年產(chǎn)鋼_120噸轉(zhuǎn)爐_煉鋼車間設(shè)計

1、重慶科技學(xué)院?？粕厴I(yè)設(shè)計 致 謝摘要2004年重慶政府在重慶西永劃定并力爭打造重慶西部教育基地，至今已修建了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園西永微電園、10余所高校、房地產(chǎn)富力城及熙街生活娛樂圈。大體上滿足人們的日常生活需求。但這只是重慶西部大開發(fā)的一部分，更多的建設(shè)項目也已經(jīng)或者即將上馬。這些項目更重要的一方面是拉動當(dāng)?shù)匾淮慕?jīng)濟發(fā)展，并與主城區(qū)的發(fā)展相補充。最終達到重慶人均GDP的提升，讓重慶人民生活更加富裕。2009年，國家財政為了應(yīng)對金融危機擴大內(nèi)需，更是投入4萬億專項資金在全國進行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。而重慶市是西部大開發(fā)的中心城市，因而對建筑用材特別是鋼鐵的需求量大幅增加。氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐是20世紀(jì)70年

2、代中、后期，開始研究的一項新煉鋼工藝。其優(yōu)越性在于爐子的高寬比略小于頂吹轉(zhuǎn)爐卻又大于底吹轉(zhuǎn)爐，略呈矮胖型；爐底一般為平底，以便設(shè)置底部噴口。本設(shè)計在考慮到這方面的問題，擬定選址在重慶忠縣修建年產(chǎn)鋼120萬噸新型鋼鐵廠。本鋼廠主產(chǎn)碳素工具鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼及彈簧鋼。能夠及時供應(yīng)重慶西部開發(fā)的建材鋼鐵需求，此外還能滿足重慶長安汽車板簧供應(yīng)。關(guān)鍵詞：西部大開發(fā) 轉(zhuǎn)爐煉鋼 氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐 新型鋼鐵廠- 89 -目錄摘要I1 煉鋼廠設(shè)計概論11.1 鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位和作用21.2 煉鋼工藝的發(fā)展及現(xiàn)狀21.3 鋼鐵廠設(shè)計的目的及意義32 廠址選擇論證42.1 建廠條件42.2 產(chǎn)品市場5

3、3 產(chǎn)品方案及金屬料平衡估算73.1 產(chǎn)品大綱73.2 全廠金屬料平衡估算73.3 技術(shù)可行性84 轉(zhuǎn)爐車間生產(chǎn)工藝流程104.1 設(shè)計原始條件104.2 生產(chǎn)工藝流程圖105 轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算135.1 物料平衡計算135.2 熱平衡計算206 原料供應(yīng)及鐵水預(yù)處理方案246.1 原料供應(yīng)246.2 鐵水預(yù)處理方案277 轉(zhuǎn)爐座數(shù)及其年產(chǎn)量核算297.1 轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的確定297.2 車間生產(chǎn)能力的確定297.3 確定轉(zhuǎn)爐座數(shù)并核算年產(chǎn)量308 轉(zhuǎn)爐爐型選型設(shè)計及相關(guān)參數(shù)計算318.1 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計318.2 轉(zhuǎn)爐爐襯設(shè)計348.3 轉(zhuǎn)爐爐體金屬構(gòu)件設(shè)計359 轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計及

4、相關(guān)參數(shù)計算369.1 氧槍噴頭尺寸計算369.2 50t轉(zhuǎn)爐氧槍槍身尺寸計算3810 爐外精煉設(shè)備選型4110.1 爐外精煉的功能4110.2 LF精煉爐4110.3 RH精煉爐4211 鋼包、起重機相關(guān)數(shù)據(jù)計算及車間經(jīng)濟指標(biāo)4411.1 鋼包尺寸及數(shù)量4411.2 起重機噸位及數(shù)量4711.3 車間主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)及成本核算4812 連鑄機設(shè)備選型及相關(guān)參數(shù)確定5112.1 連鑄機機型選擇5112.2 連鑄機主要參數(shù)的確定5112.3 連鑄機生產(chǎn)能力的計算5412.4 連鑄操作規(guī)程5713 煙氣凈化系統(tǒng)的選型及相關(guān)計算6413.1 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收的意義6413.2 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及回收系

5、統(tǒng)6413.3 回收系統(tǒng)主要設(shè)備的設(shè)計和選擇6613.4 計算資料綜合6714 車間工藝布置方案6814.1 車間工藝布置方案6814.2 轉(zhuǎn)爐跨布置6814.3 連鑄各跨布置7415 主煉鋼種的操作規(guī)程7915.1 基本檢測7915.2 精料7915.3 基本操作參數(shù)8015.4 裝入制度8115.5 供氧制度8215.6 造渣制度8215.7 終點控制與出鋼8315.8 脫氧與合金化8416 擬訂生產(chǎn)組織及安全生產(chǎn)制度8516.1 生產(chǎn)組織安排8516.2 安全制度的制定86參 考 文 獻87致 謝88附錄附圖1 轉(zhuǎn)爐爐襯圖附圖2 氧槍噴頭圖附圖3 車間廠房平面布置圖附圖4 車間廠房剖面布

