转炉炼钢厂年产500万吨合格钢坯初步设计

1、贵州师范大学本科毕业论文(设计)开题报告学院：材料与建筑工程学院 专业：冶金工程 级别：2009 级课题名称 转炉炼钢厂年产500万吨合格钢坯初步设计学生姓名 XXX学号XXXXXXXXXXX指导教师姓 名 XXX职称学位 教授开题报告内容要求：1、选题的理论、实际意义2、研究动态、见解3、研究思路、方法、技术路线4、总体安排、进度计划5、主要参考文献一、选题的理论、实际意义 在经济飞速发展的今天，我国西部大开发的战略尤为重要，而在西部大开发的建设过程中，贵州的钢铁同样扮演着重要的角色。从改革开放以来，国民经济持续高速发展极大刺激了钢材需求，我国电价高、废钢资源贫乏和连铸的推广等因素促使氧气转

2、炉炼钢快速发展；我国是钢铁生产和消费大国，我国转炉钢年产能力占全国钢产量的89.471。粗钢产量连续多年居世界第一。进入21世纪以来，我国钢铁产业快速发展。“十一五”期间，我国粗钢总产量超过26亿吨，是“十五”期间粗钢总产量的2.2倍以上。与此同时，粗钢消费量持续增长，2006-2010年中国粗钢表观消费量平均增幅达到11.41%2。进入2011年以来，中国钢铁行业保持平稳增长的良好发展态势，继续推进落后产能淘汰和钢铁企业整合重组。根据钢铁工业“十二五”发展规划的要求，预计到2015年，中国钢铁工业结构调整将取得明显进展，基本形成比较合理的生产力布局，资源保障程度显著提高，钢铁总量和品种质量基

3、本满足国民经济发展需求，部分企业具备较强的国际市场竞争力和影响力，初步实现钢铁工业由大到强的转变3。因此我们在修建钢铁厂的时候要注意加大高新技术的投入量，改进现有的设备和技术。做到科学合理布局，转炉炼钢，精练，连铸一体化，提高原材料使用率，降低能耗，减少污染，高效生产高质量钢材4。在本次设计中，我选择年产500万吨合格钢坯转炉炼钢厂初步设计的课题，结合目前转炉设计的新趋势，设计转炉炉型和炼钢厂，也是为了能通过本次毕业设计培养自身独立工作能力和独立分析、解决实际问题能力，并巩固所学的基础理论知识，熟练运用专业知识的能力。因此我们在修建钢铁厂的时候要注意加大高新技术的投入量，改进现有的设备和技术。

4、做到科学合理布局，转炉炼钢，精练，连铸一体化，提高原材料使用率，降低能耗，减少污染，高效生产高质量钢材5。钢厂地址的选择：拟建造在六盘水。原因一：如果建造在贵阳这种较为平坦的地方固然较好，但是环境污染很大，这与政府建设生态文明城市意愿相悖；原因二：如果建造在贵州省内其他市区，交通运输，特别是铁路运输条件有限或困难；交通上，六盘水是重要的能源原材料工业基地及未来西南地区又一重要的铁路枢纽城市。原因三：六盘水相对贵州其他市区，有着一定的矿产资源，如，煤炭资源，可以就地取材，减少了交通运输成本和很多资源的浪费，其中尤以能源矿产煤炭及煤层气最具优势，在全省乃至江南占有突出地位；铁、铅锌、水泥原料、熔剂

5、用灰岩、冶金用白云岩等亦是该市具有重要价值的矿产。六盘水市矿产具有资源较为丰富，优势矿产突出，主要矿产分布广泛而相对集中，规模大，质量良好，资源潜力大等特点。发现的矿产已达45种以上，其中不同程度探明资源储备的有26种，共有资源储量产地133处。原因四：六盘水地理位置相对较好，铁路运输便利。而且也将成为西南地区又一重要的铁路枢纽城市，不仅彻底改变西南网结构，增加路网的灵活性，增加内陆省份与沿海港口城市的联系，对保证铁路送八大，安全营运，促进相关地区的物资交流、繁荣市场及发展区域经济都有着重要作用5。 二、研究动态、见解：从1856年，英国人亨利发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，也称为贝塞法，第一次

