年产350万吨转炉炼钢厂设计

1、-. z.建筑科技大学华清学院本科毕业设计论文任务书题 目：年产350万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计院系：专 业：冶金工程学生：学 号：指导教师签名：主管院长主任签名：时 间：2013 年 2月 25 日 -. z.一、毕业设计论文的主要容含主要技术参数设计题目：年产350万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计钢种： 普碳钢、低合金钢、优质碳素构造钢等规格： 方坯 板坯包括转炉容量和座数的选择确定；转炉炉型设计；氧枪设计；炉外处理、连铸机以及除尘系统的设计与选择；炼钢过程物料平衡和热量平衡计算；转炉车间生产工艺设计和布置；车间主要设备选择和车间平面设计以及总图运输方案确实定。进展毕业实习，收集有关

2、资料；编制设计说明书一份，完成专题局部，翻译冶金专业相关外文文献一篇，绘制转炉炉型图、车间平面图和剖面图各一，使学生能够理论联系实际，掌握转炉炼钢车间设计的根本原理，为今后从事相关的技术工作奠定根底。二、毕业设计论文题目应完成的工作含图纸数量1. 根据设计题目完成毕业实习并收集有关资料，进展技术准备；2. 炼钢厂车间总体设计；3. 转炉炉型设计；4. 物料平衡与热平衡计算；5. 生产工艺设计；6. 车间工艺布置；7. 车间主要设备选择；8. 生产组织与人员编制；9. 主要技术经济指标；10. 绘制设计图纸三其中至少手绘一：转炉炉型图、车间平面图、剖面图各一； 11. 翻译与冶金工程专业有关的外

3、文文献一篇不少于4000字；12. 完成专题：炼钢节能技术思路与对策不少于5000字；13.完成设计说明书一本。-. z.三、毕业设计论文进程的安排序号设计论文各阶段任务日 期备 注1毕业实习、收集资料2设计相关计算3.234.33炉型、工艺、主设备设计和选择4.45.84车间布置5.95.155制图与翻译5.165.296编制设计说明书5.306.77准备辩论6.86.12四、主要参考资料及文献阅读任务含外文阅读翻译任务1钢铁生产工艺概述建筑科技大学2钢铁冶金学炼钢局部家祥编冶金工业 19903炼钢工艺学高泽平编冶金工业 20064钢铁厂设计原理下册传薪编冶金工业 19955普通冶金建筑科技

4、大学 20026炼钢设计原理聚和编化学工业 2005 7毕业设计参考资料钢铁冶金专业建筑科技大学8金属提取冶金学王成刚，王齐铭主编地图 20009现代转炉炼钢戴云阁等编东北大学 199810 与专题有关的最新文献(2003年以后的文献，不少于10篇且至少有2篇外文文献)五、审核批准意见 教研室主任签章-. z.年产350万吨全连铸坯的转炉炼钢车间设计专 业：冶金工程 姓 名： 指导教师：设计总说明当前的炼钢工艺中，较为普遍的是以高炉铁水为原料的转炉炼钢工艺和以预复原球团矿或高质量的工业废钢为原料的电弧炉工艺。本设计为具有代表性的氧气顶底复吹工艺，预计年生产能力为350万吨良坯钢。车间设有公称容

5、量为150吨的转炉两座，LF精炼炉2座、板坯连铸机1台和方坯连铸机1台。转炉的冶炼周期38分钟，吹氧时间16分钟。根据国外转炉炼钢技术的开展趋势，结合设计任务书中普碳钢和普碳钢的品种需要，选择了LF炉外精炼设备，进展全连铸生产。最终确定如下的的工艺流程：铁水预处理转炉炼钢LF精炼连铸。本次设计在对转炉物料平衡和热平衡计算的根底上，对炼钢车间的主要设备参数进展了设计、选型，完成了主体设备选择、炼钢工艺设计、主厂房工艺布置和设备布置。编制说明书一份，绘制转炉炉型图、车间平面图、剖面图各一，并完成题目为炼钢节能技术思路与对策的专题。关键词：炼钢，顶底复吹，工艺流程，精炼，连铸，-. z.Design

