年产200万吨转炉炼钢厂毕业设计说明书

年产200万吨连铸坯的全连铸转炉炼钢车间工艺设计专业冶金工程姓名指导老师设计总说明转炉炼钢是目前钢生产的主要方式，其技术、设备和工艺比较成熟，钢的产量和质量有较高的保证。它连接着炼铁、精炼过程，为连铸过程提供原料，是现代钢铁企业生产环节中不可缺少的一部分。本设计以炼钢工艺设计为中心，在查阅和借鉴国内外钢铁企业的设计资料的基础上，结合理论知识和实习教学内容，根据设计任务书的要求，选择了顶底复吹转炉和全连铸生产工艺。其工艺流程如下所示铁水预处理LDLFCC。设计内容包括产品方案的确定、物料平衡及热平衡计算和氧气顶底复吹转炉的炉型设计。此外，还根据生产的品种进行了炼钢生产工艺设计、车间的工艺布置、各跨间的主要设备选型以及各项技术指标的确定；在此基础上，完成车间平面图和、转炉剖面图各一张。关键词工艺设计，全连铸，顶底复吹转炉，工艺流程，炉外精炼目录1绪论52炼钢厂总体设计方案621年生产能力的确定6211初始条件6212转炉坐数及公称容量选择622炼钢生产流程723原材料方案7231铁水的供应与预处理7232废钢的供应7233散状料供应8234铁合金料供应8235氧气的供应824车间布置方案83转炉炉型及氧枪设计831转炉炉型设计8311炉型及炉容比确定9312转炉参数设计9313支承结构12314倾动机构1232氧枪喷头设计12321氧枪喷头设计12322氧枪枪身设计1333底部供气元件设计15331底气种类15332供气构件的选择15333喷嘴数量及布置154转炉炼钢的生产工艺设计1541主要原材料的技术要求15411金属料15412造渣材料16413氧化剂1742装料制度1743供气制度17431供氧制度17432底部供气制度1844造渣制度1845温度控制2046终点控制和出钢2147脱氧合金化2148精炼和连铸225车间主体设备选型2251铁水供应设备2252废钢工段2353连铸机的设计及选型24551连铸机的主要工艺参数24552连铸机生产能力的确定2657中间包及其载运设备28571中间包容量的确定28572中间包参数的确定28573中间包车2958结晶器的设计和选用2959二次冷却装置30510引锭装置30511切割装置316炼钢车间生产工艺布置3161主厂房的工艺布置3162原料跨间的布置3163转炉跨间的布置32631炉子跨的高度布置32632炉子跨的纵向布置36633炉子跨的横向布置3664出钢跨和精炼跨的布置3665浇注跨间的布置377转炉车间环境保护系统设计3871转炉烟气净化系统设计39711转炉烟气净化方法的选择39712转炉烟气净化工艺设计39713烟气净化系统的主要设备3972资源综合利用40721资源再利用40722转炉固体废弃物的再利用40723转炉气体废弃物的再利用408生产组织与人员编制409车间主要技术经济指标44致谢451绪论顶底复合吹炼法是在考虑顶吹和底吹方法的优点之上提出的。从顶部用氧气和底部用氧气和氩气（有时也用氮气）吹炼炉内金属。用氧气顶吹可以比较快而容易形成流动性好的含铁石灰渣，并在炉内燃烧部分CO，因此在装料中可以使用的固体废钢比例较大。底吹可以使熔池得到充分搅动而加速熔炼过程，降低铁在渣中的损失和金属的氧化程度。因此顶底复吹转炉炼钢法充分发挥了顶吹和底吹的优点。其优点概括为1提高了各种金属的收得率；2降低了铁合金的用量；3降低了附加料的消耗；4改善了钢的质量，因为在过程终了时吹入惰性气体而减少了金属中的气体含量；5降低了氧气的消耗（铁的氧化所用的氧较少）。本设计内容是一新建年产200万吨全连铸转炉炼钢厂，其主要产品有普碳钢、低合金钢。本设计的氧气转炉炼钢车间由以下几部分组成主厂房（其中包括加料跨、转炉跨、精炼跨、连铸跨等几个跨间）；以脱硫为主的铁水预处理站；铁水倒罐站；废钢堆料场；铁合金料仓及散料储运设施；厂中设有渣场以及主控制、工具房的设施。根据任务设计要求及现代转炉炼钢的现状及趋势，确定基本的工艺流程如下总体上，本设计力求保证整个炼钢车间物流的顺行，操作及控制的便利，同时在厂内特别是转炉上注意烟尘的处理，保证生产环境的清洁、整齐。2炼钢厂总体设计方案21年生产能力的确定211初始条件现代氧气转炉炼钢车间一般由以下各部分组成主厂房（包括炉子跨、原料跨、炉外精炼及钢包转运跨、浇注系统各跨间）；铁水预处理站及铁水倒罐间或混铁炉间；废钢堆场与配料间；铁合金仓库及散状原料储运设施；中间渣场；耐火材料仓库；一、二次烟气净化设施及煤气回收设施；水处理设施；分析、检测及计算机监控设施；备品备件库、机修间；生产必须的生活福利设施；水、电、气（氧、氩、氮、压缩空气）等的供应设施。212转炉坐数及公称容量选择根据生产规模和产品方案计算出年需要钢水量年需钢水量良坯收得率年需良坯量本设计年需连铸方坯200T，连铸坯收得率设为95，则104年需钢水量200/95211T104104计算年出钢炉数（按2吹2计算）年出钢炉数22冶炼周期年炼钢时间冶炼周期转炉作业率日历时间转炉作业率100100888日历天数转炉有效作业天数32065转炉年有效作业天数日历天数扣除大于20MIN以上的一切检修和故障时间总和。