6、解决了用铁水直接冶炼钢水的难题，从而使钢的质量得到提高，但此法要求铁水的硅含量大于0.8%，而且不能脱硫。目前该方法已被淘汰。1865年，德国人马丁利用蓄热室原理发明了以铁水、废钢为原料的酸性平炉炼钢法，即马丁炉法。1880年，出现了第一座碱性平炉。由于其成本低，炉容大，钢水质量优于转炉，同时原料的适应性强，平炉炼钢法一时间成为世界上主要的炼钢法。1899年，出现了完全依靠废钢为原料的电弧炉钢法，解决了充分利用废钢炼钢的问题。20世纪40年代大型空气分离机的出现，使氧气制造成本大大降低，这样为氧气在炼钢中应用奠定了基础。到1952年，奥地利的林茨城和多纳维兹城先后建成了30吨的氧气顶吹转炉车间

7、并投入了生产，所以此法也成为LD法。而我国钢铁企业间先进与落后的技术装备水平多层次并存，石灰的质量参差不齐，少数转炉钢厂的石灰消耗达国外同等水平，这些厂多配备了铁水预处理和精炼设备，预处理和炉外精炼比例高，转炉容量大，技术装备先进，石灰质量好。近年来我国转炉氧耗明显降低：一方面很多转炉厂建设了铁水预处理和二次精炼设备，“分段冶炼”有利于降低转炉氧耗；另一方面，炼钢过程控制水平和复吹比例提高；另外，氧枪设计、制造技术的进步和供氧制度得到优化。1962年第一座3t氧气顶吹转炉炼钢车间投产仅2年。1964年11月中国第一座330 t氧气转炉炼钢车间在北京石景山钢铁厂(后改名为首钢)投产，这标志着中国

8、氧气转炉炼钢开始向大型化方向发展，上海、本溪、攀枝花、太原一批国产30 t、50 t、120 t转炉相继投产。这一阶段几个较重要的发展标志是首钢330 t转炉厂率先进行转炉计算机控制技术开发，实现年产钢200万t以上；武钢国产50 t转炉适应1700mm连轧生产与品种的要求，在国内转炉钢厂首次配备了KR铁水预脱硫、RH真空处理装置等先进设备，迅速提高了中国氧气转炉炼钢厂的技术档次与水平；首钢、武钢、上钢一、三、五等厂推动连铸生产，较快提高了转炉生产能力；工艺制度逐渐完善，生产稳定，也进行转炉煤气回收、氧气底吹转炉、转炉生产合金钢、硅钢、不锈钢等多项重要的工业试验；从1978年起，开发了转炉顶底

9、复合吹炼技术；攀钢、承钢、马钢成功地进行铁水先提钒后炼钢；包钢进行底吹转炉提铌的工业化试验；1979年，中国氧气转炉钢首次超过平炉钢产量，成为中国钢产量增长的主要力量，也是这一阶段发展最重要的标志。我国转炉氧气消耗水平已接近国际先进水平，少数转炉处于领先地位。为提高转炉寿命，我国转炉炼钢工作者在耐火砖材技术经济材质、砖型、综合砌炉和加强炉体维护方面做了大量卓有成效的工作；随着溅渣护炉技术的推广，我国转炉炉衬寿命大幅度提高，达到国际领先水平；国内自主开发的长寿复吹转炉技术基本成熟，解决了底吹喷嘴和炉衬不同步的重大难题，已成功应用在武钢、包钢、本钢、首钢、济钢等多家钢厂，覆盖了大中小不同容量的转炉

