毕业设计（论文）年产250万吨钢的氧气顶底复吹转炉炼钢车间设计

1、转炉炼钢毕业设计任务书一、毕业设计目的 毕业设计是专科学生完成工艺工程师基本训练的最后也是最重要的一个教学环节。目的是让学生紧紧围绕毕业设计任务，综合运用几年来所学习的基础理论、基本知识和基本技能，去分析和解决设计中遇到的各种工程技术问题，完成毕业前的综合工程化基本训练。1、通过毕业设计，全面检查学生几年来的学习成果，是几年来学习的总结。、；2、通过毕业设计提高了学生进行分析研究、查阅文献、独立解决问题的能力；3、通过毕业设计提高了学生进行计算、设计和绘制图纸的能力；4、通过毕业生设计提高了学生的经济和工程意识。二、毕业设计任务书1、毕业设计题目在给定的原材料条件下，设计一座年产250万吨钢的

2、氧气顶底复吹转炉炼钢车间。学生编号d年产量x（万吨）2502、毕业设计内容（1）冶金计算；（2）炉型设计，绘制炉型图；（3）氧枪设计，并绘制喷头结构图；（4）车间设计，并且：绘制主厂房工艺操作平面布置图；3、设计的原始资料和数据（一）铁水成分及温度成分csimanps温度 %4.360.570.620.070.051300（二）原材料成分成分%种类caosio2mgoal2o3spcaf2feofe2o3烧减h2oc合计%石灰9108166154122006444100矿石100561052110007294618050100萤石6000581780090558900200100白云石5304

3、0483494074108炉衬14026085001100100（三）冶炼钢种及成分船钢系列钢号csimnpsc0.10-0.170.10-0.550.6-0.90.0350.015-0.070（四）平均比热项目固态平均比热kcal/kg.熔化潜热kcal/kg液态或气态平均比热kcal/kg.生铁0.178520.20钢0.167650.20炉渣500.289烟尘0.23850矿石炉气：co0.349co20.558so20.555o20.356n20.346h2o0.439(五)冷却剂 用废钢做冷却剂，其成分与冶炼钢种中限相同。（六）反应热效应反应热效应通常采用25为参考温度，比较常用的反

4、应数据见下表反应放出热kcal/kgc(fe3c)+1/2o2=co2616.9c(fe3c)+1/2o2=co28250.7si(fe3si)+o2=sio26767.22p(fe3p)+5/2o2=p2o54522.6mn+1/2 o2=mno1677.90.95fe+1/2 o2 =fe0.95o1200.1fe+1/2 o2 =feo1150.52fe+3/2 o2=fe2o31758.13fe+2 o2=fe3o41594.62cao+sio2=2cao. sio2495.04 cao+ p2o5=4 cao. p2o59162.1feo+ sio2= feo. sio280.6mn

5、o+ sio2= mno. sio2107.2（七）其它数据1、渣中铁珠量为渣量的2.5%；2、金属中c假定85%氧化成co，15%氧化成co2；3、喷溅铁损为铁水量的0.3%；4、取炉气平均温度1450,自由氧含量0.5%，烟尘量为铁水量的1.8%，其中feo=75%，fe203=22%；5、炉衬侵蚀量为铁水量的0.15%；6、氧气成分为98.9% o2，1.5% n2。三、具体内容与要求 （一）编写设计说明书1、摘要 简明扼要介绍设计任务及完成情况2、总论 1）简述所炼钢的用途及销售情况； 2）炼钢生产的历史发展过程与现状;3）钢冶金生产面临的主要问题和现阶段钢冶金生产的主要进步和发展。3

6、、厂址的选择和论证 1）本设计所用原材料的来源和分布情况 2）所选厂址的地理、地形、气象、水文、地质、供电、供排水、交通运输、通讯等情况 3）环境保护与防治4、工艺流程选择和论证5、冶金计算 1）物料平衡计算 2）热平衡计算6、转炉炉型设计计算 7、氧枪设计计算 8、转炉炼钢车间设计9、劳动保护和环境保护10、专题部分（二）绘制设计图纸两张。即：1）绘制主厂房工艺操作平面布置图；2）绘制转炉结构图。摘要按设计任务书的要求，本设计根据设计任务书所给在给定的原材料条件下，设计一座年产250万吨钢的氧气顶底复吹转炉炼钢车间。本次设计参考钢铁冶金设计原理现代转炉炼钢氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备、转炉炼钢

7、设计指导书、炼钢学及炼钢厂设计原理等进行设计。前后进行了资料收集，转炉的物料平衡与热平衡计算、炉型基本尺寸的确定，以及氧枪设设计算与数据处理。说明书共分九章，主要内容包括：摘要、前言、总论、厂址的选择及论证、工艺流程的选择及论证 、冶金计算、转炉炉型设计计算、氧枪设计计算、转炉炼钢车间设计、劳动保护和环境保护、总结、谢辞。目录摘要51、前言82、总论92.1船钢的用途及销售情况92.1.1船钢的用途及生产概况92.1.2船钢的销售情况92.2炼钢生产的历史发展过程与现状102.2.1炼钢生产的历史发展过程102.2.2炼钢生产的现状112.3炼钢过程中面临的主要问题和现阶段炼钢生产的主要进步和

