年產(chǎn)350萬噸轉(zhuǎn)爐煉鋼廠設(shè)計(jì)

1、西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題 目：年產(chǎn)350萬噸連鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間工藝設(shè)計(jì)院（系）：專 業(yè)：冶金工程學(xué)生姓名：學(xué) 號：指導(dǎo)教師（簽名）：主管院長（主任）（簽名）：時(shí) 間：2013 年 2月 25 日 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容（含主要技術(shù)參數(shù)）設(shè)計(jì)題目：年產(chǎn)350萬噸連鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間工藝設(shè)計(jì)鋼種： 普碳鋼、低合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等規(guī)格： 方坯 板坯包括轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的選擇確定；轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)；氧槍設(shè)計(jì)；爐外處理、連鑄機(jī)以及除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選擇；煉鋼過程物料平衡和熱量平衡計(jì)算；轉(zhuǎn)爐車間生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)和布置；車間主要設(shè)備選擇和車間平面設(shè)計(jì)以及總圖運(yùn)輸方案的確定。進(jìn)行

2、畢業(yè)實(shí)習(xí)，收集有關(guān)資料；編制設(shè)計(jì)說明書一份，完成專題部分，翻譯冶金專業(yè)相關(guān)外文文獻(xiàn)一篇，繪制轉(zhuǎn)爐爐型圖、車間平面圖和剖面圖各一張，使學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際，掌握轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計(jì)的基本原理，為今后從事相關(guān)的技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目應(yīng)完成的工作（含圖紙數(shù)量）1. 根據(jù)設(shè)計(jì)題目完成畢業(yè)實(shí)習(xí)并收集有關(guān)資料，進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備；2. 煉鋼廠車間總體設(shè)計(jì)；3. 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)；4. 物料平衡與熱平衡計(jì)算；5. 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)；6. 車間工藝布置；7. 車間主要設(shè)備選擇；8. 生產(chǎn)組織與人員編制；9. 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；10. 繪制設(shè)計(jì)圖紙三張（其中至少手繪一張）：轉(zhuǎn)爐爐型圖、車間平面圖、剖面圖各一張

3、； 11. 翻譯與冶金工程專業(yè)有關(guān)的外文文獻(xiàn)一篇（不少于4000字）；12. 完成專題：煉鋼節(jié)能技術(shù)思路與對策（不少于5000字）；13. 完成設(shè)計(jì)說明書一本。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程的安排序號設(shè)計(jì)（論文）各階段任務(wù)日 期備 注1畢業(yè)實(shí)習(xí)、收集資料2設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算3.234.33爐型、工藝、主設(shè)備設(shè)計(jì)和選擇4.45.84車間布置5.95.155制圖與翻譯5.165.296編制設(shè)計(jì)說明書5.306.77準(zhǔn)備答辯6.86.12四、主要參考資料及文獻(xiàn)閱讀任務(wù)（含外文閱讀翻譯任務(wù)）1鋼鐵生產(chǎn)工藝概述 西安建筑科技大學(xué)2鋼鐵冶金學(xué)（煉鋼部分） 陳家祥編 冶金工業(yè)出版社 19903煉鋼工藝學(xué) 高澤平編 冶金

4、工業(yè)出版社 20064鋼鐵廠設(shè)計(jì)原理（下冊） 李傳薪編 冶金工業(yè)出版社 19955普通冶金 西安建筑科技大學(xué) 20026煉鋼設(shè)計(jì)原理 馮聚和編 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 7畢業(yè)設(shè)計(jì)參考資料 鋼鐵冶金專業(yè) 西安建筑科技大學(xué) 8金屬提取冶金學(xué) 王成剛，王齊銘主編 西安地圖出版社 20009現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼 戴云閣等編 東北大學(xué)出版社 199810 與專題有關(guān)的最新文獻(xiàn)(2003年以后的文獻(xiàn)，不少于10篇且至少有2篇外文文獻(xiàn))五、審核批準(zhǔn)意見 教研室主任簽（章） 年產(chǎn)350萬噸全連鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計(jì)專 業(yè)：冶金工程 姓 名： 指導(dǎo)老師：設(shè)計(jì)總說明當(dāng)前的煉鋼工藝中，較為普遍的是以高爐鐵水為原料的轉(zhuǎn)爐煉