10、，均获得了良好的经济效益。近年，我国许多转炉炼钢厂新建设了铁水预处理和二次精炼设备，分解了转炉冶炼功能， 这主要得益于以下几个方面：一是转炉炼钢工艺流程的优化，是冶金工序功能分解和集成的结果；二是转炉大型化、炼钢自动化程度提高等单元设备技术进步的因素；三是企业加强了对工人的岗位培训，劳动者的技能和综合素质得到提高；四是在市场竞争中，企业的管理水平比以往有了较大幅度的提高。4. 基本建立现代转炉炼钢流程随着我国钢铁工业不断提升产品结构、优化工艺流程，我国转炉钢厂大都建设了铁水预处理、二次精炼设备，基本形成了“铁水预处理转炉精炼连铸”的现代炼钢工艺流程。在该流程中，预处理和精炼单元这两个“柔性组元

11、”的出现，将转炉的冶炼功能简化为“脱碳升温”，提高了生产效率和钢水质量，转炉钢的品种范围得到拓宽，消耗降低，利于前后工序的匹配协调。转炉炼钢工艺流程的解析、重组和优化大大提高了企业竞争力。 近年来，我国铁水预处理和二次精炼技术发展很快，许多钢厂都建设了相关设备，大部分预处理和炉外精炼设备，甚至包括RH在内的真空处理设备均可实现高度国产化。但是在实际生产中，国内钢厂的铁水预处理和炉外精炼比例较低8，均约30，仅宝钢、武钢、攀钢、鞍钢等少数企业铁水预处理比例超过80，钢水精炼比例超过60。铁水“三脱”和钢水真空精炼比例更低，各厂差异较大。顶底复合吹炼转炉技术：顶吹氧、底吹惰性气体的复吹工艺。其代表

12、方法有LBE、LD-KG、LD-OTB、NK-CB、LD-AB等，顶部100%供氧气，并采用二次燃烧技术以补充熔池热源；底部供给惰性气体、吹炼前期供氮气，后期切换为氩气，底部多使用集管式、多孔塞砖或多层环缝管式供气元件。顶、底复合吹氧工艺。其代表方法有BSC-BAP、LD-OB、LD-HC、STB、STB-P等，顶部供氧比为60%95%，底部供氧比为40%5%，属于强搅拌类型，目的在于改善炉内动力学条件的同时，使氧与杂质元素直接氧化，加速锤炼过程。底部供气元件多使用套管式喷嘴，中心管供氧，环管供天然气、或液化石油气、或油做冷却剂。底吹氧喷熔剂工艺。其典型代表有K-BOP。而日本绝大多数钢厂采用

13、铁水“三脱”，炉外冶金经济与管理技术经济精炼比例超过90%，真空精炼比674.7。转炉煤气回收量受装备水平、供氧强度、操作、原料等多种因素影响。目前，我国的转炉副枪系统技术已实现国产化，国内有条件的大型转炉厂应采用副枪、动态模型控制实现自动化炼钢；对于众多的中小转炉厂，由于容积规模偏小，适宜采用价格便宜、维护成本低，不用对设备、厂房大改造的烟气分析技术。 转炉钢在我国炼钢产量中占据绝对统治地位，近年我国转炉钢产量和技术进步巨大，有力支撑了钢铁工业的发展，满足了经济建设的需求。但和国外钢铁强国比较，我国转炉炼钢整体水平落后，仍存在着炉容偏小、终点控制技术落后、物耗能耗较高等问题，必须优化工艺流程

14、，提高技术装备水平，进一步提高转炉效率和改善钢水质量，为大规模多品种生产高质量钢打下基础。在当今社会，节能、减排已成为时代主题；几乎所有钢厂建厂时都会考虑到，钢厂选址的可行性，资源、环境及 各类成本的综合考虑。根据，物料平衡和热平衡的精确计算，达到低成本、低污染、高效益的经济循环体系。三、研究思路、方法、技术路线 一）通过查阅相关资料书，网络资源以及期刊杂志等工具来辅助完成毕业设计；充分利用利用图书馆和网络等资源；在实习过程中观察钢厂厂房布置情况，耐心听钢厂车间主任的讲解，细心做下笔记，如：垮的个数，垮与垮之间的距离，平台的个数、平台的高度以及每个平台的作用以及主厂房跨间顺序是装料跨、转炉跨、