6、置圖1 煉鋼廠設(shè)計概論2004年重慶政府在重慶西永劃定并力爭打造重慶西部教育基地，至今已修建了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園西永微電園、10余所高校、房地產(chǎn)富力城及熙街生活娛樂圈。大體上滿足人們的日常生活需求。但這只是重慶西部大開發(fā)的一部分，更多的建設(shè)項目也已經(jīng)或者即將上馬。這些項目更重要的一方面是拉動當(dāng)?shù)匾淮慕?jīng)濟發(fā)展，并與主城區(qū)的發(fā)展相補充。最終達到重慶人均GDP的提升，讓重慶人民生活更加富裕。2009年，國家財政為了應(yīng)對金融危機擴大內(nèi)需，更是投入4萬億專項資金在全國進行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。而重慶市是西部大開發(fā)的中心城市，因而對建筑用材特別是鋼鐵的需求量大幅增加。為了實現(xiàn)這個目的，政府放寬了對當(dāng)?shù)匕l(fā)展的約束。至

7、使很多企業(yè)和房產(chǎn)商紛紛圈地企圖發(fā)展，整個重慶西部大開發(fā)進在如火如荼地建設(shè)中。一個城市的構(gòu)建不僅需要政府的支持，資金的扶持，更離不開鋼鐵行業(yè)。而重慶現(xiàn)目前只有重慶鋼鐵股分有限公司一個中型鋼鐵公司，根本不能滿足當(dāng)?shù)亻_發(fā)的鋼鐵供應(yīng)。單估算當(dāng)?shù)亻_發(fā)的建房、修路所用鋼材，每年大概需求量在200萬噸左右。在重慶選地修建新的鋼鐵廠已是迫在眉睫的大事，新鋼廠的建立就能夠滿足當(dāng)?shù)匕l(fā)展建設(shè)的鋼材需求。本設(shè)計在考慮到這方面的問題，擬定選址在重慶忠縣修建年產(chǎn)鋼120萬噸新型鋼鐵廠。重慶是中國的老工業(yè)基地和汽車、摩托車生產(chǎn)基地，目前正在創(chuàng)建“中國汽車名城”和“摩托車之都”。這些產(chǎn)業(yè)都需要很多優(yōu)質(zhì)的鋼材，而我國其它地區(qū)所

8、生產(chǎn)的關(guān)鍵汽車鋼材品種都還不能滿足汽車用戶的需求，其中相當(dāng)大部分汽車工業(yè)所需要的板簧等需要大量進口。這表明了鋼鐵工業(yè)在重慶的發(fā)展還不夠。因此，在重慶非常有必要發(fā)展新型鋼鐵廠，能夠生產(chǎn)并滿足重慶汽車產(chǎn)業(yè)的需求。這就需要注重人力資源的應(yīng)用，開發(fā)新產(chǎn)品，以滿足重慶作為“中國汽車名城”和“摩托車之都”所需要的鋼材。本鋼廠主產(chǎn)碳素工具鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼及彈簧鋼。能夠及時供應(yīng)重慶西部開發(fā)的建材鋼鐵需求，此外還能滿足重慶長安汽車板簧供應(yīng)。除此之外，重慶也是西部開發(fā)的重點，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌改革試驗區(qū)，由其重慶西部地區(qū)的工業(yè)設(shè)施還很落后。目前正在籌劃鐵路、公路、橋梁、高樓等的修建，大量鋼材將被需求。因此，本設(shè)計中考

9、慮生產(chǎn)高質(zhì)量碳素結(jié)構(gòu)鋼用于建筑、橋梁、鐵路用鋼。為了生產(chǎn)高質(zhì)量的鋼材，必須對工藝技術(shù)優(yōu)化，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)嚴(yán)格要求，要把鋼鐵生產(chǎn)當(dāng)做一項精品工程。采用優(yōu)質(zhì)鐵水，鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐少渣冶煉，無渣出鋼，鋼水多功能爐外精煉，鋼水全過程保護澆鑄等工藝是完全能夠生產(chǎn)大綱中的產(chǎn)品的。1.1 鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位和作用鋼鐵工業(yè)是國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的中的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。而鋼鐵材料是用途最廣泛的金屬材料，人類使用的金屬中，鋼鐵占90%以上。人們生活離不開鋼鐵，人們從事生產(chǎn)或其他活動所用的工具和設(shè)施也都要使用鋼鐵材料。鋼鐵產(chǎn)量往往是衡量一個國家工業(yè)化水平和生產(chǎn)能力的重要標(biāo)志，鋼鐵的質(zhì)量和品種對國民經(jīng)濟的其

10、他工業(yè)部門產(chǎn)品的質(zhì)量，都有著極大的影響。世界經(jīng)濟發(fā)展到今天，鋼鐵作為最重要的基礎(chǔ)材料之一的地位依然未受到根本性影響，而且，在可預(yù)見的范圍內(nèi)，這個地位也不會因世界新技術(shù)和新材料的進步而削弱。縱觀世界主要發(fā)達國家的經(jīng)濟發(fā)展史，不難看出鋼鐵材料工業(yè)的發(fā)展在美國、前蘇聯(lián)、日本、英國、德國、法國等國家的經(jīng)濟發(fā)展中都起到了決定性作用。這些國家和地區(qū)鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展和壯大對于推動其汽車、造船、機械、電器等工業(yè) 的發(fā)展和經(jīng)濟的騰飛都發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。美國鋼鐵工業(yè)曾在20世紀(jì)7080年代遭到來自日本為主的國外進口材料的沖擊而受到重創(chuàng)，鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)能力急劇下降，但經(jīng)過十幾年的改造和重建，終于在20世紀(jì)90年