5、鋼工藝和以預(yù)還原球團(tuán)礦或高質(zhì)量的工業(yè)廢鋼為原料的電?。t）工藝。本設(shè)計(jì)為具有代表性的氧氣頂?shù)讖?fù)吹工藝，預(yù)計(jì)年生產(chǎn)能力為350萬噸良坯鋼。車間設(shè)有公稱容量為150噸的轉(zhuǎn)爐兩座，LF精煉爐2座、板坯連鑄機(jī)1臺和方坯連鑄機(jī)1臺。轉(zhuǎn)爐的冶煉周期38分鐘，吹氧時(shí)間16分鐘。根據(jù)國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展趨勢，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書中普碳鋼和普碳鋼的品種需要，選擇了LF爐外精煉設(shè)備，進(jìn)行全連鑄生產(chǎn)。最終確定如下的的工藝流程：鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐煉鋼LF精煉連鑄。本次設(shè)計(jì)在對轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計(jì)算的基礎(chǔ)上，對煉鋼車間的主要設(shè)備參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)、選型，完成了主體設(shè)備選擇、煉鋼工藝設(shè)計(jì)、主廠房工藝布置和設(shè)備布置。編制說明書一份

6、，繪制轉(zhuǎn)爐爐型圖、車間平面圖、剖面圖各一張，并完成題目為煉鋼節(jié)能技術(shù)思路與對策的專題。關(guān)鍵詞：煉鋼，頂?shù)讖?fù)吹，工藝流程，精煉，連鑄，Design DescriptionAt present, there are two main steel-making processes: converter steelmaking process with blast furnace hot metal and steel scrap as the raw materials and the arc (furnace) process with pre-reduction pellets or high-

7、quality industrial steel scrap as raw materials. In this paper, the representative process combined-blowing oxygen converter process with a scale of 3.7×106 continuous casting billet annual is designed. In the workshop, main equipments including 2×150t converters and its auxiliary equipmen

8、ts with 2 LF refining furnaces, 2 sets of slab continuous casting machines and a set of billet continuous casting machine are designed. The Smelting period is set for 38 minuter in which the actual oxygen blowing time is only 16 minutes. Depending on the development trend of steel-making process and

9、 the quality requirement of carbon steel and pressure vessel steel, LF refining is selected to fulfill continuous casting. Finally,the following process flow is choosed: PretreatmentConverterLFCC. On the base of the material and heat equilibrim calculation,the size of steel-making plant workshop spa

10、n and device assign, personnel placement is made .A project instruction is redacted ,furnace size graphic, a ground plane and a sectional view of the workshop are also submitted. And finally, the monograph which is about non-metallic inclusions in steel and its damagement is also finished.Key words:

11、steel making, combined-blown, process, refining, continuous casting 目 錄1 緒論11.1 轉(zhuǎn)爐冶煉原理簡介11.2 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的特點(diǎn)21.3設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想21.4 產(chǎn)品方案32 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間52.1 初始條件52.2 公稱容量選擇52.3 轉(zhuǎn)爐座數(shù)的確定52.4根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案計(jì)算出年需鋼水量。62.5 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案計(jì)算出年需鋼水量63 轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計(jì)算83.1 氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡83.2熱平衡計(jì)算203.2.1熱平衡計(jì)算所需數(shù)據(jù)203.2.2計(jì)算步驟214 氧氣轉(zhuǎn)爐及相關(guān)設(shè)

12、備設(shè)計(jì)254.1 爐型設(shè)計(jì)254.1.1爐型選擇254.1.2 主要參數(shù)的確定254.2 爐襯設(shè)計(jì)274.3 爐底供氣構(gòu)件的設(shè)計(jì)284.4 轉(zhuǎn)爐爐體金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)284.5 傾動機(jī)構(gòu)294.6 氧槍噴頭設(shè)計(jì)294.6.1噴頭設(shè)計(jì)294.6.2 氧槍槍身設(shè)計(jì)314.6.3氧槍升降和更換機(jī)構(gòu)344.6.4 副槍設(shè)計(jì)344.6.5 副槍的功能和要求354.7 底部供氣元件設(shè)計(jì)364.7.1底氣種類364.7.2供氣構(gòu)件的選擇364.7.3噴嘴數(shù)量及布置365 轉(zhuǎn)爐車間煙氣凈化和回收37 5.1 煙氣量的計(jì)算375.2 煙氣凈化系統(tǒng)類型的選擇385.3 煙氣凈化系統(tǒng)主要設(shè)備的選擇395.4 含塵污水處理