8、发展132.3.1炼钢过程面临的主要问题132.3.2现阶段钢冶金生产的主要进步和发展143、厂址的选择及论证173.1本设计所选用原材料的来源及分布情况173.2所选厂址的地理、地形、气象、水文、地质、供电、供排水、交通运输、通讯等情况174、工艺流程选择和论证195、冶金计算215.1、物料平衡计算21(一) 炉渣及其成分的计算21(二)矿石、烟尘中铁及氧量26（三）炉气成分及重量（见表2-1-14）27表2-1-1427(四)氧气消耗量计算28（五）钢水量的计算28(六)物料平衡表以100公斤铁水为基础（见表2-1-15）285.2、热平衡计算29（一）热收入相29（二）热支出项305、

9、3、加入废钢后和脱氧后的物料平衡32（一）加入废钢后的物料平衡32（二）脱氧后的物料平衡346、转炉炉型设计计算376.1转炉炉型设计376.1.1转炉炉型选择376.1.2主要参数的确定386、2 转炉座数和容量的确定396.2.1、转炉作业率396.2.2、转炉平均冶炼周期396.2.3、车间炉子座数和炉容量的确定396.3、炉型选择406.4、转炉主要尺寸及参数的计算406.4.1、选择供氧强度406.4.2、熔池尺寸计算406.4.3、炉帽尺寸的计算416.4.4、出钢口计算416.4.5、炉子内型高度416.4.6、炉衬厚度的选择416.4.7、炉子立度比427、氧枪设计计算437.

10、1、喷头计算438、转炉炼钢车间设计468.1.车间原材料供应系统468.1.1.铁水供应468.1.2、废钢供应478.2、主厂房设计计算488.2.1.加料跨488.2.2.转炉跨518.2.3、浇注跨539、劳动保护和环境保护579、1 总体设计579、2 烟（粉）尘污染源控制579、3 除尘管道589、4 除尘器599、5 除尘系统卸灰、输灰装置599、6 除尘系统辅助设施609、7 风机及调速装置609、8 排气筒（烟囱)619、9 除尘系统控制及检测619、10 环境保护与安全卫生629、11 烟（粉）尘污染源及除尘技术措施629、12 转炉除尘6310、总结6411、谢 辞65参

11、考文献：661、前言转炉是钢铁冶金的主体设备之一，当前，社会和经济可持续发展新价值观和环保新法规对转炉的设计与操作提出来越来越严格的要求，能否实现最大限度的效率和最小程度的污染，而且还要经济有效，及其生存与发展可能性等问题。高效率、高质量、高寿命、低消耗、低污染，这是设计的目标。作为三年大学对所学专业的一次总结。我把书本上所学到的知识做一次总结和综合的应用，力求达到设计的要求。自1996年中国首次钢产量突破1亿吨以来，中国就成了世界第一产钢大国，迄今为止，已连续9年稳居世界第一的位置；2003年，我国钢产量已占世界总产量的25%；2004年，我国钢产量2.7亿吨，生铁产量2.5亿吨，钢材（含重

12、复材）产量2.9亿吨。2020年，我国要实现gdp翻两番，钢铁需求将进一步增长，钢铁工业存在着较大的发展潜力。因此我们进行高炉炼铁车间的设计具有积极的意义。此次设计根据所给的各种条件和数据，本着因地制宜，经济实用的原则。但是由于知识和资料有限等问题其中一些设备的具体情况只是做选择而不做具体设计。由于编者时间和水平有限，本设计中难免存在诸多的不足之处，敬请老师给予批评和指证为谢。在本次设计中还要感谢杨老师对我们的指导和帮助，以及同学们对我的支持。2、总论2.1船钢的用途及销售情况2.1.1船钢的用途及生产概况近年来, 造船用钢是指用于制造海船和大型内河船体结构的钢, 由于船体结构一般采用焊接方法

13、制造, 所以要求造船钢有较好的焊接性能。此外, 还要求有一定的强度、韧性和一定的耐低温及腐蚀性能, 过去主要采用低碳钢作为造船用钢, 近来已大量采用普通低合金钢。已有的钢种如12锰船、16 锰船、15 锰钒船等钢种.这些钢种有强度高、韧性好, 容易加工和焊接, 耐海水腐蚀等综合特性, 可成功地用来制造万吨远洋巨轮。造船行业需求的钢材主要包括板材、型材和管材, 其中又以板材为主。造船用板材全部要取得船级社认可, 其中基本上是中厚板, 少量的薄板主要用在船舶的上层建筑。船舶类型差异及吨位大小不同, 所消耗钢材的数量差别很大。2.1.2船钢的销售情况钢铁产品的价格走势是钢铁行业发展状况表现的集中反映

14、，把握了钢铁产品的价格走势，也就把握了钢铁市场，这样才能在钢铁贸易战中取胜。对钢铁产品来说，影响价格的主要因素是：经济增长；原材料、水、能源、运输；技术进步；钢铁产品的供求国际钢铁价格走势。据统计, 制造一艘12000 载重吨的货轮, 需要钢材3600 吨;25000 载重吨散货船需钢材5300吨; 66000 载重吨散货船需钢材11000 吨; 而建造一艘10 万载重吨油船需要钢材16000 吨; 20 万载重吨油船需24000 吨钢材; 30万载重吨油船需钢材40000 吨。以上的钢材需要量均为船舶的设计用量, 未考虑钢材的实际利用率。目前我国船舶的钢材利用率在85%88%。因世界海运贸易

