LF精炼炉.docx
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LF精炼炉
二炼钢厂
新1#60tLF精炼炉工程
初步设计
工程号：
05168
唐山钢铁设计研究院有限责任公司
2005年12月
1.概述
2.主要设计内容和设计特点
3.工程建设的外部条件
4.产品大纲
5.工艺流程
6.主体设备
7.主要消耗及技术经济指标
附图：
新1#60tLF精炼炉改造工程方案图纸4张。
图号为：
05168依钢1
05168依钢2
05168依钢3
05168依钢4
1.概述
1.1设计原则
该工程立足于提高钢产品质量，开发冶炼品种钢。
LF的功能是：
（1）电弧加热升温；
（2）提高合金收得率和钢水成分微调；
（3）均匀钢水成分和温度；
（4）提高钢的洁净度和改变夹杂物形态；
（5）脱硫；
（6）作为转炉与连铸之间的缓冲环节，保证转炉连铸匹配率，实现多炉连浇。
1.2工程的必要性
二炼钢厂现在有1座1#45tLF精炼炉和一座刚刚投赴使用的2#60tLF精炼炉，现在需要上另外一台新1#60tLF精炼炉，主要基于以下几个因素考虑：
（1）二炼钢厂转炉座数和连铸机台数较多，仅仅有一台60tLF精炼炉不能满足精炼钢水的产量要求。
（2）原来的1#45tLF精炼炉容量只有45吨，现在经过扩容改造的转炉出钢量已经达到58吨，很显然处理能力需要增大。
（3）原来的1#45tLF精炼炉没有合金加料系统，不具备调节钢水成分的功能。
（4）原来的1#45tLF精炼炉只有一个精炼工位，为了满足生产节奏的要求，改造成回转车双工位形式，减少了辅助用时间，加快了生产节奏，相应地扩张了精炼处理能力。
2.主要设计内容和设计特点
2.1主要设计内容
本次设计内容是从转炉出钢到精炼工位，进行精炼，然后将钢水吊运至连铸车间的整个过程。
其中：
LF钢包炉的主体设计由我方和设备制造厂家协同进行，其余高低压供电外网配电系统，冷却水系统供水泵站及外网，钢包底吹氩高压氮气系统、氩气系统，精炼炉低压氮气系统外网，除尘系统外网，土建设施由我方设计。
2.2设计特点
转炉车间主要包括加料跨、炉子跨、钢水跨、出渣跨等主要生产厂房。
在本次设计中，LF钢包精炼炉只有设置在过渡跨才能减少占用空间，保证布局合理，工艺流程顺畅。
“转炉—精炼—连铸”是转炉炼钢工艺典型流程，它强调精炼站的在线布置。
根据本工程的工艺布置，经过多次研讨，我们拟定LF精炼炉在过渡跨建设。
具体布置见附图。
为了进一步减少空间的占用，我们没有采用前一个60tLF精炼炉的双车三工位形式，而是采用了钢包回转台（或回转车）的形式，加快了精炼操作的节奏。
同时，加料跨也布置在过渡跨内，进一步减少了空间占用。
3.工程建设外部条件
由于增设LF钢包精炼炉，需要高压12000kVA，10000V高压，是变压器用电；低压300KVA，380V包括钢包车运行，电极升降用电等。
设备冷却用水共需280m3/h,水压0.8Mpa，水质为净环水。
压缩空气压力为1.0~1.2Mpa，流量Q=30m3/h。
氩气与复吹工程统一考虑，从2x30m3液氩罐引出供给。
高压氮气与氩气切换使用，压力1.0~1.2MPa，流量Q=2x300NL/min。
增设通风除尘系统，用于炉外精炼操作过程产尘的排除和净化,烟气量80000m3/h（t≤180℃）,粉尘量：
10g/Nm3,粉尘流量：
38kg/h。
4.产品大纲
二炼钢厂，主要以生产普碳钢和低合金钢为主，代表钢号是Q235、Q345，主要精炼品种：
硬线钢、船用角钢、PC钢、冷镦钢、铆螺钢、抽油杆钢等。
5.工艺流程
5.1精炼过程的时序分析
序号
项目
单车时间（min）
双车时间（min）
1
钢包吊至钢包车坐包
2
--
2
接吹氩管、试气（测温取样）
1
--
3
第一次侧温取样
3
--