13、406 轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)制度416.1主要原材料的技術(shù)要求416.1.1金屬料416.1.2造渣材料426.1.3氧化劑436.2裝料制度446.3供氧制度456.3.1供氧制度主要工藝參數(shù)456.3.2氧槍操作456.4造渣制度466.4.1采用單雙渣操作476.4.2各種渣料用量計(jì)算及加476.4.3爐渣調(diào)整486.5 溫度制度496.6 終點(diǎn)控制與出鋼506.7 脫氧合金化516.7.1脫氧合金化操作516.7.2 影響合金元素吸收率的因素526.8 精煉與連鑄527 連鑄車間的設(shè)計(jì)547.1 連鑄機(jī)機(jī)型的選擇547.2 連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)547.2.1 鋼包允許的最大澆注時(shí)間547.2

14、.2 鑄坯斷面547.2.3 拉坯速度547.2.4 連鑄機(jī)的流數(shù)567.2.5 鑄坯的液相深度和冶金長度567.2.6 弧形半徑567.3 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的確定577.3.1 理論小時(shí)產(chǎn)量577.3.2 連鑄機(jī)的平均年產(chǎn)量577.3.3 連鑄機(jī)臺數(shù)的確定577.4 結(jié)晶器的設(shè)計(jì)587.4.1 結(jié)晶器的長度587.4.2 結(jié)晶器斷面尺寸587.4.3 結(jié)晶器銅壁厚度587.4.4 結(jié)晶器錐度587.4.5 結(jié)晶器拉坯阻力597.5 二次冷卻裝置597.6 拉坯矯直裝置及引錠裝置597.7 鋼包607.8 中間包628 煉鋼車間其它設(shè)備的選擇與計(jì)算638.1渣罐車638.1.1渣罐車型號的選取6

15、38.1.2渣罐車數(shù)量的確定638.2 混鐵車638.3 鐵水罐648.4 廢鋼供應(yīng)系統(tǒng)648.4.1轉(zhuǎn)爐車間晝夜所需廢鋼量648.4.2廢鋼貯倉容積或堆放場地所需面積計(jì)算648.4.3廢鋼料斗容量及數(shù)量658.5 散裝材料供應(yīng)系統(tǒng)658.5.1 地面料倉容積和數(shù)量的確定658.5.2 上料方式的選擇668.5.3 高位料倉容積和數(shù)量的確定668.6 鋼包的其他工藝參數(shù)678.7起重機(jī)的選用689 轉(zhuǎn)爐車間的組成、類型和主廠房尺寸699.1 車間組成699.2主廠房主要尺寸的確定699.2.1加料跨699.2.2爐子跨719.2.3 澆鑄跨7510 煉鋼車間人員編制7811 煉鋼車間經(jīng)濟(jì)指標(biāo)8

16、2參考文獻(xiàn)83致 謝841 緒 論1.1 轉(zhuǎn)爐冶煉原理簡介1轉(zhuǎn)爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量 （含1%的硅可使生鐵的溫度升高200攝氏度），可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。氧氣轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的主要原材料是鐵水，大多數(shù)情況下鐵水由高爐攻擊，而高爐的原材料是鐵礦石；轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是鋼坯（或鋼錠），他們還不是最終成品，而必須經(jīng)由軋鋼機(jī)軋制成各種類型和規(guī)格的鋼板、型鋼和鋼管等最終產(chǎn)品，提供給市場。因此，氧氣轉(zhuǎn)爐不可能獨(dú)立存在，它必須前有煉鐵，后有軋鋼，共同組成一個(gè)鋼鐵生產(chǎn)的聯(lián)合體。我們稱這樣的生產(chǎn)模式為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。從化學(xué)成分來

17、看，剛和生鐵都是鐵碳合金，并還有Si、Mn、S、P等元素，由于C和其他元素的含量不同，所形成的組織不同，因而性能也不一樣。根據(jù)FeC相圖，C含量在0.0218%-2.11%之間的鐵碳合金為鋼，它的熔點(diǎn)在1450-1500。C含量在2.11%以上的鐵碳合金稱為生鐵，熔點(diǎn)在1100-1200。C含量在0.0218%一下的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵。在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C固熔體，隨著碳含量的增加，其強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。鋼具有很好的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能，可進(jìn)行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。若以生鐵為原料煉鋼，需氧化脫碳:鋼種P、S含量過高分別會造成鋼的“冷脆”性