15、量急剧增长,船舶制造行业出现了前所未有的繁荣景象。目前全球每年造船总完工量(载重)1.42亿吨 ,其中韩国为4 260万t ,排名世界第一;日本和中国分别排在第二和第三位。从我国船舶工业的发展趋势来看,未来几年内,船用钢板需求量会继续呈增长态势。2011年1-7月，我国船舶工业经济运行继续保持平稳态势。数据显示，1-7月，全国造船完工3846万载重吨，同比增长9.3%，其中7月当月完工753万载重吨，累计和月度完工量均创历史新高;新承接船舶订单2358万载重吨，同比下降29.2%。截至7月底，手持船舶订单17608万载重吨，同比下降6.4%，比2010年底下降10.1%。1-7月，全国规模以上

16、船舶工业企业1523家，完成工业总产值4431亿元，同比增长25.6%。其中船舶制造业3446亿元，同比增长26.1%;船舶配套业510亿元，同比增长30.7 %;船舶修理及拆船业433 亿元，同比增长15.5%。 受国际航运市场持续低迷的影响，国际船舶市场新船成交量萎缩的局面未能得到改观。我国船舶工业造船完工量已连续9个月超过同期新接订单量，企业手持船舶订单量继续下跌。同时，企业生产经营面临的综合成本升高等诸多困难依然存在。船舶企业必须切实加强企业管理，抓住机遇加快推进技术进步和产品结构调整。2.2炼钢生产的历史发展过程与现状2.2.1炼钢生产的历史发展过程早在l856年德国人贝赛麦就发明了

17、底吹酸性转炉炼钢法，这种方法是近代炼钢法的开端，它为人类生产了大量廉价钢，促进了欧洲的工业革命。但由于此法不能去除硫和磷，因而其发展受到了限制。1879年出现了托马斯底吹碱性转炉炼钢法，它使用带有碱性炉衬的转炉来处理高磷生铁。虽然转炉法可以大量生产钢，但它对生铁成分有着较严格的要求，而且一般不能多用废钢。随着工业的进一步发展，废钢越来越多。在酸性转炉炼钢法发明不到十年，法国人马丁利用蓄热原理，在1864年创立了平炉炼钢法，1888年出现了碱性平炉。平炉炼钢法对原料的要求不那么严格，容量大，生产的品种多，所以不到20年它就成为世界上主要的炼钢方法，直到20世纪50年代，在世界钢产量中，约85是平

18、炉炼出来的。1952年在奥地利出现纯氧顶吹转炉，它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题，使质量接近平炉钢，同时减少了随废气(当用普通空气吹炼时，空气含79无用的氮)损失的热量，可以吹炼温度较低的平炉生铁，因而节省了高炉的焦炭耗量，且能使用更多的废钢。由于转炉炼钢速度快(炼一炉钢约10min，而平炉则需7h)，负能炼钢，节约能源，故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。传统的转炉炼钢过程是将高炉来的铁水经混铁炉混匀后兑入转炉，并按一定比例装入废钢，然后降下水冷氧枪以一定的供氧、枪位和造渣制度吹氧冶炼。当达到吹炼终点时，提枪倒炉，测温和取样化验成分，如钢水温度和成分达到目标值范围就出钢 否则， 降下氧枪进行

19、再吹。在出钢过程中，向钢包中加入脱氧剂和铁合金进行脱氧、合金化。然后，钢水送模铸场或连铸车间铸锭。随着用户对钢材性能和质量的要求越来越高，钢材的应用范围越来越广，同时钢铁生产企业也对提高产品产量和质量，扩大品种，节约能源和降低成本越来越重视。在这种情况下，转炉生产工艺流程发生了很大变化。铁水预处理、复吹转炉、炉外精炼、连铸技术的发展，打破了传统的转炉炼钢模式。已由单纯用转炉冶炼发展为铁水预处理复吹转炉吹炼 炉外精炼 连铸这一新的工艺流程。这一流程以设备大型化、现代化和连续化为特点。氧气转炉已由原来的主导地位变为新流程的一个环节，主要承担钢水脱碳和升温的任务了。在20世纪80年代中后期，西欧、日

20、、美等相继开发成功了顶底复吹氧气转炉炼钢法，在此法中，氧气由顶部氧枪供入，同时由炉底喷口吹入氩、氮等气体对熔池进行搅拌顶底复吹氧气转炉炼钢既具备顶吹转炉炼钢化渣好、废钢用量多的长处，同时又兼备氧气底吹转炉炼钢熔池搅拌好、铁和锰氧化损失少、金属喷溅少等优点，因而目前世界上较大容量的转炉绝大多数都采用了顶底复吹转炉炼钢工艺。2.2.2炼钢生产的现状历经150多年的发展历程，钢铁工业已经成为高度成熟产业。但是，钢铁工业在科技进步方面仍面临着很大的压力，这主要表现在：要求有更高的生产效率。钢铁冶金生产过程大量消耗原材料和能源，从生态环境和可持续发展方向考虑，必须对现有的生产工艺流程进行改进以提高效率，

