炼钢转炉设计

- 1 -任务要求：含 C 3.9%，Si 0.6%，50t 复吹转炉炉型专业班级： 冶金工程 3 班学生姓名： 李源祥指导教师： 杨吉春完成时间： 2011 年 11 月 25 日- 2 -1.炼钢课程设计目的与内容1、炼钢课程设计的目的炼钢课程设计属于钢铁冶金专业的实践性教学环节，要求学生查阅相关资料，在指导老师的具体指导下，合理选择工艺参数、配料，使物料平衡、热平衡等工艺过程，及其绘图等，使学生经物料平衡计算，了解加入炉内参与炼钢过程的全部物料与产物之间的平衡关系。经热平衡计算后，了解炼钢过程的全部热量来源与支出之间的平衡关系。经炉型设计和绘图，掌握炉型对尺寸的计算方法。对提高学生工程实践及独立分析解决问题的能力，培养创新意识，同时，加深了学生对炼钢原理，炼钢工艺等专业知识的理解，提高专业水平具有重要意义。2、炼钢课程设计的内容1.转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算；2.复吹转炉炉型设计计算及绘图。3.设计具体要求：铁水含 C 3.9%，含 Si 0.6%，50t 炉型图。- 3 -2.转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算2.1 物料平衡计算2.1.1 计算原始数据基本原始数据有：冶炼钢种及成分、铁水和废铁的成分、终点钢水成分；造渣用溶剂及炉衬等原材料成分；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率；其他工艺参数。表 2-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值成分含量/%类别 C Si Mn P S钢种 Q235 设定值 0.18 0.25. 0.55 0.045 0.050铁水设定值 3.90 0.60 0.30 0.10 0.040废钢设定值 0.18 0.25 0.55 0.030 0.030终点钢水设定值 0.10 痕迹 0.18 0.020 0.020注：本计算设定的冶炼钢种为 Q235A。C和Si按实际生产情况选取； Mn、P和S分别按铁水中相应成分含量的 30%、10% 和 60%留在钢水中设定。表 2-2 原材料成分成分含量/%类别Ca SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaF2 FeO P2O5 S CO2 H2O C 灰分挥发分石灰 90.00 2.50. 1.50 1.20 0.08萤石 5.00 0.50 3.00 89.60 0.50 0.05 2.35生白云石52.00 0.50 25.00 2.00 0.002 0.01矿石 0.5 4.1 0.33 0.9 66.0 28.0 0.02 0.15炉衬 1.40 2.00 78.80 0.50 0.50 15.0焦炭 0.58 81.5 12.4 5.52注：炉衬配比：（镁碳砖） ，镁砂：8085% 碳：1520%碳的有效成分：99.56% ，余为挥发分：0.44% 。表 2-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）成分回收率/%类别 C Si Mn Al P S Fe- 4 -硅铁 73.00/75 0.50/80 2.50/0 0.05/100 0.03/100 23.92/100锰铁 6.60/90 0.50/75 67.8/80 0.23/100 0.13/100 24.74/100注：10%的 C 与氧气生成 CO2表 2-4 其他工艺参数设定值名称 参数 名称 参数终渣碱度 w(CaO)/w(SiO)=3.5 渣中铁损( 铁珠) 为渣量的 6萤石加入量 为铁水量的 0.3 氧气纯度 99.6，余者为 N2生白云石加入量 为铁水量的 2.5 炉气中自由氧含量 0.5(体积比)炉衬蚀损量 为铁水量的 0.3 气化去硫量 占总去硫量的 1/3终渣w(FeO)含量(按向钢中传氧量w(Fe2O3)1.35w(FeO)折算)15而 (Fe2O3)/ (FeO)=1/3,即金属中C的氧化产物 w(Fe2O3)5，w(FeO)=8.25金属中C 的氧化物90C 氧化成CO，10C 氧化成CO2烟尘量 为铁量的 1.5(其中 w(FeO)为 75w(Fe2O3)的 20)废钢量由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的6.33，废钢比为5.95喷溅铁损 为铁水量的 1 矿石加入量 铁水的 1%2.1.2 物料平衡的基本项目收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、白云石、矿石） 、氧气、炉衬蚀损、铁合金。支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。2.1.3 计算步骤以 100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分。总渣量包括铁水中元素氧化，炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表 2-5表 2-7。总渣量及成分如表 2-8 所示。