18、和“熱脆”性，煉鋼過程應(yīng)脫出P、S；鋼中氧含量超過限度會加劇鋼的“熱脆”性，并形成大量氧化物夾雜，因而要脫出氧；鋼種含有H、N分別造成鋼的氫脆和時(shí)效性，應(yīng)該降低鋼中的有害氣體含量；夾雜物的存在會破壞鋼基體的連續(xù)性，從而降低鋼的力學(xué)性能，也應(yīng)該去除：煉鋼過程應(yīng)提高溫度達(dá)到出鋼要求，同時(shí)還要加入一定種類和數(shù)量的合金，使鋼的成分達(dá)到所煉鋼種的規(guī)格。綜上所述，煉鋼的基本任務(wù)包括：脫碳、脫氧、脫硫、脫磷；去除有害氣體和夾雜，提高溫度；調(diào)節(jié)成分。煉鋼過程通過供氧、造渣、加合金、攪拌、升溫等手段完成煉鋼基本任務(wù)。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，主要是降碳、升溫、脫硫、脫磷以及脫氧和合金化等高溫物理化學(xué)反應(yīng)的過程，其工

19、藝操作原則則是控制供氧、造渣、溫度，以及加入合金材料等，以獲得所要求的鋼液，并澆成合格鋼坯或鋼錠。1.2 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的特點(diǎn)與平爐、電爐煉鋼法相比，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼具有生產(chǎn)率高、剛中氣體含量低、鋼的質(zhì)量好等特點(diǎn)。氧氣轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)反應(yīng)速度快，冶煉時(shí)間短，具有很高的生產(chǎn)效率。隨著轉(zhuǎn)爐容量的增大，生產(chǎn)率進(jìn)一步提高。氧氣轉(zhuǎn)爐鋼具有以下特點(diǎn)：（1） 鋼中氣體含量少（2） 由于煉鋼主要原材料為鐵水，廢鋼用量所占比例不大，因此Ni、Cr、Mo、Cu、Sn等殘余元素含量低，由于鋼中氣體和夾雜少，具有良好的抗時(shí)效能力、能加工變形性能和焊接性能，鋼材內(nèi)部缺陷少。不足之處是強(qiáng)度偏低，淬火性能稍次與平爐和電爐鋼。此外，氧氣轉(zhuǎn)

20、爐鋼的機(jī)械性能及其他方面性能也是良好的。（3） 原材料消耗少，熱效率高，成本低。氧氣轉(zhuǎn)爐的金屬消耗率一般為11001140kg/t，比平爐稍高些。耐火材料消耗僅為平爐的1530%,一般為25kg/t。由于氧氣轉(zhuǎn)爐是利用爐料本身的化學(xué)熱和物理熱，熱效率高，不需外加熱源。因此燃料和動力消耗方面比平爐和電爐均低。氧氣轉(zhuǎn)爐的高效率和低消耗，使鋼的成本較低。（4） 原料適應(yīng)性強(qiáng)。氧氣轉(zhuǎn)爐對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，不僅能吹煉平爐生鐵，而且能吹煉P（0.51.5%）和高P（>1.5%）生鐵，還可以吹煉釩、鈦等特殊成分的生鐵。（5） 基建投資少，建設(shè)速度快。氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)備簡單，重量輕，所占的廠商面積和所需要的重型

21、設(shè)備的數(shù)量比平爐車間少，因此投資比相同產(chǎn)量的平爐低3040%。而且生產(chǎn)規(guī)模越大，基建投資就越省。氧氣轉(zhuǎn)爐車間的建設(shè)比平爐車間快得多。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)比較均衡，有利于與連鑄機(jī)配合。還有利于開展綜合利用，如煤氣回收及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。近年來由于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼與爐外精煉技術(shù)相結(jié)合，所煉鋼種進(jìn)一步擴(kuò)大，目前能生產(chǎn)的鋼種近300個(gè)。1.3設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想對設(shè)計(jì)的總要求是技術(shù)先進(jìn)，工藝上可行;經(jīng)濟(jì)上合理。所以，設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則和指導(dǎo)思想是：1）遵守國家的法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，嚴(yán)格把關(guān)，精心設(shè)計(jì);2）設(shè)計(jì)中對主要工藝流程進(jìn)行多方案比較，以確定最佳方案;3）設(shè)計(jì)中應(yīng)充分采用各項(xiàng)國內(nèi)

22、外成熟的新技術(shù)，因某種原因暫時(shí)不上的新技術(shù)要預(yù)留充分的可能性。所采用的新工藝、新設(shè)備、新材料必須遵循經(jīng)過工業(yè)性試驗(yàn)或通過技術(shù)鑒定的原則;4）要按照國家有關(guān)勞動安全、工業(yè)衛(wèi)生及消防的標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì);5）在學(xué)習(xí)、總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，移植適用可行的先進(jìn)技術(shù);6）設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，實(shí)行資源的綜合利用，改善勞動條件以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境。1.4 產(chǎn)品方案一、冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學(xué)成份本設(shè)計(jì)冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學(xué)成分見表2-1所示。表1-1 冶煉的鋼種，代表鋼號及其化學(xué)成分鋼種鋼號化學(xué)成分（%）CSiMnPSCuAl普鋼Q2350.0450.050.3