本设计取320天；冶炼周期按转炉容量大小确定，本设计取38MIN，则年出钢炉数23658882460/3824565（炉）每天出钢炉数年出钢炉数/年作业天数24565/32077（炉）平均炉产钢水量年产钢水量/年出钢炉数2110000/2456586T按标准系列确定炉子的容量转炉容量标准系列为20T、30T、50T、100T、120T、150T、200T、250T、300T。本设计选定100T转炉2座，按照2吹2方式生产。最后核算车间年产量10024565095233T良坯。10422炼钢生产流程高炉铁水200T混铁车铁水预处理间铁水倒罐站铁水罐测温取样扒渣200T转炉钢包回转台连铸机铸坯。23原材料方案231铁水的供应与预处理本设计中混铁车供应铁水，混铁车供应铁水系统包括脱硫站、倒渣站和铁水倒罐站。其工艺流程为高炉铁水出到混铁车内，由铁路机车牵引到脱硫站进行铁水预处理后运送到铁水倒罐站，不需要预处理的铁水直接运送到铁水倒罐站。当转炉需要铁水时，在铁水倒罐站将铁水兑入到铁水罐内，然后移送到转炉加料跨，用天车吊起来运至炉前兑入转炉内，混铁车在返回高炉待用。232废钢的供应废钢的堆放实行分类存放，特别是含合金元素的废钢更应当注意分类储存。对废钢中易爆炸物和封闭容器要十分注意清除及处理，保证生产安全。根据没炉所需要废钢量控制轻、重型废钢和不同种类型废钢的比例装入料斗，并用轻型废钢铺底。大型转炉炼钢车间通常设单独的废钢间。废钢间的面积决定于废钢需要的堆存用面积、铁路条数、料槽位置及称量设备占用面积。233散状料供应为保证转炉正常生产，本设计车间在靠近转炉处设有散状料堆场，各种散状料的储存量按20天储存。为便于运输带自动卸料、车间内在靠近主厂房附近位置设置地下料仓，其兼有部分储存和转运作用。从地下料仓向高位料仓的供料方式，本设计中采用全胶带运输。设置高料仓在于起到临时储料的作用，并利用重力方式向转炉及时和可靠的供料，保证转炉正常生产。本车间采用共用料仓供料，以相互支持供料，并避免由于转炉停炉后料仓内剩余石灰的粉化。高位料仓的数目决定于散状料的种类及料仓共用情况。234铁合金料供应铁合金的供应系统一般由炼钢厂铁合金间、车间铁合金料仓和输送设施、向钢包加料设施等几部分组成。一般情况下，在铁合金仓库内进行铁合金料的储存、烘烤以及加工成合格块度等任务。料间储存面积主要取决于铁合金的日消耗量、堆积密度及储存天数。235氧气的供应氧气转炉炼钢要消耗大量的工业纯氧，氧气纯度要求在995以上。因此，在本设计中应当具有相当大规模的空气分离（制氧）设备。为了适应氧气转炉炼钢工艺的要求，炼钢厂的供养系统一般是由制氧机、加压机、中压储氧罐、输氧管、控制闸阀、测量仪表和喷枪等主要设备组成。24车间布置方案本设计中，全连铸氧气顶底复吹转炉炼钢车间的主体部分依然是主厂房部分，是以加料跨、炉子跨和浇注跨三个主体跨间为核心部分。为使各种物流运行顺畅，加料跨和浇注跨采取异侧布置。即炉子跨布置在主厂房的中间部位，炉子跨的异侧为原料跨，另一侧为浇注跨，可实行两面操作，一次兑铁水和加废钢，另一侧出钢。厂房布置最终确定为以三跨为核心的多跨式布置，即在三跨的基础上加设精炼跨、出坯精整垮等跨间。3转炉炉型及氧枪设计31转炉炉型设计转炉炉型是指砌筑耐火材料后的转炉内部形状。炉型设计时炉体设计的关键。炉型的选择和各部尺寸确定是否合理，直接影响着工艺操作，转录寿命，钢的产量和质量以及炉子的生产率。本设计根据任务书中的生产规模及产品要求，结合转炉发展状况和工艺特点，对转炉的炉型、炉衬等的选型和设计步骤如下311炉型及炉容比确定本设计方案选100T转炉，采用氧气顶底复合吹炼工艺，钢水收得率为95，最大废钢比为20，采用废钢矿石冷却法冷却。根据原始条件，熔池类型采用截锥形炉型，并制作成死炉底。筒球转炉新砌炉衬的炉容比推荐值为085095M3/T。本设计取09。312转炉参数设计炉型各部分的主要参数和尺寸熔池尺寸的确定。氧气顶吹转炉熔池直径计算过程如下确定吹氧时间拟建炼钢车间入炉铁水为低磷铁水，取吨钢耗氧量为57M3/T，吹氧时间为14MIN，则供氧强度57/14407M3/（TMIN）DK155415M/104式中G新炉金属装入量，TT平均每炉钢吹氧时间，MIN，为14MIN；K比例系数，查表取155。熔池深度H是指熔池处于平静状态时，从金属液面到炉底最深处的距离，它和氧流量、喷枪结构的关系比较密切。现计算如下H2379046DVC取钢水收得率为95，则金属装入量为G100110110TVCG/P110/68162MH14M3216041579球冠的弓形高度H1015D015415062M炉底球冠曲率半径R091D091415378M炉帽尺寸的确定炉帽倾角倾角过小，炉帽内衬不稳定性增加，容易倒塌；过大，出钢时容易钢渣混杂和炉口流渣。故设65。炉口直径D一般来说，在满足兑铁水和加废钢的前提下，应适当减小炉口直径，以利于减少热损失，减少空气进入炉内影响炉衬寿命和改善炉前操作条件。一般情况下，取炉口直径D043053D，并且大炉子取下限，小炉子取上限，本设计中取D50D208M炉帽高度H帽在炉口上部设有高度为H口300400MM的直线段，本设计中取300MM。因此炉帽高度为H帽DDTANH口05（415208）TAN6503252M21根据毕业设计参考资料炉帽的有效容积V帽可按下式计算V帽0262H帽（D2D2DD）0262252（41522082415208）199M3式中，0262是体积系数。