11、代中期恢復(fù)到其原有的鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模，為其維持世界強國地位繼續(xù)發(fā)揮著重要作用。由此可見鋼鐵工業(yè)在公民經(jīng)濟的重要作用，并且鋼鐵工業(yè)在整個國家的發(fā)展中都起著舉足輕重的作用。1.2 煉鋼工藝的發(fā)展及現(xiàn)狀 展望21世紀(jì)，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展將會出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。1.2.1 合理優(yōu)化工藝流程，形成緊湊式連續(xù)化的專業(yè)生產(chǎn)線發(fā)展目標(biāo)：以產(chǎn)品為核心，將鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐煉鋼爐外精煉高效連鑄熱送和熱扎有機的結(jié)合起來，形成緊湊式的專業(yè)生產(chǎn)線。從鐵水到成品鋼材的生產(chǎn)周期縮短到2.53h,全員勞動生產(chǎn)率（不包括煉鐵）將超過3000t/(人.a)。最近日本住友和歌山鋼廠按上述原則建立起面向21世紀(jì)新型鋼廠：實現(xiàn)了100%鐵水“三

12、脫”預(yù)處理；100%鋼水真空精煉；100%連鑄坯熱送和冶煉周期20min 等先進工藝措施。1.2.2 轉(zhuǎn)爐高速吹連煉工藝發(fā)展目標(biāo)：建立一座轉(zhuǎn)爐吹煉制，使一座轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)量達到傳統(tǒng)兩座轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力。轉(zhuǎn)爐冶煉周期縮短到2025min,年產(chǎn)爐數(shù)15000爐，轉(zhuǎn)爐爐齡15000爐。1.2.3 節(jié)能和環(huán)境保護發(fā)展目標(biāo)：轉(zhuǎn)爐煉鋼工序?qū)崿F(xiàn)“負能”煉鋼，工序能耗達到-10kg（標(biāo)準(zhǔn)煤）/t（按輸出煤氣折算）。減少煉鋼全過程的爐渣量50%60%，全部煙塵回收利用。 現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在：（1）轉(zhuǎn)爐煉鋼大型化，是轉(zhuǎn)爐從誕生到成熟的標(biāo)志；（2）轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝；（3）轉(zhuǎn)爐長壽技術(shù)，濺渣護爐和爐體冷卻技

13、術(shù)的成熟都將提高轉(zhuǎn)爐的爐齡。研究開發(fā)長壽命水冷煙罩、煙道等附屬設(shè)備，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐整體設(shè)備長壽化；（4）全自動轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)。1.2.4 精煉和連鑄方面主要體現(xiàn)（1）精煉技術(shù)的發(fā)展在很大程度上大大增加了轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種的數(shù)量，現(xiàn)有技術(shù)主要有LF、RH、CASOB、VOD、AOD等精煉技術(shù)；（2）連續(xù)鑄鋼方面主要有高速連續(xù)澆注技術(shù)和漏鋼預(yù)報裝置，高拉速與連鑄之間的矛盾是現(xiàn)在連鑄工藝需要解決的方法。1.3 鋼鐵廠設(shè)計的目的及意義目前我國正處在發(fā)展中的關(guān)鍵階段，國民經(jīng)濟實力需要大力提升，各個方面的硬件設(shè)施都需要大力完善，而鋼鐵行業(yè)在其中起著舉足輕重的作用，例如在國民生產(chǎn)中就會大量的需要建筑材料，特種鋼材等等。國

14、民經(jīng)濟水平也需要鋼鐵行業(yè)來做有力的支撐。我國現(xiàn)在雖然的年產(chǎn)量為5億多噸，世界排名第一位?，F(xiàn)在，我國的鋼鐵產(chǎn)量雖然居世界首位，但是我們還要每年從國外進口很多的鋼材，這是由于我國的技術(shù)力量還達不到，生產(chǎn)不出某些高尖端的鋼種，所以我們只能依靠到國外去進口，從這一角度來說我國雖然是一個鋼鐵大國，但是并不是一個鋼鐵強國，因此我們在修建鋼鐵廠的時候要注意加大高新技術(shù)的投入量，改進現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)。做到科學(xué)合理布局，轉(zhuǎn)爐煉鋼，精練，連鑄一體化，提高原材料使用率，降低能耗，減少污染，高效生產(chǎn)高質(zhì)量鋼材。2 廠址選擇論證經(jīng)過仔細考察，在重慶忠縣建鋼廠是非常合適的重慶市忠縣位于重慶市中部、三峽庫區(qū)腹心地帶，是重慶

15、陸路的交通樞紐和長江上游的重要港口。是國家東西大通道滬蓉高速公路G50與長江黃金航道在上游地區(qū)的唯一交點，是東中部進入西部和四川盆地最便捷路徑上的節(jié)點，區(qū)位十分重要。高速公路貫穿全境，在長江北岸已有設(shè)新立、永豐、城區(qū)三個互通出口，南岸設(shè)兩個互通出口。忠梁高速公路（西班牙投資BOT）、忠萬高速公路也將于近期開工建設(shè)，區(qū)域主干快速交通網(wǎng)進一步完善優(yōu)化。長江黃金水道繞城而過，橫貫縣境88公里，多個數(shù)百萬噸級碼頭正在投建。此外全縣還有3條省級公路交匯，全縣通車?yán)锍?300公里（2006年）。忠縣資源豐富。現(xiàn)已探明的18種礦產(chǎn)資源儲量豐富。其中其中天然氣儲量500億立方米，現(xiàn)年產(chǎn)氣7億立方米；石灰石儲量

