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设计一座年产350万吨良坯的转炉炼钢车间


江 西 理 工 大 学

本 科 毕 业 设 计(论文)



目:设计一座年产 350 万吨良坯的转炉炼钢车间

学 专 班 学 学

院:材料与化学工程学院 业:冶金工程 级: 生: 号:31 职称:教授

指导教师:佟志芳

江 西 理 工 大 学

毕 业 设 计(论文)任 务 书
冶金工程 专业 06 级(10 届)3 班 学生 肖山



目:设计一座年产 350 万吨良坯的转炉炼钢车间

原始依据(包括设计(论文)的工作基础、研究条件、应用 环境、工作目的等): 本设计是在学生系统学习钢铁冶金专业知识的基础上, 以及认真仔细地钢铁厂实地实习考察的基础上进行的。通过 课程学习、实习考察使得学生掌握了大量的设计资料,具有 良好的工作基础和设计条件。近年来,我国钢铁行业得到迅 猛发展,急需该方面专业的技术人才。通过该设计使学生对 钢铁厂生产工艺流程、主要技术条件、冶金计算、冶金设备 等实际生产情况有比较全面的了解和掌握,使学生成为符合 需要的合格专业技术人才。 主要内容和要求: (包括设计(研究)内容、主要指标与技 术参数,并根据课题性质对学生提出具体要求) : 1、厂址与生产能力的选择 2、物料平衡与热平衡计算:平衡计算以 100Kg 铁水为基础 进行计算。 3、氧气转炉设计 4、氧枪设计 5、氧气转炉炼钢车间设计 6、车间生产概述

7、转炉车间人员编制 8、技术经济分析 图纸:转炉主体设备图一张;转炉车间平面、剖面示意图各一张。其中剖面示意 图要求用计算机 CAD 软件绘图。 日程安排: 第 4 周—第 6 周 第 7 周—第 10 周 第 11 周—第 13 周 第 14 周

收集原始资料并进行文献检索,撰写开题报告。 冶金计算、设备选择计算 图纸绘制及论文编写 毕业答辩

主要参考文献和书目: 1、李传薪主编, 《钢铁厂设计原理》 ,冶金工业出版社,2005. 2、戴云阁等, 《现代转炉炼钢》东北大学出版社,1998. 3、王德全主编, 《冶金工厂设计基础》东北大学,1998. 4、杜挺等编, 《钢铁冶炼新工艺》 ,北京大学出版社,1994 5、潘旒淳主编, 《炼钢设备》 ,冶金工业出版社,1992。 6、陈家祥主编, 《钢铁冶金学(炼钢部分),冶金工业出版社,1990。 》 7、其它相关科技期刊文章

指导教师签字: 教研室主任签字: 教学院长签字: 注:1、本表可自主延伸 导教师日志》中。

年 年 年

月 月 月

日 日 日

2、本表一式两份,一份下达给学生,一份装订在《指

江西理工大学毕业设计开题报告(综述) 材料与化学工程学院 冶金工程专业 06 级 3 班 学生:肖山 指导教师:佟志芳 题目:设计一座年产 350 万吨良坯的转炉炼钢车间
一、本课题来源,意义及国内外研究现状: 1.本课题来源,意义: 顶底复合吹炼技术在我国各转炉钢厂开发应用了已近二十年, 除小容量转炉 外, 各转炉钢厂均采用了复吹技术, 且在开发和引进过程中, 不断优化工艺方案. 改进生产操作,使得转炉冶炼品种得以扩大、生产效率得以提高、质量进一步提 高、降低了生产成本,取得了一定的效果。 展望未来,中国炼钢要适应经济的持续增长, 必须坚持走炼钢生产流程连续 化、紧凑化、高效化、职能化的发展道路,坚持高效连铸和近终形连铸连轧的发 展方向,提高连铸比,加速发展转炉高效冶炼技术。 我在新钢实习期间, 深入炼钢车间同现场技术人员的交流,掌握了大量的现 场第一手数据, 了解到许多现场技术人员发现的实际生产中的问题,我决定设计 一座年产 350 万吨良坯的转炉炼钢车间,希望可以在设计的过程中,吸取国内外 的先进技术, 结合实际和我在大学期间学习的知识,弥补我国转炉炼钢发展的一 些不足, 为我国炼钢事业的发展贡献自己的一份力量。同时希望在这个过程中更 好的总结大学中学习的知识,积极思考,将专业基础提高成专业思维,更好的为 以后工作中的专业实践服务。 2.国内外研究现状: 2.1 国外现状 全球转炉钢占总产量 70%以上;炼钢装备技术已完成新的解析重组,形成了 工序配套的铁水预处理一转炉冶炼一炉外精炼一连铸技术体系; 炼钢技术的成就 体现在转炉长寿高效、 计算机全自动炼钢及高洁净钢系统技术、高效连铸和高品 质铸坯生产技术以及综合节能、环保技术方面。 (1)钢铁制造流程向连续化、短流程方向发展 连铸的发展促进了钢铁制造流程向连续化方向发展, 并最终形成了炼钢短流 程生产线。 炼钢短流程生产线的基本特点是:围绕相对单一的产品形成配置最佳 的生产线进行连续生产。主要生产设备采用单机匹配原则,即一一对应。主体生 产单元间物流配合依靠辊道或管线输送。其优点是设备投资少,生产效率高,生 产节奏快,生产周期短。但因在生产线上的缓冲能力小,必须依靠生产设备运行 十分可靠,生产秩序稳定而有节奏。 (2)形成高效化生产技术

为了降低生产成本,近 20 年国际钢铁企业一直在致力于高效生产工艺的研 究开发和推广工作。特别是最近 10 年,钢铁生产高效化技术突飞猛进,取得了 重大的进展。 高效化生产,通常包括以下三方面的内容。 ①提高冶炼强度,缩短生产周期。转炉冶炼周期可小于 25min,转炉利用系 数超过 100t/t·d; ②延长炉体寿命,提高设备作业率。溅渣护炉技术的开发与应用,使炉龄可 以提高到 1.2 万炉以上,最高 3.7 万炉,提高了转炉作业率。 ③加强设备维护,提高生产作业率。如国外高效连铸工艺,使连铸机作业率 高达 98%,转炉的作业率达到 97%。 (3)完善的洁净钢生产工艺技术 洁净钢生产工艺技术的目标是能大批量、廉价地生产高品质钢材,使洁净钢 的生产成本能低于传统流程普通钢的生产成本。采用的主要技术如下: ①高炉铁水全量“三脱”预处理工艺。脱 S,铁水[S]最低可达 15ppm;脱硅, 脱[Si]率可达 80%以上;脱 P,可满足生产超低磷钢(P≤15ppm)的要求。实现全 量铁水“三脱”预处理、铁水[s]≤0.01%,[P]≤0.01%后,才能大幅度降低洁净 钢的生产成本。 ②高效吹炼,低[O]冶炼。转炉的任务简化为脱碳升温,使炉渣量下降 50%, 石灰、合金消耗减少 60%,氧气利用率提高 10%,铁损减少 30kg/t,缩短冶炼时 间 40%,经济效益非常明显。 ③采用出钢挡渣,使下渣量≤3kg/t;并采用出钢过程炉渣改质技术,使钢 渣中(FeO%+MnO%)≤3%,出钢过程脱硫率可达到 30%~40%。有利于提高精炼效率 和降低生产成本。 ④广泛采用炉外精炼技术生产洁净钢。根据钢材洁净度的不同要求,选择或 组合不同的炉外精炼工艺,实现超洁净钢生产。目前,经炉外精炼的钢水洁净度 可达到:[S]≤5×10 ,[P]≤20×10 ,[N]≤25×10 ,[H]≤2×10 ,T.O≤6 ×10 ,[C]≤3×10 。日本、欧美等先进的钢铁生产国,炉外精炼比超过 90%, 其中真空精炼比超过 50%,有些钢铁厂已达到 100%。 (4)无缺陷高效连铸 为了改善钢材的表面质量,采用结晶器电磁搅拌制动技术,抑制涡流卷渣。 采用立弯式连铸机促进夹杂物上浮,避免凝固过程中产生大型非金属夹杂,以改 善钢材表面质量。 采用凝固末端连铸坯液芯轻压下工艺,消除凝固疏松与成分偏 析,提高连铸坯的内部质量。高效连铸技术归结为提高拉速、提高作业率。国外 最高铸机作业率达 97%。 (5)炼钢节能
-6 -6 -6 -6 -6 -6

负能炼钢(炼钢工序能耗最低-10.67kgCe/t);降低铁钢比,最低 0.79;回 收煤气(新日铁 141m /t),回收蒸气。 (6)实现无污染排放 吨钢 SO2,排放量 0.4kg/t;吨钢烟尘排放量 0.7kg/t。 2.2 国内现状 自上世纪 90 年代以来,我国钢铁工业技术的进步是迅猛的,提升了各项技 术经济指标,大大缩短了与先进国家的差距,有些技术水平居世界领先位置。 1、技术进步的特点 (1)转炉容量增大,平均炉容 55t 一座,炉座产能提高,中小转炉利用系数 居国际领先水平,(济源 15t 转炉最高达 98.85t/t·d,作业率 92%)。已有一批 大型转炉利用系数超过 50t/t·d。 (2)钢的精炼比增长,2003 年达 28%,加上 60%以上的吹氩喂丝,形成了铁 水预处理一转炉复吹一炉外精外的优化工艺路线,钢水质量明显提高; (3)推广溅渣护炉技术,转炉炉龄迅速提高(武钢复吹下达 29942 炉,莱钢 37271 炉),奠定了转炉高效化基础(平均系数 36.54t/t·d,作业率 80.78%、最 高 92.7%); (4)全连铸技术被大多数企业选用,达国际水平主装备率连铸机 74.8%。连 铸比迅速提高达 96.43%,超过世界平均水平;高效连铸技术取得成效,2003 年 与上年相比作业率提高 10%,台时产量提高 30%;,连铸工艺优化进一步深入; 连铸钢的品种增加,质量提高; (5)炼钢自动化水平有所提高,多数转炉有了静态模型,宝钢和武钢有了动 态模型; (6)消耗指标有所降低,部分企业实现负能炼钢。 2、差距 (1)炉外处理比率低。炉后精炼率不到 30%,严重阻碍了钢材质量(特别是钢 纯净度)的提高; (2)小容量转炉多,平均炉容偏小;大型转炉生产效率偏低,大型转炉作业 率波动在 40%~65%,转炉利用系数在 20~35t/ m3·d; (3)高效连铸技术与国外仍有差距,铸坯的质量有待进一步提高; 3、炼钢技术发展的重点 (1)转炉长寿高效技术:转炉复吹下的溅渣护炉技术、转炉少渣快速吹炼技 术、转炉功能分解、冶炼周期缩短,从而实现转炉“高效化”。 (2)计算机全自动炼钢技术。利用计算机和副枪监测、炉气分析、声纳噪音 分析为工具, 使冶炼过程预测优化和实测工艺过程控制,使转炉炼钢实现全过程 自动控制,终点碳、温双命中率稳定保持在 90%以上,同时能降低终点钢水氧含 量。
3