出钢口尺寸的确定出钢口内口一般都设在炉帽与炉身交界处，以便当转炉处于水平位置出钢时其位置处于最低点，可使钢水全部出净。出钢口中心线水平倾角为了缩短出钢口长度，便于维修和减少钢液次氧化及热损失，倾角确定原则，一般是在开堵出钢口方便的情况下，尽量减少角。因此本设计中选3。出钢口直径DT出钢口的大小决定出钢时间。出钢口过大，难以控制下渣，且钢包钢液静压力增加过快，脱氧产物不易上浮。出钢口过小，钢液容易二次氧化和吸气，散热过大。通常DT按下式确定DT63175T1/2（63175100）1/20154M式中T转炉公称容量，100T。炉子内型尺寸的计算炉膛直径D膛炉身为圆筒形，对于炉衬炉身后端的转炉其炉膛直径与熔池直径相同，即D膛D415M根据选定炉容比09，可求出炉子总容积V总V总0910090M3V身V总V熔池V帽90162199539M3炉身高度H身H身4V身/D2（4539）/（4152）398M则炉型内高H内HH帽H转炉炉衬设计通常转炉内衬由永久层、填充层和工作层组成。永久层紧贴炉壳，修炉时一般不予拆除。其主要作用是保护炉壳，用镁砖砌筑。填充层介于永久层和工作层之间，用焦油镁砂捣打而成，厚度约20100MM，该层的主要功能是减轻炉壳承受热膨胀时对炉壳产生的挤压和便于拆除工作层。工作层是指与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件及其苛刻。目前该层多用镁碳砖和焦油白云石砖综合砌筑。炉帽可用二步煅烧镁砖，也可根据具体条件选用其他材质。本设计中各层厚度依据炼钢设计炉衬设计参考值，以及所选材质如表41所示表41炉衬厚度及选择炉衬部位工作层填充层永久层合计炉帽68020700炉身（加料）70020115835炉身（出钢）70020115835炉底70020115835表42炉壳钢板厚度炉壳各部分名称炉帽炉身炉底钢板厚度（MM）607060炉壳外径为415016702705960MM炉子全高为7920835608815MM由已得数据计算高宽比为8815/5960148符合顶底复合吹炼转炉高宽比推荐值范围（135165）。因此，认为设计的转炉炉子尺寸基本上是合适的，能够保证转炉的正常冶炼进行。313支承结构支承结构承载着转炉炉体的全部重量。其主要部件有托圈，托体与托圈的连接装置，耳轴及其轴承。托圈是用钢板焊成的呈箱形断面的环形结构，两侧焊有铸钢的耳轴座，供装耳轴用。炉壳与托圈的连接装置采用自调螺栓连接装置。炉壳上部焊有两个加强圈，炉壳通过它们和三个带球面垫圈的自调螺栓与托圈连接在一起。三个螺栓在圆周上呈120布置，且焊在托圈盖板上的支座铰链，当炉壳产生位移时，自调螺栓本身并靠其球面垫圈自动调位，使炉壳中心位置维持不变。耳轴要承受多种负荷作用，因此要有足够的强度和刚度。其材质为合金钢。耳轴轴承形式采用重型双列向心球面滚子轴承，它能承受重载、自动调位和保持良好的润滑，耳轴与托圈的连接方式采用法兰螺栓连接。314倾动机构由于转炉公称容量为100T，故采用无级调速，转速为01515R/MIN，倾动机构采用悬挂式。其优点是设备轻、结构接凑、占地面积小，且设备运行安全可靠性高。32氧枪喷头设计321氧枪喷头设计原始尺寸转炉公称容量T100T，冶炼以低磷铁水为主要金属料。计算氧气流量吨钢耗氧量为57M3/T，纯吹氧时间为14MIN，则氧流量QV57200/14407M3/MIN吹氧时间出钢量吨钢耗氧量选定喷头孔数由于多孔喷头的供养方式为分散供养，增大了氧射流同熔池的冲击面积，取得了显著的吹炼效果。本设计中，采用四孔喷头，出口马赫数设定为M20。喷头端面形状为锥面，喷孔夹角取14。设计工况氧压查等熵流量表，当M20时，P/P001278，取P膛13PA，则105P设P膛/（P/P0）13/012781017PA105105计算喉口直径每孔氧流量QQV/4407/4102M3/MIN利用公式Q，令CD090，T0290K，P设1017PA，0TDPA7841设105则10217840901017/（4）2105290求得DT0036M38MM。取喉口长度LT20MM。计算D出依据M20，查等熵流量表A出/A喉1688D出DT3849MM/01688计算扩张段长度取半锥角为5，则扩张段长度L2（4938）/（2TAN5）63MM）（扩出2TANT收缩段长度取收缩收50，则半收缩角为25，收缩段长度由作图法确定，L163MM。322氧枪枪身设计氧枪枪身为三层同心圆无缝钢管套管组成，由内向外依次为中心氧管、中层套管和外层套管。其中心氧管为输送氧气的通道，中心氧管与中层套管之间的环缝通道为冷却水的回水通道。枪身设计内容主要是各层套管的管径和长度。中心氧管管径的确定原始尺寸冷却水流量QM200T/H，冷却水进水速度VJ6M/S，冷却水回水速度VP7M/S，冷却水喷头处理流速VH9M/S，中心氧管内氧气流速V050M/S，吹炼中水温升T20；中心氧管管径的确定中心氧管管径的计算公式A0VVQI142/5000284M/S式中A0中心氧管的横截面积，M2；V0中心氧管氧气流速，一般按经验取4060M/S，本设计中取50M/S；QVI中心氧管内氧气的工况体积流量，计算过程如下QVIQVP标T0/P设T标8141290/（1017273）8502M3/MIN142M3/S式中QV标准状态下的氧气流量，M3/MIN；P标标准大气压，1PA；105TC氧气的滞止温度，290K；V0中心氧管氧气流速，M/S；P设设计工况氧压，1017PA。