煉鋼工藝學(xué)

1.煉鋼安全生產(chǎn)的主要特點(diǎn)

鐵水中含有C、S、P等雜質(zhì)，影響鐵的強(qiáng)度和脆性等，需要對(duì)鐵水進(jìn)行再冶煉，以去除上述雜質(zhì)，并加入Si、Mn等，調(diào)整其成分。對(duì)鐵水進(jìn)行重新冶煉以調(diào)整其成分的過程叫作煉鋼。

煉鋼的主要原料是含炭較高的鐵水或生鐵以及廢鋼鐵。為了去除鐵水中的雜質(zhì)，還需要向鐵水中加入氧化劑、脫氧劑和造渣材料，以及鐵合金等材料，以調(diào)整鋼的成分。含炭較高的鐵水或生鐵加入煉鋼爐以后，經(jīng)過供氧吹煉、加礦石、脫炭等工序，將鐵水中的雜質(zhì)氧化除去，最后加入合金，進(jìn)行合金化，便得到鋼水。煉鋼爐有平爐、轉(zhuǎn)爐和電爐3種，平爐煉鋼法因能耗高、作業(yè)環(huán)境差已逐步淘汰。轉(zhuǎn)爐和平爐煉鋼是先將鐵水裝入混鐵爐預(yù)熱，將廢鋼加入轉(zhuǎn)爐或平爐內(nèi)，然后將混鐵爐內(nèi)的高溫鐵水用混鐵車兌入轉(zhuǎn)爐或平爐，進(jìn)行融化與提溫，當(dāng)溫度合適后，進(jìn)入氧化期。電爐煉鋼是在電爐爐鋼內(nèi)全部加入冷廢鋼，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的熔化與提溫，再進(jìn)入氧化期。

(1)融化過程。鐵水及廢鋼中含有C、Mn、Si、P、S等雜質(zhì)，在低溫融化過程中，C、Si、P、S被氧化，即使單質(zhì)態(tài)的雜質(zhì)變?yōu)榛蠎B(tài)的雜質(zhì)，以利于后期進(jìn)一步去除雜質(zhì)。氧來源于爐料中的鐵銹(成分為Fe2O3·2H2O)、氧化鐵皮、加入的鐵礦石以及空氣中的氧和吹氧。各種雜質(zhì)的氧化過程是在爐渣與鋼液的界面之間進(jìn)行的。

(2)氧化過程。氧化過程是在高溫下進(jìn)行的脫炭、去磷、去氣、去雜質(zhì)反應(yīng)。

(3)脫氧、脫硫與出鋼。氧化末期，鋼中含有大量過剩的氧，通過向鋼液中加入塊狀或粉狀鐵合金或多元素合金來去除鋼液中過剩的氧，產(chǎn)生的有害氣體CO隨爐氣排出，產(chǎn)生的爐渣可進(jìn)一步脫硫，即在最后的出鋼過程中，渣、鋼強(qiáng)烈混合沖洗，增加脫硫反應(yīng)。

(4)爐外精煉。從煉鋼爐中冶煉出來的鋼水含有少量的氣體及雜質(zhì)，一般是將鋼水注入精煉包中，進(jìn)行吹氬、脫氣、鋼包精煉等工序，得到較純凈的鋼質(zhì)。

(5)澆鑄。從煉鋼爐或精煉爐中出來的純凈的鋼水，當(dāng)其溫度合適、化學(xué)成分調(diào)整合適以后，即可出鋼。鋼水經(jīng)過鋼水包脫入鋼錠模或連續(xù)鑄鋼機(jī)內(nèi)，即得到鋼錠或連鑄坯。

澆注分為模鑄和連鑄兩種方式。模鑄又分為上鑄法和下鑄法兩種。上鑄法是將鋼水從鋼水包通過鑄模的上口直接注入模內(nèi)形成鋼錠。下注法是將鋼水包中的鋼水澆人中注管、流鋼磚，鋼水從鋼錠模的下口進(jìn)人模內(nèi)。鋼水在模內(nèi)凝固即得到鋼錠。鋼錠經(jīng)過脫保溫帽送入軋鋼廠的均熱爐內(nèi)加熱，然后將鋼錠模等運(yùn)回?zé)掍搹S進(jìn)行整模工作。

連鑄是將鋼水從鋼水包澆入中間包，然后再澆入潔凈器中。鋼液通過激冷后由拉坯機(jī)按一定速度拉出結(jié)晶器，經(jīng)過二次冷卻及強(qiáng)迫冷卻，待全部冷卻后，切割成一定尺寸的連鑄坯，最后送往軋鋼車間。

2.煉鋼生產(chǎn)的主要安全技術(shù)

(1)彎頭或變徑管燃爆事故的預(yù)防。氧槍上部的氧管彎道或變徑管由于流速大，局部阻力損失大，如管內(nèi)有渣或脫脂不干凈時(shí)，容易誘發(fā)高純、高壓、高速氧氣燃爆。應(yīng)通過改善設(shè)計(jì)、防止急彎、減慢流速、定期吹管、清掃過濾器、完善脫脂等手段來避免事故的發(fā)生。