15、浇铸跨、连铸跨及出坯精整跨等；结合去水钢的实习，收集当前转炉炼钢工艺技术、车间设备设计等资料完成文献综述； 二）考虑经济、能源、环保、节能等因素，根据市场需求设计钢种，如建筑用钢、管线钢、大小方坯、宽厚板、船板等，使设计出来的炼钢厂尽可能满足大部分用户的需求。 三）数据计算；计算过程中所采用的数据根据任务书、参考文献或工厂生产实习的资料，按生产过程各阶段编制的平衡表和热平衡表进行计算。 四)选定转炉、精炼、连铸机型，顶底复吹转炉炉型设计、顶吹氧枪和底部供气元件设计、炉外精炼设备选型、连铸机设备的确定、烟尘处理系统的设计、车间工艺布置方案且转炉炼钢厂为年产500万吨合格钢坯；根据设计生产规模，结

16、合目前生产实际计算确定合理的转炉容量和座数（2-3座）。 五）毕业设计厂房设计；利用第四步得到的数据完成500万吨转炉炼钢车间大概分布的大小设计；并根据产品大纲、主体生产设备、前后生产工序以及厂址地形等综合因素确定车间的工艺布置。车间主厂房的加料跨、炉子跨、精炼跨、浇注跨的布置形式。四、总体安排、进度3月2号至3月8号（第1周至第2周）：选题、毕业实习、导师见面，并听导师安排毕业实习和讲解毕业论文的写作方法；3月8号至3月15号（第2周至第3周）：查阅资料、完成论文开题;3月16号至3月22号（第4周至第5周）：完成相关物料平衡和热平衡计算；3月29号至4月20号（第 6周至第 9周）：论文初

17、稿；4月28号至5月12号（第10周至第12周）：论文定稿；5月12号至5月20号（第12周至第14周）：论文答辩。五、参考文献1 余志祥.现代转炉炼钢技术.炼钢，2001，（1）.2 王雅贞.氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备.北京：冶金工业出版社，2003.3 中国钢铁工业协会.2007年中国钢铁统计R.北京：冶金工业出版社，2007.4 中国钢铁工业协会.2007年中国钢铁工业年鉴R.北京：冶金工业出版社，2007.5 中国钢铁工业协会.2006年-2010年中国钢铁工业科学与技术发展指南R.北京：冶金工业出版社，2006.6 余志祥.大型转炉炼钢新技术系统开发、创新、应用J.中国冶金，2003

18、，（3）.7 王勇，肖鹏，杨宁川，赵运锋.我国大型转炉炼钢车间设备国产化问题的探讨J. 钢铁技术，2007，（1）.8 刘浏.转炉炼钢生产技术的发展J.中国冶金，2004，（2）.9李志恩，王国华.顶底复合吹炼转炉工艺技术A.2004 10 刘浏.中国转炉炼钢的技术进步J.钢铁，2005，（2）.11 张辉. 采用金属炉渣复合蘑菇头提高复吹转炉炉龄的方法EB/OL. 2011-04-2012冯捷，张红文.转炉炼钢生产.200613 李志恩，王国华. 顶底复合吹炼转炉工艺技术A.200414朱苗勇.现代冶金学.201115张大勇,张彩军,刘玉生.150吨转炉顶底复吹工艺的实践.200716王雅贞李承祚. 转炉炼钢问答 M . 北京: 冶金工业出版社, 2003.17李志恩，王国华.顶底复合吹炼转炉工艺技术A.