(3)高洁净度钢生产技术。铁水预处理、炉外精炼技术,形成新的、能大规 模廉价生产洁净钢的生产体系。 (4)高效连铸工艺。无缺陷铸坯的生产技术;铸轧一体化技术中连铸的高效 率。包括:高效连铸技术的应用和开发;改善铸坯组织均匀化技术;无缺陷铸坯 生产技术; 连铸坯热送热装和连铸连轧技术;薄板坯连铸连轧技术的引进消化和 再开发技术。 (5)钢铁生产过程系统模拟优化技术研究。 (6)炼钢一连铸生产工艺智能化控制检验技术。 (7)新型耐火材料、铁合金、功能渣系的开发研究 二 、课题研究目标、内容、方法和手段 毕业设计是对毕业生综合运用所学基本理论, 基本技能和基本方法的全面检 验,是我们接受综合培训进而提高分析问题,解决问题能力。希望通过毕业设计 可以达到如下目标: 1、进一步巩固,加深对所学基本理论,基本技能和专业知识的掌握,使之 系统化,综合化。 2、初步掌握科学研究的基本方法和能力。包括调查研究、查阅文献和搜集 资料的能力,理论分析和制定设计方案的能力,设计计算和制图的能力等。 3、树立严谨、负责、实事求是、刻苦钻研、勇于探索、敢于创新的科学研 究精神;养成善于与他人合作的工作作风;培养独立思考,独立获取知识以及综 合运用已学知识解决实际问题的能力。 本设计主要内容包括:物料平衡和热平衡计算,转炉炉型及氧枪设计;主要 经济技术指标的确定和生产流程的确定;车间设计及车间生产过程概述。 三、设计提纲及进度安排 1. 设计提纲 第一章 厂址选择 第二章 氧气顶底复吹转炉的物料平衡与热平衡计算 2.1 物料平衡计算 2.2 热平衡计算 第三章 氧气转炉设计 3.1 转炉炉型设计 3.2 炉衬设计 3.3 高宽比核定 第四章 氧枪设计 4.1 设计过程 4.2 氧枪枪身设计 4.3 氧枪全长及有效行程

4.4 氧枪热平衡与冷却水量的确定 第五章 氧气转炉炼钢车间设计 5.1 转炉炼钢车间的主厂房设计 5.2 转炉炼钢车间主要设备 5.3 连铸跨的参数设置及其设备 第六章 车间生产过程概述 6.1 车间总体布置与组成 6.2 炼钢厂生产过程所采用的先进设备及技术 第七章 车间人员编制 7.1 炼钢车间定员表 7.2 连铸车间定员表 第八章 技术经济分析 8.1 单位产品的收入估算表 8.2 成本估算表 2 . 进度安排 第 4 周~第 6 周 第 7 周~第 10 周 第 11 周~第 13 周 第 14 周 收集原始资料并进行文献检索,撰写开题报告 冶金计算、设备选择计算 图纸绘制及论文编写 毕业答辩

四.主要参考文献和书目:
[1] 侯安贵,蒋晓放 .宝钢炼钢的技术进步与展望. [J].宝钢技术. 2008,2. 28(1) :7-10.. [2] 于亦峰.世界转炉炼钢现状及科研方向. [J].柳钢科技. 2003, 17(8) :56-60. [3] 李华.完美转炉设计面面观国外转炉发展技术简介. [J].金属世界. 2004, 48(7) :5-9. [4] 赵征志.我国钢铁工业产业现状及其发展. [J].新材料产业. 2008, 52(17) :31-34. [5] 潘秀兰,王艳红,梁慧智等.日本转炉炼钢工艺的最新进展. [J].冶金信息导刊.2009, 55(15) :78-81. [6] 禹文涛.转炉冶炼特殊钢的生产现状. [J].冶金信息导刊. 2008, 44(9) :32-35. [7] 徐汉明.宝钢 RH 装备技术集成和自主创新. [J].宝钢技术. 2006, 22(56) :1-7. [8] 潘秀兰,王艳红,郭艳玲等. 国内外转炉炼钢技术的新进展. [J].鞍钢技术. 2004, 38 (3) :66-70. [9] 刘浏.中国氧气转炉炼钢技术的进步. [J].中国冶金.2005, 53(3) :33-35. [10] 苏世怀,潘国平. 当前钢铁工业技术发展特点及趋势. [J].安徽冶金科技职业学院学 报.2004, 12(6) :8-12.

指导老师审核意见
教研室主任签字: 年 月 日





现代转炉炼钢要求采用大型、连续、高效设备先进生产工艺,布局合理、管 理先进、节约能耗、减少污染、降低投资成本。 本设计主要任务是设计一座年产 350 万吨良坯的转炉炼钢车间,建有三座 120 吨顶底复吹转炉,采用“三吹 2.5”操作,为提高钢材质量和高效连铸的要 求,车间建有 CAS-OB 和 RH 真空处系统,本设计要求 100%的连铸比。整个生产 过程由计算机自动进行动态和静态控制。 本设计主要内容包括:物料平衡和热平衡计算,转炉炉型及氧枪设计;主要 经济技术指标的确定和生产流程的确定;车间设计及车间生产过程概述。

关键词:顶底复吹转炉;氧枪;车间设计;连铸

ABSTRACT
With the rapid development of iron-steel industry now days, modern steel plants require adopting long-scale, continuous and high efficient equipment, advanced management. It should save energy, and make less pollution and reduce the investment cost. This workshop is designed to produce 3500 thousand tons qualities ingots. Three BOF which are brown oxygen from their top adoption “three blowing two”. In the while, the refining equipment RH and CAS-OB are used for raising the steel quality and high efficient continuous casting. Computer being operated automatically control the technological process of whole plant dynamically and satirically .This design include: the balance of material and quantity of heat; the design of shape and equipment of the workshops.

Key words: BOF of blowing air on the top and bottom; Plant design ; Equipment of blowing oxygen; Continuous casting


第一章 第二章



厂址选择 ..................................... 顶底复吹转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算 .......

1 2

2.1 物料平衡计算....................................... 2 2.2 热平衡计算 ....................................... 13

第三章

氧气转炉设计 ................................. 18

3.1 转炉炉型设计...................................... 18 3.2 炉衬设计 ......................................... 20 3.3 高宽比核定 ....................................... 21

第四章

氧枪设计 ..................................... 22

4.1 喷头设计 ......................................... 22 4.2 枪体设计 ......................................... 23

第五章

氧气转炉炼钢车间设计 ......................... 26

5.1 转炉炼钢车间的主厂房设计 ......................... 26 5.2 转炉炼钢车间主要设备 .............................. 28 5.3 连铸跨的参数设置及其设备 .......................... 30

第六章

车间生产过程概述 ............................. 36

6.1 车间总体布置与组成 ............................... 36 6.2 炼钢厂生产过程所采用的先进设备及技术 ............. 36

第七章

车间人员编制 ................................. 38

7.1 炼钢车间定员表.................................... 38 7.2 连铸车间定员表.................................... 41

第八章

技术经济分析 ................................. 43

8.1 单位产品的收入估算表 .............................. 43 8.2 成本估算表 ....................................... 43

参考文献 ............................................. 45 外文资料 ............................................. 46 中文译文 ............................................. 47 致 谢 ............................................... 48

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文)

第一章 厂址选择
本设计厂址选在新余市郊, 随着江西省经济的迅速发展,各行业对钢材的需 求也在不断上升。 尤其是特种钢材, 而且人们的注意力也逐渐移向钢材的高质量, 为了充分利用当地资源条件促进其他部门的发展, 在新余附近建立一个钢厂是很 迫切的。 同时,优越的地理位置更提供给我们在新余市郊建设钢厂的条件: (1) 新余北依浙赣铁路、沪瑞高速公路,东临赣粤高速公路,东南紧濒赣江 支流袁河,交通便利,可以外购废钢,大吨位运输。 (2) 新余市工业发达,废钢资源丰富,而且人口众多,劳动力充足。 (3) 新余市贸易发达,进出口条件优惠,美,澳,日等多国在此均有贸易, 有投资优势。再技术改进上也有优势。 由此,本设计中年产 350 万吨良坯,以碳结钢、合结钢,弹簧钢为主的转炉 钢厂选在新余市郊的公路铁路沿线处。

1

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文)

第二章 顶底复吹转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算
2.1 物料平衡计算 2.1.1 计算所需原始数据
基本数据有:冶炼钢种及其成份(表 2-1) ;金属料——铁水和废钢成分(表 2-1)造渣用熔剂及炉衬等原材料的成分(表 2-2) ;脱氧和合金化用铁合金的成 分及其回收率(表 2-3) ;其它工艺参数设定值表(表 2-4)
表 2-1 冶炼钢种铁水、废钢和终点钢水的成分设定值
成分 类别 钢种 Q235 设定值 铁水设定值 废钢设定值 终点钢水设定值
*

C

Si

Mn

P

S

0.18 4.00 0.18 0.10

0.25 0.65 0.25 痕迹

0.55 0.6 0.55 0.18

≤0.045 0.30 0.030 0.020

≤0.050 0.035 0.030 0.021

*[C]和[Si]按实际生产情况选取;[Mn]、[P]和[S]分别按铁水成分的 40%、10%、60%留 在钢水中设定。 表 2-2 原材料成分
成分 类别 石灰 萤石 轻烧白云 炉衬 焦炭 矿石 89.0 0.30 35.0 1.40 1.50 2.60 5.50 0.60 0.80 27.0 0.92 78.8 1.50 1.60 1.20 0.28 1.60 0.50 1.50 88.00 0.10 0.06 4.64 0.10 0.90 0.10 36.0 17.4 0.58 81.5 12.4 5.52 1.50 CaO SiO2 Mg0 Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C 灰分 烧碱