6、 DescriptionAt present, there are two main steel-making processes: converter steelmaking process with blast furnace hot metal and steel scrap as the raw materials and the arc (furnace) process with pre-reduction pellets or high-quality industrial steel scrap as raw materials. In this paper, the repr

7、esentative process bined-blowing o*ygen converter process with a scale of 3.7106 continuous casting billet annual is designed. In the workshop, main equipments including 2150t converters and its au*iliary equipments with 2 LF refining furnaces, 2 sets of slab continuous casting machines and a set of

8、 billet continuous casting machine are designed. The Smelting period is set for 38 minuter in which the actual o*ygen blowing time is only 16 minutes. Depending on the development trend of steel-making process and the quality requirement of carbon steel and pressure vessel steel, LF refining is sele

9、cted to fulfill continuous casting. Finally,thefollowing process flow is choosed: PretreatmentConverterLFCC. On the base of the material and heat equilibrim calculation,the size of steel-making plant workshop span and device assign, personnel placement is made .A project instruction is redacted ,fur

10、nace size graphic, a ground plane and a sectional view of the workshop are also submitted. And finally, the monograph which is about non-metallic inclusions in steel and its damagement is also finished.Key words:steel making,bined-blown, process, refining, continuous casting -. z.目 录1 绪论TOC o 1-3 h

11、u HYPERLINK l _Toc26246 PAGEREF _Toc26246 1 HYPERLINK l _Toc13258 1.1 转炉冶炼原理简介 PAGEREF _Toc13258 1 HYPERLINK l _Toc27716 1.2 氧气转炉炼钢的特点 PAGEREF _Toc27716 2 HYPERLINK l _Toc4471 1.3设计原则和指导思想 PAGEREF _Toc4471 2 HYPERLINK l _Toc26540 1.4 产品方案 PAGEREF _Toc26540 3 HYPERLINK l _Toc16017 2 氧气转炉炼钢车间 PAGEREF

12、_Toc16017 5 HYPERLINK l _Toc27776 2.1 初始条件 PAGEREF _Toc27776 5 HYPERLINK l _Toc19786 2.2 公称容量选择 PAGEREF _Toc197865 HYPERLINK l _Toc9178 2.3 转炉座数确实定 PAGEREF _Toc9178 5 HYPERLINK l _Toc19283 2.4根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量。 PAGEREF _Toc19283 6 HYPERLINK l _Toc20891 2.5 根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量 PAGEREF _Toc20891 6 H

13、YPERLINK l _Toc3612 3 转炉物料平衡和热平衡计算 PAGEREF _Toc3612 8 HYPERLINK l _Toc23104 3.1 氧气顶底复吹转炉的物料平衡和热平衡 PAGEREF _Toc23104 8 HYPERLINK l _Toc29805 3.2热平衡计算 PAGEREF _Toc29805 20 HYPERLINK l _Toc14639 3.2.1热平衡计算所需数据 PAGEREF _Toc14639 20 HYPERLINK l _Toc19367 3.2.2计算步骤 PAGEREF _Toc19367 21 HYPERLINK l _Toc117

14、66 4 氧气转炉及相关设备设计 PAGEREF _Toc11766 25 HYPERLINK l _Toc17945 4.1 炉型设计 PAGEREF _Toc17945 25 HYPERLINK l _Toc23535 4.1.1炉型选择 PAGEREF _Toc23535 25 HYPERLINK l _Toc27999 4.1.2 主要参数确实定 PAGEREF _Toc27999 25 HYPERLINK l _Toc14124 4.2 炉衬设计 PAGEREF _Toc14124 27 HYPERLINK l _Toc15005 4.3 炉底供气构件的设计 PAGEREF _Toc

15、15005 28 HYPERLINK l _Toc15407 4.4 转炉炉体金属构件设计 PAGEREF _Toc15407 28 HYPERLINK l _Toc18552 4.5 倾动机构 PAGEREF _Toc18552 29 HYPERLINK l _Toc4751 4.6 氧枪喷头设计 PAGEREF _Toc4751 29 HYPERLINK l _Toc16807 4.6.1喷头设计 PAGEREF _Toc16807 29 HYPERLINK l _Toc15798 4.6.2 氧枪枪身设计 PAGEREF _Toc15798 31 HYPERLINK l _Toc2283