23、0鋼Q2750.0450.050.30低合16Mn0.12-0.230.20-0.601.2-1.60.00500.050.30合金鋼20MnSi0.0450.0450.30硅鋼熱軋硅鋼0.080.200.200.20冷軋硅鋼0.070.02二、產(chǎn)品方案本設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案見表2-2所示鋼種代表型號年產(chǎn)鋼量所占比例鑄坯斷面長×寬定長尺寸成品形式普碳鋼Q235A200萬噸57%180×700mm9000mm鋼板低合金鋼Q345150萬噸43%150×150mm9000mm鋼板表 1-2 產(chǎn) 品 方 案2 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間2.1 初始條件 擬建年產(chǎn)量為350萬噸連鑄坯的氧氣

24、轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：1） 年產(chǎn)量：方坯150萬噸，板坯200萬噸；2） 產(chǎn)品方案：普碳鋼、低碳鋼；2.2 公稱容量選擇21)選取時(shí)爐子容量應(yīng)和國家標(biāo)準(zhǔn)澆注起重機(jī)的起重能力相適應(yīng)。即吊車的起重能力必須大于轉(zhuǎn)爐最大出鋼量和鋼包(有襯)的重量之和，并應(yīng)有一定的富余能力。參見表2-1所示確定轉(zhuǎn)爐的公稱容量為150t。表2-1與轉(zhuǎn)爐配套的鋼包容量和澆注起重機(jī)的配合項(xiàng)目單位數(shù)值轉(zhuǎn)爐公稱容量t100120150220250180最大出鋼量t120150180220275320鋼包容量t1201501802202753202.3 轉(zhuǎn)爐座數(shù)的確定為了減少車間內(nèi)的設(shè)備互相干擾，終有固數(shù)目的爐子在吹煉，

25、以發(fā)揮生產(chǎn)潛力。爐于座數(shù)不宜太多，但必須保持年間內(nèi)始本設(shè)計(jì)是使用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，合考慮當(dāng)前轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的生產(chǎn)情況，選用"二吹二"的方案，這樣同時(shí)也可以提高轉(zhuǎn)爐的利用效率，減少資金的投入。 2.4根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案計(jì)算出年需鋼水量。根據(jù)表22選取每爐鋼的平均冶煉周期取37min，平均供氧時(shí)間為18min。表22轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時(shí)間推薦值轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t3030100100備 注冶煉周期/min283232383845結(jié)合供氧強(qiáng)度、鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定吹氧時(shí)間/min121614181620年出鋼爐數(shù)=2×=2×=26142（爐)轉(zhuǎn)爐作業(yè)

26、率：取=94.5%2.5 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案計(jì)算出年需鋼水量每爐鋼的平均冶煉周期取38min。爐外精煉收得率：取99%；連鑄收得率：取98%；代入數(shù)據(jù)得：；代入數(shù)據(jù)得：。 按標(biāo)準(zhǔn)系列確定爐子的容量 故取公稱容量為：150噸。 核算車間年產(chǎn)量 本設(shè)計(jì)中選定150噸轉(zhuǎn)爐兩座，按照二吹二生產(chǎn)方式。車間年產(chǎn)量=150×26142×98%×99%=380.44萬噸350萬噸，故設(shè)計(jì)選取合格。3 轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計(jì)算 煉鋼過程的物料平衡與熱平能量衡計(jì)算是建立在物質(zhì)和能量的基礎(chǔ)上的。其主要目的是比較這個(gè)冶煉過程中物料、能量的收入項(xiàng)和支出項(xiàng)，為改進(jìn)操作工藝制度、確定合理的

27、設(shè)計(jì)參數(shù)和提高煉鋼經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提供定量依據(jù)。由于煉鋼是一個(gè)復(fù)雜的高溫物理化學(xué)過程加上測試手段有限，現(xiàn)在還難以做到精確測量。本章主要對轉(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡加以計(jì)算以確定其具體參數(shù)并加以設(shè)計(jì)。3.1 氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡3.1.1 物料平衡計(jì)算3.1.1.1 計(jì)算原始數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及其成分鐵水和廢鋼成分、終點(diǎn)鋼水成分（表3-1）；造渣用熔劑及爐襯等的原材料的成分（表3-2）；脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表3-3）；其它工藝參數(shù)（表3-4）。表3-1 鋼種、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值 成分含量/%類別C Si Mn P S鋼種Q235A設(shè)定值0.200.27