21、降低消耗。要求产品具有更高的性能。钢铁材料目前面临其他材料的激烈竞争，以汽车为例，目前已先后制造出“全铝”汽车和“全塑”汽车。进一步提高钢材性能的重点是要提高钢材的强韧性以及抗疲劳破坏和抗腐蚀性能。要求对环境更友好。这久要求尽量减少废弃炉渣、烟尘、nox、sox、co2的排放，并利用冶金工艺过程处理废弃钢铁、塑料、城市垃圾等。钢铁工业面临的科技进步压力是钢铁冶金学科继续向前发展的前提和动力，而钢铁冶金学科的发展反过来又会极大地促进钢铁冶金技术的进步。 2.1.2.1转炉钢产量作为转炉炼钢主要炉料的生铁逐年增长，为转炉炼钢钢产量的大幅度增长提供了良好而充裕的原料条件，与世界各主要产钢国家相比，我

22、国铁钢比较高。由于我国废钢资源短缺，电力缺乏电价偏高，致使电炉钢产量的增长受到一定程度的制约；平炉被淘汰，生铁资源的充裕，给转炉钢产量的增长提供了良好条件，因此转炉钢产量近年来获得了快速增长。2.2.2.2大中型重点钢铁企业转炉钢产量占主导地位近年来，由于新建了一批大、中型转炉以及原有小型转炉的扩容改造，使转炉炼钢厂生产规模均有所扩大，因此大、中型转炉钢产量大幅度提高。我国重点大、中型钢铁企业转炉钢产量分布情况的统计表明，全国年产量200万t中型钢铁企业的产钢量已占全国钢总产量的82.4%。大型钢铁（集团）企业（500万t/a）数量增多，为发展转炉炼钢提供了有利条件。2.2.2.3 转炉冶炼新

23、钢种的开发与高附加值钢种的增长1、高附加值钢种产量我国汽车、造船、集装箱、石化、电工等行业对优质钢需求旺盛，因此需要炼钢供应优质钢水浇铸成优质合格铸坯以满足轧材品种的需要。近年来我国转炉开发并成批量冶炼了if钢，高强度级别的管线钢，有些超低磷钢种要求p5010-6船用钢，压力容器用钢、集装箱用钢等高附加值钢种，钢的质量亦不断提高。2、低合金、微合金化高强度钢以汽车板用钢为代表的超深冲if 钢，经开发已在全国各大型钢铁企业批量生产。在超低碳钢中加入适量ti、nb 或ti 和nb 同时加入，以消除钢中的间隙c、n 原子，这类钢称为无间隙原子钢即if钢。目前我国生产的if 钢有ti-if 钢和（ti

24、+nb）if钢。在ti-if钢中，ti和s,n优先结合ti(n,s)化合物，然后再与c结合形成tic。在ti-nb）if钢中，n和s由ti固定，而c由nb固定生成nbc。if钢经合理热轧、冷轧及退火等工艺加工后，对深冲性能有利的再结晶得到充分发展，因此if钢。具有高的r 值（塑性应变比），高的n 值（应变硬化指数）和大的延伸率无时效等特性。2.3炼钢过程中面临的主要问题和现阶段炼钢生产的主要进步和发展2.3.1炼钢过程面临的主要问题 （1）企业行业集中度低,生产专业化程度低，尚不能达到规模经济。我国现有产钢企业290家，其中只有34家企业年产钢超过100万吨，其中7家年产超过300万吨的钢铁企

25、业，总产量占国内钢铁总产量不到50%。可是，我国钢铁生产企业集中度与发达国家相比仍存在差距。钢铁企业的集中度偏低，一定程度上限制了我国钢铁企业的竞争力。我国钢铁企业存在的另一个问题就是钢铁产品生产专业化程度低。目前，国内钢铁联合企业大都是“万能型”工厂，板、管、棒、线、型材等都生产，专业分工不明确，产品生产专业化程度低。由于我国钢铁企业的集中度和专业化分工程度低，以及技术装备水平落后等原因，导致我国钢铁产品生产率低、成本高。 (2)市场竞争日益激烈。20世纪90年代初，由于房地产热的带动，国内钢材价格飞涨，受利益驱使，国内钢铁行业低水平重复建设非常严重，导致国内钢铁生产出现结构性过剩，钢铁企业

26、普遍面临巨大的生存压力，竞争十分激烈。目前，国内中小型材、低档次产品的生产能力处于相对过剩状态，而高附加值产品的自给率较低，大部分依赖进口，随着国内市场的不断开放，国产钢材面临进口钢材的冲击增大。随着我国的进一步对外开放，我国钢铁市场正在与国际钢铁市场接轨，参与国际竞争。根据冶金行业近几年的统计分析，在普通产品方面，如线材、螺纹钢、型钢和钢坯等方面，我国的竞争对手主要是韩国及巴西，它们在这些产品上具有成本优势；而对于高附加值、高性能产品方面如汽车板、涂镀层板、合金钢棒型材等产品，竞争对手主要是日本、韩国、德国等国家。（3）中国钢铁企业平均技术装备水平低，结构不合理，技术改造和产业升级任务十分艰

