一家主要的生产无缝管用特种棒钢和优质圆形坯的钢铁厂定购了1套新型钢包冶金设备。20多年前,该厂的初始设计能力为22.5万t/a,但目前的生产能力为40万t/a,其产品范围包括表面硬化钢、淬火及回火钢、冷镦钢、弹簧钢和易切削钢以及这些钢种的精加工产品,大部分产品用于美国的汽车工业。1999年,该厂计划进一步提高产量,设备改造项目的长期规划是从电炉、二次精炼、连铸到轧钢。本文的重点是二次精炼,尤其是该厂决定购买的一套双罐车式真空脱气设备(twin-tankcarvacuumdegesser)。这套新设备将取代原有的单站(固定)式VAD装置。
现有的炼钢设备
该厂炼钢车间配备有:电炉、40MVA变压器,平均出钢量为56t。除电炉外,还有1座固定式钢包炉(LF)、1套VAD装置和1套3流连铸机。
确定新型钢包冶金设备的设计
由于所生产的钢水全部由1套VAD进行脱气,因此需要扩大脱气能力。内部讨论的焦点是安装第2个处理站以提高现有VAD的产能,还是采用更普通的工艺技术和更现代化的设备来取代现有的VAD装置。据了解,大多数炼钢厂采用VTD和LF来生产特种棒钢。即使VAD仍是一种可行的技术,但VTD和LF结合,更利于维持生产成本。此外,要求双罐脱气罐能保证足够的处理时间,以满足连铸工序的要求。
对VAD和VTD设计,要做大量的规划和研究工作,以确定安装总成本,包括所有辅助设备,例如供水系统以及诸如此类的问题。最终确定如果安装VAD将影响现有建筑的基础,并且费用较高。后来又决定安装1套VTD。为了有助于做出决策,该厂的许多人员参观了美国、墨西哥以及欧洲的许多钢厂,以获得理想的设计并确定合适的供应商。在这些出访期间,全部设备设计的要求明确了。脱气站必须建在单坡顶附跨内,要求VTD利用装在一台输送车上的罐。
从技术观点出发,钢包炉需要并入这套设备当中,设有观察窗,以使浇注无需铸坯测试。因此,最后的设计是如何符合成本效益地将电弧加热并入这套设备之中。最终的布置包括2个真空处理站建在一个附跨内,在2个站之间有2台运送钢包的罐车,电弧加热的位置设在钢包的通道内。这种新型的加热设备被称为钢包加热站(LRS)。钢包加热站包括旋转式炉顶和利用现有的VAD变压器的电极配置。
脱气罐设计
罐车的总承载能力为170t,1台20马力的直流电机驱动钢包车在钢包通道内的落地/钢包加热站处理点与位于VTD单坡顶下的脱气位置间运动。罐车的运行速度可达50英尺/min。装在罐车上的罐上有自清理排钢底塞,可将残钢直接排入罐车下方的排泄坑中。
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