噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、電氣信息工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 20132014學(xué)年 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)題目 120噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào) 100330134 姓 名 楊 小 軍 指導(dǎo)教師 伍 毅 日期： 2014年2月 20日一、國(guó)內(nèi)外研究概況 1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀鋼鐵工業(yè)是世界經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，近年來(lái)，世界煉鋼技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性得到很大的提高，對(duì)鋼材的性能的要求也不斷提高。對(duì)鋼材的要求包括：提高強(qiáng)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(chē)工業(yè)發(fā)展的需要；改善焊接性能以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性更好的大輸入熱的焊接工藝；鋼的用戶(hù)還進(jìn)一步要求每一批鋼材之間的性能的可重復(fù)性，這因?yàn)殇摬?/p>

2、的進(jìn)一步加工大都采用自動(dòng)工序。為了保證滿(mǎn)足上述要求，除軋鋼技術(shù)的改進(jìn)外，煉鋼技術(shù)進(jìn)行重大革新也是必需的。由于對(duì)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(diǎn)是在不同的容器中進(jìn)行一系列冶金反應(yīng)，以達(dá)到每一個(gè)過(guò)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(mǎn)足最終用戶(hù)的需求。采用這些現(xiàn)代工藝還帶來(lái)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(jì)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(cè)用的副槍?zhuān)粡?fù)合吹煉能促進(jìn)各項(xiàng)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(duì)煉鋼技術(shù)有一定的

3、促進(jìn)作用，目前世界各國(guó)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(guó)家有25個(gè)，其中高于99%的有15個(gè)（100%的有7個(gè)）。因此，加快發(fā)展連續(xù)鑄鋼技術(shù)，是全世界各個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)鋼鐵工業(yè)結(jié)構(gòu)的重要一環(huán)。1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀雖然我國(guó)已經(jīng)成為名副其實(shí)的鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，由于我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，缺乏廢鋼資源。因此，鋼產(chǎn)量的迅速增加主要依賴(lài)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(zhǎng)，我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)也同步發(fā)展。1.2.1 長(zhǎng)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(shí)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(jìn)的鋼液流動(dòng)沖刷造成的。為了解

4、決底吹噴嘴耐火材料侵蝕問(wèn)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(xì)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(hù)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(diǎn)低不抗氧化，很難保持住。因此，上述方法不能有效地保護(hù)底吹噴嘴不受侵蝕。(2) 保證底吹氣體對(duì)熔池的攪拌效果長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐通過(guò)濺渣時(shí)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(gè)工程技術(shù)問(wèn)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(duì)熔池形成良好的攪拌。為了保證濺渣過(guò)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(guò)程中調(diào)整好爐渣粘度、過(guò)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(shí)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(wèn)題, 國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐廠發(fā)明了爐渣蘑菇頭保護(hù)底吹透氣磚的先進(jìn)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(shí)驗(yàn)證明, 在相同的氣量下, 由爐渣蘑菇頭噴射出來(lái)的細(xì)小氣泡攪拌熔池, 可

6、使熔池混勻時(shí)間縮短40% 50%。項(xiàng)目爐渣蘑菇頭金屬蘑菇頭形貌成分/%體積大, 表面有微細(xì)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(xì)氣孔w (Fe) w (C) 其他91 1148 417生成機(jī)理與熔池的作用氣流冷凝爐渣后形成出口流速低, 流股細(xì)小, 成微小氣泡上浮; 透氣面積增大, 混勻時(shí)間縮短50% , 攪拌時(shí)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(shí)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(hù)爐技術(shù)后爐齡變化趨勢(shì)

7、(3)長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的冶金效果 通常，采用轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)時(shí)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(píng)價(jià)渣鋼反應(yīng)是否接近平衡。1600時(shí)，%C%O平衡的濃度積為0.0023。對(duì)于頂吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)%C%O=0.0023；武鋼二煉鋼原90t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)%C%O=0.0030；采用濺渣工藝后實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，終點(diǎn)%C%O積可達(dá)到0.0025%。鋼渣反應(yīng)進(jìn)一步接近平衡。 采用長(zhǎng)壽復(fù)吹工藝后，鋼渣間硫的分配系數(shù)波動(dòng)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(dòng)在70350之間，平均終點(diǎn)鋼水磷含量為0.0077%，由于長(zhǎng)壽復(fù)吹工藝提高了鋼水質(zhì)量，故可以在整個(gè)爐役期內(nèi)（2000

8、0爐以?xún)?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(jìn)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(guó)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(kāi)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(jìn)行試驗(yàn)，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(yán)

9、格控制鐵水Si含量 嚴(yán)格控制鐵水Si含量是轉(zhuǎn)爐進(jìn)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(yán)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(qiáng)底吹攪拌強(qiáng)度 脫磷反應(yīng)以鋼-渣界面反應(yīng)為主，增強(qiáng)熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度可以促進(jìn)渣鋼反應(yīng)，強(qiáng)化脫磷過(guò)程。與煉鋼脫磷不同，鐵水預(yù)處理脫磷受熔池反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件影響較大。熔池?cái)嚢鑿?qiáng)烈，渣鋼反應(yīng)具備良好的動(dòng)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(shuō)

10、明冶煉熔池?cái)嚢璨蛔?，脫磷反?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(guó)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(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐廠開(kāi)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(yàn)。1991 年國(guó)內(nèi)鐵水預(yù)處理量?jī)H為69 萬(wàn)t, 鐵水預(yù)處理比僅為82%; 至2001 年, 鐵水預(yù)處理量達(dá)到3200 萬(wàn)t, 預(yù)處理比例為2611%; 預(yù)計(jì)到2005 年, 鐵水預(yù)處理量將超過(guò)6886 萬(wàn)t, 預(yù)處理比例達(dá)到50% 。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐, 在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上, 結(jié)合

11、國(guó)內(nèi)特點(diǎn)不斷改進(jìn)、優(yōu)化和創(chuàng)新, 使不少鋼廠鐵水脫硫工藝達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。如武鋼二煉鋼KR 法脫硫工藝攪拌頭壽命超過(guò)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(guò)國(guó)外同類(lèi)鋼廠的水平。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)目的、要求設(shè)計(jì)目的：通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)所學(xué)課程能融會(huì)貫通，能靈活運(yùn)用各類(lèi)知識(shí)；并使得到深化、鞏固和提高。全面系統(tǒng)地進(jìn)行一次有關(guān)機(jī)械工程設(shè)計(jì)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(chǎng)的工藝與設(shè)備技改，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)課程的掌握程度及對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力，以此作為評(píng)定學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)的主要依據(jù)

12、之一。2、 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shì)。2）120噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)與研究。3）一次減速機(jī)設(shè)計(jì)。完成120噸轉(zhuǎn)爐扭力桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)。三、進(jìn)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(xiàn)檢索和知識(shí)準(zhǔn)備畢業(yè)實(shí)習(xí)方案確定和設(shè)計(jì)計(jì)算繪圖整理說(shuō)明書(shū) 修改、打印及準(zhǔn)備答辯答辯四、參考文獻(xiàn)參 考 文 獻(xiàn)1、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備 譚牧田編 機(jī)械工業(yè)出版社 19832、煉鋼-連鑄新技術(shù)800問(wèn) 冶金工業(yè)出版社 20043、煉鋼機(jī)械設(shè)備 趙元慶著 冶金工業(yè)出版社 19854、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 成大先 化學(xué)工業(yè)出版社 19995、S