27、巨。据冶金工业部门的统计，我国落后工艺和装备还占相当比例，如炼铁高炉中约有4500万吨的生产能力是属于落后的，约占总能力的35%，其中属于限期淘汰的100立方米以下的小高炉生产能力约有3000万吨。炼钢设备中，转炉约有1200万吨是属于落后生产能力，占目前转炉的12%；电炉约有1000万吨属于落后生产能力，占电炉能力的34%。轧钢设备中，具有国际先进技术水平的设备不到50%。另外，我国用于新产品开发与投产的费用与发达国家相比偏少。国际钢铁企业用于企业新产品开发费用一般在年销售收入的4%以上，而我国钢铁企业用于企业新产品开发年投入不足销售收入的1%。（4）钢材产品结构性失衡矛盾突出。就我国的钢铁

28、产品结构而言，一方面，国内钢铁企业的主导产品螺纹钢、小型材、线材等普通钢材（长线产品）生产能力严重过剩，另一方面，高附加值和高技术难度的品种（“双高”产品），如不锈钢板和冷轧、热轧薄板、硅钢片、镀锌板等，有的国内不能生产，有的虽能生产但生产能力严重不足。产品供不应求，国家每年需要大量进口。（5）钢铁产品质量有待进一步提高。中国钢铁产品的实物质量水平与国外相比还存在一定的差距。据冶金行业调查统计，目前，国内只有少部分企业的产品在质量上可以和国外大公司相抗衡，而多数企业产品在档次上比较低。据冶金行业调查统计，我国目前不能生产、产量低和质量达不到用户要求等原因，每年需从国外进口大量钢材，而能生产的大

29、宗钢材品种，产品质量与国外相比也存在一定差距，如钢制纯净度低、有害气体和杂质含量较高、性能的均匀性差。 （6）钢材产品销售服务水平相对较低。钢材产品销售服务是提高产品竞争力的一个重要方面。由于我国钢铁企业对市场销售服务的重要性还没有充分认识，营销网络刚刚开始建立，同国外成熟的营销体系和服务理念相比，存在很大差距。目前，国内钢铁销售存在的主要问题是：国内市场缺乏统一协调管理，企业产品相互压价；市场信息反馈功能弱，销售与产品开发功能不能结合，企业产品开发缺乏市场的引导；加工服务中心是完善分销网络不可或缺的一部分，而我国的加工服务中心基本上处于空白；另外在对外营销方面，一是对外营销缺乏相应的联合，各

30、自为政，各设网点，成本高，收益差，二是对开拓国际市场重视不够，尚未建立完整的国际市场营销网络。2.3.2现阶段钢冶金生产的主要进步和发展近几年国内转炉炼钢技术进步很快, 主要是推广采用了以下先进技术。1、长寿转炉技术自1997 年以来, 国内大力开展溅渣护炉技术的研究开发和推广应用工作, 使转炉炉龄大幅度提高,至2002 年国内95.2% 的转炉采用了溅渣护炉技术, 大型转炉平均炉龄达到10181.5 炉,中型转炉平均炉龄达到15298.2 炉, 部分小型转炉钢厂的平均炉龄也已达到10316炉。由于炉龄的提高, 给工厂带来了巨大的经济效益。国内转炉溅渣护炉的基本经验概括为:(1) 根据冶炼钢种

31、和生产工艺的差别, 选择正确的溅渣工艺;(2) 提高氮气压力, 优化溅渣工艺;(3) 正确选择开始溅渣的时机, 实现炉衬零侵蚀;(4) 溅渣与补炉相结合, 严格控制溅渣后的转炉炉型;(5) 加强烟罩水冷炉口等设备维护, 延长其寿命。2、长寿复吹工艺转炉溅渣后炉龄大幅度提高, 如何实现全程复吹, 提高底吹喷嘴的寿命是全世界钢厂急待解决的重大技术难题。为了解决这一问题, 国内转炉厂发明了炉渣蘑菇头保护底吹透气砖的先进技术, 使底吹喷嘴的一次寿命与炉龄同步, 并保证复吹比100%。炉渣蘑菇头以氧化物为主, 体积大, 透气性良好。经水模实验证明, 在相同的气量下, 由炉渣蘑菇头喷射出来的细小气泡搅拌熔

32、池, 可使熔池混匀时间缩短40% 50%。说明炉渣蘑菇头对底吹喷嘴的保护效果极佳。3、复吹转炉强化冶炼技术国内小型转炉强化冶炼的基本经验归纳为, 提高供氧强度, 缩短吹氧时间; 加快生产节奏, 提高转炉作业率; 适当扩大装入量, 提高转炉利用系数。借鉴小转炉强化冶炼的成功经验, 在大、中型转炉上推广转炉高效冶炼技术, 可以获得显著的经济效益。制约转炉强化冶炼的因素主要包括炉容比、成渣速度、吹炼平稳性和终点控制水平。,随着转炉供氧强度的提高, 炉气发生量大幅度增加。提高供氧强度, 使吹炼过程渣液面高度上涨, 严重时溢出炉口, 成为高效供氧的限制环节。为了解决这一问题, 应当进一步减少渣量, 改进

33、化渣工艺,实现提前化渣。采用复吹工艺提高吹炼前期熔池的搅拌强度, 可以加快石灰的熔解, 提高前期成渣速度, 达到减少喷溅的目的, 实现平稳吹炼。采用复吹技术后, 终点碳氧反应趋于平衡, 终点碳、温波动较小, 有利于实现计算机终点动态控制, 进一步缩短后期操作时间。4、今后转炉炼钢技术的发展为了满足国内市场的需求, 要求国内转炉生产技术进一步发展, 重点解决以下问题:(1) 全面推广铁水脱硫预处理工艺, 基本实现100% 铁水脱硫;(2) 尽快解决目前转炉回硫较严重的问题, 充分发挥铁水预处理的效果;(3) 在大、中型转炉上推广高效复吹转炉冶炼技术, 进一步提高转炉的生产能力;(4) 开发和推广