1.00 5.61 0.52

1.10

61.8 29.4

0.07

0.50

表 2-3 铁合金成分(分子)及其回收率(分母)
C 硅 锰 铁 铁 6.60/85
*

Si 73.00/75 0.50/75

Mn 0.50/80 67.80/80

Al 2.5/0 -

P 0.05/100

S 0.03/100

Fe 23.92/100 24.74/100

0.23/100 0.13/100

*15%的 C 生成 CO2。
2

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) 表 2-4 其它工艺参数设定值
名 终渣碱度 萤石加入度 轻烧白云石 炉衬蚀损量 终渣含量∑FeO 按 (FeO)=1.35(Fe2O3) 折算 称 参 数 名 称 参 数

%CaO/%SiO2=3.0 为铁水的 0.5% 为铁水的 1.5% 为铁水的 0.3% 12%,而(Fe2O3)/∑ (FeO)=

渣中铁损 氧气纯度 炉气中自由氧含量 气化去硫量

为渣量的 3% 99%余者为 N2 0.5%(体积比) 占总去硫量的 1/3

1 ,即(Fe2O3)=4%, 金属中[C]的氧化物 3

85% C 氧化为 CO,15%氧化 为 CO2 由热平衡计算确定,本计

(FeO)=6.6%

烟尘量

为铁水量的 1.5% 其中 FeO ( 为 75%,Fe2O3 为 20%

废钢量

算结果为铁水量的 23.908%,即废钢比为 19.295%

喷溅铁损

为铁水量的 0.5%

矿石

为铁水的 1%

3

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2.1.2 计算步骤:以 100kg 铁水为基础进行计算
第一步、计算脱氧和合金化前的总渣量及其成份 总渣量包括铁水中元素氧化, 炉衬蚀损和加入熔剂的成渣量。其各项成渣量及成 分分别列于表 2-5,表 2-6,表 2-7。总渣量及其成分如表 2-8 所示 第二步:计算氧气消耗量 氧气消耗量是消耗项目与供入项目之差,详见表 2-10 所示
表 2-5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量 元素 C 反应产物 [C]->{CO} [C]->{CO2} Si Mn P S [Si]->(SiO2) [Mn]->(MnO) [P]->(P2O5) [S]->{SO2} [S]+(CaO)-> (CaS)+(O) Fe [Fe]->(FeO) [Fe]->(Fe2O3) 合计 成渣量 *由 CaO 还原出的氧量;消耗的 CaO 量 0.009×56/32=0.016kg 表 2-6 炉衬蚀损的成渣量 炉衬蚀损量 (kg) 0.3 (据表 4) CaO SiO2 MgO Al2O3 0.001 Fe2O3 0.005 C->CO 0.3 × 17% × 85% × 28/12=0.105 C->CO2 0.3 × 17% × 15% × C->CO,CO2 0.3 × 17%(85% × 16/12+15% 32/12)=0.081 0.081 × 成渣组分(kg) 气态产物(kg) 耗氧量(kg) 0.014×2/3=0.009 0.649×56/72=0.505 0.358×112/160=0.251 6.020 -0.005 0.144 0.107 7.457
*

元素氧化量 (kg) 3.9×85%=3.315 3.9×15%=0.585 0.65 0.42 0.28 0.014×1/3=0.005

耗氧量 (kg) 4.420 1.560 0.743 0.122 0.361 0.005

产物量 (kg) 7.735 2.145 1.393 0.542 0.641 0.009

备注

入渣 入渣 入渣

入渣 0.020(CaS) 0.649 0.358 入渣(表 8) 入渣(表 8) 入渣组分之和: 3.603

0.004 0.003 0.236

44/12=0.030 合计 0.249 0.135

4

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表 2-7 加入熔剂成渣量 类别 加入量 (kg) 萤石 轻烧白云石 矿石 石灰 合计 0.5 1.5 1 4.68
*1

成渣组分(kg) CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 0.008 P2O5 0.0045 FeO 0.29 4 0.005 0.009 CaS CaF2 H2O

气态产物(kg) CO2 O2

0.002 0.003 0.525 0.405 0.010 0.005 4.149 0.123 4.686 0.536
*2

0.028 0.008 0.012 0.018 0.056 0.011 0.070 0.070 0.166 0.107

0.001 0.440

0.0075 0.54

0.618 0.023 0.649

0.158 0.006 0.165 0.440

0.005

0.035
*3

0.0048 0.2172 0.001

0.0148 0.7572 0.036

*1 石灰加入量计算如下:由表 2-5~2-7 可知, 渣中已含(CaO)=-0.016+0.004+0.002+0.01+0.525=0.525kg 渣中已含(SiO2)=1.393+0.028+0.012+0.056+0.003=1.492kg 因设定的终渣碱度为 R=3.0 故石灰加入量[R·∑(SiO2)-∑(CaO)]/(%CaO 石灰-R×%SiO2 石灰) =(3×1.492-0.525)/(89%-3×1.5%) =4.680kg *2 为(石灰中 CaO 含量)-(石灰中 S->CaS 的 CaO 量)。 *3 为由 CaO 还原出的氧量,计算方法同表 2-5 之注 表 2-8 总渣量及其成分 炉渣成分 元素氧化 石灰成渣 炉 衬 轻烧白云石 萤石成渣量 矿石成渣量 总渣量 % CaO SiO2 1.393 4.149 0.070 0.004 0.003 0.525 0.012 0.002 0.028 0.010 0.056 4.690 1.562 47.66 15.87 0.123 0.070 0.236 0.001 0.405 0.018 0.003 0.008 0.005 0.011 0.773 0.108 0.284 7.86 1.10 5.51 0.649 6.60 0.008 0.440 0.005 0.001 0.002 0.394 0.440 0.233 0.194 4.00 4.47 6.61 0.32 MgO Al2O3 MnO 0.542 FeO 0.649


Fe2O3 0.358 0.023 0.005


CaF2

P2O5 0.641

CaS 0.023

合计

0.0047 0.006

4.267 0.249 0.96 0.495 0.240 9.840 100
*

* 总 渣 量 计 算 如 下 : 因 为 表 2-8 中 除 FeO 和 Fe2O3 外 的 渣 量 为 :
5

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) 4.690+1.5619+0.773+0.108+0.542+0.440+0.650+0.032=8.797kg, 而终渣∑(FeO)=12%(表 2-4),故总渣量为:8.797/(100-10.6)%=9.840kg ① (FeO)量=9.840×6.6%=0.5897kg ② (Fe2O3)量=9.840×4%-0.023-0.005-0.008=0.358kg

第三步:计算炉气及其成分 1) 矿石,烟尘中的铁及氧量:假定矿石中的 FeO、Fe2O3 全部被还原成铁,则有: 矿石带入铁量=1.00×(29.4%×56/72+61.8%×112/160)=0.66kg 烟尘带走铁量=1.50×(75.00%×56/72+20.00%×112/160)=1.085kg 矿石带入氧量=1.00×(29.40%×16/72+61.8%×48/160)=0.251kg 烟尘消耗氧量=1.5×(75.00%×16/72+20%×48/160)=0.340kg 其它造渣剂的 Fe2O3 带入量和氧量忽略不计 2) 炉气成分、重量及体积 ① 当前炉气体积 V1 由元素氧化和造渣剂带入的气体重量见下表
表 2-9 气体来源及重量、体积 来源 CO CO2 SO2 H2O 合计 9.889 0.135 0.540 铁水/kg 炉衬/kg 轻烧白云石/kg 石灰/kg 7.735 2.145 0.009 0.005 0.267 0.005 0.008 0.005 0.008 0.105 0.030 0.540 0.2088 矿石 萤石 合计 8.237 3.0338 0.014 0.018 10.799 体积/Nm
3*

6.272 1.493 0.003 0.022 V1=7.790

*气体体积=气体重量×22.4/气体分子量

② 当前氧气消耗重量及体积
表 2-10 氧气消耗量 元素氧化 烟尘铁氧化 炉衬碳氧化 矿石带入氧 石灰硫还原氧 矿石硫还原氧 合计 耗氧量 /kg 7.457 0.340 0.081 -0.251 -0.001 -0.035 7.591

则当前实际氧气消耗的体积量: VO2=7.591×22.4/32=5.314Nm3 ③ 炉气总体积 Vg:炉气总体积为:
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Vg=元素氧化生成的体积+水蒸气的体积+炉气中自由体积+炉气中氮气体积 即 Vg=V1+{O2}炉气×Vg+[Vo2+{O2}炉气×Vg] ×{N2}氧气/{O2}氧气,式 中,{O2}炉气为炉气中自由氧含量,0.5%;{N2}氧气中氮气成分;{O2}氧气为 氧气中氧气成分。 整理得: Vg ?
V 1 ? VO 2{N 2 }氧气 /{O2 }氧气 1 ? {O2 }炉气 ? {O2 }炉气{N 2 }/{O2 }氧气

=[7.787+5.314×1%/99%]/[1-0.5%-0.5%×1%/99%] =7.841/99.5% =7.880Nm3 ④ 炉气中自由氧体积及重量] Vf=0.5%×7.880 =0.039 Nm3 Wf=32×0.0411/22.4=0.056kg ⑤ 炉气中氮气气体体积及重量 Vn2=(5.314+0.039) ×1%/99%=0.054 Nm3 Wn2=28×0.054/22.4=0.068kg
表 2-11 炉气组元的重量和体积 炉气组元 重量/kg 体积/ Nm
3

CO 7.840 6.272 79.56

CO2 2.932 1.493 18.94

SO2 0.009 0.003 0.04

O2 0.056 0.039 0.49

N2 0.068 0.054 0.69

H2O 0.018 0.022 0.28

合计 10.923 7.883 100

体积百分数

3) 总氧气消耗量及体积 WO2∑=7.596+0.056+0.068=7.715kg VO2∑=22.4×(7.596+0.056)/32+22.4×0.068/28=5.407 Nm3 第四步:计算脱氧和合金化前的钢水量
表 2-12 吹炼中铁水的各项损失 吹损 重量/kg 铁损合计 元素氧化 烟尘铁损 6.020 1.085
*