105中心氧管的内径D1019M0A4284根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为2038MM的钢管。中层钢管和外层钢管直径的确定中层和外层钢管的直径主要根据冷却水的流速和流量来选定。冷却水从中心钢管和中层钢管之间形成的环缝之间流入，经过喷头端部，由外层和中层钢管之间形成的环缝流出。为保证良好的冷却效果，进水流速取6M/S,出水流速取7M/S。因为出水温度升高，体积增大，出水流速略高于进水流速。冷却水在氧枪中的温升控制小于200，出水温度小于500。氧枪受热表面所受的平均最大热负荷为14106KJ/HM2。由于在吹炼过程中氧枪受到炉内和烟罩中高温环境的不同作用，其受热状态是变化而十分复杂的。根据生产实际数据初步选定冷却水流量为200T/H，下面计算中、外层钢管直径。进水环缝截面积AJQM/VJ200/（63600）00093M2出水环缝截面积APQM/VP200/73600000794M2已知中心钢管的外径D1为0203M，则中层钢管的内径为D20230MJ140934230根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为2457MM的钢管。验算实际水速VJ200/36000231202032/4582M/S，符合要求。同理，外层钢管直径为D30265MMP2A40794250根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为29916MM的钢管。33底部供气元件设计331底气种类本设计顶底复吹转炉为加强搅拌型，顶枪吹氧，底部吹惰性气体氮气和氩气，供气构件十分简单。332供气构件的选择选用类环缝式喷嘴，喷嘴4个，对称分布于炉底。333喷嘴数量及布置一般来说，喷嘴多而直径小些好。设计选用喷嘴数量为4个，其中前期月2/3时间喷吹氮气，末期约1/3时间喷吹氩气。喷嘴对称布置于炉底，应使底吹和顶吹产生的熔池环流运动同向，以获得最佳的搅拌效果，即最快的熔池混匀。4转炉炼钢的生产工艺设计41主要原材料的技术要求411金属料金属料是炼钢的基本原料。原料质量和供应条件对钢的生产指标有重大的影响，如化学成分、块度大小、温度高低等，不仅影响冶炼工艺，而且影响质量、消耗、成本、产量等各项指标。铁水用于炼钢铁水的化学成分要求SI080，S0030，P0100，入炉铁水温度不低于1250，入炉铁水带渣量应小于或等于05。转炉炼钢对废钢的要求如下使用时不应混有合金返回钢、生铁和铁合金。含S、P量01，要处理清除密封容器和管状物、爆炸物、有色要求成分稳定、清洁、干燥、无杂物，炉顶料仓石灰的储存时间不得超过48小时。萤石主要成分是CAF2，加入萤石能过帮助化渣，是良好的助熔剂。炼钢用萤石成分要求如表52表42萤石成分元素CAF2SIO2SMGO块度含量8550201540MM要求成分稳定，入炉时必须清洁、干燥，不混入泥沙等杂物。白云石生白云石的主要成分是CACO3MGCO3，用白云石造渣的目的是使炉渣保持一定的MGO含量，以减少炉渣对炉衬的侵蚀，利于提高转炉的炉衬寿命。炼钢用白云石成分要求如下表表43白云石成分元素MGOCAOSIO2杂质块度含量203530301040MM要求干燥、清洁无夹杂物。413氧化剂氧气氧气是最主要的氧化剂，常用管道输送。纯度995，氧气应脱除水分，使H2O3G/M3。要求干燥、无油。铁矿石矿石用来氧化钢液中的磷和硅、锰等元素，稳定渣中的磷化物。氧化铁皮氧化铁皮主要稳定渣中脱磷产物，提高脱磷量，并有降低渣温的作用。42装料制度装料工艺对转炉炼钢的技术经济指标有明显的影响，合理的装料应能够保证操作顺利进行，降低钢铁材料及附加料的消耗，充分挖掘设备潜力，提高产量，有助于延长炉衬寿命。考虑到转炉中反应得热力学条件，故而需加废钢，废钢可直接加入炉内，为防止炉衬过分急冷，装完废钢后，应即兑入铁水。43供气制度431供氧制度供氧制度是指如何最合理的向熔池供给氧气，创造炉内良好的物理化学条件，完成吹炼任务。对供氧操作的要求保证熔池有良好的化学反应，不喷溅，不粘枪，缩短冶炼时间，有利于提高枪龄和炉龄。复吹氧枪操作采用恒压变枪位操作。为保护喷头、氧枪，最低枪位不得低于500MM，当喷枪漏水或烧损深度大于20MM时应立即换枪。炉子前期因炉容比小，以烧坏喷枪，防吹低枪，避免烧枪和金属喷溅。当铁水温度低或开新炉时，开吹后应先低枪提温，然后再提枪化渣，以免使渣中FEO含量过高而等效强烈脱碳而发生喷溅。转炉吹炼制度由于铁水经过了前面的预处理（如铁水预脱硫）及转炉脱磷阶段，铁水中的SI基本上被完全去除，故而脱碳的速率曲线已不同于常规的台阶状曲线。即与常规转炉冶炼相比，没有脱硅阶段，而几乎直接进入了脱碳阶段并快速达到脱碳的鼎盛时期，这是脱碳速度将由供氧强度单方面来决定，且几乎呈直线变化。