16、44億立方米，氧化鈣平均含量在52%以上。忠縣主要生活生產(chǎn)用水主要依托世界最大的水庫-三峽庫區(qū)，總庫容393億立方米。忠縣2009年實現(xiàn)地區(qū)國內(nèi)生產(chǎn)總值93.69億元，其中工業(yè)對全縣經(jīng)濟增長貢獻率為38.6%。隨著忠縣金龍造船、金龍電子、云河集團、川江汽車等機電產(chǎn)業(yè)企業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，忠縣大力發(fā)展機械制造、機電一體和裝備制造業(yè)，并大力延伸產(chǎn)業(yè)鏈條、擴展配套產(chǎn)業(yè)、充實相關(guān)產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)集群化發(fā)展。忠縣的優(yōu)勢在于：位處三峽庫區(qū)，臨江靠鐵，水源供應(yīng)充沛，交通便利，3000噸貨輪可直達，175米水位后5000噸貨輪可直達，用電環(huán)境好，電力有保證，該區(qū)發(fā)展重化工產(chǎn)業(yè)，可與重鋼配套發(fā)展。2.1 建廠條件忠縣位于重

17、慶市中部、三峽庫區(qū)腹心地帶。東北與萬州相鄰，西接墊江縣，東南與石柱縣毗鄰，西南與豐都縣接壤，北與梁平縣為界。東西長66.45公里，南北寬60.15公里，幅員面積2183平方公里。2.1.1 地形地貌忠縣境內(nèi)低山起伏，溪河縱橫交錯，其地貌由金華山、方斗山、貓耳山三個背斜和其間的拔山、忠州兩個向斜構(gòu)成，最高海拔1680米，最低海拔117米，屬典型的丘陵地貌。浩蕩長江，穿流而過，流徑88公里，匯合溪河28條。2.1.2 氣象條件忠縣地處暖濕亞熱帶東南季風(fēng)區(qū)，屬亞熱帶東南季風(fēng)區(qū)山地氣候。溫?zé)岷疀?，四季分明，雨量充沛，日照充足?0年積溫5787，年均溫18.2，無霜期341天，日照時數(shù)1327.5小時

18、，日照率29，太陽總輻射能83.7千卡平方厘米，年降雨量1200毫米，相對濕度80。2.1.3 交通運輸忠縣是國家東西大通道滬蓉高速公路G50與長江黃金航道在上游地區(qū)的唯一交點，是東中部進入西部和四川盆地最便捷路徑上的節(jié)點，區(qū)位十分重要。高速公路貫穿全境，在長江北岸已有設(shè)新立、永豐、城區(qū)三個互通出口，于2007年12月28日通車；南岸設(shè)兩個互通出口，已于2009年貫通。忠梁高速公路（西班牙投資BOT）、忠萬高速公路也將于近期開工建設(shè)，區(qū)域主干快速交通網(wǎng)進一步完善優(yōu)化。長江橫貫縣境88公里，多個數(shù)百萬噸級碼頭正在投建。此外全縣還有3條省級公路交匯。2.1.4 原料資源忠縣資源豐富?，F(xiàn)已探明的18

19、種礦產(chǎn)資源儲量豐富。其中其中天然氣儲量500億立方米，現(xiàn)年產(chǎn)氣7億立方米；石灰石儲量44億立方米，氧化鈣平均含量在52%以上。忠縣位于長江邊上，全廠的生產(chǎn)、生活水源均取自長江江水。其原材料來源和產(chǎn)品的運輸又依賴于長江的航運。長江的狀況如何與重鋼的生產(chǎn)建設(shè)息息相關(guān)。由于三峽工程的建成，該區(qū)所在位置的水位可達到175米，5000噸級貨輪可直達。水流較緩。長江流域水資源量約占全國的35%，流域排污總量約占全國的34%，呈現(xiàn)水量大、排污量也大、但總體水質(zhì)尚好。其特點主要表現(xiàn)為干流及較大支流總體水質(zhì)尚好，支流劣于干流，岸邊劣于中泓，城市江段劣于非城市江段，干流近岸水域存在明顯岸邊污染帶，流域內(nèi)湖泊富營養(yǎng)

20、化趨勢明顯。 盡管如此，從工業(yè)用水主要指標(biāo)來看，仍然是令人滿意的。一個鋼鐵企業(yè)需要大量的冷卻水，冷卻水的水溫直接關(guān)系著設(shè)備的效率和壽命。重慶長江段69月份，水溫在27度左右，112月份，水溫在10多度左右。年平均水溫為18。忠縣依托長江沿岸水電產(chǎn)業(yè)，具有優(yōu)越的供電環(huán)境和強大的電力供應(yīng)能力，能解決煉鋼廠的用電問題。2.1.5 人力資源重慶人力資源豐富，擁有很多優(yōu)秀的冶金工程專家，更有重慶大學(xué)和重慶科技學(xué)院的冶金工程專業(yè)，能形成良好的人才培養(yǎng)體系。同時，重慶鋼鐵集團設(shè)計院是國家建設(shè)部批準(zhǔn)的冶金行業(yè)甲級單位。這些都為重鋼的人力資源發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。另外，新廠在重慶忠縣，該地方經(jīng)濟發(fā)展剛剛起步，原

21、有90%的人務(wù)農(nóng)或者外出務(wù)工。新廠建成后可解決近萬余人的就業(yè)問題，務(wù)農(nóng)的人將減少到55%。增強了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟基礎(chǔ)。目前，不少高中結(jié)業(yè)生在參加重鋼的就業(yè)培訓(xùn)，為新廠的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。2.2 產(chǎn)品市場以重慶西部開發(fā)為重點，重慶市做為全國城鄉(xiāng)統(tǒng)籌綜合配套改革試驗區(qū)，這為重慶市的發(fā)展提供了新的歷史機遇。同時，也為該新廠的發(fā)展提供了歷史機遇。大量優(yōu)質(zhì)的鋼材將被需要，用于重慶西部開發(fā)的橋梁、建筑建設(shè)及當(dāng)?shù)仄嚒⒛ν熊?、輪船等行業(yè)。綜上所述，新廠落建是非常必要的，也是非?？尚械摹? 產(chǎn)品方案及金屬料平衡估算3.1 產(chǎn)品大綱本設(shè)計產(chǎn)品大綱的基本原則是：生產(chǎn)有競爭力的優(yōu)勢產(chǎn)品，堅決淘汰落后的產(chǎn)品。主要有碳素工