渣中铁珠

喷溅铁损

矿石带入铁

8.9346×3%=0.95 100%×0.5%=0.5 -0.661 7.235

7

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) *铁水元素氧化:3.900+0.650+0.420+0.280+0.014+0.505+0.251=6.020kg 钢水重量为 Wm=100.00-7.235=92.761kg 即钢水收得率为 92.76% 表 2-13 未加废钢的物料平衡表 收入 项目 铁水 石灰 萤石 重量 100 4.68 0.5 % 86.43 4.05 0.43 1.30 0.86 0.26 6.67 100 115.821 100 项目 钢水 炉渣 炉气 喷溅 烟尘 渣中铁珠 支出 重量 92.761 9.840 10.925 0.500 1.500 0.295 % 80.09 8.50 9.87 0.43 1.30 0.25

轻烧白云石 1.5 矿石 炉衬 氧气 合计 1 0.3 7.715 115.695

计算误差=(115.821-115.695)/115.821×100%=0.11% 第五步:计算加入废钢的物料平衡 (1) 废钢中各元素氧化量
表 2-14 废钢中各元素氧化量 元素 废钢成分/% 终点钢水/% 氧化量/% C Si Mn P S

0.18 0.25 0.55 0.030 0.030 0.1 痕迹 0.22 0.006 0.030

0.08 0.25 0.37 0.010 0.009

(2) 废钢中各元素氧化量耗氧量,氧化产量
表 2-15 元素 C 反应产物 [C]→{CO} [C]→{CO2} Si Mn P [Si]→(SiO2) [Mn]→MnO [P]→(P2O5) 23.908kg 废钢中元素氧化产物及成渣量 耗氧量 0.0162×16/12=0.0216 0.0029×32/12=0.0077 0.0598×32/28=0.0683 0.0884×16/55=0.0257 0.0024×80/62=0.0031 产物量 0.0162×28/12=0.0378 0.0029×44/12=0.0106 0.0598×60/28=0.1281 0.0884×71/55=0.1141 0.0024×142/62=0.0055

元素氧化量 23.908×0.08%×85%=0.0162 23.908×0.08%×15%=0.0029 23.908×0.25%=0.0598 23.908×0.37%=0.0884 23.908×0.01%=0.0024

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江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) S S]→(SO2) [S]+(CaO)→ (CaS)+(O) 合计 成渣 量 0.1418 0.1264 0.2509 23.908×0.003%=0.0007 23.908×0.006%=0.0014 0.0007×32/32=0.0007 0.0014×16/32=0.0007 0.0007×64/32=0.0014 0.0014×72/32=0.0032

废钢进入钢水中的重量=23.908-0.172=23.7364kg 进入炉气中的气体重量=0.0378+0.0106+0.0014=0.050kg (3) 加入废钢后的物料平衡,将表 2-15 和表 2-13 的相应数据合并得加入废钢后 的物料表见表 2-16 和表 2-17
表 2-16 加入废钢后的物料平衡表(以 100kg 铁水为基础) 收 项目 铁水 废钢 石灰 萤石 轻烧白云石 矿石 炉衬 氧气 合计 重量 100 23.908 4.68 0.5 1.5 1 0.3 7.715+0.1264=7.887 139.729 合计 139.908 入 项目 钢水 炉渣 炉气 喷溅 烟尘 渣中铁珠 支 出 重量 92.761+23.736=116.497 9.840+0.251=10.091 10.925+0.0498=11.025 0.500 1.500 0.295

表 2-17 加入废钢的物料平衡表[以 100kg(铁水+废钢为基础)] 收 项目 铁水 废钢 石灰 萤石 轻烧白云石 重量 80.705 19.295 3.777 0.404 1.210 入 % 71.54 17.10 3.35 0.36 1.07
9

支 项目 钢水 炉渣 炉气 喷溅 烟尘 重量 94.019 8.144 8.898 0.404 1.211

出 % 83.27 7.21 7.88 0.36 1.07

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) 矿石 炉衬 氧气 合计 0.807 0.242 6.365 112.805 0.72 0.22 5.64 100 合计 112.914 100 渣中铁珠 0.238 0.21

计算误差:(112.914-112.805)/112.805×100% =0.097% 第六步:计算脱氧和合金化后的物料平衡 (1) 锰铁.硅铁加入量 根据钢种成分中限(表 1)和铁合金成分及其收得率(表 3)算出锰铁和硅铁加 入量.锰铁加入量 WMn 的计算为: WMn=[(Mn)钢种%-[Mn]终点%]/(锰铁 Mn%×Mn 收得率%)×钢水量 =[(0.55%-0.18%)/(67.8%×80%)]×94.019=0.6414kg 硅铁加入量为 WFe-Si: WSi=[([Si]钢种%-[Si]终点%)×(加入猛铁后的钢水量-[Si]/(硅铁含 Si%× Si 回 收 率 ) =[(0.25%-0) × (94.019+0.6414)-0.6414 × 0.5% × 75%]/(73%×75%) =0.2367/(73%×75%) =0.428kg 铁合金中元素的烧损量和产物量。
表 2-18 铁合金元素烧损量及产物量 类别 元素 C 锰 Mn Si 铁 P S Fe 合计 Mn 0.0941 0.428×0.5%×20%=0.0004 0.0430 0.1140 0.0231 0.0001 0.0005 烧损量 0.6414×6.60%×15%=0.0063 0.6414×67.8%×20%=0.0870 0.6414×0.5%×25%=0.0008 脱氧量 成渣量 炉气量 0.0168 0.0253 0.1123 0.0009 0.0017 0.0231 进入钢中量/kg 0.6414×6.6%×85%=0.0360 0.6414×67.8%×80%=0.3479 0.6414×0.5%×75%=0.0024 0.6414×0.23%=0.0015 0.6414×0.13%=0.0008 0.6414×24.74%=0.1586 0.5472 0.428×0.5%×80%=0.0017

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江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) 硅 Si P 铁 S Fe 合计 总 计 0.0785 0.1726 0.0894 0.1679 0.1324 0.2819 0.428×73%×25%=0.0781 0.0893 0.1674 0.428×73%×75%=0.2343 0.428×0.05%=0.0002 0.428×0.03%=0.0001 0.428×23.92%=0.1026 0.3389 0.8860

*0.1282kg 的氧量为脱氧剂总脱氧量

终 点 钢 水 含 氧 量 可 根 据 终 点 [C]=0.1% 和 [C] × [O]=0.0023 即 [O]=0.0023/0.1=0.023%则出钢时氧的重量=0.023%×94.2794=0.0217kg,此氧量 还不能满足脱氧剂的耗氧量,其差值是由于出钢时钢水二次氧化所获得的氧. (2) 脱氧和合金化后钢水成分 C: 0.10%+0.036/(94.019+0.886)×100%=0.138%

Si: (0.0024+0.2343)/(94.019+0.886)×100%=0.249% Mn: 0.22%+(0.3479+0.0017)/(94.019+0.886)×100%=0.588% P: S: 0.006%+(0.0015+0.0002)/(94.019+0.886)×100%=0.022% 0.03%+(0.0008+0.0001)/(94.019+0.886)×100%=0.022%

可见含量尚未达到设定值,为此需向钢包内加入焦粉增碳,焦粉成分见表(2-2) 其加入量 Wj=([C]钢种中限-[C]脱氧后)%×钢水量/[焦粉含碳量(%)×C 回收 率% =(0.18-0.138)%×(94.019+0.886)/(81.5%×75%)=0.0652kg 加入 0.652kg 的焦粉后,钢水的含碳量可达 0.18%焦粉生成物如表 19
表 2-19 焦粉生成产物 碳烧损量 0.0652×81.5%×25% 耗氧量 0.0133×32/12 气体量﹡/kg 0.0133×44/12+0.0652 ×(0.58+5.52)% =0.0133 =0.0355 =0.0528 =0.0081 =0.0399 成渣量/kg 0.0652×12.4% 碳入钢量/kg 0.0652×81.5%×75%

* 是 CO2、H2O 和挥发分之总和(未计挥发分燃烧的影响)

(4) 脱氧和合金化后的总物料平衡 将以上结果合并后可得脱氧和合金化后的总物料平衡表

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江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) 表 2-20 总物料平衡表 收 项目 铁水 废钢 石灰 萤石 重量 80.705 19.295 3.777 0.404 入 % 70.73 16.91 3.31 0.35 1.06 0.71 0.21 项目 钢水 炉渣 喷溅 烟尘 重量 94.019+0.886+0.0399=95.945 8.144+0.282+0.008=8.434 0.404 1.211 支 出 % 83.13 6.88 0.35 1.06 0.21 7.86

轻烧白云石 1.210 矿石 炉衬 氧气 0.807 0.242 6.365+0.1324

渣中铁珠 0.238 炉气 8.898+0.023+0.053=8.974

+0.0355=6.533 5.72 硅铁 锰铁 焦粉 合计 0.428 0.6414 0.0652 114.105 0.38 0.56 0.06 100 114.206 100

计算误差=(114.206-114.105)/114.105×100%=0.09%

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2.2 热平衡计算 2.2.1 基本数据
(1) 物料平均热容及其熔化潜热
表 2-21 物料平均热容 物料名称 固态平均热容(kJ/kg.k) 熔化潜热(kJ/kg) 液态或气态平均热容(kJ/kg.k) 生铁 钢 炉渣 矿石 烟尘 炉气 ------1.137

0.745 0.699 1.045 1.047 0.996 218 272 209 209 209

0.837 0.837 1.248

(2) 入炉物料及产物的温度
表 2-22 入炉物料及产物的温度 名称 铁水 温度/°C 1325 入炉物料 废钢 25 其它原料 25 炉渣 10 产物 炉气 1450 烟尘 1450

(3) 熔入铁液中元素对铁熔点的降低值
表 2-23 熔入铁溶液中元素对铁熔点的降低值 元素 熔入 1%元素使铁熔点降低 值/°C 使用含量范围 1% <1 1.0 2.0 2.5 3.0 3.5 40 ≤3 ≤15 ≤0.7 ≤0.08 65 70 75 C 80 85 90 100 Si 8 Mn 5 P 30 S 25

另外,O、H、N 三种元素共降低铁水熔点值为 6°C (4)炼钢反应热效应
表 2-24 炼钢温度下的反应热效应 组元 化学反应 热效应 kj/kmol Kj/kg 氧化反应 [C]+1/2{O2}={CO} [C]+{O2}={CO2} [Si]+{O2}=(SiO2) {Mn}+{O2}=(MnO2) 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) -139420 -418072 -817682 -361740 -1176563 -11639 -34834 -29202 -6594 -18980 热效应 物质 C C Si Mn P