4
钢包开至精炼工位
1
1
5
炉盖、加渣料、送电
3
3
6
电极下落到位，第一次加热
5~8
5~8
7
加合金
3
3
8
第二次加热
6~12
6~12
9
第二次侧温取样
3
3
10
电极、炉盖升起到位
1
1
11
钢包开出精炼工位
1
1
12
喂丝（终脱钙处理）
3
3
13
断开氩气管路
1
--
14
吊包上连铸
2
--
合计
35~44
26~35
考虑到生产节奏、检修等各方面的影响，年作业天数按310天计，平均出钢量按56吨计，则一台LF的年生产能力为：
310x24x60x56/35=71.4x104t/a；
其中：
310—LF年有效作业天数，d;
24x60—每天分钟数，min/d;
45—LF炉每炉平均处理钢水量，t;
35—LF炉平均处理周期，min；
由于实际生产中的匹配等问题，初步设计一台LF一年能够处理钢水量约60万吨。
5.2精炼的工艺流程
考察本工程的车间平面布置总图、品种结构和工艺流程，精炼的工艺流程图5-1。
回磷量主要取决于钢包内残留的氧化渣量的大小，为此，务必加强管理和操作，通过挡渣、维护出钢口等方法将钢包内渣量限制50mm以内。
对于钢水纯升温或钢水保温操作，如当时生产节奏状况允许，同时与其它需精炼炉次不发生冲突，升温时间可不作限制。
在精炼炉次生产组织过程中，应尽量为精炼工序创造较好的条件，尽可能缩短精炼辅助时间，以达到最佳的匹配效果。
图5-1LF精炼工艺流程图生产工艺流程
吊车将钢包吊到LF旋转台车上，人工接通Ar气管线，进行吹氩和测温取样，然后将钢包运行至精炼工位，对旋转平台进行定位（定位精度±10mm），下降钢包盖，加入造渣剂，电极降下，开始通电加热，在加热过程中采用较小的吹氩量进行搅拌。
第一阶段约7分钟，基本上达到了热平衡，钢液温度不再下降，这时停止通电，提起电极，同时进行大流量的底吹搅拌，使得钢水的温度和快速均匀。
当试样分析结果出来后，自动传送到主操作室及计算机系统内，LF的计算机系统根据化验分析值与钢种目标值之间的差距，通过计算机数字模型进行计算，计算出需要加入的合金料的种类和数量。
合金料从操作门人工加入钢包重，从而达到合金微调的目的。
加入合金料后，继续加热约12min，使钢水的成分和温度达到预定的目标，此时进行最后一次侧温取样，之后进行喂丝，采用双线喂丝机喂入CaSi或Al丝，进行终脱[O]，终脱[S]，并改变夹杂物的形态，喂丝速度设定在200m/min左右，喂丝直径为φ6~φ13mm。
在喂丝的装置上设有显示喂入长度的计数器和速度控制器，当以一定的速度喂入预订长度时，喂丝机会自动停止喂丝。
在此过程中采用较少的吹氩量，以获得更纯净、更均匀的钢水。
喂丝结束后，包盖升起，钢包旋转到吊包工位，断开吹氩管路，吊车将钢包吊走，至此LF一个冶炼周期完成。
6.主体设备
根据生产节奏要求，LF升温速度应4-5℃/min，可进行常压电弧加热、吹氩搅拌、测温、取样、合金成分微调。
采用三相交流电弧精炼炉方案。
其主要设备如下：
6.1机械设备及主要参数
6.1.1钢包
设备包括：
钢包由钢包体、滑动水口、吹氩管等组成。
技术参数：
滑动水口由特殊液压装置驱动。
吹氩单独设置。
吹氩管线上设有手动快速连通接头。
钢包体压力容器钢制造，圆锥台柱形的壳体、平底、底部有支撑座，并有两个孔，用于安装滑动水口和吹氩用透气砖。
耳轴焊接在钢包两边的耳轴箱上，耳轴箱的顶部和底部有通气孔。
钢包为唐钢二炼钢厂原有钢包。
6.1.2钢包车旋转装置
设备包括：
旋转中心支撑机构、旋转钢包车、驱动装置、电气设备、专用管线、控制设备。
技术说明：
钢包车旋转装置用于将钢包从吊包工位旋转到加热工位。
钢包车旋转装置可沿中心轴自由旋转，钢车旋转装置有两个钢包车，用于座钢包，旋转装置通过限位开关控制其精确定位。
技术参数：
旋转角度：
360o
旋转速度：