22、具鋼、碳素結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼三大鋼系。見表3-1。 表3-1 本設(shè)計鋼廠生產(chǎn)鋼種鋼 種鋼號年產(chǎn)量/萬t斷面形狀斷面尺寸/mm×mm比例/%碳素工具鋼T1010矩形400×40016.7T8Mn10矩形400×400碳素結(jié)構(gòu)鋼Q23540矩形400×40050.0Q27520方形200×1500軸承鋼GCr1520方形200×150033.3GCr18Mo20方形200×1500重慶是中國的老工業(yè)基地和汽車、摩托車生產(chǎn)基地，目前正在創(chuàng)建“中國汽車名城”和“摩托車之都”。這些產(chǎn)業(yè)都需要很多優(yōu)質(zhì)的鋼材，而我國其它地區(qū)所生產(chǎn)的關(guān)鍵汽車鋼

23、材品種都還不能滿足汽車用戶的需求，其中相當(dāng)大部分汽車工業(yè)所需要的板簧等需要大量進口。這表明了鋼鐵工業(yè)在重慶的發(fā)展還不夠。因此，在重慶非常有必要發(fā)展新型鋼鐵廠，能夠生產(chǎn)并滿足重慶汽車產(chǎn)業(yè)的需求。這就需要注重人力資源的應(yīng)用，開發(fā)新產(chǎn)品，以滿足重慶作為“中國汽車名城”和“摩托車之都”所需要的鋼材。除此之外，重慶也是西部開發(fā)的重點，城鄉(xiāng)統(tǒng)籌改革試驗區(qū)，由其重慶西部地區(qū)的工業(yè)設(shè)施還很落后。目前正在籌劃鐵路、公路、橋梁、高樓等的修建，大量鋼材將被需求。因此，本設(shè)計中考慮生產(chǎn)高質(zhì)量碳素結(jié)構(gòu)鋼用于建筑、橋梁、鐵路用鋼。為了生產(chǎn)高質(zhì)量的鋼材，必須對工藝技術(shù)優(yōu)化，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)嚴(yán)格要求，要把鋼鐵生產(chǎn)當(dāng)做一項精品工程

24、。采用優(yōu)質(zhì)鐵水，鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐少渣冶煉，無渣出鋼，鋼水多功能爐外精煉，鋼水全過程保護澆鑄等工藝是完全能夠生產(chǎn)大綱中的產(chǎn)品的。3.2 全廠金屬料平衡估算估算示意圖：高爐產(chǎn)量混鐵車鐵水預(yù)處理(99%)轉(zhuǎn)爐3×50t(93%)廢鋼鐵鐵合金爐外精煉(96.7%)250×250、1800×200弧形連鑄機(95.0%)熱連軋機(92%)板坯(60)方坯(60)138.221.61.2147.6137.3136.8130.4120 圖3-1 全廠金屬平衡示意圖(單位：萬t)該圖為本設(shè)計年產(chǎn)鋼120萬t轉(zhuǎn)爐煉鋼廠的模型，由于在冶煉過程中的生產(chǎn)工藝的不同，在各生產(chǎn)階段的金屬收得

25、率不相同，同時還有一定量的金屬流失而不可回收。生產(chǎn)過程中作為直接回收爐料的那一部分返回廢鋼為全部爐料的6.0%,它與成品量之比達7.9% ,占鋼水量的6.4%。所以，返回廢鋼的合理利用是鋼廠配料的重要環(huán)節(jié)之一?？倧U鋼比按鋼水總量的18%計算為21.6萬t。3.3 技術(shù)可行性本設(shè)計最終是為了生產(chǎn)高附加值的鋼材，那么就要對工藝技術(shù)采取優(yōu)化，在每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)嚴(yán)格管理，把好最重要的一關(guān)。為了更好地生產(chǎn)大綱中所例產(chǎn)品，本設(shè)計考慮采用優(yōu)質(zhì)鐵水、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐少渣冶煉、擋渣出鋼、鋼水多功能爐外精煉及鋼水全過程保護澆鑄先進工藝。經(jīng)有關(guān)人士考查研究，以上技術(shù)在國內(nèi)外煉鋼廠廣泛投于使用，已屬于成熟技術(shù)?？紤]本設(shè)計

26、的情況均可借鑒，并在原來的基礎(chǔ)上使其更優(yōu)化，設(shè)計出適合本設(shè)計要求的技術(shù)方案。4 轉(zhuǎn)爐車間生產(chǎn)工藝流程4.1 設(shè)計原始條件表4-1 原始鐵水成分元素CSiMnPS鐵水成分/%3.24.00.650.900.450.530.270.320.020.05鐵水溫度：12854.2 生產(chǎn)工藝流程圖 本設(shè)計采用的基本工藝流程為：高爐混鐵車鐵水預(yù)處理頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐外精煉連鑄連軋4.2.1 混鐵車 高爐鐵水直接熱裝入轉(zhuǎn)爐時有混鐵爐和混鐵車兩種方式。考慮到投資占地方面，本設(shè)計中采用混鐵車。因為其受鐵口有蓋，在運輸過程中熱損失較小。混鐵車的結(jié)構(gòu)如圖4-1，其形狀可保證有較小的熱損失?；扈F車裝有傾動機構(gòu)，可使?fàn)t身轉(zhuǎn)

