噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計開題報告

1、電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計開題報告 20132014學(xué)年 機械工程及自動化 專業(yè)設(shè)計題目 120噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計 學(xué) 號 100330134 姓 名 楊 小 軍 指導(dǎo)教師 伍 毅 日期： 2014年2月 20日一、國內(nèi)外研究概況 1.1 國外研究現(xiàn)狀鋼鐵工業(yè)是世界經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，近年來，世界煉鋼技術(shù)的經(jīng)濟性得到很大的提高，對鋼材的性能的要求也不斷提高。對鋼材的要求包括：提高強度以減輕結(jié)構(gòu)的重量；改善韌性以保證使用安全，特別是在零度以下的使用安全；改善冷成形性和表面質(zhì)量以適應(yīng)汽車工業(yè)發(fā)展的需要；改善焊接性能以適應(yīng)經(jīng)濟性更好的大輸入熱的焊接工藝；鋼的用戶還進一步要求每一批鋼材之間的性能的可重復(fù)性，這因為鋼材

2、的進一步加工大都采用自動工序。為了保證滿足上述要求，除軋鋼技術(shù)的改進外，煉鋼技術(shù)進行重大革新也是必需的。由于對鋼材有如此高的要求，必須加快發(fā)展煉鋼技術(shù)的發(fā)展，而現(xiàn)代煉鋼技術(shù)的特點是在不同的容器中進行一系列冶金反應(yīng)，以達到每一個過程的優(yōu)化。采用這樣的技術(shù)可以生產(chǎn)具有高性能和高均勻性的鋼產(chǎn)品以滿足最終用戶的需求。采用這些現(xiàn)代工藝還帶來很高的最終產(chǎn)品的成材率，因而改善總的鋼生產(chǎn)的經(jīng)濟性，已經(jīng)很清楚，現(xiàn)代煉鋼技術(shù)是使鋼繼續(xù)成為最重要的金屬材料的基礎(chǔ)技術(shù)之一。所以提高煉鋼技術(shù)就必須：提高鋼水潔凈度；在轉(zhuǎn)爐上都裝有檢測用的副槍；復(fù)合吹煉能促進各項冶煉參數(shù)穩(wěn)定；轉(zhuǎn)爐爐襯壽命。連鑄技術(shù)的發(fā)展對煉鋼技術(shù)有一定的

3、促進作用，目前世界各國的鋼鐵工業(yè)都在大力發(fā)展連續(xù)鑄鋼生產(chǎn)，全世界連鑄比高于97%的國家有25個，其中高于99%的有15個（100%的有7個）。因此，加快發(fā)展連續(xù)鑄鋼技術(shù)，是全世界各個國家實現(xiàn)鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)的重要一環(huán)。1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀雖然我國已經(jīng)成為名副其實的鋼鐵生產(chǎn)大國，由于我國是發(fā)展中國家，缺乏廢鋼資源。因此，鋼產(chǎn)量的迅速增加主要依賴于轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展。近幾年，隨著鋼產(chǎn)量的增長，我國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)也同步發(fā)展。1.2.1 長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝技術(shù)(1) 提高底吹噴嘴壽命生產(chǎn)實踐與理論研究均已證明，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底吹噴嘴耐火材料的熔損主要是由于氣流的頻繁沖擊及氣泡上浮引進的鋼液流動沖刷造成的。為了解

4、決底吹噴嘴耐火材料侵蝕問題，通常采用以下方法：1) 分散供氣，減小氣流的沖刷侵蝕，如“集束式透氣磚”、“毛細管透氣磚”均采用這一工藝。2) 利用氣體冷卻在噴嘴端部形成“蘑菇頭”，保護底吹噴嘴。 但分散供氣，受到透氣磚成形工藝的限制，氣流減小受到很大限制。而靠氣體冷卻形成的“蘑菇頭”，體積小，以鐵為主，熔點低不抗氧化，很難保持住。因此，上述方法不能有效地保護底吹噴嘴不受侵蝕。(2) 保證底吹氣體對熔池的攪拌效果長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐通過濺渣時形成的爐渣蘑菇頭向熔池供氣，能否保持良好的攪拌效果，取決于能否解決好以下三個工程技術(shù)問題：1)能否形成透氣性良好的爐渣蘑菇頭；2)能否在冶煉中根據(jù)工藝的要求靈活調(diào)整底