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江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 成渣反应 (SiO2)+2(CaO)=(2CaO·SiO2) P2O5+4(CaO)=(4CaO·P2O5) 分解反应 CaCO3=(CaO)+{CO2} MgCO3=(MgO)+{CO2} -238229 -722432 -97133 -693054 169050 118020 -4250 -6460 -1620 -4880 1690 1421 Fe Fe SiO2 P2O5 CaO MgO

2.2.2 计算过程(以 100kg 铁水为基础)
(1) 热收入 Qin 1) 铁水物理热 Qhm 已知纯铁水的熔点是 1536°C,则根据表 2-24 和表 2-4 的数据得: 铁水熔点 T=1536(4.1×100+0.65×8+0.60×5+0.30×30+0.035×25)-6 =1101.9°C 铁水物理热 QW=100×[0.754×(1101.9-25)+218+0.837×(1325-1101.9)] =121671.77KJ 2) 元素氧化热及成渣热 QY 由铁水中元素氧化量和反应热效应可算出.
表 2-25 元素氧化热和成渣热 反应产物 C→CO C→CO2 Si→SiO2 Mn→MnO2 Fe→FeO2 氧化热或成渣热/KJ 3.315×11639=38583.285 0.585×34834=20383.155 0.65×29202=18981.300 0.42×6594=2769.480 0.505×4250=2146.250 总计 95501.608 反应产物 Fe→Fe2O3 P→P2O5 P2O5→4Cao.P2O5 SiO2→2Cao.SiO2 氧化热或成渣热/KJ 0.251×6460=1621.460 0.280×18980=5314.400 0.650×4880=3172.000 1.5619×1620=2530.278

3) 烟尘氧化热 QC 由表 2-4 中给出的烟尘量参数和反应热效应可得: QC=1.5×(75%×56/72×4250+20%×112/160×6460)=5075.36KJ 4) 炉衬中碳的氧化热 Q1 根据炉衬蚀损量及其含量确定: Q1=0.3×(17.4%×85%×11639+17.4%C15%×34834)=789.174KJ
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故热收入总值为: Qin=Qhm+Qy+Qc+Q1=121671.77+95501.608+5075.36+789.174 =223037.912KJ (2)热支出 Qout 1) 钢水物理热 Qm ① 钢水熔点 Tm=1536-(0.10×65+0.18×5+0.02×30+0.021×25)-6 =1521.47℃ 式中 0.10,0.22,0.006,0.030 分别为终点钢水中 C,Mn,P,S 的含量. ② 出钢温度 TC=TM+△TG+△T2+△T3+△T1+△T4+△T5 式中△TG 为连铸中间包钢水过热度,碳素钢一般为 10-20℃取 15℃; △T1 为 出钢过程温度降一般为 20-60℃取 25℃计算; △T2 为钢水镇静和运输过程温 度降,按 3℃/min 计,镇静和运输时间为 7min,故其温度降为 21℃; △T3 为钢 水吹氩过程温度降取 20℃计; △T4 为钢水离开氩站到钢包开浇时的温度降 取 24℃; △T5 为从大包到中间包温度降一般为 20-30℃取 20℃故有: TC=1521.47+15+25+21+20+24+20 =1646.47℃ 则钢水物理热 Qm: Qm=92.761×[0.699×(1521.47-25)+272+0.837×(1626.47-1521.47)] =131967.179KJ 2) 炉渣物理热 QS: 炉渣温度 TS=1646.47+10=1656.47℃ 炉渣熔化温度一般为 1300-1400℃取 1350℃计算,则: QS =9.840×[1.248 ×(1656.47-1350)+209+1.045×(1350-25)] =8.9346×1976.1=19444.824KJ 3) 炉气,烟尘,铁珠和喷溅金属的物理热: 根据相应的数量,温度及热容确定,见下表:

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江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) 表 2-26 炉气,烟尘,铁珠和喷溅金属的物理热 项目 炉气物理热 烟尘物理热 渣中铁珠物理热 参数 10.923×[1.137×(1450-25)]=17697.718KJ 1.500×[0.996×(1450-25)+209]=2442.450KJ 0.295×[0.699×(1521.47-25)+272+0.837× (1646.47-1521.47)]=381.272KJ 喷溅金属物理热 0.500×[0.699×(1521.47-25)]+272+0.837× (1646.47-1521.47)]=711.329KJ 合计 21232.769KJ 1521.47℃为钢水 熔点 备注 1450℃为炉气和烟 尘的温度

4) 轻烧白云石分解热 QB: 根据其用量,成分和表 2-17 所示的热效应计算,则 QB=1.5×(35%×1690+27%×1421)=1462.005KJ 5) 矿石分解吸热 QK: QK=1×(29.4%×56/72×4250+61.8%×112/160×6460)=3766.43KJ 6) 热损失 Qq 吹炼过程中转炉热辐射对流传热以及冷却水等带走的热量与炉容大小操作等 因素有关,一般约占总热收入的的 3-8%,本计算取 5%,则有: Qq=5%×Qin =5%×223037.912=11151.896KJ 所以, Qout=131967.179+19444.824+21232.769+1466.79+3766.43+11151.896 =189025.103KJ 7) 废钢加入量 Wf 用于加热废钢的热量即剩余热量, Qf= Qin-Qout=223037.912-189025.103=34012.809KJ 故废钢加入量 Wf Wf=34012.809/[0.699×(1521.47-25)]+272+0.837×(1646.47-1521.47)] =23.908Kg
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废钢比=23.908/(100+23.908)=19.295% (3) 热平衡表 热效率=(钢水物理热+废钢物理热+炉渣物理热)/热收入总值×100% =(131967.179+34012.809+19444.824)/223037.912×100% =83.14%
表 2-27 热平衡表 收入 项目 铁水物理热 元素氧化成渣热 其中 C 氧化 Si 氧化 Mn 氧化 P 氧化 Fe 氧化 热量/Kg 121671.770 95501.608 58966.440 18981.300 2769.48 5314.400 3767.71 % 54.55 42.82 26.44 8.51 1.24 2.38 1.69 1.13 1.42 2.28 0.35 100 合计 223037.912 100 项目 钢水物理热 炉渣物理热 废钢吸热 矿石吸热 炉气物理热 渣中铁珠物理热 喷溅金属物理热 支出 热量/Kg 131967.179 19444.824 34012.809 3766.43 17697.718 381.272 711.329 % 59.17 8.72 15.25 1.69 7.93 0.17 0.32 0.66 5.00 1.09

SiO2 成渣热 2530.278 P2O5 成渣热 3172.000 烟尘铁氧化热 炉衬碳氧化热 合计 5075.36 789.174 223037.912

轻烧白云石物理热 1462.005 热损失 烟尘物理热 11151.896 2442.450

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第三章 氧气转炉设计
3.1 转炉炉型设计 3.1.1 转炉的公称容量
按 3 吹 2.5 设计: Q=1440G×N×n/T 式子中 Q---一座转炉经常吹炼的年产量 t/a 1440----每天日历时间 min/d G----转炉服役期间平均出钢量 t N----转炉有效作业天数(d/c)取 300 天 T----每炉钢平均冶炼时间取 40min n----2.5(3 吹 2.5 设计) 所以 G=Q×T/1440×N×n=(350×10000×40)/(1440×300×2.5) =130t 故取公称容量为 120t 年需钢炉数=1440×300×2.5/40=27000(炉)

3.1.2 转炉炉型选择
本设计选择截锥形顶底复吹转炉,在装入量和熔池直径相同的情况下,与其 它俩种炉型相比, 截锥形熔池略浅些,这就是说,当熔池面积足够大时,可确保合 适的熔池深度。

转炉炉型主要参数
(1) 转炉的熔炉比(v/T) 转炉工作容积与公称吨位之比即为熔炉比,我国推荐转炉熔炉比为 0.9-0.95m t,大容量取下限,我国已建容量为 300t 的熔炉比 V/T=1.05 (2) 转炉的高径比 转炉的高径比即为转炉壳总高 H 总和炉壳外径 D 壳之比,我国推荐转炉高径 比为 1.25-1.45,大容量取下限。
3

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(3)熔池直径 D D=

1 / ?k ? G / h =k2 G / h 1

=0.503(120/1.336)1/2=4.767m D——熔池直径,m G——公称容量,t

? ——铁水密度,t/m

3

k1 ——与倒截锥体底部直径 d 有关的熔池容积系数。通常 d=0.65~ 0.85D,这里取 d=0.7D,查表得 k1=0.574 k2——系数,k2=1/ (4)熔池深度 h=K(Fr‘)1/2d0=1.75×8001/2×27=1.336m K——吹炼平稳系数, 其临界值为 0.6, 设计时取值应大于它, 这里取 1.75。 Fr‘——弗鲁德修正准数,通常 Fr‘取值为 500~800,这里取 800 d0 ——底部供气元件的的直径,经查阅资料显示 d0 取 1mm,有 27 个供气 元件 熔池体积 Vc=G/ρ =120/6.9=17.39m3 (5)炉帽尺寸确定 1) 炉口直径 d d=(43~53)%D=50%×4.767 =2.384 2) 炉帽倾角 ? φ 一般取 60~680 3) 炉帽高度 H 帽 H 帽=1/2(D-d)tg ? +H 口 H 口——为防止因衬损而维护炉口正常形状,在炉口上部设有高度为 H 口= 为 300~400mm 直线段 ∴H 帽=1/2(4.767-2.384)tg60°+0.35=2.414m 4)炉帽总体积 V 帽 V 帽=0.262H 帽(D2+Dd+d2)+ ? /4d2H 口
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?k

=0.503
1

(其中 ρ

m

=6.8-7.0t/m3)

取下限 600

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=0.262×2.414×(4.7672+4.767×2.384+2.3842)+ ? /4×2.3842×0.35 =26.71m3 (6) 炉身尺寸确定 1) 出钢口中心线水平倾角 ? 1 大型转炉出钢口角度 ? 1 一般为 100~200,这里取 100 2) 出钢口直径 d 出 d 出= 63 ? 1.75G = 63 ? 1.75 ? 120 =16.523cm=165.23mm 3) H 身=4V 身 /( ? D )=4×(V 总-V 帽-Vc)/( ? D )
2 2