27、動向外倒鐵，因此，不需建設(shè)專門的廠房，只需在主廠房內(nèi)留出必要的倒鐵水位置。其容量根據(jù)轉(zhuǎn)爐容量而言，一般為轉(zhuǎn)爐容量的整數(shù)倍，并與高爐出鐵量相適應(yīng)。圖4-1 混鐵車4.2.2 鐵水預(yù)處理初脫Si、P、S分析本設(shè)計中鐵水成分發(fā)現(xiàn)，鐵水成分中Si、P含量較高，S含量較低。通常鐵水中的硅含量為0.30%0.60%，Si的氧勢高于P的氧勢，脫P前必須先脫Si。但鐵水中的硅是煉鋼中的一種很重要的熱源，對增加廢鋼比很有利，充分利用其熱能可以提高噸鐵的鋼產(chǎn)量。對硅含量要求不高的鋼鐘可以不考慮預(yù)處理脫硅，反之可以利用其有利優(yōu)勢增加廢鋼量。鐵水磷含量偏高，可以在混鐵車內(nèi)噴吹生石灰類熔劑，進行脫磷反應(yīng)。脫磷還可以在轉(zhuǎn)

28、爐吹煉時進一步脫除，即在鐵水預(yù)處理時只需向混鐵車內(nèi)噴吹一定量的生石灰熔劑即可。本設(shè)計中鐵水含S量在正常范圍內(nèi)，對于普通鋼種對S要求不高可以免除鐵水預(yù)處理脫S。對特殊鋼而言則在預(yù)處理采用向混鐵車內(nèi)高速噴射CaO-Mg脫S粉劑，讓其脫除，從而達到要求。4.2.3 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐有良好的冶金效果，碳氧反應(yīng)接近平衡，冶煉低碳鋼時避免了鋼水的過氧化，有良好的脫磷、脫硫能力，提高了終點殘錳量。石灰單耗低，渣量少，鐵水收得率高，吹煉平穩(wěn)，噴濺少。為了大幅度提高轉(zhuǎn)爐爐齡,采用復(fù)吹轉(zhuǎn)爐濺渣護爐工藝技術(shù)：(1) 采用高(FeO)爐渣濺渣工藝,注重對終渣(MgO)含量的調(diào)整；(2) 前期用輕燒白云石造渣,

29、 控制過程渣(MgO)在6%8%范圍內(nèi)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；(3) 后期加入終渣改質(zhì)劑采用高(MgO)爐渣操作工藝,爐渣改質(zhì)后進行濺渣操作；(4) 濺渣注重對爐形和爐底的控制,保持良好的爐膛內(nèi)型形狀。(5) 控制好爐底,加強對爐底供氣元件蘑菇頭的維護和控制。采用上述濺渣工藝技術(shù)后,不僅爐齡大幅度提高,而且底吹元件得到良好的維護。4.2.4 爐外精煉隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)對鋼材質(zhì)量要求的提高，鋼廠需要爐外精煉工藝，爐外精煉技術(shù)是一項提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本的先進技術(shù)，是現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。它可以提高煉鋼設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善鋼材質(zhì)量，降低能耗，減少耐材、能源和鐵合金消耗，從而提高企業(yè)的

30、競爭力。LF爐精煉工藝要求盡快形成泡沫渣，實現(xiàn)埋弧精煉。出鋼過程加精煉渣渣洗有利于快速成渣，縮短LF精煉造渣時間。LF泡沫渣的形成需要氣泡源,精煉渣中的Na2CO3 分解產(chǎn)生CO2，CO2氣體彌散分布在渣中，同時，CO2氣體與渣中的碳反應(yīng)產(chǎn)生CO，使氣體體積成倍增長。這樣,泡沫渣的形成就有了充足的氣泡源,有利于實行埋弧精煉，減少了電弧的裸露；有利于提高加熱效率，縮短供電時間，節(jié)約能源，而且使精煉時間縮短，提高了勞動生產(chǎn)率，同時對延長爐蓋和包襯的壽命具有重要意義。鋼水精煉是提高鋼的質(zhì)量、擴大鋼的品種、優(yōu)化煉鋼工藝流程、提高生產(chǎn)效率的重要手段，是生產(chǎn)潔凈鋼不可缺少的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。4.2.5 連鑄連

31、軋連鑄可以簡化工序，縮短流程，提高金屬收得率，降低能耗，生產(chǎn)過程采用機械化，自動化程度高，提高產(chǎn)量，擴大了品種。21世紀(jì)的鋼鐵工業(yè)在世界經(jīng)濟中仍占支柱地位，同時也將經(jīng)歷激烈的競爭。薄板坯連鑄連軋技術(shù)已受到了世界各國的普遍重視，它的推廣應(yīng)用改變了鋼鐵工業(yè)的面貌，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。雖然目前還存在著較多問題,但可以相信，在各國科研工作者的共同努力下，薄板坯連鑄連軋技術(shù)及產(chǎn)品將會進一步發(fā)展。5 轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算5.1 物料平衡計算5.1.1 計算原始數(shù)據(jù)基本原始數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及成分、鐵水和廢鐵的成分、終點鋼水成分；造渣用溶劑及爐襯等原材料成分；脫氧和合金化用鐵合金的成分及

32、回收率；其他工藝參數(shù)。表5-1 鋼種、鐵水、廢鋼和終點鋼水的成分設(shè)定值 成分含量/%類別CSiMnPS鋼種Q235設(shè)定值0.180.25.0.550.0450.050鐵水設(shè)定值4.000.800.500.300.035廢鋼設(shè)定值0.180.250.550.0300.030終點鋼水設(shè)定值0.10痕跡0.150.0200.021表5-2 原材料成分成分含量/%類別CaSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分揮發(fā)分石灰88.002.50.2.601.500.500.100.060.10螢石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50生白云石