6o/s
负载能力：
240t
定位精度：
±10mm
数量：
1套
6.1.3水冷包盖
设备包括：
炉盖本体和排烟部分组成。
技术说明：
水冷包盖为管式密排结构，炉盖本体侧壁体略呈锥形，上大下小，顶部是锥形面以保证刚性，顶部中心是一倒锥形水冷环，用来承放耐火材料中心盖，中心盖上开有与三相电极相对应的三个电极孔。
炉盖本体上除三个电极孔外，根据工艺要求还设有合金加料空，侧温取样孔以及相应的密封盖，根据冶炼要求气动操作打开相应密封盖。
侧温取样孔也是人工观察孔。
在冶炼过程终，根据需要打开进行观察和操作。
炉盖下沿设置水冷裙边150mm以上，可罩住钢包，增加封闭作用。
排烟方式：
为炉盖上集烟罩侧排烟。
收集三个电极孔及包口处的外溢烟，满足环保要求并能够改善工作环境。
炉盖上设有微压变送器，检测炉内压力，并与除尘管道上的电动调节蝶形阀形成闭环调节，既能满足炉内保持微正压适合精炼还原气氛，同时又可满足环保要求。
炉盖上供水系统及在冷却水入口处设有流量、压力监控仪表，在出口处设有温度监控仪表。
技术参数：
烟气量：
80000m3/h
烟气温度：
1250℃
密封裙边高度：
250mm～300mm
型式：
水冷管式
数量：
1套
炉盖寿命：
≥3000炉次
烟气始发量：
120-200Nm3/h
环境温度：
按30℃考虑
排烟温度：
≤180℃
烟气参数
粉尘量：
10g/Nm3
粉尘流量：
38kg/h
烟气成份
AI2O311.6%
Fe2O330%
MnO1.6%
SiO217.3%
CaO20.8%
SO21.83%
MgO6.5%
CO29%
6.1.4包盖升降机构
设备包含：
升降立柱、柱塞式液压缸和悬挂法兰组成。
技术说明：
炉盖提升采用柱塞式液压缸控制炉盖升降立柱，炉盖与升降立柱间采用外伸悬臂法兰连接方式。
为便于装卸，特设两个活动销轴。
设有四根顶紧螺栓用来调平炉盖。
升降立柱配柱有四组导向轮，分上下两层布置，用来定位导向。
导向轮组与液压缸尾部共同固定于基础框架上。
技术参数：
包盖升降行程：
≥600mm
提升缸直径：
φ100mm
升降速度：
50mm/s
紧急炉盖提升相应时间：
200ms
数量：
1套
6.5电极升降装置
设备包括：
电极升降立柱和立柱内的电极升降缸及导轮支座、停位固定销、行程开关
组成。
技术说明：
电极升降通过每个立柱内的液压缸来实现，电极升降分自动和手动两种形式，手动换向阀设置在平台上的机旁操作箱内，当电力发生故障时，打开手动阀门，电极上升到顶部。
电极立柱为箱型焊接结构，四侧有导轨，内部有液压缸，立柱与横臂法兰连接。
连接处有绝缘衬垫，用螺栓连接成刚度很高的“T”字形结构。
保证无爬弧现象。
为保证立柱升降平稳，其结构设计既要考虑电极横臂及电缆和电极的负荷，又要考虑电磁力的影响。
立柱外表面和导向滚轮接触面均经过精加工和热处理。
电极横臂与立柱连接处除设有安全可靠简单实用的绝缘外，还具有调节电极横臂在立柱上的前后左右方向的特殊结构设计。
为防止立柱头在LF连续使用中发热，立柱头部采取水冷措施。
防止绝缘件烧毁，并提高寿命。
每根立柱由上下两组导向论导向，可手动调节和维护。
技术参数：
升降驱动方式：
液压
电极行程：
2200mm
电极提升速度：
4.8m/min
电极下降速度：
3.6m/min
电极启/制动响应时间：
≤0.15s/0.10s
6.1.6电极横臂及把持器
设备包括：
三套导电横臂、电极放松缸、电极夹持器、不锈钢夹紧带、夹紧机构和绝缘件组成。
技术说明：
电极横臂由三套电极横臂组成。
为导电式电极臂，既用作电极的支撑，又兼作向电极输送大电流的导体。
横臂体采用铜钢复合板焊接成箱型结构，内部通水冷却。
导电横臂通过主绝缘与升降立柱连
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