- 5 -表 2-5 铁水中元素的氧化产物及其成渣量元素 反应产物 元素氧化量/ 耗氧量/ 产物量/ 备注CCO 3.8090%=3.420 4.560 7.980 CCCO 2 3.8010%=0.38 1.013 1.393 Si Si(SiO2) 0.60 0.686 1.286 入渣Mn Mn(MnO) 0.120 0.035 0.155 入渣P P(P2O5) 0.080 0.103 0.183 入渣SSO2 0.021/3=0.0067 0.0067 0.013 SS+CaO(CaS)+(O) 0.022/3=0.0133 -0.007 0.030（CaS）入渣Fe Fe(FeO) 0.57756/72=0.449 0.128 0.577 入渣（表 2-8）Fe(Fe 2O3) 0.399112/160=0.279 0.120 0.399 入渣（表 2-8）合计 5.348 6.645 成渣量 2.630 入渣组分之和注：由 CaO 还原出的氧量；消耗 CaO 量=0.013356/32=0.0233。表 2-6 炉衬腐蚀的成渣量成渣组分/ 气态氧化物/ 耗氧量/炉衬蚀损渣量/ CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CCO CCO2 CCO，CO 20.3(表 2-4) 0.004 0.006 0.236 0.002 0.0020.315%90%28/12 =0.09450.315%10%44/12 =0.01650.315%（90%16/12+10%32/12）=0.066合计 0.25 0.111 0.066表 2-7 加入溶剂的成渣量成渣组分/ 气态氧化物类别加入量 CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2萤石 0.5 0.003 0.015 0.015 0.003 0.448 0.005白云石 2.5 1.30 0.625 0.013 0.05石灰 4.303 3.773 0.065 0.108 0.052 0.008 0.002- 6 -矿石 1.0 0.005 0.003 0.041 0.009 0.660 0.002合计 5.078 0.0696 0.177 0.126 0.660 0.003 0.010 0.448 0.005 0.002成渣量 6.572注：.石灰加入量：渣中已含 CaO=-0.0233+0.004+1.30+0.003=1.2837kg；渣中已含 SiO2 =1.286+0.006+0.015+0.013+0.021=1.341kg ；因设定终渣碱度R=3.5，故石灰加入量为：R(SiO 2)-(CaO)/(CaO, 石灰)-R(SiO 2， 石灰)=3.410/(88.0%-3.52.50%)=4.303.石灰加入量=(石灰中 CaO 含量）-（石灰中 SCaS 自耗的 CaO 量）表 2-8 总渣量及其成分炉渣成分/ CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS 合计元素氧化成渣 1.286 0.155 0.577 0.399 0.183 0.030 2.63石灰石成渣量 3.773 0.108 0.065 0.052 0.007 4.005炉衬蚀损成渣 0.003 0.005 0.236 0.001 0.001 0.246生白云石成渣 1.30 0.013 0.625 0.050 1.988萤石成渣量 0.015 0.003 0.015 0.448 0.003 0.484矿石成渣量 0.005 0.041 0.003 0.009 0.280 0.660 0.002 1.000总成渣量 5.081 1.468 0.932 0.162 0.155 0.857 1.060 0.448 0.186 0.039 10.388质量分数/% 48.91 14.13 8.97 1.56 1.49 8.25 10.21 4.31 1.79 0.38 100.00.总渣量计算如下：表中除(FeO)和(Fe2O 3)以外的总渣量为:5.081+1.468+0.932+0.162+0.155+0.448+0.186+0.039=8.471，矿石成渣量中(FeO)和(Fe2O3 )所占比例：（0.280+0.660）/（8.471+0.280+0.660）=9.988%+r倾动机构类型：本设计采用悬挂式，优点是设备轻，结构紧凑，占地面积少。3.5 氧气顶底复吹转炉供氧系统氧气转炉炼钢车间的供氧系统一般由制氧机，加压机，中间储氧罐，输氧管，控制闸门，测量仪表，及喷枪主要设备组成。3.6 底吹元件本设计为增加废钢型顶底复合吹炼法。不仅在转炉底部布置喷吹惰性气体或中性气体 N2 来加强搅拌，还考虑在转炉底部喷吹小部分燃料与氧气。为炉膛提供更多热量，补偿废钢加入所吸收的热量，使转炉冶能够炼顺利进行。(1) 底气用量在底部吹 N2、Ar、CO 2 等气体时，供气强度小于 0.03 m3/（t min） ，其冶金特点接近顶吹法；达到 0.2 0.3m3/（t min） ，则可以降低炉渣和金属的氧化性，并达到足够的搅拌强度。最大供气强度一般不超过 0.3 m3/（t min） 。全程吹 Ar，成本太高；全程吹 N2，又会增加钢中的氮。所以，本设计采用底部全程供气，但是前期吹 N2，末期再改吹 Ar；供气强度为 0.2 m3/(tmin)。(2) 供气构件根据本设计的底部喷吹 N2 和 Ar，选择砖型供气元件，且为弥散型透气砖。4 个人总结为期两周的炼钢课程设计结束了，在此过程中，我们通过查找大量资料，请教老师，以及不懈的努力，最终按照指导老师的要求逐步完善设计方案，对指导老师提出的问题进行了详细的修改。较好地完成了设计任务。不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。- 21 -更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始有些茫然，不知从何入手。但在老师和同学的指导帮助下，使我顺利完成了