除去,排除速度较慢;搅拌钢液时,夹杂物的除去速度按指数规律递增,并与搅拌强度、类型和夹杂物的特性、浓度有关。
钢包喂丝:通过喂丝机向钢包内喂入用铁皮包裹的脱氧、脱硫及微调成分的粉剂,如Ca-Si粉、或直接喂入铝线、碳线等对钢水进行深脱硫、钙处理以及微调钢中碳和铝等成分的方法。它还具有清洁钢水、改善非金属夹杂物形态的功能。
钢包处理:钢包处理型炉外精炼的简称。其特点是精炼时间短(约10~30分钟),精炼任务单一,没有补偿钢水温度降低的加热装置,工艺操作简单,设备投资少。它有钢水脱气、脱硫、成分控制和改变夹杂物形态等装置。如真空循环脱气法(RH、DH),钢包真空吹氩法(Gazid),钢包喷粉处理法(IJ、TN、SL)等均属此类。
钢包精炼:钢包精炼型炉外精炼的简称。其特点是比钢包处理的精炼时间长(约60~180分钟),具有多种精炼功能,有补偿钢水温度降低的加热装置,适于各类高合金钢和特殊性能钢种(如超纯钢种)的精炼。真空吹氧脱碳法(VOD)、真空电弧加热脱气法(VAD)、钢包精炼法(ASEA-SKF)、封闭式吹氩成分微调法(CAS)等,均属此类;与此类似的还有氩氧脱碳法(AOD)。
惰性气体处理:向钢液中吹入惰性气体,这种气体本身不参与冶金反应,但从钢水中上升的每个小气泡都相当于一个“小真空室”(气泡中H2、N2、CO的分压接近于零),具有“气洗”作用。炉外精炼法生产不锈钢的原理,就是应用不同的CO分压下碳铬和温度之间的平衡关系。用惰性气体加氧进行精炼脱碳,可以降低碳氧反应中CO分压,在较低温度的条件下,碳含量降低而铬不被氧化。
预合金化:向钢液加入一种或几种合金元素,使其达到成品钢成分规格要求的操作过程称为合金化。多数情况下脱氧和合金化是同时进行的,加入钢中的脱氧剂一部分消耗于钢的脱氧,转化为脱氧产物排出;另一部则为钢水所吸收,起合金化作用。在脱氧操作未全部完成前,与脱氧剂同时加入的合金被钢水吸收所起到的合金化作用称为预合金化。
成分控制:保证成品钢成分全部符合标准要求的操作。成分控制贯穿于从配料到出钢的各个环节,但重点是合金化时对合金元素成分的控制。对优质钢往往要求把成分精确地控制在一个狭窄的范围内;一般在不影响钢性能的前提下,按中、下限控制。
增硅:吹炼终点时,钢液中含硅量极低。为达到各钢号对硅含量的要求,必须以合金料形式加入一定量的硅。它除了用作脱氧剂消耗部分外,还使钢液中的硅增加。增硅量要经过准确计算,不可超过吹炼钢种所允许的范围。
终点控制:氧气转炉炼钢吹炼终点(吹氧结束)时使金属的化学成分和温度同时达到计划钢种出钢要求而进行的控制。终点控制有增碳法和拉碳法两种方法。
出钢:钢液的温度和成分达到所炼钢种的规定要求时将钢水放出的操作。出钢时要注意防止熔渣流入钢包。用于调整钢水温度、成分和脱氧用的添加剂在出钢过程中加入钢包或出钢流中。