年產(chǎn)100萬噸重軌鋼可行性研究

1、目錄1.產(chǎn)品及工藝流程.3 1.1產(chǎn)品的確定.3 1.2工藝流程.3 1.3方案可行性.32.選擇初煉爐型、座數(shù)并核算年產(chǎn)量.33.供應(yīng)方式和預(yù)處理.3 3.1鐵水供應(yīng).3 3.2廢鋼供應(yīng).3 3.3鐵水預(yù)處理.3 3.3.1鐵水預(yù)脫硫.3 3.3.2鐵水預(yù)脫硅.43.3.3鐵水預(yù)脫磷.44.煉鋼過程的物料平衡和熱平衡計(jì)算4 4.1物料平衡計(jì)算.4 4.1.1計(jì)算原始數(shù)據(jù).4 4.1.2物料平衡基本項(xiàng)目.5 4.1.3計(jì)算步驟.5 4.2熱平衡計(jì)算104.2.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù).104.2.2計(jì)算步驟.115.確定初煉爐型及尺寸.12 5.1爐型.12 5.2熔池尺寸.13 5.2.1熔池直徑

2、.13 5.2.2熔池深度.13 5.3爐身尺寸.13 5.4爐帽尺寸.13 5.5出鋼口尺寸.136.澆鑄方案及連鑄機(jī)型選擇和布置.15 6.1連鑄方案.156.2連鑄機(jī).157.爐外精煉設(shè)備的選取.15 8.車間工藝布置方案的設(shè)計(jì)、廠房主要尺寸的計(jì)算.15 8.1裝料跨布置.15 8.1.1鐵水供應(yīng)與鐵水預(yù)處理布置.16 8.1.2廢鋼供應(yīng)布置.16 8.1.3出渣方式.16 8.1.4裝料跨尺寸.16 8.2轉(zhuǎn)爐跨布置.16 8.2.1轉(zhuǎn)爐跨的布置.16 8.2.2轉(zhuǎn)爐跨的橫向布置.16 8.2.3轉(zhuǎn)爐跨的縱向布置.16 8.2.4轉(zhuǎn)爐跨各層平臺(tái)的布置.16 8.2.5轉(zhuǎn)爐跨吊車鬼面標(biāo)高

3、和轉(zhuǎn)爐跨寬度、長度16 8.3連鑄各跨布置.17 8.3.1連鑄澆注跨.17 8.3.2連鑄出坯跨.17 8.3.3連鑄區(qū)域尺寸.179.參考文獻(xiàn).171.產(chǎn)品及工藝流程1.1確定產(chǎn)品（鋼材）方案 鋼種為時(shí)速200km重軌鋼（60kg/m），鋼號(hào)為U71Mn 其化學(xué)成分（%）鋼號(hào)CSiMnPSVAlU71Mn0.650.770.150.351.101.500.030.03殘留0.0041.2擬定產(chǎn)品的工藝流程 LD吹氬LF爐RH真空脫氣模鑄1.3技術(shù)可行性精煉過程采用LF爐處理，其埋弧加熱功能的輻射熱小，對(duì)爐襯有保護(hù)作用，與此同時(shí)加熱的熱效率也比較高，熱利用率好；堿性白渣下精煉功能使?fàn)t內(nèi)有很強(qiáng)

4、的還原性，可以降低鋼液中的的氧、硫及夾雜物的含量；惰性氣體攪拌功能有利于鋼液的脫氧、脫硫反應(yīng)，可以加速渣中氧化物的還原。加速鋼液的溫度與成分的均勻，能精確的調(diào)整復(fù)雜的化學(xué)組成而這對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼又是必不可少的；其惰性氣體保護(hù)功能保證了精煉時(shí)爐內(nèi)的還原氣氛，鋼液的脫氧、脫硫能力得到提高。2.選擇初煉爐型，爐子座數(shù)，并核算年產(chǎn)量。有課程題目為年產(chǎn)100萬噸鐵路用重軌鋼可知，初步選定爐子公稱容量為80噸的轉(zhuǎn)爐，采用“三吹二”制，所以選著2座轉(zhuǎn)爐。 年產(chǎn)量核算：設(shè)轉(zhuǎn)爐作業(yè)率為85%，平均冶煉時(shí)間為33分鐘。則該車間的年產(chǎn)鋼水量：W=nNq =1440×365×85%×80/34=