这是不仅吹入的氧全部消耗于碳氧化，而且渣中的氧化铁也被消耗于脱碳。渣中FEO降低，将使渣中的熔点升高。渣中FEO降低过多时，会使炉渣显著变粘。这种现象被称作炉渣“返干”。为防止中期炉渣返干而不产生喷溅，枪位应该控制在使渣中FEO含量保持在1015范围内。432底部供气制度底部供气元件的加入主要是改善反应的动力学条件，底部供气元件的供气强度小，则熔池搅拌力弱，渣中FEO较高，化渣容易，底部供气强度大，则熔池的搅拌能力强，脱碳速率快，渣中FEO低，升温快。底部供气气体选择为氩气最好，但考虑到其成本原因，本设计中采用供气强度为03M3/（TMIN）,冶炼过程的前2/3时间用氮气，而后1/3时间用氩气，如此在保证满足钢种成分的同时降低冶炼成本。针对国内外同容量的炉子的溅渣护炉生产实践取合适的供氮压力进行。44造渣制度造渣制度就是要确定合适的造渣方法、渣料的加入数量和时间、以及如何加快成渣的操作制度。转炉炼钢造渣的主要目的是去除硫磷，减少喷溅，保护炉衬，减少终点氧含量。总之，总的造渣要求是初期渣早化，过程渣化好，终渣化渣。复吹转炉克服了氧气顶吹转炉在冶炼中成渣速度慢、熔池搅拌能力弱等缺点，但对于冶炼磷硫含量高的铁水来说，复吹转炉仍存在着渣量大、冶炼操作不稳定、喷溅严重、炉衬寿命短和终点命中率低的缺点。本设计中采用中低磷铁水作为原料，其成渣过程基本上采用铁质成渣路线，即在整个吹炼过程中FEO始终保持在20以上，这样来保证炉渣具有良好的流动性和促进石灰的溶解。本设计中转炉造渣方法采用单双渣操作，用轻烧白云石代替部分石灰进行造渣，提高了渣中氧化镁的含量，减少了炉渣对于炉衬的侵蚀，且能够保证在低FEO时早化渣，利于冶炼初期石灰的溶化，并且防止因SI高而产生的喷溅发生，但同时必须注意白云石的加入量和加入时间，防止产生炉底上涨和粘枪现象的出现。各种渣料加入量的确定炉渣碱度的控制（石灰加入量的计算）碱度是炉渣去除磷能力大小的基本标志。它对炉衬的侵蚀，炉渣的氧化性、粘度和金属中各元素的氧化还原反应均有不同程度的影响，炉渣碱度一般是R2035（）设计中设定为33SIOCAR石灰加入量按下式设计Q石灰铁水TKGCAORSIK/2式中R炉渣碱度；SIOCA除石灰外，由铁水、废钢、铁矿石和辅助熔剂等代入炉渣中2SI含量；2IOK考虑随炉气带走的石灰粉和石灰在炉渣中不完全溶解的损失系数。K1116；由炉衬代入炉渣的量，；CACAOTKG/，分别为石灰中的，。O2SI2SI白云石的加入量W白渣量W（MGO）1000W（MGO白式中W（MGO）白白云石中氧化镁的含量助熔剂的加入量萤石的用量小于4KG/T铁矿石或氧化铁皮的加入量为装入量的25渣料的加入时间渣料分两批加入，第一批在开吹3MIN后加入炉内，以期早化渣，第二批渣料待第一批渣料化好后一次性加入。炉渣的氧化性、粘度的控制合适的炉渣粘度，可较好的去除脱磷，延长炉衬寿命，终渣中（MGO）含量65，萤石降低炉渣粘度而不改变碱度。炉渣的氧化性不仅影响炉内各种冶金反应，而且对终点钢水含氧量和钢的质量等也有影响。炉渣氧化铁含量越高，磷在渣铁间的分配比越大。进炉铁水SI的影响进炉铁液成分对脱磷过程没有直接影响，但在冶炼过程中铁液中SI元素的氧化产物对炉渣的性质有影响。如铁水中含硅量过高，影响炉渣碱度而不利于脱磷，且SI高增加渣量易引起喷溅。若入炉铁水SI含量大于035，极易发生喷溅，严重时出钢困难。因此，需要投加防溅剂控制炉渣泡沫化的程度。根据上述三方面的分析，对于转炉脱磷需使用主要副原料为石灰、铁矿石。但由于冶炼时间短溶池温度低，要快化渣、早化渣，在如此低的温度条件下是很困难的，因此需再配加一定的熔剂萤石。同时石灰和萤石必须在吹炼开始时投入，以加快形成一定碱度的熔融状态的炉渣。铁矿石的投入则根据溶池热量及化渣情况投加。保持溶池温度上升较稳定。45温度控制所谓的温度控制指吹炼过程熔池温度和终点钢水温度的控制。过程温度控制使吹炼升温均衡，保证操作顺利进行。终点温度控制是保证合适的出钢温度。控制好过程温度则是达到要求终点温度的关键之所在。确定合适的出钢温度以保证正常的浇注，出钢温度的高低受钢种、坯型和浇注方法的影响。T出TFT1T2式中TF所浇注钢种的液相温度TF1536TIIWT1钢水的过热度一般对于方坯取2025；T2从出钢到开浇钢水的温降。一般情况，终点温度高碳钢15901620，中碳钢及低合金钢16201680，终点温度应测试两次，两次相差不超过10。经热平衡计算本设计中出钢温度取为1690。热量的来源和消耗热量的来源主要是铁水的物理热和和化学热。热量的消耗则主要是一部分用于炼钢的热量，即用于加热钢水和炉渣的热量；另一部分则为损失的热量。冷却剂的种类常用的冷却剂包括废钢、铁矿石和氧化铁皮。温度的控制影响熔池温度的因素铁水的含硅量、铁水的装入量、终点的碳含量、空炉的时间和喷溅的情况。吹炼过程的温度控制能满足快速造渣，保证尽快形成成分，性质符合要求的炉渣；满足去除磷和其他杂质的要求；可满足吹炼过程平稳和顺利要求，避免强烈的脱碳期温度过高或过低都易发生喷溅，能协调熔池的升温和脱碳，满足顺利而准确的控制点。开吹前，应该重点了解装入量及各元素的量值。吹炼过程可以根据路口火焰及氧枪进出水的温度来判断熔池温度，以加入冷却剂和改变枪位来调节。