34、转炉全自动吹炼技术。5、我国钢铁行业的发展前景我国平均人均收入已经越过1000美元，消费结构将发生重大变化，我们每个人都有这种体会：和过去相比，吃饭、穿衣的花费所占我们的收入比例正在减少，而住房、交通等方面的花费所占我们收入的比例在明显地提高。也就是说我们的消费结构发生了变化，这种变化就要求产业结构的变化，就是说要求轻纺、食品等行业在国民经济中的比重下降，而要求房地产、汽车、基础设施等重化工业在国民经济中的比重提高，这些产业都是钢铁需求大户，由此带动我国钢铁行业的发展。当然，随着我国产业结构调整步伐的加快，我国钢材需求将发生变化，消费结构将继续保持多层次、多样性，并逐步向高层次演化。板带材的消

35、费量及比例将保持较强的增长势头，长材的消费比例将逐步下降，但消费量仍保持一定的增长。今后10年，我国钢铁工业将以市场需求为导向，以结构调整为重点，以经济效益为中心，以科技进步为动力，转变增长方式，建立科技创新体系，加速提高自主技术创新能力和国际竞争力，全面提高钢铁工业的质量和效益；在产量满足需要的前提下，优化流程，降低成本，在继续提高连铸比的同时，努力提高铁水预处理比与精炼比，使钢质纯净度有较大的提高；调整钢材品种结构，开发新的超细晶粒、高纯洁度、高均匀性的新一代钢铁材料，提高国产钢材市场占有率；扩大先进装备的比重，使大型钢铁企业的技术装备达到国际水平，在国内建成几个精品生产基地；加强环保，治

36、理污染，保持与环境协调发展。3、厂址的选择及论证3.1本设计所选用原材料的来源及分布情况转炉炼钢的原材料分为金属料、非金属料和气体。金属料包括铁水、废钢、铁合金，非金属料包括造渣料、熔剂、冷却剂，气体包括氧气、氮气、氩气、二氧化碳等。非金属料是在转炉炼钢过程 中为了去除磷、硫等杂质，控制好过程温度而加入的材料。主要有造渣料（石灰、白云石），熔剂（萤石、氧化铁皮），冷却剂（铁矿石、石灰石、废钢），增碳剂和燃料（焦炭、石墨籽、煤块、重油）。3.2所选厂址的地理、地形、气象、水文、地质、供电、供排水、交通运输、通讯等情况近年来， 国内钢铁厂选址偏于沿海港口的倾向较重。沿海建厂利用海运条件直接进口原料

37、， 出口产品， 经济效益明显， 某些国家填海造地可化不利为有利， 所以50年代以后， 一些主要产钢国家相继离开传统的选址方向，转向沿海地区建设钢铁厂， 形成钢铁工业布局的新格局。但是按照我国的国情和条件， 沿海选址的优越性究竟有多大，是应当具体分析的。钢铁厂厂址类型不应成为一种统一的模式。厂址选择是以一定生产条件下技术经济指标的优劣和具体地区相关工程投资的多少为取舍的，归根到底是经济技术的选择， 因地制宣的选择。就钢铁工业布局发展的过程看， 在冶炼技求水平较低时期， 原料以富矿石为主， 燃料消耗远远大于铁矿石的消耗量。为减少燃料运费，厂址靠近煤炭基地成为普遍的选择； 随着炼焦和炼铁技术的发展，

38、 煤炭消耗量下降而低品位矿石逐渐成为主要原料， 原料消耗量的增加，使降低矿石运费成为降低成本的一个有效因素， 于是厂址转向靠近矿石基地此后由于选矿技术提高和燃料消耗继续下降，厂址又转向铁矿煤矿和市场三个角的重心， 以缩短综台运距，50年代后， 大型船舶出现、铁矿石和煤炭的国际贸易速增 ， 导致沿海钢铁厂在日本，美国和西欧主要产钢国家迅速发展。可见， 每种类型厂址的产生及其演变， 都是在一定生产技术条件下力求投资省， 费用低的选择结果， 尽管每一种选择的优越性是相对的、有条件的。建设大型钢铁厂需要一定的由钢铁厂生产特点所决定的外部条件 即建厂基本条件。只有拟选厂址地区具备的条件或优势可靠且经济合

39、理， 可以满足建厂要求， 所确定的厂址才是合适的。在这方面往往容易产生误解， 认为厂址地区现有的运输、水电设施和自然条件， 就是据以建厂的有利条件或优势， 是确定厂址的依据。其实，现存的东西不见得就是可以利用的好条件， 离具备优势的要求更远， 这从某些项目建成之后不能正常生产或不能发挥效益的经验教训中看得比较清楚。比如说厂址靠近江河可以有十分优越的航运条件解决钢铁厂的外部运输， 但是如果梧江码头缺少：泪应配套设施， 则需一定的投资用于相关的码头建设工程。再比如说， 厂址靠着兖石铁路， 则外部运输条件优越。但是如果在东端即海边建厂， 钢铁厂主要货流流向与西煤东运的方向一致， 不断增长的煤炭及地方