5、1051200（t）3.選定鐵水（廢鋼）供應(yīng)方式和預(yù)處理方案 3.1鐵水供應(yīng)混鐵爐：混鐵爐有爐體、爐蓋開閉機(jī)構(gòu)和爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。爐體為短圓柱體容器，其長度和直徑相近，以減小其比表面積，從而降低散熱損失。受鐵口和出鐵口都在中心斷面，受鐵口在頂部，出鐵口和水平面呈21°-22°夾角?；扈F爐內(nèi)襯用粘土磚和鎂磚。 3.2廢鋼供應(yīng)廢鋼斗：由普通吊車像兌鐵水那樣裝入轉(zhuǎn)爐。 3.3預(yù)處理3.3.1鐵水預(yù)脫硫工藝：采用KR攪拌法，以一種外襯耐火材料的攪拌器侵入鐵水罐內(nèi)旋轉(zhuǎn)攪動(dòng)鐵水，使鐵水產(chǎn)生漩渦，同時(shí)加入脫硫劑，使其卷入鐵水內(nèi)部進(jìn)行充分反應(yīng)，從而達(dá)到鐵水脫硫的目的。3.3.2鐵水預(yù)

6、脫硅工藝：出鐵場脫硅，采用自然落下的上置法，鐵水落下流攪拌。3.3.3鐵水預(yù)脫磷工藝：鐵水包噴吹法。4.煉鋼過程的物料平衡和熱平衡計(jì)算 4.1物料平衡計(jì)算 4.1.1計(jì)算原始數(shù)據(jù)基本原始數(shù)據(jù)：冶煉鋼種及其成分、鐵水和廢鋼成分、終點(diǎn)鋼水成分（表1）；造渣用溶劑及爐襯等原材料的成分（表2）；脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表3）；其他工藝參數(shù)（表4）。表1 鋼水、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值 成分含量/%類別CSiMnPS鋼種U71Mn設(shè)定值0.700.251.240.0400.040鐵水設(shè)定值4.200.800.800.2000.030廢鋼設(shè)定值0.280.250.550.0300.0

7、20終點(diǎn)鋼水設(shè)定值0.20痕跡0.240.0200.018本計(jì)算設(shè)定鋼種為U71Mn。C和Si按實(shí)際產(chǎn)生情況選??；Mn、P和S分別按鐵水中相應(yīng)成分含量的30%、10%和60%留在剛水中設(shè)定。表2 原材料成分成分/%類別CaOSiO2MnOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分揮發(fā)分石灰88.02.502.601.500.500.100.064.640.10螢石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50生白云石36.40.8025.61.0036.2爐襯1.203.0078.01.401.6014.0焦炭0.5881.512.405.52表3 鐵

8、合金成分（分子）及其回收率成分含量/回收率/%類別CSiMnAlPSFe硅鐵73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100錳鐵6.60/900.50/7567.8/800.23/1000.13/10024.74/10010%與氧生成CO2。表4 其他工藝參數(shù)設(shè)定值名稱參數(shù)名稱參數(shù)終渣堿度螢石加入量生白云石加入量爐襯蝕損量終渣(FeO)含量(按向鋼中傳氧量(Fe2O3)=1.35(FeO)折算)煙塵量噴吹鐵損 (CaO)/(SiO2)=3.5 為鐵水量得0.5% 為鐵水量得2.5% 為鐵水量得0.3% 15%,而(Fe2O3)/(FeO)=1/3，即

9、(Fe2O3)=5%，(FeO)=8.25% 為鐵水量得1.5%(其中(FeO)為75%,(Fe2O3)為20%) 為鐵水量得1%渣中鐵損（鐵珠）氧氣純度爐氣中自由氧含量氣化去硫量金屬中C的氧化產(chǎn)物廢鋼量 為渣量的6% 99%,余者為N2 0.5%(體積比) 占總?cè)チ蛄康?/3 90%C氧化成CO,10%C氧化成CO2 由熱平衡計(jì)算確定，本計(jì)算結(jié)果為鐵水量得13.21%，即廢鋼比為11.67%4.1.2物料平衡基本項(xiàng)目收入項(xiàng)有：鐵水、廢鋼、溶劑、氧氣、爐襯損失、鐵合金。 支出項(xiàng)有：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。 4.1.3計(jì)算步驟第一步：計(jì)算脫氧和合金化前的總渣量及其成分?？傇堪?/p>