33、36.400.8025.601.0036.20爐襯1.203.0078.801.401.6014.0焦炭0.5881.512.45.52表5-3 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母） 成分回收率/%類別CSiMnAlPSFe硅鐵73.00/750.50/802.50/00.03/1000.05/10023.92/100錳鐵6.60/900.50/7567.8/800.13/1000.23/10024.74/100表5-4 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w(CaO)/w(SiO)=3.5渣中鐵損(鐵珠)為渣量的6螢石加入量為鐵水量的0.5氧氣純度99，余者為N2生白云石加入量為鐵水量

34、的2.5爐氣中自由氧含量0.5(體積比)爐襯蝕損量為鐵水量的0.3氣化去硫量占總?cè)チ蛄康?/3終渣w(FeO)含量(按向鋼中傳氧量w(Fe2O3)1.35w(FeO)折算)15而(Fe2O3)/ (FeO)=1/3,即金屬中C的氧化產(chǎn)物w(Fe2O3)5，w(FeO)=8.25金屬中C的氧化物90C氧化成CO，10C氧化成CO2煙塵量為鐵量的1.5(其中w(FeO)為75w(Fe2O3)的20)廢鋼量由熱平衡計算確定，本計算結(jié)果為鐵水量的13.35，即廢鋼比為11.78噴濺鐵損為鐵水量的15.1.2物料平衡的基本項目收入項有：鐵水、廢鋼、溶劑（石灰、螢石、輕燒白云石）、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。

35、支出項有：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。5.1.3 計算步驟以100鐵水為基礎(chǔ)進行計算。第一步：計算脫氧和合金化前的總渣量及其成分?？傇堪ㄨF水中元素氧化，爐襯腐蝕和加入溶劑的成渣量。其各項成渣量分別列于表5-5表5-7?？傇考俺煞秩绫?-8所示。表5-5 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/耗氧量/產(chǎn)物量/備注CCCO3.90×90%=3.514.0118.190CCO23.90×10%=0.390.8911.430SiSi(SiO2)0.800.9141.714入渣MnMn(MnO)0.350.1020.452入渣PP(P2O5)0.28

36、0.3610.641入渣SSSO20.014×1/3=0.0050.0050.010S+CaO(CaS)+(O)0.014×2/3=0.009-0.0050.021入渣FeFe(FeO)1.065×56/72=0.8310.2381.069入渣（表5-8）Fe(Fe2O3)0.600×112/160=0.4210.1810.602入渣（表5-8）合計6.5966.698成渣量4.499入渣組分之和由CaO還原出的氧量；消耗CaO量=0.009×56/32=0.016。表5-6 爐襯腐蝕的成渣量爐襯蝕損渣量/成渣組分/氣態(tài)氧化物/耗氧量/

37、0;CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CCOCCO2CCO，CO20.3(表5-4)0.0040.0090.2360.0040.0050.0880.0150.062合計0.2580.1040.062表5-7 加入溶劑的成渣量類別加入量成渣組分/氣態(tài)氧化物 CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2螢石0.50.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.440.008白云石2.50.910.640.020.0250.905石灰6.675.8540.1730.1670.10.0330.0070.0090.0070.30

38、90.002合計6.7650.8160.2150.1330.0410.0120.010.440.0151.2140.002成渣量8.43211.2305.石灰加入量：渣中已含CaO=-0.016+0.004+0.002+0.910=0.900；渣中已含SiO2=1.710+0.009+0.028+0.020=1.767；因設(shè)定終渣堿度R=3.5，故石灰加入量為：5.285/(88.0%-3.5×2.50%)=6.67.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中SCaS自耗的CaO量）表5-8 總渣量及其成分爐渣成分/ CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3Ca

39、F2P2O5 CaS合計元素氧化成渣1.710.4521.0650.60.410.0214.264石灰石成渣量5.8540.1670.1730.10.0330.0070.0096.343爐襯蝕損成渣0.0040.0090.2360.0040.0050.258生白云石成渣0.910.020.640.0251.595螢石成渣量0.0020.0280.0030.0080.0080.440.0050.0010.495總成渣量6.771.9341.0520.1370.4521.0650.6460.440.4220.03112.955質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%52.2614.938.121.063.498.2

40、55.003.403.260.24100.表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的總渣量為6.779+1.934+1.052+0.137+0.452+0.440+0.422+0.031=11.238，而終渣(FeO)=15%(表5-4)，故總渣量為11.238/86.75%=12.955。.(FeO)=12.910×8.25%=1.069 (Fe2O3)=12.910×5%-0.033-0.005-0.008=0.602第二步：計算氧氣消耗量。氧氣的實際消耗量系消耗項目與供入項目之差。見表5-9表5-9 實際耗氧量耗氧項/供氧項/實際耗氧量/鐵水中元素氧化耗氧量（表5-5）

41、6.698爐襯中碳氧化消耗氧量（表5-6） 0.062石灰中S與CaO反應(yīng)還原出的氧化量（表5-7）0.002煙塵中鐵氧化消耗氧量（表5-4） 0.3407.157-0.002+0.064=7.219爐氣自由氧含量（表7-10） 0.057合計 7.157合計 0.002第三步：計算爐氣量及其成分。爐氣中含有CO、CO2、N2、SO2和H2O.其中CO、CO2、SO2和H2O可由表7-5表7-7查得，O2和N2則由爐氣總體積來確定?，F(xiàn)計算如下：爐氣總體積VV=+0.5%V+ (V) =8.089 m³式中VgCO、CO2、SO2和H2O各組分總體積，m³。本計算中其值為：=