=4×(120×0.9-26.71-17.39)/( ? ×4.7672) =3.58m

3.2 炉衬设计
(1) 材质选择 合理选用炉衬,特别是工作层的材质乃是提高炉龄的基础.进入 80 年代以来, 氧气转炉炉衬材质的最大的变化是普遍推广使用镁碳砖,因此本炉采用镁碳砖. (2) 炉衬组成及确定厚度 通常炉衬由永久层,填充层和工作层组成.炉衬设计值如下表.
表 3-1 炉衬组成厚度设计值 炉衬各部分名称 炉帽 永久层厚度 工作层高度 炉身(加料层) 永久层厚度 工作层高度 炉身(出钢层) 永久层厚度 工作层高度 炉底 永久层厚度 工作层高度 填充层厚度 90mm (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 120t 转炉 130 600 120 700 170 650 400 600

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3.3 高宽比核定
高宽比是指转炉炉壳 H 总与炉壳外径 P 壳之比值 H 总=h+H 帽+H 身+衬 =1.336+2.414+3.58+(0.4+0.6)+0.09 =8.420m

D 壳=D+衬 =4.767+(0.12+0.17+0.65+0.7+0.09×2) =6.587 所以 H/D=8.330/6.307 =1.278

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第四章 氧枪设计
4.1 喷头设计
合理的喷头结构是氧气转炉合理的供氧制度的基本保证.氧枪喷头计算的 关键在于正确选择喷头参数 (1) 计算流量 每吨钢耗氧量 Q1= 1000/94.945×6.533×22.4/32=48.17Nm3 供氧时间 t=18min 体积流量 Q=48.17×120/18=321.11Nm3//min (2) 选择喷嘴出口马赫数 设定出口马赫数为 2.2 ,选择五孔喷头,喷孔为拉瓦尔型,喷孔夹角为 15o (3) 设计工作氧压 查等熵表有 ,当 Ma=2.2 时 P/Po=0.09352 取 P=0.10150 则 Po=0.10150/0.09352×106=1.085×106Pa (4) 计算喉口直径 每孔氧流量 q=Q/5=321.11/5=64.222m3/min P/Po=0.1841 T/To=0.5081 A/Ao=2.005

应用公式求出五孔拉瓦尔的单孔喉口直径: q=1.782×CD×A 喉×Po/ To 令 CD=0.93
1.085 ? 10 =1.782×0.93× × 4 308
2 ?d 喉
6

T0=273+(30~40)=308K

所以 d2 喉= 64.222 ? 4 ? 308 ?1.782 ? 0.93 ? ? ? 1.085 ? 10 6 ? 解得 d 喉=2.826cm=28.26mm (5) 求喷孔出口直径 依据 Ma=2.2 查等熵流表得 A 出/Ao 喉=2.005
2 ?d 喉 28 .26 2 A 出=2.005× =2.005×3.1416× =1257.6204mm2 4 4

D 出= 4 ? A出 3.1416 =40.02≈40mm
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(6) 计算扩张段长度 取半锥角ā=5o (7) 收缩段尺寸确定 L 收=(0.8~1.5) d 喉=1.4×28.26=39.6mm 半锥角 ? =21o (8) 喷头喉口长度的确定 L 喉=10mm (D 出-d 喉)/2L=tga 所以 L=
40 ? 20 .86 =67mm 2tg 5 ?

4.2 枪体设计
(1) 内层管直径 A1=PatmQ′ 式中:A1 为内层管截面积,m2 Patm 为绝对标准大气压, Patm=1×105Pa Q′为氧气流量,Nm3/s 所以 A1=1×10 ×321.11/(1.085×10 ×45×60)=0.0110m D1 = 4 ? 0.011 / ? =118mm D 外= ? 127×6mm (2) 中层管直径 根据实践经验 QW 取 100t/h,VW 取 6m/s。 A2=
Qw Vw
5 6 2

=

100 =0.00463m2=46.3cm2 6 ×3600

D2= D02 ? 4A2 ? D2= 0.127 2 ? 4 ×0.00463/3. 1416 =148mm 故对中层管外径选择如下:
D2 外 = ? 156×4mm

(3) 外层管直径 A3= QW / Vwh =100/7×3600=39.7 cm2
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h2 =A3/( ? ×D2) =0.008/(3.1416×0.246)=10mm

D3 =

D2外2 ? 4 A3 / ?

= 0.156 2 ? 0.00397 / ? =171mm 所以 D 外= ? 185×7mm (4)氧枪全长及有效行程: 氧枪全长计算式为:

H l = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6 + h7 + h8 m
式中

h1 ——氧枪喷头端面最低位置至炉口距离,m,它等于炉役后期钢液面距炉
口距离 H c ? H b 减去钢液面距氧枪喷头端面距离 h0 , 一般 h0 =0.20~ 0.40,取 h0 =0.40m, h1 = H c ? H b - h0 =2.414+3.580-0.4=5.594m;

h2 ——炉口至烟罩下沿的距离,取 0.50m;

h3 ——烟罩下沿至斜烟道拐点的距离,取 3.5m;
该距离与烟道直径 D1 和斜烟 h4 ——斜烟道拐点至氧枪密封口上缘的距离, 道倾角 ? 有关, D1 =1.1×d=1.1 ? 2.384=2.622, ? 取 600 ,则:

h4 =

D1 sin? 0 ? ? ?+0.5=3.122m 90
2

h5 ——氧枪密封口上缘至氧枪喷头上升至最高点位置时的距离,取 1.0m;
h6 ——氧枪把持器下段要求的距离,一般 0.5m 左右; h7 ——把持器两个卡座中心线间距,取 4.0m;

h8 ——把持器上段至氧枪吊环中心线的距离,取 1.0m。
则氧枪全长:

H l = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 + h6 + h7 + h8
=9.592+0.5+3.5+ 3.122+1.0+0.5+4.0+1.0=18.216m 氧枪行程 H s 为氧枪喷头端面在炉内的最低点至氧枪喷头提 出密封口
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后上升到操作最高点位置的距离,即:

H s = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 =5.594+0.5+3.5+3.602+1.0=12.736m

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第五章 氧气转炉炼钢车间设计
现代转炉炼钢车间主要包括以下作业: 1)铁水预处理 应 3)转炉吹炼 4) 造渣剂和铁合金供应 坯输送 7)钢水炉渣的运输 2)铁水废钢供 6)连铸及铸 5)钢水炉外精练

8)烟气的净化和回收。 常将以上的作业分解到

各跨间完成, 从而构成了转炉炼钢车间的装料跨转炉跨钢水接受跨连铸跨等。 这 些跨间组成车间的主厂房。 转炉炼钢车间布置是将有关的设备布置到相应的跨间内, 确定各跨间的相对 位置, 并选择和设计合理的运输方法和设备,将各跨间及跨间内的设备间有机的 联合起来。

5.1 转炉炼钢车间的主厂房设计
(1)加料跨 加料跨的厂房高度取决于吊车轨面高度。一般来说采用混铁车供应铁水,铁 水吊车的轨面标高主要取决于能顺利向转炉输入铁水的操作要求。 铁水吊车的 轨面标高为 H= H1 ? h1 ? h2 ? h3 式中 H1 为转炉耳轴中心线标高, 1 为转炉耳轴水平中心线至铁水罐耳轴中线 h 线距离,h2 为吊车操作安全距离,h3 所以本设计 H=23m (2)转炉跨 转炉跨在转炉车间中厂房最高,设备最多,有多层平台的跨间。 ① 转炉耳轴标高 H1 查已有数据得,120t 转炉 H1 =10.40m ② 转炉平台标高 H2 该标高的确定是将转炉倾动至水平位置时, 以操作站在炉前操作平 台, 能方便的从炉内一定深度取金属样品和渣样为准。转炉平台一般由 下面的经验式确定:
H 2 ? H1 ? d H ? k 式中, 1 为转炉耳轴标高。 2

为吊车升高极限至轨面距离。

D 为转炉炉口内径,k 为常数,一般取 k=250 到 300mm。大炉取下限, 小炉取上限,所以 H2=10.4-2.384/2+0.25=9.458m
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③ 各平台设置 散状料系统的高位料仓平台,取其标高与料仓进料口的标高相同。 称量漏斗平台和汇总漏斗平台则视该处相关设备尺寸及其标高来确定。 烟气净化系统各平台,氧枪和副枪系统各平台,应尽可能利用称量漏斗 平台和汇总漏斗平台,必要时也可另设局部平台。 (3)连铸跨 ① 连铸机高度 H 连铸机高度是从拉矫机底座基础面至中间包顶面的距离。 H= H1 ? H 2 ? H 3 ? H 4 ? R =0.8+11+0.3+0.2+1.5 =13.8m 式中 H1 为拉矫机底座基础至铸坯底面距离,一般为 0.5~1.0m, H2 位孤形中心至结晶器顶面距离。常取结晶器长度的一半约 0.35~ 0.40m; H3 为结晶器顶面至处于上升位置时中间包水的距离,可取 0.1~0.2m; H4 为中间包全高,一般为 1.5~1.8m,较大的中间包可 取 2.0m。 ② 连铸机平台标高 h 该操作平台一般比结晶器顶面低 0.3~0.4m,本设计 h 取 12.8m ③ 连铸机流间距及铸机中心距 连铸机流间距主要取决于生产铸坯的最大宽度,结晶器的结构,扇 形段更换导轨设置以及一定的维修空间。本设计取流间距为 6.0m。 连铸机的中心距一般取决于操作浇注平台上中间包长度及其烘烧 设备的布置,铸机中心距 k, k=3a+2b+c 式中,a 为中间包长度,b 为处于操作位置的中间包与处于相临烘 烧位置的中间包的间隔距离,可取 4.0~5.0m,c 为处于两个相临烘烧 位置的中间包的间距,可取 1.0~1.5m,所以 k=3×10+2×4+1.2=39.2m (4) 各跨间布置 原料跨宽度为 24m,炉子跨宽度 23m,过度跨宽度 25m,连铸跨为 27×2m。

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5.2 转炉炼钢车间主要设备
(1)铁水供应 1) 每昼夜出钢炉数 A A=27000/365= 74 炉 总铁水吊车台数 N=
Akt 1440b