10、鐵水中元素氧化，爐襯蝕損和加入溶劑的成渣量。其各項(xiàng)成渣量分別列于表5表7。總渣量及其成分如表8所示。第二步：計(jì)算氧氣消耗量。氧氣實(shí)際消耗量消耗項(xiàng)目與供入項(xiàng)目只差。見表9。表5 鐵水中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量/kg耗氧量/kg產(chǎn)物量/kg備注CCCO4.0×90%=3.6004.8008.400CCO24.0×10%=0.4001.0671.0467SiSi(SiO2)0.8000.9101.710入渣MnMn(MnO)0.5600.1630.645入渣PSP(P2O5)0.1800.2300.410入渣SSO20.012×1/3=0.0040

11、.0040.008S+(CaO)(CaS)+(O) 0.012×2/3=0.008-0.0040.014（CaS）入渣FeFe(FeO)1.087×56/72 =0.8450.2411.177入渣（見表8Fe(Fe2O3)0.613×112/160=0.4230.1750.423入渣（見表8）合 計(jì)6.8217.593成渣量4.562入渣組分之和-0.004為S與CaO反應(yīng)放出的O. 消耗CaO的量=0.08 ×56/32=0.014kg。表6 爐襯蝕損的成渣量爐襯蝕損量/kg成渣組分/kg氣態(tài)產(chǎn)物/kg耗氧量/kgCaOSiO2MgOAl2O3Fe2O

12、3CCOCCO2CCO,CO20.3（據(jù)表4）0.0040.0090.2360.0040.0050.3×14%×90%×28/12=0.0880.3×14%×10%×44/12=0.0150.3×14%(90%×16/1210%×32/12)=0.062合 計(jì)0.2580.1030.062表7 加入溶劑的成渣量類 別加入量/kg成渣組分/kg氣態(tài)產(chǎn)物/kgCaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CsSCaF2H2OCO2O2螢 石0.5(表4)0.0020.0030.0280.0080.0080.

13、0050.0010.4400.005生白云石2.5(表4)0.9100.6400.0200.0250.905石 灰6.645.8430.1730.1660.1000.0330.0070.0090.0070.2080.002合 計(jì)6.7550.8160.2140.1330.0410.0120.0100.4400.0121.2130.002成渣量8.49注：石灰加入量計(jì)算如下：，由表1-5和可知，渣中已含氧化鈣（CaO）=-0.014+0.004+0.002+0.910=0.92kg；渣中已含(SiO2)=1.71+0.009+0.028+0.020=1.767kg。因設(shè)定的終渣堿度R=3.5，故

14、石灰加入量為：RW(SiO2)- W(CaO)/ W（CaO）-R×W(SiO2)=(3.5×1.557-0.92)/(88.0-3.5×2.50)=6.64kg（石灰中CaO含量）-（石灰中SCaS自耗的 CaO量）由CaO還原出來的氧量，計(jì)算同表1-5的注表8 總渣量及其成分爐渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CsS合計(jì)元素氧化成渣量/kg石灰成渣量/kg爐襯蝕損成渣量/kg生白云石成渣量/kg螢石成渣量/kg5.8430.0040.9100.0021.7100.1670.0090.0200.0280.1730.2360

15、.6400.0030.1000.0040.0250.0080.6451.0780.6130.0330.0050.0080.4400.4100.0070.0070.0140.0090.0014.4796.3320.2581.5950.495總渣量/kg6.7591.9341.0520.1370.6451.0780.6520.4400.4220.02413.179質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%51.4414.677.981.044.898.255.003.343.350.18100.0注： 總 渣 量 計(jì) 算 如 下：由 表1-8知，除 FeO 和 Fe2O3 外 的 渣 量 為 ：5.759 + 1.934+ 1