吹炼后期则可根据冷却剂或发热剂对温度进行调节。46终点控制和出钢终点控制使转炉吹炼后期的重要操作。终点控制的基本要求是在吹氧结束时，金属的化学成分和温度同时达到出钢要求。终点碳控制终点碳控制的方法有三种一次拉碳法（本设计中采用）、增碳法和高拉补吹法。测碳主要方法有经验法和结晶定碳仪。温度的判断主要的判断方法有热电偶测温法、火焰判断、取样判断、炉膛情况判断、通过氧枪冷却水温度判断。出钢转炉出钢过程中，为了减少钢水吸气和有利于合金加入钢包后的搅拌均匀，需要适当的出钢持续时间，本设计中定出钢时间为5MIN。出钢采用红包出钢，挡渣球挡渣，出钢1/4时开始加入合金，至出钢3/4时合金化结束，当钢水出尽，出钢口流出钢渣时，立即快速摇炉，出钢完毕，尽快将钢水送至炉外精炼站。47脱氧合金化炼钢是氧化精炼过程，冶炼终点钢水中氧含量较高（一般可达002008）,为了保证钢的质量和顺利浇注，液量终点钢水必须脱氧，目的是排除钢中的氧和减少钢中非金属夹杂物的数量，以及改善钢中非金属夹杂物的分布和形态，此外还要考虑细化钢的晶粒。脱氧的方法脱氧的方法有三种，即沉淀脱氧、扩散脱氧和真空脱氧本设计中采用将合金（FESI、FEMN）直接加入的方式，属于沉淀脱氧。合金的加入原则钢包中脱氧合金化，必须做到边出钢边加料；不易氧化和熔点较高的合金，可随废钢加入炉中，其余合金一般加入钢包中，并先加不易氧化的后加易氧化的，特别易氧化的应考虑在真空条件下加入；合金必须按钢种要求经过充分烘烤，要求称量准确。按钢种规程，正确选取合金元素的回收率以及包中合金的加入量，应考察合金的种类，粒度，加入量以及加入时间和方法；终点碳的高低，渣的氧化情况；钢水温度的高低及浇注时间。合金加入公式合金（成品合金元素中限终点残余合金元素量）/（合金元素含量合金元素收得率）出钢量合金加入制度本设计中合金的加入顺序为先FEMN后FESI48精炼和连铸精炼工艺根据设计任务书的要求，精炼设备可以选择LF炉，其主要功能为深脱硫，深脱氧，起泡埋弧，去除非金属夹杂，净化钢液，改善夹杂物的形态，防止钢液的二次氧化和保温。其操作的流程为，钢包车载运钢包至LF精炼工位，加入合成渣料，降下石墨电极插入熔渣中对钢水进行埋弧加热，补偿精炼过程中的温降，同时进行底部吹氩搅拌。连铸工艺精炼后的钢水运往连铸跨进行浇注，设计中采用多炉连浇技术。连铸操作要求连铸前，必须严格检查，在设备均正常的情况下开机浇注。首先将引锭杆插入结晶器，用石棉绳把引锭杆的引锭头与结晶器之间的缝隙堵塞严密，放入引流棍，待结晶器通水冷却后，方可开机浇注。开始浇注时应比正常的浇注小，当钢水在结晶器通水冷却后结成一定厚度的坯壳后，方能启动引锭装置，开始拉坯。当引锭杆退出拉矫机后，便进入正常运行。严格把中间罐内温度范围控制在1020，在连铸过程中，保持浇注温度平稳。开机浇注后，拉速正常，逐步加大给水，最后稳定。连铸坯经矫直后送到剪切部分，最后又轨道送精整。5车间主体设备选型51铁水供应设备混铁车混铁车的结构如图51所示，其形状可保证有较小的热损失。图61混铁车表51混铁车的设备参数装铁水量（T）公称容量T新衬时旧衬时铁水车全高（MM）铁水车最大宽度（MM）挂钩间距（MM）转向架数（个）轴数（个）最大轴重（T）200200230405034002110081638混铁车的容量根据转炉容量而定，一般为转炉的整数倍，并与高炉出铁量相当。转炉炼钢车间所需混铁车台数N计算如下NQNCPMAX式中高炉铁水量最高日产量，此处为6000；混铁车容量,取200T；混铁车装满系数，取09；混铁车日周转次数，取23次/D；混铁车作业率，取075；P2钢锭模车间所需铁水量，T/D；钢锭模车间所需混铁车台数。所需混铁车台数N6000/（200093075）148QNCMAX故所需混铁车台数为15。52废钢工段废钢间的布置方式有两种单独废钢间；在原料跨一端设置废钢间。废钢应该分类堆存，并避免含有易爆炸物和封闭容器，废钢间的面积的大小主要取决于废钢的需要的堆存用面积，铁路的条数，料坑的位置及称量设备占用的面积，面积可按下式计算转炉车间昼夜所需废钢量GFNTB7710010368267T式中GF转炉车间所需废钢量，T；T转炉公称容量，T；N车间昼夜出钢炉数，次；B废钢比，；废钢坑容积1378M3826715GFXVP式中V废钢储存容积；X废钢储存天数，取3天；12装满系数；废钢堆密度，取25；/MT3/T取废钢坑能装废钢的高度22M，则废钢坑面积M21786VAH废钢加入采用废钢料斗，一次一斗装入，废钢料斗容积可计算如下式中Q每炉加入废钢料，T，Q10361001036T；N料斗装满系数，08；F每炉加入废钢的斗数，此处为1；废钢堆积密度，此处取2T/M3。代入数据计算得V65M3取8M3考虑到废钢料斗的周转，则废钢料斗取7个。53连铸机的设计及选型根据要求选择直结晶器弧形连铸机200200方坯连铸机，直结晶器的主要作用是有利于夹杂物的上浮，弧形则主要是满足合金钢小应变量的要求。连铸机的主要设备包括以下部分钢包，中间包，结晶器，二次冷却装置（二冷区），拉坯矫直装置，引锭装置，运输辊道及冷床等。551连铸机的主要工艺参数主要工艺参数包括钢水的最大浇注时间，铸坯断面，拉坯速度，流数，冶金长度，弧形半径等。