5、吹氣體流量；3)吹入的氣體能否對熔池形成良好的攪拌。為了保證濺渣過程中冷凝的爐渣蘑菇頭具有良好的透氣結(jié)構(gòu)，要求濺渣過程中調(diào)整好爐渣粘度、過熱度以及底吹氣體流。轉(zhuǎn)爐濺渣后爐齡大幅度提高,如圖1所示， 如何實現(xiàn)全程復(fù)吹, 提高底吹噴嘴的壽命是全世界鋼廠急待解決的重大技術(shù)難題。為了解決這一問題, 國內(nèi)轉(zhuǎn)爐廠發(fā)明了爐渣蘑菇頭保護底吹透氣磚的先進技術(shù), 使底吹噴嘴的一次壽命與爐齡同步, 并保證復(fù)吹比100%。表1 給出爐渣透氣蘑菇頭與金屬蘑菇頭的技術(shù)比較。從表4 中可以看出, 爐渣蘑菇頭以氧化物為主, 體積大, 透氣性良好。經(jīng)水模實驗證明, 在相同的氣量下, 由爐渣蘑菇頭噴射出來的細小氣泡攪拌熔池, 可

6、使熔池混勻時間縮短40% 50%。項目爐渣蘑菇頭金屬蘑菇頭形貌成分/%體積大, 表面有微細孔w (CaO) w (SiO 2) w (M gO ) w (TFe)4719 13178 1116 15118體積小, 中心孔較大, 側(cè)面有微細氣孔w (Fe) w (C) 其他91 1148 417生成機理與熔池的作用氣流冷凝爐渣后形成出口流速低, 流股細小, 成微小氣泡上浮; 透氣面積增大, 混勻時間縮短50% , 攪拌時熔池平穩(wěn), 不易噴濺。氣體冷凝金屬后形成出口流速高, 氣流較大, 上浮的大氣泡形成氣泡柱, 攪拌時熔池不平穩(wěn), 有噴濺。表4兩種蘑菇頭的技術(shù)比較圖1采用濺渣護爐技術(shù)后爐齡變化趨勢

7、(3)長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金效果 通常，采用轉(zhuǎn)爐吹煉終點時熔池內(nèi)%C%O濃度積作為衡量復(fù)吹冶金效果的主要標(biāo)準(zhǔn)，評價渣鋼反應(yīng)是否接近平衡。1600時，%C%O平衡的濃度積為0.0023。對于頂吹轉(zhuǎn)爐終點%C%O=0.0023；武鋼二煉鋼原90t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點%C%O=0.0030；采用濺渣工藝后實現(xiàn)長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，終點%C%O積可達到0.0025%。鋼渣反應(yīng)進一步接近平衡。 采用長壽復(fù)吹工藝后，鋼渣間硫的分配系數(shù)波動在312之間，平均脫硫率為30%，比頂吹法提高6%。渣鋼間磷的分配系數(shù)波動在70350之間，平均終點鋼水磷含量為0.0077%，由于長壽復(fù)吹工藝提高了鋼水質(zhì)量，故可以在整個爐役期內(nèi)（2000

8、0爐以內(nèi)）安排硅鋼、深沖鋼等超低碳鋼種的生產(chǎn)。1.2.2 轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)工藝 進一步提高轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水的純凈度，大批量生產(chǎn)潔凈鋼，是近幾年中國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展的重要方向。為了解決轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)工藝，鋼鐵研究總院與包頭鋼鐵公司合作研究開發(fā)轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)： (1) 轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)工藝流程 轉(zhuǎn)爐采用“雙聯(lián)法”生產(chǎn)潔凈鋼。轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)工藝是指兩座轉(zhuǎn)爐：一座轉(zhuǎn)爐作為鐵水“三脫”預(yù)處理爐，另一座轉(zhuǎn)爐作為脫碳升溫爐。兩座爐雙聯(lián)組織生產(chǎn)。 采用“雙聯(lián)”工藝在寶鋼一煉鋼廠120t轉(zhuǎn)爐上進行試驗，成功地冶煉出總雜質(zhì)含量：P+S+T.O+H+N10010-6的超純凈鋼。 (2) 轉(zhuǎn)爐鐵水“三脫”預(yù)處理工藝1) 嚴

