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新型顶燃式热风炉技术原理和研究过程
2.1 新型顶燃式热风炉理论研究
热风炉是典型的蓄热室热交换器,其热交换过程具有周期性和非稳态的特点,因此对热风炉蓄热放热的研究应以非稳态热交换理论为基础,建立热风炉蓄热室非稳态热交换方程组,利用数值计算方法求解。
自主研发了热风炉燃烧和传热计算程序,可根据不同工况条件和操作制度,优化热风炉蓄热面积和结构尺寸,大大提高了设计效率和设计精准性。
2.2 新型顶燃式热风炉计算流体力学研究
用CFD技术(计算流体力学技术)进行模拟计算,针对特大型耐磨板新型顶燃式热风炉的结构形式,建立三维模型,优化燃烧器结构形式,合理设置助燃空气和煤气的烧嘴布置,使燃烧产生的高温烟气形成均匀有序的旋流流场,使蓄热室被均匀加热,提高其利用率,实现换热。
利用CFD技术优化设计新型顶燃式热风炉,从理论研究的层面确保热风炉及其燃烧器能够满足特大型耐磨板超高风温的工作要求,确保CO完全燃烧,炉内温度分布均匀,产生均匀有序的高温烟气旋流流场,均匀进入蓄热室,充分发挥蓄热室的储热放热功能。
2.3 新型顶燃式热风炉冷态实验研究
为研究掌握不同喷口形式对热风炉内部流场分部的影响规律,根据相似定律,搭建了新型顶燃式热风炉冷态实验模型,通过测定不同喷口处的气体流速,检验气体分配的均匀性;通过测量冷态模型内部的速度、压力、温度,对数值模拟的计算结果进行验证;通过调整空煤气的喷口形式和角度,结合实验和计算机模拟,找出适用于实际热风炉的规律;根据测定的压力损失,推算实际热风炉的压力损失。
合理的耐磨板切割间
迁钢耐磨板切割采用封闭耐磨板切割间取代原有露天耐磨板切割。目前还没有好的方法将铸坯切头和切尾分割成合格的耐磨板块,只能用氧气烧来分割,污染严重,因此在耐磨板切割区采用移动除尘罩,能源消耗低、环境污染少。
耐磨板来源由厂内返回耐磨板和外购耐磨板两部分组成。厂内返回耐磨板主要是板材的边条、铸坯切头、切尾和铸余等,由于铸坯切头、切尾和铸余体积大,无法加入转炉,需进行切割生成单块重量≤500kg、 边长≤700mm的耐磨板,新建耐磨板切割间。但由于耐磨板切割时烧氧,烟尘多,污染严重,环境恶劣,受场地限制,除尘罩无法使用,只能采用封闭切割厂房和厂房除尘来满足环保要求。
7. 迁钢耐磨板加工系统应用效果
1)迁钢耐磨板加工系统工艺流程短捷顺畅,总图布置紧凑合理,产品低成本、高质量,经济效益好、能源消耗低、环境污染少,实现低耗和清洁生产。
2)实现耐磨板分类精细化管理,耐磨板按钢种合理堆放,满足炼钢对耐磨板配料的生产要求,特别是迁钢实现副枪自动化炼钢作业,耐磨板的分类存放和成品管理,成为原料稳定的有力保障。
3)耐磨板配送间可以根据炼钢对耐磨板的要求,及时配送,采用边加料边称重方式,满足耐磨板加入重量和配比。保证了炼钢生产的顺利进行,同时又减轻炼钢加料跨天车负荷,节省了厂房作业面积,也为清洁生产提供了有力支持。
4)迁钢耐磨板加工流程采用完善的自动化检测和控制系统,生产过程采用计算机集中控制,生产自动化水平高,成为大型现代钢铁企业的重要标志。
5)经济效益好,一年节约资金达亿元。
? 转炉采用统一配置的合格耐磨板,可冶炼高附加值品种钢;
? 自建耐磨板分选、打包等工艺,可使外购轻薄料变为重废使用;
? 自产耐磨板通过切割,变成合格优质耐磨板使用,节约成本。
炼钢自动化要求
自动化炼钢是炼钢发展的趋势。迁钢转炉配有副枪、烟气分析、转炉下渣检测和复吹系统等先进装备。如果炼钢耐磨板原料加入没有分类,则影响炼钢终点控制水平,进而严重制约自动化炼钢发展和品种钢的冶炼。
2.2自产耐磨板要求
厂内自产耐磨板,主要是炼钢厂的连铸废坯、钢包、中间包内的残钢、铸坯的切头切尾;轧钢厂的切头切尾、耐磨板板的切边;机械加工废品、车屑;以及废旧设备等。这些耐磨板质量好,成分清楚,质量波动较小,对冶炼工艺的稳定性影响也较小。但由于体积大,无法正常加入转炉,必须经过切割,剪切到合格的耐磨板,使耐磨板单块重量≤800kg,耐磨板 边长≤1000mm的入炉要求。
2.3耐磨板精细化管理
采用耐磨板管理模式,建立专门的耐磨板配送间,有利于耐磨板质量检验和准确配送;同时增加相应的计量设备,有利于入炉耐磨板的精准配加,提高转炉自动化炼钢水平和品种钢的冶炼。
2.4耐磨板使用要求
1) 满足质量要求,提高金属收得率;
2) 经济合理利用,满足品种要求,降低制造成本;
3) 合理搭配,计量准确,满足自动化炼钢要求;
4) 提高堆比重,提高转炉生产率,实现多吃耐磨板目标。
2.5炼钢厂现场耐磨板间的传统管理不利于低成本生产
炼钢厂常规设计需要内部存放耐磨板;但受场地小的限制,现场耐磨板不分级,统一堆放;同时存放分散,影响转炉生产率和优质品种的冶炼,耐磨板得不到经济合理使用,增加了生产成本。
3. 冶炼用耐磨板的标准要求
炼钢冶炼用耐磨板无论在耐磨板质量和耐磨板规格方面均有严格要求。
3.1转炉炼钢对耐磨板的质量要求
1)耐磨板应清洁干燥,耐磨板表面尽量不混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物,杂质含量见表1;
表1 杂 质 含 量
油脂类
涂料类
土沙
木材
水分
S
P
≤0.002%
≤0.005%
≤0.5%
≤1%
≤3%
≤0.08%
≤0.08%
2)渣钢中的夹渣量应小于10%;
3)对不同耐磨板应分类存放,以免贵重合金损失或造成熔炼废品;合金钢及有色金属(如pb、Zn、Sn、Cu等)、硅及特殊合金元素含量高的耐磨板应与一般耐磨板分开堆存管理;
4)耐磨板中不准有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器及有毒物品;
5)耐磨板不准含有放射性物质。
3.2炼钢对耐磨板的规格要求
1)耐磨板应具有合适的外形尺寸和重量。轻薄耐磨板应打包或压块达到一定密度后使用;重型耐磨板需切割加工,达到能顺利装炉和损坏炉衬,以保证在冶炼期能全部熔化。
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