钢包允许的最大浇注时间根据公式MAXTF302LGG式中TMAX钢包最大浇注时间，MIN；G钢包容量，吨；F质量系数，取为10。带入数据计算得60MINMAX铸坯断面尺寸统一设定为200MM200MM的大方坯。拉坯速度理论拉速主要受连铸机的冶金长度，结晶器出口的坯壳厚度及拉坯力的限制。取出结晶器最小坯壳厚度为板坯20MM，方坯15MM，结晶器内钢液的凝固系数板坯25MM/MIN1/2，方坯30MM/MIN1/2结晶器有效长度850MM，则方285015302340/工作拉速为保证生产的顺利进行，提高产品的质量，一般生产中的拉坯速度都小于VMAX。取实际生产的拉坯速度为33M/MIN。方连铸机的流数根据公式FGNT式中G钢包容量，100T；T浇注时间，40MIN；F铸坯断面尺寸；工作拉速；24铸坯密度，76T/M3带入数据计算得方坯N343流考虑到连铸机应设富于能力取为N方4流。为保证生产中各机互不影响则连铸机可以选择为二台4机4流的方坯连铸机。连铸机的冶金长度L1D2VMAX/4K2式中D铸坯厚度，MM；VMAX最大拉速，M/MIN；K综合凝固系数，K方30MM/MIN1/2代入数据得方坯L1方3778M；根据生产中的一般经验L11L1，则冶金长度方坯L方416M。弧形半径根据经验公式RKD式中K系数，K3545碳素钢取下限值，特殊钢取上限值，此处取38；D铸坯厚度，M；带入数据得方坯R76M。552连铸机生产能力的确定连铸浇注周期的计算12式中准备时间，MIN，取20MIN；1N平均连浇炉数，取20炉；单炉浇注时间，方坯为35MIN。2方坯T2343MIN式中G平均每炉产钢水量，T；B铸坯宽度，M；D铸坯厚度，M；铸坯密度，76T/M3；工作拉速，M/MIN；N流数。则连铸浇注周期方坯TT1NT2202035720MIN式中准备时间，取20MIN；1单炉浇注时间，MIN；2连浇炉数，取20炉。连铸机作业率031201TT式中年日立时间，8760H0连铸机年准备工作时间，H；1连铸机年浇铸时间，H；2连铸机年非作业时间，其中包括年度大，中，修、定期小修及3更换结晶器、等待、内部故障、外部故障时间。取连铸机作业率为91。铸坯收得率本设计中取96。连铸机的生产能力的计算理论小时产量60式中N流数；B铸坯宽度，M；D铸坯厚度，M；铸坯密度，76T/M3；工作拉速，M/MIN。方坯175T60连铸机平均日产量1440式中A连铸机平均日产量，T/D；14401天的时间，MIN；G每炉平均出钢量，100T；N连浇炉数，20炉；Y铸坯收得率，96；T浇注周期，MIN。方坯14403840T连铸机平均年产量G365AN式中A连铸机平均日产量，T/D；年作业率，。方坯1275万吨G365AN根据年产200万吨方坯的任务要求及连铸机年产量，选二台方坯连铸机。57中间包及其载运设备571中间包容量的确定13式中F铸坯断面积，M2；V工作拉速，M/MIN；T更换钢包时间，取6MIN；N流数；钢水密度，取76T/M3。方坯G13（020020）3376643130根据经验数据，中间包容量也可按钢包容量的2040确定，本设计中取25即为25吨。572中间包参数的确定中间包容量可按钢包容量的25，即为25吨。中间包的深度为1000MM，钢液深度取800MM，水口之间的距离为1700MM，两端水口至包壁的距离各为200MM。水口直径为式中每流铸坯的水口个数；水口流量系数，取14KG/MINCM5/2；中间包内钢液深度，CM；最大工作拉速时的钢水流量，KG/MIN；方坯020020763401000114802873取方坯D29MM。573中间包车为方便中间包的更换修理，本设计中中间包采用中间包小车，每台连铸机配备两台中间包小车，取定中间包小车的运行速度20M/MIN带溢流槽的矩形中间包示意图见图52图52连铸中间包耐火材料示意图58结晶器的设计和选用为满足产品结构的调整，本设计中的结晶器采用组合式调宽结晶器。结晶器主要参数的选择结晶器的断面尺寸考虑到铸坯在凝固过程中的体积收缩可以在设计结晶器时在宽度和厚度方向上分别增加2和3的尺寸方坯厚度200（13）206MM宽度200（12）204MM结晶器的断面尺寸为206204MM。结晶器长度尺寸中国基本上都采用短结晶器，一般为700900MM。对大断面铸坯可取短些，本设计去。850MM考虑到结晶器内钢液面的波动，钢液面到结晶器上口应有80120MM高度，本设计取100MM，故结晶器有效长度为。100750MM结晶器铜壁厚度，取30MM。结晶器锥度取方坯结晶器倒锥度为09/M。结晶器水缝面积根据生产经验取结晶器单位周长耗水量为120M3/HM，进出水温差为5，进水压力为04MPA，水缝间隙为6MM，则总耗水量为方坯020602042120123003/H取板坯；方坯。W356M3/HW123M3/H取水流速为8M/S，则水缝面积为1000361000123368427082结晶器拉坯阻力，由经验公式计算F10000150000式中F拉坯阻力，N；结晶器周边长度，M。0方坯F10000150000120000206020429840N结晶器的振动方式结晶器采用四偏心轮的正弦振动方式，为减少铸坯表面震痕，设定采用振幅A2MM，频率F400次/MIN59二次冷却装置二次冷却装置按其封闭形式区分可以分为箱式结构和房式结构，本设计中采用箱式结构。