基于不同保温措施下的铁水包热状态模拟分析

在铁钢界面现有模式下的铁水运输过程中,由于铁水包运行周期及保温效果不够理想,导致在高炉接铁时铁包耐材温度低,热状态差,使得铁水在铁水包内的热量损失较大.减小铁水温降能有效防止铁水包结壳结瘤,降低离线烘烤频率,间接提高铁水包周转率;同时在转炉冶炼过程中,低温铁水将严重影响废钢的加入量和吹氧等操作.由此可见,铁水温度控制是钢铁企业节能降耗和高效有序生产的关键因素之一.为了减小铁水温降,本文建立了多种不同保温措施情况下的铁水包传热模型,通过fluent软件对各模型在不同空包时间情况下的温度场进行数值计算,分析不同保温措施及空包时间下热状态对铁水温降的影响规律.分析结果表明：无保温措施的情况下空包时间由5 h缩短至3 h能降低下一周期铁水温降2.2 K·h^-1;空包阶段最合理的保温措施为增设6 mm左右绝热层并加包盖,能提高工作层平均温度约155 K,在空包3~5 h内能减小铁水温降3.4~3.7 K·h^-1.该结论为铁水包空包阶段采取合理保温措施及不同保温情况下空包运行时间控制提供了理论指导.     

铁水包空包加盖保温效果

 铁水包空包保温对钢铁企业节能减排和降低成本具有重要意义。对加盖和不加盖的铁水包空包在5 h内的温降过程进行了现场测温,结果表明,铁水包加盖对铁水包空包,特别是中上部包衬具有显著的保温作用。铁水包加盖保温应在转炉兑铁结束后尽早进行,同时缩短空包时间,以取得最佳的保温效果。     

多功能铁水包加盖保温效果分析

 为了减小运输过程中铁水温降以及降低钢铁生产成本,对铁水包加盖的综合保温效果进行了定量分析。通过建立相应数学模型和数值计算,分别对加盖和不加盖的230 t铁水包进行5 h的空包运输过程模拟,以及加盖和不加盖的满包铁水包1 h模拟。模拟结果显示,在5 h空包运输阶段加盖,能有效改善接铁前的空包热状态,减少下次接铁时铁包耐材所需的蓄热量,且铁包上部包沿处温度提高最大为194 K,上下部温差减小140 K,降低热应力所导致的耐材损坏;在1 h满包运输阶段,全程周转增设保温盖能减小铁水温降约13 K。最后,将模拟试验结果与现场实测数据结果进行分析比较,相对误差值小于5%,验证了模型的准确性。     

铁水运输过程热损失模拟计算浅析

为了考察铁水运输过程中的热损失,开发了铁水运输过程温降数学模型。该模型准确性较高,计算结果与现场数据吻合良好。利用该模型对铁钢界面的3种铁水运输工艺进行了能效对比分析,得到了不同运输条件对铁水运输过程能效利用的影响等一系列结果。结果表明,铁水表面加保温剂或加保温盖能够显著减小铁水温降,存在临界运输距离和临界运输时间使得鱼雷罐-兑铁包工艺和一罐到底工艺的铁水温降相等,兑铁包初始温度对临界运输距离和临界运输时间均有影响。     

“一包到底”模式中的高炉出铁尾包问题研究

结合多家钢铁企业现场调查结果,对"一包到底"模式中尾包的相关问题进行了研究。对于新建和改建的钢厂,在设计时就应考虑到高炉-转炉的匹配对实际运行中铁水包尾包率的影响;对于现有钢厂,应合理制定高炉出铁制度,尽量减少高炉出铁次数,降低尾包率。认为尾包是造成KR进站铁水温度和铁水包周转周期波动的重要因素之一,建议钢铁企业应根据自身铁水运输方式,因地制宜,选择合理的尾包处理方式,并加强尾包铁水的保温工作,尽量提高尾包铁水温度。     