式中:A 为每昼夜出钢炉数 K 为吊车辅助作业系数 1.10 t 为一炉钢占用时间,一般为 12 到 19 分钟 b 为利用系数 0.8 所以 n=74×1.10×15/(1440×0.8)=1.02=2 台 2) 混铁车 参考《钢铁厂设计原理》 (下册)P157 表 7-7 混铁车系列参考数据选用 公称容量为 120t 的混铁车 (2)废钢供应 1) 废钢槽 容称 V=0.1G/0.9 ? = 0.1×130/(0.9×1)=14.4m3 数目 N1 ? 选 N=15 2) 吊车台数 N 2
N 2 = Akt /1440b

kAt =1.10×74×(2.5~5)/24=8.46~16.92 24

式中:t 为加一斗废钢占用吊车的时间(取 20mm) k 为吊车辅助作业系数 1.10
N 2 =74×20×1.1/(1440×0.8)

=1.41=2 台 (3)出渣系统 1) 渣罐数 n n=n1+n2+n3
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式中: n1 为车间周转使用渣罐数
n2 为炉下渣罐数+倒罐站渣罐数+连铸渣罐数 n3 车间备用渣罐数 (10~15)﹪n

其中 n1 = Aktn ′/24 n′=m 炉/( ? 渣 ? v 罐)=80.81 ? 130 ? 10-3 / 2.5 ? 12=0.35=1 k=渣罐装满系数 1.25~1.3 t=周期时间 3~6 小时 故 n1=74×1.0×1.3×(3~6)/24=11.5~23.1 n2=2+2+2=6 故 n=n1+n2+n3 ∴ n=25 2) 渣罐石车 选择渣罐车 3 台,载重量 120T (4)钢包容量及数量 ① G=130t ② n=n1+n2+n3 式中:n1 为车间周转使用钢包数 n2 为处于修理的钢包数 n3 为处于大修的钢包数 15%n 且: n1=At/1440 t 为每炉钢包周转时间 300min n3=3 取 n1=16 个

? n=15+3+12% n

=74×300/1440=15.4=16 n2=At/24T =74×49/24×40 =3.7 =4 故: n=n1+n2+n => n=24 (5)铁水处理设备 设置两台落地式扒渣机 (6)散状料高位料仓
29

t 为冷修时间 T 为钢包寿命

49h

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料仓容积=昼夜消耗量 ? 贮备时间/(装满系数 ? 堆比重) ① 石灰料仓 V=3.777 ? 130/94.945 ? 74 ? 12/(24 ? 1.0 ? 0.8) =239.1m3 ② 轻烧白云石料仓 V=1.210 ? 130/94.945 ? 74 ? 12/(24 ? 0.8 ? 1.7) =45.1 m3 ③ 萤石料仓 V=0.404 ? 130/94.945 ? 74 ? 12/(24 ? 0.8 ? 1.7) =15 m3 ④ 矿石料仓 V=0.807 ? 130/94.945 ? 71 ? 12/(24 ? 0.8 ? 2.7) =18.9 m3 ⑤ 备用料仓 设置一个容积为 100m3 的备用料仓,用来盛装调渣剂

5.3 连铸跨的参数设置及其设备
(1) 铸机机型的选择 车间实行 100﹪连铸,从生产率,铸机品种质量,铸坯断面,降低铸机高 度,节省基建和投资设备等方面综合考虑选择多点矫直直结晶器弧行板坯连 铸机. (2) 连铸机的主要参数 ① 最大浇注时间 tmax=(logG-0.2)f/0.3 式中 tmax—钢包允许的最大浇注时间,min; G—钢包容量,t; f—质量系数,主要取决于对浇注温度的控制要求.一般取 10-12. 本设计取 11. 所以 tmax=(log130-0.2)×11/0.3 =70.17min=70min ② 铸坯断面选择 由<<钢铁厂设计原理>>(下册)选择 250×(700~1600) ③ 拉速 常取 1.3~1.5m/min 本设计取 1.5m/min
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④ 流数 N=G/tFVρ 式中:G—钢包容量,t; t—钢包浇注时间, min; F—铸坯断面面积; V—该断面的工作拉速 ρ —铸坯密度,镇静钢取 7.6-7.8t/m3 所以 N=130/[70×(0.25×0.7~0.25×1.6)×1.3×7.7] =1.05~0.46 既 2~1 流 取 N=2

⑤ 弧行半径 弧行半径也可根据经验公式(F 式)估算:R=KD 式中:K—系数.一般取 K=35~45、D—铸坯厚度 所以 R=0.25×44=11

据上取弧行半径 R=11 m ⑥ 连铸机生产能力的确定 A 浇注周期 T=t1+nt2 式中:T—浇注周期,min t1—准备时间,板坯连铸机约 25′~ 45′,取 40′ n--平均连铸炉数;3~6,取 5 t2—单炉浇注时间,它是指从中间已开浇至浇注完的时间,若连铸 则为 nt2. 单炉浇注时间按下式计算 t2=G/BDPVN 式中:G—平均每炉产钢水量,t; B—铸坯宽度,m; D—铸坯厚度,m V—工作拉速,m/min; N—流速. 所以 t2=120/[(0.7~1.6)×0.25×7.7×1.3×2]
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=34.25′~23.98′ 所以 T=40+5×(34.25~23.98)=211.25~159.90 B 连铸机的作业率 n=[(T1+T2)/T0]×100%=[(T0+T3)/T0]×100% 式中:n—连铸机年作业率,%; T1—连铸机准备工作时间,h; T2—连铸机年浇注时间,h; T3—连铸机的非作业时间,h. T0—年日历时间,8760h; n=(8760-1880)/8760=78% T3=340+450+230+315+315=1880h T3 分别是年度大修,中修,定期小修,更换结晶器,等待,内部故障,外部 故障. C 生产能力 1) 理论小时产量 Q=60NBDVρ 式中 Q—连铸机理论小时产量,t/h; B—铸坯宽度,m; D—铸坯厚度,m; V—工作拉速,m/min; ρ —铸坯密度,t/m3; N—流速. 所以 Q=60×2×(0.7~1.6)×0.25×1.3×7.7 =210.25~480.11(t/h) 2) 连铸机的日平均产量 A=1440×GnY/T 式中 A—连铸机的日平均产量.t/d; 1440—一天的时间,min; T—浇注周期,min;
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G—每炉钢的平均出钢量,t; n—平均连铸炉数; Y—连铸坯收得率,%. 所以 A=1440×120×5×98%/(211.25~159.90) =4008.1~5295.31t/d 3) 平均年产量 P=365An =365(4008.1~5295.31)×78% =114~150 万吨 4) 最高日产量 Amax=GYZ 式中 Z—最高日浇注炉数,Z=1440n/(T+△T), △T 为等待时间 这里△T=(211.25~159.9)-40=171.25~119.9 所以 Z=1440n/(T+△T)=19~26 炉 这里 n=5,T=(211.25~159.9)min (3) 中间包主要工艺参数 ① 容量 Gm=1.3Fυ ρ tN 式中:F--铸坯断面积,m2 υ --工作拉速,m/min t--更换钢包时间,min N--流数;
? --钢水密度,t/m
3

所以 Gm=1.3×(0.25×1.6)×1.3×1.2×2×6.9 =11.20t 另外中间包的容量也可按钢包容量的 15-40%确定,故本设计取中间包为 52t ② 钢液面深 1.1m,液面距上口 200mm. ③ 水口直径 d= G max m? h
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式中:m—每流铸坯水口个数; h—中间包内钢液面深度,cm Gmax—最大工作拉速时钢水流量,kg/min

? -- 水 口 流 量 系 数 , 低 碳 钢 取 16-18, 合 金 钢 取 10-14
kg/min·cm5/2 d= 4004 ( 2 ? 17 ? 110 ) =3.35cm=33.5mm ④ 中间包承载设备 每台连铸机配备两台中间包小车. (4) 结晶器主要参数 ① 断面尺寸 B'=B×1.02=(0.7~1.6)×1.02=0.714~1.632 D'=D×1.03=0.25×1.03=0.2575 ② 结晶器长度 Lm= (

?
km

) 2?

式中: ? =坯壳厚度,取 17mm; Km=24mm/ min V=1.5m/min 所以 Lm=(17/24)2×1.3 =0.653m=653mm 故, 结晶器长度 L L=Lm+(0.08~0.12)=653+(80~120)=733~773=750mm ③ 结晶器铜壁厚度 有效厚度取 30min ④ 结晶器锥度 V=0.9~1.3%/m=1.2%/m ⑤ 结晶器水缝面积 Sw=10000W/36Vw 式中:W—结晶器总耗水量 Vw—结晶器水缝内冷却水流速
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所以 Sw=10000×100/(36×6)=2864.6mm2 ⑥ 拉坯阻力 F F=(10000~15000)L0 式中 L0 结晶器周边长,m。 F=3000~4500N

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第六章 车间生产过程概述
现代转炉炼钢车间设计要求采用大型,高效,连续化的设备,先进的生产工艺, 集中紧凑的布置及合理的运输过程;采用控制生产和管理;合理利用和节约能源, 便于实现生产过程的机械化,自动化和连续化,有利于新技术的推广和应用;能充 分利用本业生产的各种副产品,开展综合利用,实现良好的环境保护,具有交好的 生产条件,保证本企业生产的正常运行.本设计本着实事求是的原则,力图达到以 上要求,具体设计如下所述:

6.1 车间总体布置与组成
(1) 车间布置以高炉—混铁车线路—转炉成直线分布三台连铸机采用横向布 置,设置在转炉的一侧,车间实行全铸. (2) 混铁车进入转炉车间前,进行铁水预处理(脱 S.P)并设有扒渣设施. (3) 设置一条热送轨道至热渣厂. (4) 连铸机出坯方向与连铸机方向平行,既纵向出坯.