510引锭装置采用挠性短节距链式引锭杆，装入方式采用下装法。引锭头采用钩子型，端面斜度取30。511切割装置采用火焰切割方式。6炼钢车间生产工艺布置61主厂房的工艺布置车间组成包括主厂房包括炉子跨、原料跨、炉外精炼及钢包转运跨、浇注系统各跨间）；铁水预处理站及铁水倒罐间；废钢堆场及配料间；铁合金仓库及散装原料储运设施；中间渣场；耐火材料仓库；一二次烟气净化系统等。炼钢主厂房是炼钢过程加料，冶炼，炉外精炼，浇注等主要工艺操作场所，因此主厂房内部布置关系到车间正常生产与否及技术经济指标的高低，是炼钢车间设计的核心。本设计转炉车间主厂房采用多跨间布置形式，并将加料跨和浇注跨分别布置在转炉跨两侧，优点是避免主要工艺操作互相干扰。转炉可实行双向操作，即以加料跨一侧兑铁水和加废钢，而对应的浇注跨一侧进行出钢，使炉衬侵蚀均匀而延长寿命，钢水和炉渣运输分开，避免干扰或发生碰撞。关于车间的各个跨间的工艺布置及计算如下62原料跨间的布置原料跨主要完成兑铁水、加废钢和转炉炉前操作。本设计采用容量200吨的混铁车供给转炉炼钢车间所需高温铁水，容量为15吨的废钢料槽供给转炉炼钢所需之废钢料。本跨间由三部分组成铁水坑，转炉炉前操作区，废钢供给区。铁水坑接受从铁水间运来的铁水，铁水间设置在辅助跨，铁水间设置有铁水接受坑1处，设置两处铁水倾注点，5个容量为100吨的铁水罐，运载，称重能力为180吨的铁水罐台车2辆，2套铁水测温取样装置，2台落地扒渣机，5台容积11M3渣罐，2套铁水罐烘烤装置，以及2台的铁水起重机。原料跨厂房的长度为铁水供应区、废钢供应区和转炉炉前操作区三者长度之加，并加入两端检修吊车所需的长度。根据国内同炉型厂家车间布置数据铁水供应区取80米；废钢供应区取90米；转炉加料操作取100米；所以原料跨长度为8090100270米。原料垮的宽度取为30米。原料垮厂房的高度由于采用混铁车，兑铁水吊车轨面标高应保证能把铁水包中的铁水全部兑入转炉，因而铁水车吊车的轨面标高H为H1H234式中铁水标高的升高极限，3米（180/60T铸造起重机）；1H安全距离，取1米；2铁水包兑铁水时，铁水包耳轴中心线至转炉耳轴中心距，8米；3H转炉耳轴中心标高，10356米。4H3181035622356M，取25M。63转炉跨间的布置631炉子跨的高度布置转炉耳轴中心线标高的确定见图61图61转炉耳轴中心线标高H1RH23式中钢包车轨面标高到钢包的最低距离，取2000MM；1H钢包车台面至钢包上沿的距离，钢包车的设计要求钢包座放在2车上时，其包底最低点至轨道面距离大于200MM；钢包最高点到转炉最大旋转位置的最小安全距离，此处取3H300MM；R转炉最大回转半径，M；R（OA2AF2）1/2451023600/221/24856MM20003200300485610356MM1H转炉操作平台的标高KDHH2式中H转炉耳轴中心标高。D转炉炉口直径，2080MM；K常数，取250MM。操作平台的标高HHD/2K103562080/22509566MM根据国内转炉经验，平台标高95M。炉子跨吊车面标高本设计炉子公称容量为100T，属于中型，同时设有氧枪和副枪。计算中以氧枪吊车的轨面标高计算，最后对其加以修正。吹氧管行程和总长图62吹氧管行程吹氧管行程由图62所示，可由下式确定行L4H5678H9式中吹氧管行程，MM；行吹氧管下降到最低点喷头到转炉耳轴中心线的高度，经计算得41700MM；转炉耳轴中心线到炉口的高度，4510MM；5H转炉炉口到活动烟罩固定段下沿之高度，由下式确定6R50048564510500846MM；65活动烟罩固定段下沿到烟罩拐点的高度，按设备尺寸定，取7H3600MM；斜烟道拐点到吹氧管孔密封口上沿的高度，按设备尺寸定（角8度取60），取4900MM；吹氧管密封口上沿到吹氧管喷头提升到最高点的高度，取9H800MM。L行170045108463600490080016365MM吹氧管总长吹氧管总长按下式确定管L行10H式中吹氧管总长，MM；管L吹氧管行程，16365MM；行吹氧管行程以上部分，包括吹氧管把持器到吊环中心的高度和10H下降至极限尺寸。由经验值取3650MM。16365365020006MM管L滑轮标高HH管L行1HH4式中H滑轮标高，MM；吹氧管行程，16365MM；行L吹氧管总长，20006MM；管吹氧管把持器最高点到卷扬系统滑轮之标高，根据经验值取1H1000MM；转炉耳轴中心标高，10356MM。1HH2000616365100010356170046018MM取461M吹氧管起重机轨面标高HHH12H13滑H式中H吹氧管起重机轨面标高，MM；滑轮轨面标高，46100MM；滑HH12吹氧管系统最高点到起重机下沿高度,MM；H13起重机桥梁下沿到起重机轨面标高,MM。H461000400050100MM取为52M根据实际副枪的安装要求，应在氧枪吊车轨面标高的基础上在追加3到5米的高度，本设计中取为3米，故而副枪即炉子跨的吊车轨面标高为55M。632炉子跨的纵向布置两转炉中心距取30米。炉子跨的总长度与原料跨取齐