铁钢界面铁水成分差异分析

成分是钢铁制造流程铁钢界面物质流运行的关键参数之一,目前钢铁企业普遍存在炼铁和炼钢工序测得的铁水成分存在差异的问题,并由此导致脱硫站脱硫剂消耗量大、处理周期长、生产成本高。针对首钢京唐铁钢界面“一包到底”技术应用过程中铁水成分存在差异的问题,结合实际生产数据,统计了铁水成分差异的现状,并从生产工艺、检测方法等方面分析了差异形成的原因。结果表明,高炉与脱硫站测得的铁水Si含量绝对偏差平均为0.06%,S含量绝对偏差平均为0.024%,炼铁测得的铁水成分对脱硫和炼钢的参考性有限;铁水包装入多个铁次的铁水、高炉出铁过程铁水取样方法不科学、铁水转运过程部分元素与空气发生氧化反应及个别铁水样品中夹杂有炉渣,是造成铁钢界面铁水成分差异的主要原因。指出,钢铁企业应通过优化高炉出铁操作制度、改进铁水取样方法、加强铁水包管理、加强取样探头质量管理和建设沿途铁水快速取样装置等措施,解决铁钢界面铁水成分差异问题。     

高炉铁水粘罐分析

高炉铁水运输连接了高炉生产和炼钢生成的过程,是保障钢铁企业生产顺利进行重要环节。针对高炉铁水运输过程中出现的铁水粘罐问题,从铁水成分、温降仿真等角度进行了分析,认为高炉铁水渣铁分离不好是导致铁水罐发生粘结的原因之一,而温度降低幅度过大是造成铁水粘罐的主要原因。在保证渣铁分离器分离效率的前提下,通过在铁水表面覆盖保温剂、缩短铁水运转时间可以有效减少铁水罐表面铁水凝结。     

沙钢铁钢界面铁水包多功能化技术运行分析

通过对沙钢铁钢界面铁水包多功能化技术的铁水出准率、铁水包周转系数、铁水温降、尾包等生产数据的 分析,研究了目前沙钢铁水包多功能化技术的运行特点和效果,讨论了铁水温降速率、铁水包保温性能、铁水包烘 烤、尾包管理等概念性问题,提出了提高铁水包多功能化技术运行水平的途径,以体现该技术更加明显的优势。     

基于排队论“一包到底”模式的在线铁水包数量

 采用排队论理论对炼铁-炼钢区段“一包到底”模式铁水包的周转进行了分析,建立了铁水包周转过程中各排队系统的数学模型,并以沙钢宏发钢铁厂5800m3高炉-转炉区段的铁水包周转为例验证了模型的合理性和准确性,为钢铁企业加强铁水包周转管理及钢铁厂铁-钢界面的设计提供了支持。     

三钢100t铁水包的管理与实践

对三钢100t铁水包的生产实践进行分析,通过改进铁水包砌筑工艺、优化烘烤制度、加强铁水包粘渣处理、保温等措施,提高铁路线上铁水包使用寿命至901炉;铁水包随车加盖保温技术试验应用,可减少铁水温降8～10.5℃,同时消除冻铁、铁皮粉尘飞扬现象,绿色环保,降低环境污染。     

新型纳米级微孔隔热材料在炼钢生产中的应用

唐山中厚板材有限公司针对炼钢生产中钢水热量损失过大问题,在转炉、钢包和中间包上,系统采用了新型WDS纳米级微孔隔热材料,提高了耐火衬的蓄热量,在不影响耐火材料使用寿命的情况下,转炉的终点温度提高了7℃,从转炉、钢包到LF炉过程温降速度减小了0.3℃/min,采取降低LF炉出站温度5℃的方式,中间包后期钢水温度仍然能够满足连铸工艺需要,达到了节能降耗的目的,可以产生综合经济效益1480万元/a。     

首钢京唐热态渣、钢绿色循环利用体系开发

为实现“全三脱”工艺少渣冶炼,进一步降低辅料消耗,首钢京唐开发了热态脱硫渣、液态脱碳渣及铸余渣钢直接返回利用工艺。对热态渣、钢的可回收性进行了分析,并通过工业试验验证了工艺的应用效果。结果表明,回收利用5 t的脱硫渣,脱硫剂消耗可降低30%～40%,铁水温降相对减少10～15 ℃,总渣量减少30%～40%,同时可降低铁损,减少对环境的污染;对于脱碳渣,每炉回收热态渣20 t,可节约石灰3.2 t,若铁水硅质量分数小于0.15%,脱磷炉可不加石灰,钢铁料消耗相应减少2.4 kg/t,并且可取消萤石及轻烧的使用,可实现脱磷炉零辅料消耗;对于钢包铸余,通过控制高炉出铁量,将精炼工序RH/LF/CAS产生的热态精炼渣及钢包铸余兑入半钢包,连同半钢一起兑入脱碳炉中进行冶炼,铸余钢回包次数可达到6～8次,实现液态铸余直接回收。     