16、.052 + 0.137+ 0.645 +0.440 +0.422 +0.021=11.433kg而終渣w（FeO）=15%（表1-4），故渣的總量11.433÷86.75%=13.179kg。 w（FeO）=13.179×8.25%=1.087kg w(Fe2O3)= 13.179×5%-0.033-0.005-0.008=0.613kg表9 實(shí)際耗氧量耗氧項(xiàng)/kg供氧項(xiàng)/kg實(shí)際氧氣消耗項(xiàng)/kg鐵水中氧化耗氧量(表5) 7.593爐襯中碳氧化耗氧量(表6) 0.062石灰中S與CaO反應(yīng)還原出的氧化量(表7)0.002煙塵中鐵氧化耗氧量(表4) 0.3408.

17、055-0.002+0.069=8.12爐氣自由氧含量(表10) 0.060合 計(jì) 8.055合 計(jì)0.002 爐氣N2（存在于氧氣中，表4）的質(zhì)量，詳見表10。.第三步：計(jì)算爐氣量及其成分。 爐氣中含有CO、CO2、N2、SO2和H2O。其中CO、CO2、SO2和H2O可由表5表7查得，O2和N2則由爐氣總體積來確定?，F(xiàn)計(jì)算如下。爐氣總體積V:V=Vg+0.5%V+1/99×(22.4/32Gs+0.5%V-Vx)V=8.465，式中 VgCO、CO2、SO2和H2O各組分總體積，m3。本計(jì)算中，其值為：8.698×22.4/282.729×22.4/440.0

18、10×22.4/640.012×22.4/18=8.366m3。 Gs不計(jì)自由氧的氧氣消耗量，kg。本計(jì)算中，其值為：7.5930.0620.34=7.995kg（見表9）； Vx石灰中的S與CaO反應(yīng)還原出的氧量（其質(zhì)量為：0.002kg，見表9），m3； 0.5%爐氣中自由氧含量； 99由氧氣純度為99%轉(zhuǎn)換的得來。計(jì)算結(jié)果列于表10。表10 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量/kg體積/m3體積分?jǐn)?shù)/%CO8.6988.69822.4/28=7.12682.18CO22.7292.729×22.4/44=1.3616.40SO20.0100.010×22

19、.4/64=0.00280.05H2O0.0120.012×22.4/18=0.01490.18O20.0600.0420.50N20.0720.00580.69合 計(jì)11.5818.466100.00爐氣中氧氣的體積為：8.466×0.5=0.042；質(zhì)量為0.042×32/22.4=0.060kg爐氣中氮?dú)獾捏w積系爐氣總體積與其他成分體積之差；質(zhì)量為0.058×28/22.4=0.072kg。第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量鋼水量Qg =鐵水量鐵水中元素的氧化量煙塵、噴濺和渣中的鐵損1006.7551.50×(75%×56/72

20、20%×112/160)112.43×6%=91.369kg據(jù)此可以編制出未加廢鋼。脫氧與合金化前得物料平衡表11。表11 未加廢鋼時(shí)的物料平衡表收 入支 出項(xiàng) 目質(zhì)量/kg%項(xiàng) 目質(zhì)量/kg%鐵 水石 灰螢 石生白云石爐 襯氧 氣1006.640.52.50.38.2284.63 5.62 0.422.120.256.96鋼 水爐 渣爐 氣噴 濺煙 塵渣中鐵珠91.3713.1811.581.001.500.78765211.04 9.700.841.26 0.65合 計(jì)118.16100.00合 計(jì)119.41100.00注：計(jì)算誤差為（118.16119.41）/11

21、8.16×100%=1.05%。表12 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量/kg耗氧量/kg產(chǎn)物量/kg進(jìn)入鋼中的量/kgCSiMnPSCCOCCO2Si(SiO2)Mn(MnO)P(P2O5)SSO2S+(CaO)(CaS)+(O)13.21×0.08%×90%=0.01013.21×0.08%×10%=0.00113.21×0.25%=0.03313.21×0.31%=0.04113.21×0.01%=-0.00113.21×0.009%×1/3=0.000413.21&#

