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首钢国际工程公司结合首钢迁钢工程设计与生产实践,大力发展循环经济,深入开展转炉耐磨板的处理和综合开发利用技术的研究,完全实现污水及耐磨板零排放,为我国耐磨板的综合处理及利用提供了宝贵经验。
1.技术研发背景
耐磨板处理的首要目标就是 限度将金属铁从耐磨板中提取出来,返回炼钢,节约资源;其次就是如何对金属提取后的耐磨板进行综合利用,实现炼钢固体废弃物的绿色循环。近二十年来,世界上许多钢铁产业发达 都十分重视耐磨板的处理及开发利用,现已达到产用平衡。我国在耐磨板处理和开发利用方面起步较晚,对耐磨板处理和利用的深度不够,因此耐磨板处理和利用是 循环经济、节能降耗、保护环境的重要课题,如何加大对耐磨板的处理及综合利用,变废为宝,减少污染,使其转化为技术含量高、附加值高的产品,成为亟待解决的问题。
2. 耐磨板成分分析
转炉耐磨板主要由炼钢产生,吨钢产渣量约120kg。首钢迁钢热态耐磨板在厂内进行热泼打水冷却后,由火车运至位于首钢迁安循环经济产业园的耐磨板处理区进行处理。经过热泼冷却后的转炉耐磨板外观颜色呈褐灰色,一般质地坚硬密实。渣坨和渣壳结晶细密,界限分明。耐磨板化学成分见表1,物理性质及粒级分布见表2。
传统的耐磨板供应方式
传统的耐磨板作业工序是在耐磨板加工间内加工好耐磨板,分类堆存,储存量一般为炼钢厂20-30d的用量。用火车或汽车将耐磨板从耐磨板加工间运到炼钢厂的耐磨板跨内分类储存,车间内耐磨板储存量一般为炼钢车间5-7d的用量。当转炉需要耐磨板时,按转炉冶炼工艺要求,用电磁吊将不同类型和重量的耐磨板装入料槽,再用过跨车将耐磨板槽运到加料跨,用双小车起重机将耐磨板加入转炉。空耐磨板料槽返回备用。
传统炼钢厂的耐磨板跨布置分为两种,一是中小型转炉炼钢厂把耐磨板与加料布置在同一跨,有利于运输,运输距离短;二是大型转炉炼钢厂一般都布置在两跨,即在加料跨外再另设耐磨板跨,采用过跨车方式运输。两种方式均存在占地面积大,环境污染严重,人力占用多的问题。
5.2迁钢公司的耐磨板供应方式
在工程总体规划设计时,首钢国际工程公司炼钢专业技术团队提出大胆设想,摒弃传统的“加工间和装运称量间各自分开”的设置方式,而是将集耐磨板储存、分类、加工、装槽、称量及运输于一体的新工艺布置方式和优化的工艺路线应用于大型炼钢厂。
在炼钢厂附近设置耐磨板加工间,转炉炼钢所需耐磨板,由公司统一收集、外购,在耐磨板间加工到满足冶炼入炉标准,分类存放。根据冶炼工艺要求,将耐磨板装入耐磨板料槽,由专用耐磨板运输车将装有耐磨板的耐磨板料槽运至炼钢厂加料跨,采用耐磨板专用起重机将耐磨板加入转炉。
6. 迁钢公司耐磨板供应方式的主要设计特点
6.1在线称量装置
在耐磨板加工间内设置4套抗冲击能力很强的地坑式抗冲击电子称,用于耐磨板称量,耐磨板称量采用边加料边称量方式,确保耐磨板重量的准确性。
6.2专用耐磨板槽吊车
在成品跨内设置大型双卷扬带双龙门钩的吊车,完成将空耐磨板料槽放置在称量装置上和将重耐磨板料槽放置到汽车上的作业工序。此大吊车的作业率虽然不高,但作用至关重要,此吊车作业的好坏直接关系到转炉生产的效率。
由于在耐磨板配料间内,吊车作业环境较好,工作级别和天车作业率都不高,保证了天车稳定运行,从而保证了转炉冶炼的正常生产运行需要。
新型顶燃式热耐磨板热态实验研究
热耐磨板燃烧器热态模拟试验是针对新型顶燃式热耐磨板设计搭建的热态实验平台。按照实际热耐磨板的工艺流程,建设两座旋流扩散式顶燃热耐磨板,采取一烧一送的工作制度。热耐磨板的燃烧室和蓄热室内布置了若干热电偶,可详细掌握不同部位,不同工作状态下的温度变化情况,结合压力检测和烟气成分检测,分析得出炉内流场分布状况和燃烧状况等。热态实验台的搭建,为深入研究顶燃式热耐磨板燃烧器,开发检验新型格子砖,研究掌握格子砖燃烧/送风期的吸热/放热规律等创造了条件。
通过热态实验,得到了热耐磨板内部不同高度,不同区域在燃烧期和送风期的温度分布,绘制出了热耐磨板温度场分布,对特大型耐磨板超高风温热耐磨板的理论计算结果进行了验证,实验结果表明,新型顶燃式热耐磨板内部温度分布均匀,蓄热室得到了充分而均匀的加热。
新型顶燃式热耐磨板冷态测试
京唐新型顶燃式热耐磨板完成施工后,在首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼铁部的配合下,北京首钢国际工程技术有限公司组织专人对新型顶燃式热耐磨板进行了冷态测试。
通过对燃烧器喷口、喉口、蓄热室上部、蓄热室下部等部位进行冷态测试,并与冷态流场计算结果相比较,证明该燃烧器形成的流场是基本均匀的,与计算结果一致;蓄热室自身具有气流再分配性,能够进入格子砖前的局部速度不均匀区。
新型顶燃式热耐磨板系列设计程序开发
为设计质量,提高设计效率,实现工艺组合和产品 化,首钢国际工程公司自主开发了多款针对热耐磨板设计计算程序,形成系列自主知识产权。
系列程序包括热耐磨板燃烧和传热计算程序,热耐磨板耐火材料优选程序,热耐磨板系统阻力损失分析计算程序等,了企业核心竞争力。
全烧低热值耐磨板煤气实现1300℃超高风温技术开发
特大型耐磨板全烧低热值耐磨板煤气实现超高风温工艺设计
在选取何种工艺技术路线以获得1300℃高风温的问题上,首钢国际工程公司多方考察,计算比较,同时结合首钢京唐钢铁厂的整体规划逐一分析现有预热工艺的特点和可行性。
两级双预热技术作为完全拥有自主知识产权的新一代利用低品质能源技术,有着设备维护量少,可靠性强,寿命长(与热耐磨板寿命相同)等优势,创新结合热管换热器回收烟气余热,将煤气和助燃空气低温预热至200℃左右,再将助燃空气高温预热至600℃,既提高了热耐磨板系统的整体热效率,也完全可以在全烧耐磨板煤气的条件下实现1300℃的高风温。
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