9、格控制鐵水Si含量 嚴格控制鐵水Si含量是轉(zhuǎn)爐進行“三脫”預(yù)處理，保證脫磷冶金效果的技術(shù)關(guān)鍵。隨著鐵水Si含量的增加，預(yù)處理爐的渣量增大，化渣困難，明顯惡化脫磷效果。為保證轉(zhuǎn)爐鐵水預(yù)處理的脫磷效率90%，應(yīng)嚴格控制入爐前鐵水Si0.25%。 2) 合理控制爐渣堿度 制預(yù)處理轉(zhuǎn)爐終渣堿度在2.42.8之間，可保證良好的脫磷效果。 3) 增強底吹攪拌強度 脫磷反應(yīng)以鋼-渣界面反應(yīng)為主，增強熔池攪拌強度可以促進渣鋼反應(yīng)，強化脫磷過程。與煉鋼脫磷不同，鐵水預(yù)處理脫磷受熔池反應(yīng)的動力學(xué)條件影響較大。熔池攪拌強烈，渣鋼反應(yīng)具備良好的動力學(xué)條件，使?fàn)t渣FeO降低，脫磷率升高。隨渣中FeO升高，脫磷率降低，說

10、明冶煉熔池攪拌不足，脫磷反應(yīng)不夠充分，熔池中FeO較多。為保證充分脫磷，預(yù)處理爐的終渣FeO含量應(yīng)控制在10%15%之間。 （3）我國脫硫技術(shù)的發(fā)展采用鐵水預(yù)處理工藝, 是改善轉(zhuǎn)爐鋼水質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的重要保證, 也是現(xiàn)代鋼廠的基本標(biāo)志之一。近幾年, 國內(nèi)轉(zhuǎn)爐廠開始大量推廣采用鐵水預(yù)處理技術(shù), 積累了豐富的經(jīng)驗。1991 年國內(nèi)鐵水預(yù)處理量僅為69 萬t, 鐵水預(yù)處理比僅為82%; 至2001 年, 鐵水預(yù)處理量達到3200 萬t, 預(yù)處理比例為2611%; 預(yù)計到2005 年, 鐵水預(yù)處理量將超過6886 萬t, 預(yù)處理比例達到50% 。經(jīng)過多年的實踐, 在引進國外先進設(shè)備的基礎(chǔ)上, 結(jié)合

11、國內(nèi)特點不斷改進、優(yōu)化和創(chuàng)新, 使不少鋼廠鐵水脫硫工藝達到國際先進水平。如武鋼二煉鋼KR 法脫硫工藝攪拌頭壽命超過500 次, 處理溫降28 , 脫硫用石灰粉劑消耗僅為4169 t , 脫硫成本僅為20元, 上述指標(biāo)均已超過國外同類鋼廠的水平。二、畢業(yè)設(shè)計目的、要求設(shè)計目的：通過畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生對所學(xué)課程能融會貫通，能靈活運用各類知識；并使得到深化、鞏固和提高。全面系統(tǒng)地進行一次有關(guān)機械工程設(shè)計的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。綜合有關(guān)生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝與設(shè)備技改，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析、解決問題的能力。通過畢業(yè)設(shè)計檢驗學(xué)生對所學(xué)課程的掌握程度及對所學(xué)知識的應(yīng)用能力，以此作為評定學(xué)生畢業(yè)設(shè)計成績的主要依據(jù)

12、之一。2、 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)與基本要求：1）結(jié)合現(xiàn)有煉鋼設(shè)備與工藝，分析其發(fā)展趨勢。2）120噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計與研究。3）一次減速機設(shè)計。完成120噸轉(zhuǎn)爐扭力桿系統(tǒng)設(shè)計。三、進度安排 2.27-3.9 3.10-4.11 4.14-5.1 5.2-5.15 5.16-5.28 5.30-6.5文獻檢索和知識準(zhǔn)備畢業(yè)實習(xí)方案確定和設(shè)計計算繪圖整理說明書 修改、打印及準(zhǔn)備答辯答辯四、參考文獻參 考 文 獻1、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備 譚牧田編 機械工業(yè)出版社 19832、煉鋼-連鑄新技術(shù)800問 冶金工業(yè)出版社 20043、煉鋼機械設(shè)備 趙元慶著 冶金工業(yè)出版社 19854、機械設(shè)計手冊 成大先 化學(xué)工業(yè)出版社 19995、S