22、215;0.009%×2/3=0.00080.0130.0030.0380.0120.0010.0004-0.00040.0230.0040.710.0530.0020.00080.002合 計(jì)0.0870.06713.210.081=13.123成渣量(kg)0.128第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡如同“第一步”計(jì)算鐵水中元素氧化量一樣，利用表1的數(shù)據(jù)先確定廢鋼中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表12），再將其與表11歸類合并，遂得加入廢鋼后的物料平衡表13和表14。表13 加入廢鋼的物料平衡表(以100kg鐵水為基礎(chǔ))收 入支 出項(xiàng) 目質(zhì)量/kg%項(xiàng) 目質(zhì)量/kg%鐵 水廢 鋼石

23、 灰螢 石輕燒生白云石爐 襯氧 氣100.0013.216.642.500.308.1976.1410.065.060.381.900.236.24鋼 水爐 渣爐 氣噴 濺煙 塵渣中鐵珠91.37+13.21=104.5813.07+0.14=13.3211.58+0.028=11611.001.500.7378.76710.038750.751.130.59 合 計(jì)131.34100.00合 計(jì)132.798100.00注：計(jì)算誤差為（131.34132.798）/131.34×100%=1.1%表14 加入廢鋼的物料平衡表(以100kg(鐵水+廢鋼)為基礎(chǔ))收 入支 出項(xiàng) 目質(zhì)量

24、/kg%項(xiàng) 目質(zhì)量/kg%鐵 水廢 鋼石 灰螢 石輕燒生白云石爐 襯氧 氣84.3311.675.860.442.210.267.2376.1810.105.010.381.910.236.24鋼 水爐 渣爐 氣噴 濺煙 塵渣中鐵珠92.3811.7710.260.881.320.6978.7610.038.550.751.130.59合 計(jì)115.95100.00合 計(jì)117.3100.00第六步：計(jì)算脫氧合金化后的物料平衡。先根據(jù)鋼種成分設(shè)定值（表1）和鐵合金成分及其回收率（表3）算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計(jì)算其元素的燒損量。將所有結(jié)果與表14歸類合并，即得冶煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加

25、入量WMn為： WMn= ×鋼水量 =×92.38 =1.70kg硅鐵加入量WSi為： WSi= =0.42kg鐵合金中元素的燒損量和產(chǎn)物量列于表15。表15 鐵合金中元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量類別元素?zé)龘p量/kg脫氧量/kg成渣量/kg爐氣量/kg入鋼量/kg錳鐵CMnSiPSFe合計(jì)1.70×6.60×10=0.0111.70×67.80×20=0.2311.70×0.50×25=0.0020.2440.0290.0670.0020.0980.2980.0040.3020.040(CO2)0.0401.70×

26、6.60%×90%=0.1011.70×67.80%×80%=0.9221.70×0.50%×75%=0.0061.70×0.23%=0.0041.70×0.13%=0.0021.70×24.74%=0.4211.456硅鐵AlMnSiPSFe合計(jì)0.42×2.5%×100%=0.0110.42×0.50%×20%=0.00040.42×73.00%×25%=0.0770.0880.0100.00010.0880.0980.0060.00050.1650.

27、172 0.42×0.50%×80%=0.0020.42×73.00%×75%=0.2300.42×0.05%=0.00020.42×0.03%=0.00010.42×23.92%=0.1000.332總 計(jì)0.3320.1960.4740.0401.788可以忽略。脫氧和合金化后的鋼水成分如下：（C）=0.20%×100%=0.24% （Si）=×100%=0.25%（Mn）=0.24%×100%=1.22%（P）=0.020%×100%=0.024%（S）=0.018%×

28、100%=0.018%可見，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值，所以需要加焦粉增碳。W =0.71kg焦粉生成的產(chǎn)物如下碳燒損量/kg耗氧量/kg氣體量/kg成渣量/kg碳入鋼量/kg0.71×81.50%×25%=0.1450.0320.044+0.71(0.58+5.52)%=0.0870.71×12.40%=0.0880.07×81.50%×75%=0.434 由此可得冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表16表16 總物料平衡表收 入支 出項(xiàng) 目質(zhì)量/kg%項(xiàng) 目質(zhì)量/kg%鐵 水88.3374.23鋼 水94.6079.62廢 鋼11.679.