钢包保温层优化及应用

原复合反射绝热板热导率系数值较大,钢包包壳温度较高,在使用过程中钢水温度损失大;而新型气凝胶绝热板是以纳米材料为主,主要材质为SiO₂气凝胶,具有导热系数低、耐高温、密度小、抗压强度高等优越性能。某钢厂120 t钢包保温层用新型气凝胶绝热板替代原复合反射绝热板的效果表明,钢包包壳表面温度平均下降59～73 ℃;通过两种钢包包壳温度计算得出,在生产中,钢包每周转一次,可节省钢水温损9.88 ℃,钢水温降速率降低0.11 ℃/min;通过实测LF炉软吹结束钢水温度及铸机开浇时钢水温度,钢水温降速率降低0.12～0.13 ℃/min,实际钢水温降速率与钢包包壳节省温度计算的钢水温降速率基本吻合,成本下降2.7元/t(钢),取得了良好的试验效果,为新型气凝胶绝热板在钢厂其他保温设备上的应用提供了重要的参考价值。     

转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣工艺试验

为了达到节能降耗的目的,在转炉及KR进行钢包热态铸余渣循环利用的工艺试验。对比分析了转炉及KR循环利用钢包热态铸余渣前后的成渣效果和冶金效果。结果表明,在不需要对现有装备进行改造的情况下,常规炉次每炉加入约30 kg/t的钢包热态铸余渣,可节约消耗钢铁料12 kg/t、石灰4.31 kg/t、烧结矿4.87 kg/t、氧气1.83 m3/t,缩短冶炼时间3.24 min/炉,节省冶炼成本39.43 元/t(钢),降低终点a[O]含量,提高终点脱磷率,在提高钢水质量和冶炼效率、降低炼钢成本的同时,减轻了钢包铸余渣排放对环境的污染,经济效益和社会效益良好。为减小钢包铸余渣中硫含量高对转炉冶炼效果的影响,可采用将钢包热态铸余渣返回KR进行铁水预处理的方式加以循环利用,每罐铁水中加入约27 kg/t的钢包热态铸余渣后,石灰等脱硫剂用量减少82.2%,铁水预处理时间缩短1 min,温降减少4 ℃,回磷率降低2个百分点,脱硫率达到69.4%,同样取得了良好效果。     

覆盖剂和保温层对钢包钢水温降影响的数值模拟

通过建立数学模拟研究了添加覆盖剂和保温层对钢包静置过程中钢水温降的影响。结果表明:钢包静置过程中,钢水通过其上表面及钢包的包衬向外界传递热量,钢水温度下降。添加保温覆盖剂可使钢水上表面热损失大幅度下降,从而有效减小钢水温降。添加保温层可有效减小钢水通过钢包包衬向外界环境散失的热量,从而有效减小钢水温降。     

铁水包加盖设备改造实践

介绍了铁水包加盖设备在首钢京唐公司的应用实践,铁水包加盖可以减少铁水在运输过程中的温度损失,加盖后比加盖前平均温降减低17.4℃,达到了预期目标。铁水包加盖基本可以实现全程的铁水红包运行,加盖后对空包散热起到了较好的抑制作用,减少温降对耐火材料的侵蚀,铁水包加盖后铁水包平均寿命有了较大幅度的提升,可见铁水包加盖对耐火材料寿命的提高效果显著。     

降低转炉出钢温度的实践

钢水过程热损失主要为钢水的辐射散热,对流传热和钢包、中间包耐火材料的吸热。为了减少钢水的过程温降,相应采取了一系列措施：优化钢包保温层,降低包衬的导热系数,减轻包衬的热损失;对脱氧合金化用合金进行烘烤,提高合金加入钢水前的温度;大包加保温盖,实施全程保护浇注等。改进后,平均出钢温度降低20℃以上。     

炼铁-炼钢界面布局紧凑模式

论述了炼铁-炼钢界面的紧凑衔接技术,涉及多维物质流的衔接、传递、匹配及缓冲等过程.从各角度综合分析得出,该界面衔接布置紧凑,占地面积小,实施MES系统的“在线铁水罐跟踪系统”使炼铁-炼钢界面减少了铁水罐周转个数,相对传统方式的铁水包输运方式,保温剂使用量平均减少了0.483 kg/t(铁),铁水入炉温度提高约60℃.同...