28、0.520.0450.050鐵水設(shè)定值4.100.800.600.2000.035廢鋼設(shè)定值0.180.250.550.0300.030終點(diǎn)鋼水設(shè)定值0.10痕跡0.180.0200.021 注：終點(diǎn)鋼水成分中，C和Si按實(shí)際生產(chǎn)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%留在鋼水中設(shè)定。本計(jì)算設(shè)定的冶煉鋼種為Q235A.表3-2 原材料的成分含量%類別CaOO2MgOAl2O3Fe2O3GaF2P2O5SCO2H2O灰分揮發(fā)分石灰88.002.502.601.500.500.100.064.640.10螢石0.305.500.601.601.5088.000.900

29、.101.50白云石36.400.8025.601.0036.20爐襯1.203.0078.801.401.6014.00焦炭0.5881.5012.405.52表3-3 鐵合金成分及其回收率 含量/%類別CSiMnAlPS Fe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%C與氧生成CO表3-4 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侵蝕量終渣W(FeO)含按W(FeO)=1.35 W(FeO)折算煙塵度噴濺鐵

30、損W(GaO/W(SiO2)=3.5為鐵水的0.5%為鐵水的2.5%為鐵水的0.3%15%，而W(Fe2O3)/W(FeO)=1/3,即W(Fe2O3)=5%，W(FeO)=8.25%為鐵水量的1.5%（其中W(FeO)為75%，W(Fe2O3)為20%為鐵水量的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N20.5%（體積比）占總?cè)チ蛄康?/390%C氧化成CO，10%C氧化成CO2由熱平衡計(jì)算來確定，本計(jì)算結(jié)果為鐵水量的19.43%，即廢鋼比為16.27%3.1.1.2物料平衡的基本項(xiàng)目收入項(xiàng)支出項(xiàng)鐵水鋼水廢鋼爐渣熔劑（石灰、螢石

31、、輕燒白云石）煙塵氧氣渣中鐵珠爐襯蝕損爐氣鐵合金噴濺3.1.1.3計(jì)算步驟 以100kg鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。第一步：計(jì)算脫氧合金化前的總渣量及其成分?？傇堪ㄨF水中元素氧化，爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。其各項(xiàng)成渣量分別列于表3-5，表3-6，表3-7?？傇考捌涑煞秩绫?-8所示。第二步：計(jì)算氧氣消耗量。氧氣實(shí)際消耗量為消耗項(xiàng)與攻入項(xiàng)之差，見表3-9。 表3-5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CC CO4.00×90%=3.6004.8008.400C CO24.00×10%=0.4001.0671.470SiSi (

32、SiO2)0.8000.9101.710入渣MnMn （MnO2）0.4200.1200.540入渣PP (P2O5)0.1800.2300.410入渣SS SO20.014×1/3=0.0050.0050.010S+(CaO)(CaS)+（O）0.014×2/3=0.009-0.0050.021(CaS)入渣FeFe (FeO)1.076×56/72=0.8370.2391.076入渣Fe (Fe2O3)0.60×112/160=0.4240.1820.606入渣總計(jì)6.6757.548成渣量4.363入渣組分之和 由CaO還原出的氧量;消耗的CaO量

33、=0.009×56/32=0.016kg。表3-6 爐襯蝕損的成渣量爐料蝕損量/kg成渣組分/kg氣態(tài)產(chǎn)物/kg耗氧量/kgCaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3COCCO2CCO，CCO20.3（見表4)0.0040.0090.2360.0040.0050.3×14%×90%×28/12=0.0880.3×14%×10%×44/12=0.0150.3×14%×(90%×16/12+10%×32/12)=0.062合計(jì)0.2580.1030.062表3-7 加入溶劑成渣量類別加入量/

34、kg成渣組分/kg氣態(tài)產(chǎn)物kg/sCaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5GasGaF2H2OCO2O2螢石0.50.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.0400.005生白灰2.50.9100.6400.0200.0250.905石灰6.675.8630.1730.1670.1000.0330.0070.0090.0070.3090.002合計(jì)6.6750.8160.2150.1330.0410.0120.0100.0400.0121.2140.002成渣量8.442 ：由表3-6表3-7可知，渣中已含（CaO）=0.016+0.004+0.002+