29、81爐 渣12.339.47石 灰5.864.92爐 氣10.268.53螢 石0.440.40噴 濺0.880.72輕燒生白云石2.211.86煙 塵1.321.11爐 襯0.260.22渣中鐵珠0.690.56氧 氣7.406.22錳 鐵1.701.43硅 鐵0.420.40焦 粉0.710.60合 計(jì)11900100.00合 計(jì)119.12100.00注：計(jì)算表誤差為（119.00-119.12）/119.00×100%=-0.1%可近似認(rèn)為（0.133+0.032）的氧量系出鋼水二次氧化所帶入。4.2 熱平衡計(jì)算4.2.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)計(jì)算所需基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)

30、物的溫度（表17）；物料平均熱容（表18）；反應(yīng)熱效應(yīng)（表19）；溶入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響（表20）。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。表17 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值名稱入爐物料產(chǎn) 物鐵水廢鋼其他原料爐渣爐氣煙塵溫度/12502525與鋼水相同14501450純鐵熔點(diǎn)為1536。表18 物料平均熱容物料名稱生鐵鋼爐渣礦石煙塵爐氣固態(tài)平均熱容/kJ·(kg·K)-10.7450.6991.0470.996熔化潛熱/kJ·kg-1218272209209209液態(tài)或氣態(tài)平均熱容/kJ(kg·K)-10.8370.8371.2841.137表19 煉鋼溫度下

31、的反應(yīng)熱效應(yīng)組元化學(xué)反應(yīng)H/kJ·kmol-1H/kJ·kg-1CC+1/2O2=CO氧化反應(yīng)-139420-11639CC+O2=CO2氧化反應(yīng)-418072-34834SiSi+O2=(SiO2)氧化反應(yīng)-817682-29202MnMn+1/2O2=(MnO)氧化反應(yīng)-361740-6594P2P+5/2O2=(P2O5)氧化反應(yīng)-1176563-18980FeFe+1/2O2=(FeO)氧化反應(yīng)-238229-4250Fe2Fe+3/2O2=(Fe2O3)氧化反應(yīng)-722432-6460SiO2(SiO2)+2(CaO)=(2CaO·SiO2)成渣反應(yīng)-9

32、7133-1620P2O5(P2O5)+4(CaO)=(4CaO·P2O5)成渣反應(yīng)-693054-4880CaCO3CaCO3=(CaO)+CO2分解反應(yīng)1690501690MgCO3MgCO3=(MgO)+CO2分解反應(yīng)1180201405表20 溶入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值元 素CSiMnPSAlCrN、H、O在鐵水中的極限溶解度/%5.4118.5無限2.80.1835無限溶入1%元素使鐵熔點(diǎn)降低值/65707580859010085302531.5氦、氫、氧溶入使鐵熔點(diǎn)的降低值/=6適用含量范圍/%<11.02.02.53.03.54.03150.70.08118

33、4.2.2計(jì)算步驟以100kg鐵水為基礎(chǔ)。第一步：計(jì)算熱收入Qs。熱收入項(xiàng)包括：鐵水物理熱；元素氧化熱及成渣熱；煙塵氧化熱；爐襯中碳的氧化熱。（1）鐵水物理熱Qw：先根據(jù)純鐵熔點(diǎn)、鐵水成分以及溶入元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值（表17、表1、表20）計(jì)算鐵水熔點(diǎn)Tl，然后由鐵水溫度和生鐵熱容（表17和表18）確定Qw。Tl=1536（4.2×1000.8×80.5×50.2×300.03×25）6=1094Qw=100×0.745×（109425）2180.837×（12501094）=114500kJ（2）元素氧化熱及成渣

34、熱Qy：由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)（表19）可以算出，其結(jié)果列于表21。表21 元素氧化熱和成渣熱反應(yīng)產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kg反應(yīng)產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kgCCO3.6×11639=41900.40FeFe2O30.424×6460=2739.04CCO20.40×34834=13933.60PP2O50.18×18980=3416.40SiSiO20800×29202=23351.60P2O54CaO·P2O50.422×4880=2059.36MnMnO0.55×6594=3692.64SiO22CaO