40、运量再加上钢铁厂运量， 靠单线的兖石铁路就无法承担， 建厂的相关工程之一就是要修建兖石铁路复线。可见， 既有设施能否成为一个厂址可利用的外部条件颓要看其能否减少相关工程的投资。事物不断发展变化，厂址条件也要用发展变化的骰光去衡量。今天存在的条件明天也许会消失， 目前不完备的设施将来却可能有较强的优势。这是认识和比较建厂条件时应注意的。比如钢铁厂的供水水源， 是评估厂址的一项重要内容， 但对同一个厂址往往会有截然不同的看法， 其差别就在于此。评价一个地区的水资源能否支持一座钢铁厂，不仅在于对钢铁厂的可供水量， 还要看到随着钢铁工业发最而带动起来的其它工业和地方经济发展的供水要求， 供需平衡状况，

41、从而确定水资源的保证程度。而对于外部条件。有的是投资可以改善的， 有的却是无法改善的， 有的配套改建工程可以达到长远的目标， 有的却只能解决一时的需求。前者则是厂址的优势所在。仍以济宁厂址为例。该厂址邻近京沪、新石铁路交汇的兖州枢纽，西距建设中的京九铁路约120kin。新石铁路是晋煤出海的南通道， 目前重车方向年运量已述1 300万t以上。预计1995年和1997年将分别达u2900万t和36)0万t。全线建成复线之后， 由于空车方向运量仅为重车方向的1to， 重车运量越太返空车流就越多， 对济宁厂址的矿石原料和辅助原料的运输极为有利。京沪线2000年时运能将比目前提高45左右， 京九线届时也

42、将修通， 厂址位于能力较大的干线路网之中， 对钢铁厂实现长远发展目标是优越的条件。济宁厂址距离水域面积约1097km。的南四湖23km， 由于连续多年干旱， 目前山东省处于缺水状态， 但济宁地区较为缓和。其主要条件就是拥有南四蝴和引黄设施。黄河水量丰桔分布与南四湖同频的几率很小， 引黄可以解决偏桔年及特桔年的缺水， 南四湖又是南水北调必经之地， 南水北调是缓解华北地区严重缺水的必上工程， 计划1995年送水过黄河，2000年送水到京津。如果南四湖缺水， 近期可以采取引黄济湖， 远期则有南水北调入湖。只要统筹安排， 合理调配， 可以说厂址的水源条件是十分优越的。4、工艺流程选择和论证现代钢铁联合

43、企业是一个庞大而复杂的综合生产部门。在这个钢铁联合企业中，钢铁材料的生产包括采矿、选矿、烧结、焦化、炼钢和各种轧钢等过程。由于各类钢材质量主要取决于炼钢工艺过程和设备，所以炼钢成为钢铁工业生产流程中的中心环节.。目前主要的炼钢方式还是转炉炼钢，我国现在转炉炼钢占总钢产量的比例已经超过80%，并接近90%。过去钢铁冶炼的工艺流程基本是铁水炼钢炉（平炉、转炉、电炉）浇注（模注，连铸）轧钢的模式，这样的模式由于缺少铁水预处理、炉外精炼工艺，只能冶炼普通钢种，难以冶炼优质特种高性能的钢材，平炉由于其炉渣碱度低，脱磷、脱硫效果差，限制了钢材质量的提高。随着工业和科学技术的发展，对钢材质量和性能提出更高要

44、求，迫使人们开发和冶炼更多品种钢材，从而推动了炼钢技术的不断发展。转炉冶炼采用铁水预处理、炉外精炼工艺后，钢的质量大大提高，转炉钢品种增加，转炉不仅能冶炼普通钢种，而且也能冶炼高级优质钢种，甚至能冶炼包括不锈钢在内的特种钢，这为转炉炼钢的发展提供了广阔的空间。高炉铁水预处理转炉顶底复合吹炼炉外精炼连铸连轧，已经成为大型现代化钢铁企业钢铁生产的普通模式。而高炉铁水炉外预处理转炉顶底复合吹炼rh真空精炼或cas-ob精炼连铸连轧或连铸铸坯热送直接轧制，则是现代转炉炼钢生产的最佳工艺流程。铁水预处理：铁水预处理工序介于炼铁和炼钢工序之间，对改进转炉操作指标、提高钢的质量有着十分重要的作用，是目前冶金

45、企业大力发展的一项重要技术。 铁水预处理工艺对现代钢厂尤为重要，已经从最初为满足冶炼低硫或极低硫钢种的需求，发展成为炼铁炼钢凝固过程优化不可分割的重要环节，特别是随着专用转炉脱硅、脱磷工艺技术的开发与进展，正在形成一种全量铁水进行“三脱”预处理的先进工艺。新一代钢厂应大胆采用全量铁水三脱预处理工艺，以建立起高效低成本的洁净钢生产工艺平台，增强产品竞争力，加快大型转炉节奏，提高生产效率，以实现紧凑、高效、节能的循环型经济发展模式。铁水预处理的选择需要考虑效果、成本、效率等因素。（1）通过对不同“三脱”剂、不同处理顺序的热力学计算比较得出最佳铁水预处理顺序为：预处理脱硫预处理脱硅、脱磷。 （2）对