35、0.910=0.900kg；渣中已含（SiO2）=1.710+0.009+0.028+0.020=1.767kg。因設(shè)定的終渣堿度R=3.5；故石灰加入量為Rw (SiO2)w（CaO）/w（CaO石灰）R×w (SiO2石灰)=5.285/(88.0%3.5×2.50%)=6.67kg(石灰中CaO含量) (石灰中SCaS自耗的CaO含量)。 由CaO還原出來的氧氣，計(jì)算方法同表3-6注。表3-8總渣量及其成分爐渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合計(jì)元素氧化成渣量（kg）1.7100.541.0780.6070.4100.02

36、14.366石灰成渣量（kg）5.8630.1670.1730.1000.0330.0070.0096.352耐火材料蝕損量（kg）0.0040.0090.2360.0040.0050.258輕燒白云石成渣量（kg）0.9100.0200.6400.0251.595螢石成渣量（kg）0.0020.0280.0030.0080.0080.4400.0050.492總渣量 （kg）6.7791.9341.0520.1370.541.0780.6530.4400.4220.03113.066%51.9714.838.071.053.998.255.003.373.230.24100.00總渣量計(jì)算如

37、下:因?yàn)楸?-9中除(FeO)和(Fe2O3)以外的渣量為:6.779+1.934+1.052+0.137+0.540+0.440+0.422+0.031=11.335Kg,而終渣(FeO)=15%(表5)故總渣量為11.335/86.75%=13.066Kg。 (FeO)量=13.066×8.25%=1.078Kg。 (Fe2O3)量=13.066.×5%0.0330.0050.008=0.607Kg。第二步：計(jì)算氧氣消耗量氧氣實(shí)際消耗量系消耗項(xiàng)目與供入項(xiàng)目之差。詳見表3-9。表3-9 實(shí)際耗氧量耗氧量項(xiàng)/（Kg）供氧項(xiàng)/（Kg）實(shí)際氧氣消耗量/（Kg）鐵水中元素耗氧量7

38、.548鐵水中S與CaO反應(yīng)還原出的氧量0.005爐襯中碳氧化耗氧量0.062石灰中S與CaO反應(yīng)還原出的氧量0.002煙塵中鐵氧化耗氧量0.340爐氣中自由氧耗氧量0.059合計(jì) 8.010合計(jì) 0.0078.062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可表查得，O2和N2則有爐氣總體積來確定。先計(jì)算如下：爐氣總體積V：V=Vg+0.5%V+1/99(22.4/32Gs+0.5%VVx)V=(99Vg+0.7Gs-Vs)/98.50=(99×8.183+0.7×7.95-0.007)/98.50=8.281

39、m式中VgSO2,CO,CO2,和H2O各組分總體積m。本計(jì)算中，其值為8.488×22.4/28+2.699×22.4/44+0.010×22.4/64+0.012×22.4/18=8.183Gs不計(jì)自由氧的氧氣消耗量，Kg。本計(jì)算中，其值為 7.548+0.062+0.34=7.95 Vx- 鐵水與石灰石的S與GaO反應(yīng)氧氣質(zhì)量為0.007見表3-10，m 0.5%爐氣中自由氧含量； 99由氧氣純度99%轉(zhuǎn)換得來的。計(jì)算結(jié)果列于表3-10。表3-10 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量（Kg）體積（m)體積%CO8.4888.488×22.4/2

40、8=6.79082.06CO22.6992.699×22.4/44=1.37416.61SO0.0100.010×22.4/64=0.0040. 05HO0.0120.012×22.4/18=0.0150.18O0.0590.0420.51N0.0610.0490.59合計(jì)11.3308.274100.00爐氣中O2的體積為8.283×0.5%=0.041 m，重量為0.041×32/22.4=0.059Kg爐氣中的N2的體積為爐氣總體積與其它成分的體積之差；重量為0.049×28/22.4=0.061Kg。第四步： 計(jì)算脫氧和合金化

41、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；Qg=1006.6751.5×（75%×56/7220%×112/160）+1.00+13.066×6%=90.477Kg。據(jù)此可以編制脫氧和合金化前的物料平衡表（表3-12）表3-11 未加廢鋼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100.0084.72鋼水90.4876.57石灰6.675.65爐渣13.0711.06螢石0.500.42爐氣11.339.59白云石2.502.12噴濺1.000.85爐襯0.300.25煙塵1.501.27氧氣8.066.84渣

42、中鐵珠0.780.66總計(jì)118.03100.00合計(jì)118.16100.00第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡如同第一步中計(jì)算鐵水中元素氧化量一樣。利用表1的數(shù)據(jù)先確定廢鋼種元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表3-13）。表3-12廢鋼種元素的氧化產(chǎn)物及成渣量元素反應(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（Kg） CCCO19.43×0.08%×90%=0.0140.0190.033(入氣)CCO19.43×0.08%×10%=0.0020.0050.007(入氣)SiSi（SiO2）19.43×0.25%=0.00490.