35、83;SiO21.934×1620=3133.08FeFeO0.845×4250=3591.25合計(jì)Qy97827.37KJ（3）煙塵氧化熱Qc：由表4中給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得。 Qc=1.5×（75%×56/72×425020%×112/160×6460）=5075.35kJ（4）爐襯中碳的氧化熱Q1：根據(jù)爐襯蝕損量及其碳量確定。 Q1=0.3×14%×90%×116390.3×14%×10%×34834=586.25kJ故熱收入總值為： Qs=Qw

36、+Qy+Qc+Q1=2179888.62kJ 第二步：計(jì)算熱支出Qz。熱支出項(xiàng)包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；煙塵物理熱；爐氣物理熱；渣中鐵珠物理熱；噴濺物（金屬）物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。（1）鋼水物理熱Qg：先按求鐵水熔點(diǎn)的方法確定鋼水熔點(diǎn)Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時(shí)的實(shí)際溫降（通常前者為4060，后者約為35/min，具體時(shí)間與鋼包大小和澆筑條件有關(guān)）以及要求的過熱度（一般為5090）確定出鋼溫度Tz；最后由鋼水量和熱容算出物理熱。Tg=1536（0.20×650.24×50.02×300.018×25）6=1515式中，0.11、0.

37、21、0.030和0.018分別為終點(diǎn)鋼水C、Mn、P和S的含量。Tz=1520+50+50+70=1685式中，50、50和70分別為出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的溫降和過熱度。Qg90.278×0.699×（1515-25）+272+0.837×（1685-1515）=131570.84kJ（2）爐渣物理熱Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得：Qr=13.066×1.248×1685-25)+209=29880.90kJ（3）爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱Qx。根據(jù)其數(shù)量、相應(yīng)的溫度和熱容確定。詳見表22。表22 某些物料的物

38、理熱項(xiàng) 目參數(shù)/kJ備 注爐氣物理熱11.779×1.137×(1450-25)=18762.211450系爐氣和煙塵的溫度煙塵物理熱1.5×0.996×(1450-25)+209=2442.45渣中鐵珠物理熱0.78×0.699×(1515-25)+272+0.837×(1685-1515)=1135.521515系鋼水熔點(diǎn)噴濺金屬物理熱1×0.699×(1515-25)+272+0.837×(1685.2-1515)=1455.71合 計(jì)Qx=23795.89（4）生白云石分解熱Qb：根據(jù)其

39、用量、成分和表19所示的熱效應(yīng)計(jì)算。Qb=2.5×（36.40%×168625.60%×1405）=2437.10kJ（5）熱損失Qq：其他熱損失帶走的熱量一般約占總收入的3%8%。本計(jì)算取5%，則得：Qq=217988.62×5%=10899.43kJ（6）廢鋼吸熱Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即：Qf=QsQgQrQxQbQq=19228.28kJ故廢鋼加入量Wf為：Wf =19228.28÷1×0.699×(1515-25)+272+0.837×（1685-1515） =13.21kg即廢鋼比為：

40、15;100%=11.67%熱效率=×100%=82.97%若不計(jì)算爐渣帶走的熱量時(shí)：熱效率´=×100%=69.18%第三步：列出熱平衡表（表23）表23 熱平衡表收 入支 出項(xiàng) 目熱量/kJ%項(xiàng) 目熱量/kJ%鐵水物理熱元素氧化熱和成渣熱其中C氧化Si氧化Mn氧化P氧化Fe氧化SiO2成渣P2O5成渣煙塵氧化熱爐襯中碳的氧化熱114500.0097827.3755834.0023361.603692.043416.406330.293133.082059.365075.36586.2552.5344.8825.6110.721.692.902.781.440.