46、不同处理容器、不同处理方法的动力学条件比较得出预处理容器应选定为：铁水包kr脱硫，专用转炉脱硅、脱磷。 （3）铁水预处理模式确定为：高炉铁水铁水包kr法脱硫专用转炉脱硅、脱磷。转炉炼钢工艺流程图现代转炉炼钢采用的重大技术有：转炉大型化、转炉复合吹炼、煤气回收与负能炼钢、全量铁水预处理、全自动转炉吹炼控制、溅渣护炉与转炉长寿等技术。5、冶金计算5.1、物料平衡计算根据铁水成分，渣料质量，采用单渣不留渣操作。先以100公斤铁水为计算基础。(一) 炉渣及其成分的计算1、铁水中各元素氧化量表2-1-6 成分kg项目csimnps合计铁水4.360.570.620.070.05终点钢水0.11痕迹0.3

47、720.0070.03氧化量4.250.570.2480.0630.025.151c：取终点钢水含碳量0.15%；si：在碱性氧气转炉炼钢中，铁水中的si几乎全部被氧化；mn：顶底复吹转炉残锰量取60%；p：采用低磷铁水吹炼，铁水中磷90%进入炉渣，10%留在钢中；s：氧气转炉去硫率不高，取40%。2、各元素氧化量，耗氧量及其氧化产物量见表2-1-7表2-1-7元素反应及其产物元素氧化量，公斤耗氧量，公斤氧化产物量，公斤cc+1/2o2=co(4.36-0.11)85%=3.6133.61316/12=4.8173.61328/12=8.430cc+o2=co2(4.36-0.11)15%=0

48、.6380.63832/12=1.7010.63844/12=2.339sisi+o2 =(sio20.570.5732/28=0.6510.5760/28=1.221mnmn+1/2o2=(mno)0.6240%=0.2480.24816/55=0.0720.24871/55=0.320p2p+5/2o2=(p2o5)0.07090%=0.0630.06380/62=0.08130.063142/62=0.144ss+o2=so20.0540%1/3=0.0070.00732/32=0.0070.00764/32=0.014ss+(cao)=(cas)+o0.0200.007=0.0130.

49、013(-16/32)=-0.0070.01372/32=0.030fefe+1/2o2=(feo)0.5580.55816/56=0.1590.717fe2fe+3/2o2=(fe2o3)0.2510.25148/112=0.1080.358总计5.9263、造渣剂成分及数量根据国内同类转炉有关数据选取1）矿石加入量及成分矿石加入量为1.00公斤/100公斤铁水，成分及重量见表2-1-8表2-1-8成分重量，公斤备注fe2o31.0061.80%=0.618生成cas0.002公斤，消耗cao量0.002公斤，生成0.001公斤氧。feo1.0029.40%=0.294sio21.005.6

50、1%=0.0561al2o31.001.10%=0.011cao1.001.00%=0.010mgo1.000.52%=0.0052s1.000.007%=0.001h2o1.000.50%=0.005共计1.0002）萤石加入量及成分萤石加入量为0.30kg/kg铁水，其成分及重量见表2-1-9表2-1-9成分重量，公斤caf20.3089.00%=0.267sio20.306.00%=0.018al2o30.301.78%=0.005mgo0.300.58%=0.002p0.300.55%=0.002s0.300.09%=0.0003h2o0.302.00%=0.006共计0.300p以2

51、p+5/2o2=(p2o5)的形式进行反应，其中生成(p2o5)的量为0.00144142/62=0.003公斤，消耗氧量0.0014480/62=0.0023）炉衬侵蚀量为0.200公斤/100公斤铁水，其成分及重量见2-1-10表2-1-10成分重量，公斤cao0.201.40%=0.0028mgo0.2085.0%=0.170sio20.202.60%=0.0052al2o3c*0.2011.0%=0.022共计0.020*被侵蚀的炉衬中c的氧化，同金属中c氧化成co、co2的比例相同，即：c-co 0.02285%28/12=0.044 kgc-co2 0.02215%44/12=0.

52、012 kg消耗氧量为： 0.04416/28=0.026 kg 0.01232/44=0.007 kg共消耗氧气量为： 0.026+0.007= 0.033 kg4）生白云石加入量及成分加入的白云石后，须保证渣中（mgo）含量在68%之间，经试算后取轻烧白云石加入量为1.2公斤/100公斤铁水。其成分及重量见表2-1-11表2-1-11成分重量，公斤cao1.2053.04%=0.6365mgo1.2020.16%=0.4193al2o31.200.74%=0.0089sio21.200.46%=0.0058烧减1.2010.8%=0.1296共计1.205） 炉渣碱度和石灰加入量取终渣碱度

53、渣中已存在的（sio2）量=铁水中硅氧化生成的sio2量+炉衬带入的sio2量+矿石带入的sio2量+萤石带入的sio2量+白云石带入的sio2量=1.221+0.0052+0.056+0.018+0.0058=1.306kg渣中已存在的（cao）量=白云石带入的cao量+炉衬带入的cao量+矿石带入的cao量铁水中s消耗的cao矿石中s成渣消耗的cao=0.6365+0.003+0.00280.01930.002=0.620 kg加入石灰成分及重量见表2-1-12表2-1-12成分重量，公斤cao4.63491.08%=4.221sio24.6341.66%=0.077mgo4.6341.54%=0.071al2o34.6341.22%=0.057s4.6340.06