43、0560.105MnMn(MnO)19.43×0.37%=0.0720.0210.093PP (P2O5)19.43×0.01%=0.0020.0030.005SS (SO2)19.43×0.01%×1/3=0.00050.00050.001(入氣)S (CaO)= (CaS)+O19.43×0.01%×2/3=0.0012-0.00060.003(CaS)合計(jì)0.1410.1031=19.29成渣量/Kg0.206 表3-13加入廢鋼的物料平衡表(以100Kg鐵水為基準(zhǔn))收入支出項(xiàng)目質(zhì)量（Kg）%項(xiàng)目質(zhì)量（Kg）%鐵水100.007

44、2.6990.48+19.29+=109.7779.73廢鋼19.4314.12爐渣13.07+0.206=13.2769.64石灰6.674.85爐氣11.33+0.028=11.3588.25螢石0.500.36噴濺1.000.73白云石2.501.82煙塵1.501.09爐襯0.300.22渣中鐵珠0.780.57氧氣8.06+0.103=8.1635.94總計(jì)137.563100.00合計(jì)137.684100.00注：計(jì)算誤差為（137.563-137.684）/137.563×100%=-0.09%表3-14 加入廢鋼的物料平衡表以100Kg(鐵水+廢鋼)為基準(zhǔn)收入支出項(xiàng)目

45、質(zhì)量（Kg）%項(xiàng)目質(zhì)量（Kg）%鐵水88.7372.69鋼水92.7179.73廢鋼16.2714.12爐渣11.219.64石灰5.584.85爐氣9.608.25螢石0.420.36噴濺0.840.73白云石2.091.82煙塵1.261.09爐襯0.250.22渣中鐵珠0.650.57氧氣6.855.94總計(jì)115.19100.00合計(jì)116.27100.00第六步：計(jì)算脫氧后和合金化后的物料平衡。先根據(jù)鋼種成分設(shè)定值和（3-1）和鐵合金成分及其回收率（3-3）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)果與表歸類合并，既得冶煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量W錳=(0.55%

46、-0.18%)×92.71/(67.80%×80%)=0.62Kg硅鐵加入量W硅= 0.25%×(92.71+0.53) -0.002/(73.00%×75%)=0.42Kg3-15鐵合金中元素?zé)龘p量及其產(chǎn)物量類別元素?zé)龘p量脫氧量成渣量爐氣量入鋼量錳鐵C0.62×6.60%×10%=0.0040.0100.0159 (CO2)0.62×6.60%×90%=0.037Mn0.62×67.8%´10%=0.0840.0240.1080.62×67.80%×80%=0.334Si0

47、.62×0.50%´25%=0.0010.0010.0020.62×0.50%×75%=0.002P0.62×0.23%=0.001S0.62×0.13%=0.001Fe0.62×24.74%=0.154合計(jì)0.0890.0350.1100.0150.529硅鐵Al0.42´2.50%´100%=0.0110.0100.006Mn0.42´0.50%´20%=0.00040.00010.00050.42´0.5%´80%=0.002Si0.42´73.0%

48、´25%=0.00770.0880.1650.42´73.0%´75%=0.230P0.42´0.05%=0.0002*S0.42´0.03%=0.0001*Fe0.42´23.92%=0.1006合計(jì)0.0980.1720.332總計(jì)0.1770.1330.2820.0150.861脫氧和合金化后的鋼水成分如下： W(C)=(0.10%+0.037/93.57×100%)=0.14% W(Si)=(0.002+0.230)/93.57×100%=0.25% W(Mn)=0.180%+(0.334+0.002)/9

49、3.57×100%=0.55% W (P)=(0.020%+0.001/93.57×100%)=0.021% W(S)=(0.21%+0.001/93.57×100%)=0.022%?？梢?，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值，為需要在鋼包內(nèi)加焦粉增碳。其加入量W1為： W1=(0.18-0.14)%×鋼水量/焦炭中C含量×C回收率 =0.04%×93.57%/81.50%×75% =0.06Kg表3-15焦粉生成的產(chǎn)物碳燒損量/kg耗氧量/kg氣體量/kg成渣量/kg碳入鋼量/kg0.06×81.50%×25%=0.0120.0320.044+0.06×(0.58+5.52)%=0.0470.06&#