42、7.998m³ Gs不計自由氧的氧氣消耗量，。本計算中其值為：6.698+0.062+0.34=7.10（見表5-9） Vx石灰中的S和CaO反應(yīng)還原出的氧量（其質(zhì)量為：0.002，見表5-9），m³。0.5%爐氣中自由氧含量。 99自由氧純度為99%轉(zhuǎn)換得來。計算結(jié)果列于表5-10表5-10 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量/爐氣體積/ m³體積分?jǐn)?shù)/%CO8.2788.278×22.4/28=6.62281.87CO22.6592.659×22.4/44=1.35316.73SO20.0100.010×22.4/64=0.0040.0

43、4H2O0.0150.015×22.4/18=0.0190.23O20.0570.040.50N20.0640.0510.63合計11.0838.089100.00.爐氣中O2的體積為8.089*0.5%=0.040m³；質(zhì)量為0.040×32/22.4=0.057。.爐氣中N2的體積系爐氣總體積與其他成分體積之差；質(zhì)量為0.051*28/22.4=0.064第四步：計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 100-6.596-1.50×(75%×56/72+20%×112/160)+1

44、+12.955×6% 90.542由此可以編制出未加廢鋼、脫氧與合金化前的物料平衡表5-11表5-11 未加廢鋼時的物料平衡表收入支出項目質(zhì)量/%項目質(zhì)量/%鐵水10085.33鋼水90.5476.82石灰6.675.69爐渣12.9610.00螢石0.500.43爐氣11.089.40生白云石2.502.13噴濺1.000.85爐襯0.300.26煙塵1.501.27氧氣7.216.16渣中鐵珠0.770.66合計117.39100.00合計117.55100注：計算誤差為（117.39-117.55）/117.39×100%=-0.1%第五步：計算加入廢鋼的物料平衡。如

45、同第一步計算鐵水中元素氧化量一樣，利用表5-1中的數(shù)據(jù)先確定廢鋼種元素的氧化量及其消耗量和成渣量（表5-12），再將其與表5-11歸類合并，逐得到加入廢鋼后的物料平衡表5-13和表5-14。表5-12 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/耗氧量產(chǎn)物量進入鋼中的量/CCCO13.35×0.08%×90%=0.0100.0130.023CCO213.35×0.08%×90%=0.0010.0030.004SiSi(SiO2)13.35×0.25%=0.330.0380.071MnMn(MnO)13.35×0.37%=0.

46、0490.0150.065PP(P2O5)13.35×0.01%=0.0010.0010.002SSSO213.35×0.009%×1/3=0.00040.00040.0008S+CaO(CaS)+(O)13.35×0.009%×2/3=0.0008-0.00040.002合計0.0950.0713.35-0.095=13.255成渣量/0.14表5-13 加入廢鋼的物料平衡表（以100鐵水為基礎(chǔ)）收入支出項目質(zhì)量/%項目質(zhì)量/%鐵水10076.56鋼水90.54+13.25=103.7979.06廢鋼13.3510.22爐渣12.96+0.1

47、4=13.109.98石灰6.675.107爐氣11.08+0.028=11.108.46螢石0.50.383噴濺1.000.76輕燒白云石2.51.914煙塵1.501.14爐襯0.30.230渣中鐵珠0.780.59氧氣7.295.5820合計130.61100.00合計130.77100.00注：計算誤差為（130.61-130.77）/130.61×100%=-0.1%表5-14 加入廢鋼的物料平衡表（以100鐵水+廢鋼為基礎(chǔ)）收入支出項目質(zhì)量/%項目質(zhì)量/%鐵水88.2076.56鋼水91.5579.06廢鋼11.7710.22爐渣11.569.98石灰5.895.11爐氣

48、9.808.46螢石0.440.38噴濺0.880.76輕燒白云石2.211.92煙塵1.321.14爐襯0.260.23渣中鐵珠0.690.6氧氣6.435.58合計115.40100合計115.60100第六步：計算脫氧和合金化后的物料平衡?，F(xiàn)根據(jù)鋼種成分設(shè)定值（表5-1）和鐵合金成分及其回收率（表5-3）算出錳鐵和硅鐵的加入量，在計算其元素的燒損量。將所有的結(jié)果與表7-14合并，及得到煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量WMn為： 硅鐵加入量WSi為： 鐵合金中元素?zé)龘p量和產(chǎn)物量列于表5-15。脫氧和合金化后的鋼水成分如下：表5-15 鐵合金中元素?zé)龘p量和產(chǎn)物量類別元素?zé)龘p量脫氧量/成渣量

49、/爐氣量/入鋼量錳鐵C0.59×6.60%×10%=0.0040.0110.0150.59×6.60%×90%=0.035Mn0.59×67.80%×20%=0.0800.0230.1030.59×67.80%×80%=0.320Si0.59×0.50%×25%=0.0010.0010.0020.59×0.50%×75%=0.002P0.59×0.23%=0.001S0.59×0.13%=0.001Fe0.59×24.74%=0.146合計0.0

50、850.0350.1050.0150.505硅鐵Al0.42×2.50%×100%=0.0110.0100.021Mn0.42×0.50%×20%=0.00040.00010.0010.42×0.50%×80%=0.002Si0.42×73.00%×25%=0.0770.0880.1650.42×73.00%×75%=0.230P0.42×0.05%=0.0002S0.42×0.03%=0.0001Fe0.42×23.92%=0.100合計0.0880.0980.1