41、942.330.27鋼水物理熱爐渣物理熱廢鋼吸熱爐氣物理熱煙塵物理熱渣中鐵珠物理熱噴濺金屬物理熱輕燒白云石分解熱熱損失131570.8430057.0819228.2818762.212442.451135521455.712437.1010899.4360.3613.798.828.611.120.520.671.125.00合 計(jì)217988.62100.00合 計(jì)217988.62100.00應(yīng)當(dāng)指出，加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會(huì)對(duì)熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。對(duì)轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金種類有限，數(shù)量也不多。經(jīng)計(jì)算，其熱收入部分約占總熱收入的0.8%1.0%，熱支出部分約占

42、0.5%0.8%，二者基本持平。5.確定初煉爐型及尺寸5.1爐型：截錐型轉(zhuǎn)爐各部分尺寸的確定 5.2熔池尺寸5.2.1熔池直徑D。 D = K=2.8mD熔池直徑，m；K系數(shù)G新爐金屬裝入量，t，可取公稱容量；t平均沒爐鋼純吹氧時(shí)間，min； 5.2.2熔池深度h選擇截錐型熔池：通常倒截錐型體頂面直徑b0.7D。熔池體積和熔池直徑D級(jí)熔池深度h有如下關(guān)系： = 0.574h 、 h = =2.6m 5.3爐身尺寸爐身高度： H = = = 2.6m式中 分別為熔池、爐帽和爐身的容積； Vt轉(zhuǎn)爐有效容積，為 三者之和。 5.4爐帽尺寸爐帽傾角。傾角一般為60-68°，小爐子取上限，大爐

43、子取上限。此爐子取下限68°。爐口直徑d。一般爐口為熔池直徑的43%-53%較為適宜，小爐子取上限，大爐子取下線，此爐子取上限53%。爐帽高度。為了維護(hù)爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴(kuò)大，在爐口上部設(shè)有高度為=300-400mm的直線段。因此爐帽高度為： = 1/2（D-d）tan+=1.6m爐帽總體積為： = （-）（+Dd+）+ =5.35.5出鋼口尺寸出鋼口中心線水平傾角取15°。出鋼口直徑。 = =14.25cm爐熔比為1.0，高徑比為1.656.澆鑄方案及連鑄機(jī)型選擇和布置 6.1澆鑄方案 壓縮澆注：壓縮澆注是在矯直區(qū)內(nèi)，帶給液芯的鑄坯以一定應(yīng)力，減小甚

44、至完全抵消鑄坯在矯直過程中所產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使鑄坯內(nèi)固液兩相區(qū)界面上的凝固層的伸長率不超過允許值，避免鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂，視線帶液芯矯直，從而提高連鑄機(jī)拉速。 6.2連鑄機(jī)型 弧形連鑄機(jī) 6.3布置7.爐外精煉設(shè)備的選取 LF精煉爐，真空脫碳，脫氣等精煉功能的裝置（RH）8.車間工藝布置方案的設(shè)計(jì)、廠房主要尺寸的計(jì)算 8.1裝料跨布置 8.1.1鐵水供應(yīng)與鐵水預(yù)處理布置 A混鐵爐供應(yīng)鐵水區(qū)：建于主廠房內(nèi)原料跨的一端?；扈F爐的尺寸參數(shù)項(xiàng)目混鐵爐容量/t混鐵爐外徑/mm混鐵爐總長/mm混鐵爐受鐵口/個(gè)混鐵爐內(nèi)襯厚/mm混鐵爐傾角/(°)混鐵爐設(shè)備重/t混鐵爐流嘴長/mm電機(jī)功率×臺(tái)數(shù)配合轉(zhuǎn)爐容量混鐵爐座數(shù)混鐵爐區(qū)跨長/m混鐵爐跨寬/m混鐵爐吊車高/m混鐵爐吊車/t900t90068609768173047+5162.86570050kW×260t×328027.518.03125/30 B鐵水預(yù)處理 混鐵爐方案進(jìn)行鐵水預(yù)處理時(shí)，一般在混鐵爐出鐵后在鐵水罐中進(jìn)行，鐵水經(jīng)脫硫（或脫磷）及扒渣后兌入轉(zhuǎn)爐，這是鐵水預(yù)處理站建在主廠房附近或者主廠房內(nèi)。 鐵水預(yù)處理后渣的扒出用機(jī)械扒出。 8.1.2廢鋼供應(yīng)布置 廢鋼間建在毗連裝料跨一端的平行跨內(nèi)，廢