6.2 炼钢厂生产过程所采用的先进设备及技术
炼钢厂生产工艺流程: 高炉铁水—混铁车—铁水预处理—倒罐站—扒渣—复吹转炉—挡渣出钢 —RH(CAS-OB)处理—连铸—热渣厂 (1)混铁车预喷粉脱 S 装置(T.D.S) 铁水预处理采用铁的 TDS(TORPTADO-DT-SNPHHURIATION)处理高炉运 来的铁水,设备作业率 90%,可使铁水中 S 降低其含量的 80%左右,铁水温度 在 1300℃以上,脱 S 采用石灰粉(CaO). (2)转炉顶底复吹技术 转炉采用顶底复吹技术,可使吹炼平稳,喷溅少,易于控制成渣过程及 增大熔池搅拌强度,节能降耗,提高产品质量. (3)转炉氧枪装置 氧枪上部弯管采用法兰于下部氧枪体联接形式,便于安装,拆卸.氧枪 喷头采用拉瓦尔形式,在高速氧流作用下,有较好的熔池搅拌能力,而且吹 炼是枪位可较高,有利于提高氧枪寿命及炉龄. (4)转炉副枪装置 副枪通过计算机实现计算机控制,能保证快速检测熔池温度,碳样及
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液面位置并取样. (5)炉外精练技术 采用炉外精练可以减轻转炉负担,改善和提高钢的质量.本设置采用 的精练设备有 RH 和 CAS-OB.RH 处理后可使钢中 S 降至 10PPM,H 降至 0.6-1.0 以下,N 降至 25-30PPM,O 降至 20PPM 以下,CAS-OB 处理后可使钢 水升温,进行成分微调. (6)高度自动化控制 利用计算机实现转炉炼钢的自动化控制,底吹气体的模式设置,切换 时间以及起始搅拌时刻均由仪表系统设定,连铸部分的自动化控制采用两 级制,由电气系统,可编程控制器及数字仪表系统组成的基础自动化控制 系统. (7)结晶器在线调宽技术 在浇注过程中实现结晶器宽度的调整,是实现连铸板坯热送,热装,连 铸,连扎的前提之一.此设计中采用结晶器在线调宽技术,可生产各种不同 宽度的板坯. (8)连铸坯热送 连铸坯热送至热扎,是炼钢节能的重要措施,其实现是以生产合格的高 温无缺陷铸坯为前提条件.热送热扎也是提高生产效率,加快固转,便于管 理的重要手段.

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第七章 车间人员编制
7.1 炼钢车间定员表
表 7-1 炼钢车间定员表 序号 (一) (1) ① ② ③ ④ ⑤ 岗位或工种 生产准备作业区 废钢料厂 日班作业长 组长 废钢准备 废钢称重 废钢切割、打包工 小 (2) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 计 1 1 1 2 6 11 1 1 2 6 10 1 1 2 6 10 1 1 2 6 10 3 1 4 4 8 24 44 一班 二班 三班 四班 5%补勤 合计

副原料 日班作业长 组长 散状材料管理工 专用材料供应站管理工 铲车司机 洗修工 生产备件管理 小计 1 1 2 2 3 2 3 14 6 6 6 2 1 2 2 1 1 2 2 1 1 2 2 1 1 4 8 8 6 2 3 34

(二) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)

炉前作业区 日班作业区 生产调度 日班准备长 四班作业长 转炉冶炼工 炉下操作工 精炼组长 1 2 1 1 4 1 1
38

1 2 2 2 8 1 1 4 1 1 1 4 1 1 1 4 1 1 4 16 4 4

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) (8) (9) (10) LF 冶炼工(含配电、喂丝) 吹氧工 炉子维护 小计 (三) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 砌筑作业区 日班作业长 资料周期及耐材管理 砌炉组长 转炉、BOF 盖 砌包组长 拆包工 钢包修砌工 装包、烘包、及钢包管理 滑动水口及透气砖维修 小计 (四) (1) (2) (3) (4) (5) 运转作业区 二班作业长 废钢料场起重机司机 (三台) 转炉跨起重机司机(二台) 精炼跨起重机司机(二台) 连铸、 出坯跨起重机司机 (二 台) (6) 专用材料供应站起重机司机 (三台) 小计 (五) (1) (2) (3) 检化验作业区 日班作业长 分析技术员 分析 小计 1 1 1 3
39

3 1 1 20

3 1 1 18

3 1 1 18

3 1 1 18 4

12 4 4 62

1 2 1 3 1 2 5 4 3 22 10 4 4 2 5 4 4 4 1

1 2 1 3 2 2 10 16 3 42

1 4 3 4 3

1 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3 4 3

2 16 12 16 12

4

4

4

4

16

19

19

18

18

4

78

1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 4 8

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) (六) (1) (2) (3) 供配电作业区 总降压变电所值班 转炉变电室值班 炼钢区值班 小计 (七) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 计算机房 总负责人 分负责人 系统管理 硬件管理 数模管理 软件管理 资料介质管理 运行操作 小计 (八) (1) (2) (3) (4) (5) 点检作业区 值班作业区 机械点检作业区 电气点检作业区 仪表点检作业区 日保作业区 小计 合计(一)~(八) (九) 技术和管理干部 总计 35 20 18 16 10 99 5 35 20 18 16 10 104 422 45 467 1 2 3 3 3 3 3 1 19 4 4 4 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 6 6 6 6 3 1 33 2 1 1 4 2 1 1 4 2 1 1 4 2 1 1 4 1 8 4 4 17

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7.2 连铸车间定员表
表 7-2 连铸车间定员表 序号 (1) 岗位或工种 连铸车间 技术管理干部 管理干部 技术干部 安全劳资员 ① 浇注作业区 作业长 浇注操作工 钢包操作工 中央控制室 小计 ② 铸坯管理作业区 作业长 出厂管理室 检查精整组 铸坯储存区 铸坯控制室 冷床收集区 小计 ③ 中间包修砌区 作业长工 装包拆包组 解体涂层组 小计 ④ 生产准备区 作业长 1 1 1 6 4 11 1 6 4 11 1 6 4 11 1 6 4 11 1 6 4 11 5 30 20 55 1 2 2 4 2 4 15 1 2 2 4 2 4 15 1 2 2 4 2 4 15 1 2 2 4 2 4 15 1 1 8 8 16 8 16 60 1 2 1 4 8 1 2 1 4 8 1 2 1 4 8 1 2 1 4 8 4 8 4 16 32 6 2 4 1 6 2 4 1 一班 二班 三班 四班 常白班 合计

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江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) 浇钢准备组 设备监控组 小计 合计①~④ (2) 离检车间 车间主任 技术干部 安全劳资员 管理组 生产准备维修 结晶器维修 扇形段维修 小计 (3) 运转车间 安全劳资员 车间主任 技术管理干部 合计 (4) (5) 水处理 煤气精制 总计(1)~(5) 4 3 4 3 4 3 4 3 1 2 3 5 4 1 1 2 3 5 20 13 237 2 2 2 2 2 2 2 2 25 1 2 1 5 6 10 1 2 1 5 6 10 8 33 2 3 6 2 3 6 166

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第八章 技术经济分析
8.1 单位产品的收入估算表
单位产品的收入估算表参见表 8-1.
表 8-1 单位产品收入估算表(单位:元) 序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 良坯 转炉渣 转炉灰 转炉煤气 OG 蒸汽 其他 合计 单位 Kg kg kg m m
3

产量 1000.00 88.84 12.75 68.21 21.05

单价 3.500 0.100 0.030 0.080 0.090

金额 3500.000 8.884 0.382 7.562 1.895 5.000 3521.61

3

8.2 成本估算表
成本估算表参见表 8-2
表 8-2 单位产品成本估算表[钢种 Q235](单位:元) 序号 项目 原材料 铁水 废钢 1 硅铁 锰铁 冷却剂 铁矿石 辅助材料 石灰 2 轻烧白云石 增碳剂 萤石 kg kg kg kg
43

单位

单价

单耗

金额 2845.06

kg kg kg kg kg kg

2.500 3.100 5.800 7.800 2.200 0.720

850.017 203.223 4.508 6.755 2.303 8.500

2125.043 629.991 26.146 52.689 5.07 6.12 76.32

0.240 0.460 1.470 0.780

39.781 12.744 0.916 4.255

9.547 5.862 1.530 3.319

江西理工大学 2010 届本科生毕业设计(论文) 耐火材料 覆盖剂 连铸保护渣 探头 生产备件 燃料动力 氧气 氮气 氩气 3 电 软水 纯水 工业水 循环水 焦碳 4 工资及福利 制造费用 5 折旧 修理 6 合计 m m m
3

kg kg kg 个

3.350 0.500 1.000 6.500

15.000 0.420 0.500 0.400

50.25 0.21 0.50 2.60 2.50 22.40

0.240 0.090 4.250 0.200 0.010 0.010 0.002 1.000 1.800

48.166 19.650 0.547 19.660 34.782 49.787 54.293 1.070 0.687

11.560 1.770 2.320 4.010 0.180 0.500 0.110 1.070 0.880 1.35 44.23 31.05 13.18 2945.13

3

3

kwt t t t t t

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参考文献
(1) 李传薪主编:钢铁厂设计原理,冶金工程出版社 1997 (2) 戴云阁 李文秀 龙腾春主编:现代转炉炼钢 东北大学出版社 1998 (3) 王德全主编: 冶金工厂设计原理 东北大学 (4) 杜挺 邓开文等著: 钢铁冶炼新工艺,北京大学出版社.1994 (5) 潘毓淳主编: 炼钢设备 冶金工程出版社 1992 (6) 陈家祥主编: 钢铁冶金学(炼钢部分) 冶金工程出版社 1990 (8) 毕梦林主编: 技术经济学 东北大学出版社 1997 (9) 侯安贵,蒋晓放 .宝钢炼钢的技术进步与展望. [J].宝钢技术. 2008,2. 28(1) :7-10. (10) 于亦峰.世界转炉炼钢现状及科研方向. [J].柳钢科技. 2003, 17(8) :56-60. (11) 赵征志.我国钢铁工业产业现状及其发展. [J].新材料产业. 2008, 52(17) :31-34. (12) 潘秀兰,王艳红,梁慧智等.日本转炉炼钢工艺的最新进展. [J].冶金信息导刊.2009, (13) 刘浏.中国氧气转炉炼钢技术的进步. [J].中国冶金.2005, 53(3) :33-35. (14) LIU Yue, WU Wei, LIU Liu, LIU Ming, LI Yang-zhou. Thermodynamics B

ehavior of Titanium for BOF Smelting Bearing Steel. JOURNAL OF IRON AND STEEL RESEARCH, INTERNATIONAL· 2006, 13(6): 74-78.

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外文资料

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中文译文

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致 谢

本设计在佟志芳老师的辛勤指导下独立完成,从查资料到冶金计算,绘制图 纸最后论文的完成,期间我们克服了不少困难,佟志芳老师都给予精心指导,为此 付出了大量的精力。 他严谨的治学态度,深厚的专业造诣和诲人不倦的高尚师德, 始我终生难忘这样一位良师益友,在此特向佟志芳老师致以崇高的敬意和衷心的 感谢! 本次设计也得到了很多同学对设计方法改进的建议和热情帮助,在此向他 们表示诚挚的感谢。

2010 年 6 月

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