(2)回火燃爆事故的防治。低壓用氧導(dǎo)致氧管負(fù)壓、氧槍噴孔堵塞，都易由高溫熔池產(chǎn)生的燃?xì)獾构藁鼗?，發(fā)生燃爆事故。因此，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視氧壓。多個(gè)爐子用氧時(shí)，不要搶著用氧，以免造成管道回火。

(3)汽阻爆炸事故的預(yù)防。因操作失誤造成氧槍回水不通，氧槍積水在熔池高溫中汽化，阻止高壓水進(jìn)入。當(dāng)氧槍內(nèi)的蒸氣壓力高于槍壁強(qiáng)度極限時(shí)變發(fā)生爆炸。

3、廢鋼與拆爐爆破安全技術(shù)

(1)爆破可能出現(xiàn)的危害:爆炸地震波;爆炸沖擊波;碎片和飛塊的危害;噪聲。

(2)安全對(duì)策:一是重型廢鋼爆破。廢鋼必須在地下爆破坑內(nèi)進(jìn)行，爆破坑強(qiáng)度要大，并有泄壓孔，泄壓孔周圍要設(shè)立柱擋墻;二是拆爐爆破，限制裝藥量，控制爆破能量;三是采取必要的防治措施。

4、鋼、鐵、渣灼傷防護(hù)技術(shù)

鐵、鋼、渣液的溫度很高，熱輻射很強(qiáng)，又易于噴濺，加上設(shè)備及環(huán)境的溫度很高，極易發(fā)生灼傷事故。

(1)灼傷及其發(fā)生的原因:設(shè)備遺漏，如煉鋼爐、鋼水罐、鐵水罐、混鐵爐等滿溢;鐵、鋼、渣液遇水發(fā)生的物理化學(xué)爆炸及二次爆炸;過熱蒸汽管線穿漏或裸露;改變平爐爐膛的火焰和廢氣方向時(shí)噴出熱氣或火焰;違反操作規(guī)程。

(2)安全對(duì)策:定期檢查、檢修煉鋼爐、鋼水罐、鐵水罐、混鐵爐等設(shè)備;改善安全技術(shù)規(guī)程，并嚴(yán)格執(zhí)行;搞好個(gè)人防護(hù);容易漏氣的法蘭、閥門要定期更換。

5、煉鋼廠起重運(yùn)輸作業(yè)安全技術(shù)

煉鋼過程中所需要的原材料、半成品、成品都需要起重設(shè)備和機(jī)車進(jìn)行運(yùn)輸，運(yùn)輸過程中有很多危險(xiǎn)因素。

(1)存在的危險(xiǎn):起吊物墜落傷人;起吊物相互碰撞;鐵水和鋼水傾翻傷人;車輛撞人。

(2)安全對(duì)策:廠房設(shè)計(jì)時(shí)考慮足夠的空間;革新設(shè)備，加強(qiáng)維護(hù);提高工人的操作水平;嚴(yán)格遵守安全生產(chǎn)規(guī)程。

6、煉鋼生產(chǎn)事故預(yù)防措施和技術(shù)

(1)煉鋼廠房的安全要求。應(yīng)考慮煉鋼廠房的結(jié)構(gòu)能夠承受高溫輻射;具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受鋼水包、鐵水包、鋼錠和鋼坯等載荷和碰撞而不會(huì)變形;有寬敞的作業(yè)環(huán)境，通風(fēng)采光良好，有利于散熱和排放煙氣，要充分考慮人員作業(yè)時(shí)的安全要求。

(2)防爆安全措施。鋼水、鐵水、鋼渣以及煉鋼爐爐底的熔渣都是高溫熔融物，與水接觸就會(huì)發(fā)生爆炸。當(dāng)1 kg水完全變成蒸汽后，其體積要增大約1500倍，破壞力極大。煉鋼廠因?yàn)槿廴谖镉鏊ǖ那闆r主要有:轉(zhuǎn)爐、平爐氧槍，轉(zhuǎn)爐的煙罩，連鑄機(jī)的結(jié)晶器的高、中壓冷卻水大漏，穿透熔融物而爆炸;煉鋼爐、精煉爐、連鑄結(jié)晶器的水冷件因?yàn)榛厮氯斐衫^續(xù)受熱而引起爆炸;煉鋼爐、鋼水罐、鐵水罐、中間罐、渣罐漏鋼、漏渣及傾翻時(shí)發(fā)生爆炸;往潮濕的鋼水罐、鐵水罐、中間罐、渣罐中盛裝鋼水、鐵水、液渣時(shí)發(fā)生爆炸;向有潮濕廢物及積水的罐坑、渣坑中放熱罐、放渣、翻渣時(shí)引起的爆炸;向煉鋼爐內(nèi)加入潮濕料時(shí)引起的爆炸;鑄鋼系統(tǒng)漏鋼與潮濕地面接觸發(fā)生爆炸。防止熔融物遇水爆炸的主要措施是，對(duì)冷卻水系統(tǒng)要保證安全供水，水質(zhì)要凈化，不得泄漏;物料、容器、作業(yè)場(chǎng)所必須干燥。