16、7 4.6.3氧枪升降和更换机构 PAGEREF _Toc22837 34 HYPERLINK l _Toc5289 4.6.4 副枪设计 PAGEREF _Toc5289 34 HYPERLINK l _Toc16811 4.6.5 副枪的功能和要求 PAGEREF _Toc16811 35 HYPERLINK l _Toc16634 4.7 底部供气元件设计 PAGEREF _Toc16634 36 HYPERLINK l _Toc701 4.7.1底气种类 PAGEREF _Toc701 36 HYPERLINK l _Toc18000 4.7.2供气构件的选择 PAGEREF _Toc

17、18000 36-. z. HYPERLINK l _Toc18738 4.7.3喷嘴数量及布置 PAGEREF _Toc18738 36 HYPERLINK l _Toc24363 5 转炉车间烟气净化和回收 PAGEREF _Toc24363 37 HYPERLINK l _Toc27412 5.1 烟气量的计算 PAGEREF _Toc27412 37 HYPERLINK l _Toc8397 5.2 烟气净化系统类型的选择 PAGEREF _Toc8397 38 HYPERLINK l _Toc27253 5.3 烟气净化系统主要设备的选择 PAGEREF _Toc27253 39 H

18、YPERLINK l _Toc21322 5.4 含尘污水处理 PAGEREF _Toc21322 40 HYPERLINK l _Toc21822 6 转炉炼钢的生产制度 PAGEREF _Toc21822 41 HYPERLINK l _Toc29994 6.1主要原材料的技术要求 PAGEREF _Toc29994 41 HYPERLINK l _Toc16765 6.1.1金属料 PAGEREF _Toc16765 41 HYPERLINK l _Toc16370 6.1.2造渣材料 PAGEREF _Toc16370 42 HYPERLINK l _Toc9017 6.1.3氧化剂

19、PAGEREF _Toc9017 43 HYPERLINK l _Toc670 6.2装料制度 PAGEREF _Toc670 44 HYPERLINK l _Toc6452 6.3供氧制度 PAGEREF _Toc6452 45 HYPERLINK l _Toc1494 6.3.1供氧制度主要工艺参数 PAGEREF _Toc1494 45 HYPERLINK l _Toc690 6.3.2氧枪操作 PAGEREF _Toc690 45 HYPERLINK l _Toc2052 6.4造渣制度 PAGEREF _Toc2052 46 HYPERLINK l _Toc30669 6.4.1采用

20、单双渣操作 PAGEREF _Toc30669 47 HYPERLINK l _Toc3817 6.4.2各种渣料用量计算及加 PAGEREF _Toc3817 47 HYPERLINK l _Toc9503 6.4.3炉渣调整 PAGEREF _Toc9503 48 HYPERLINK l _Toc11783 6.5 温度制度 PAGEREF _Toc11783 49 HYPERLINK l _Toc4569 6.6 终点控制与出钢 PAGEREF _Toc4569 50 HYPERLINK l _Toc5304 6.7 脱氧合金化 PAGEREF _Toc5304 51 HYPERLINK

21、 l _Toc13233 6.7.1脱氧合金化操作 PAGEREF _Toc13233 51 HYPERLINK l _Toc950 6.7.2 影响合金元素吸收率的因素 PAGEREF _Toc950 52 HYPERLINK l _Toc25030 6.8 精炼与连铸 PAGEREF _Toc25030 52 HYPERLINK l _Toc7788 7 连铸车间的设计 PAGEREF _Toc7788 54 HYPERLINK l _Toc24685 7.1 连铸机机型的选择 PAGEREF _Toc24685 54 HYPERLINK l _Toc32063 7.2 连铸机的主要工艺参

22、数 PAGEREF _Toc32063 54 HYPERLINK l _Toc24117 7.2.1 钢包允许的最大浇注时间 PAGEREF _Toc24117 54 HYPERLINK l _Toc13636 7.2.2 铸坯断面 PAGEREF _Toc13636 54 HYPERLINK l _Toc8629 7.2.3 拉坯速度 PAGEREF _Toc8629 54 HYPERLINK l _Toc10555 7.2.4 连铸机的流数 PAGEREF _Toc10555 56 HYPERLINK l _Toc1801 7.2.5 铸坯的液相深度和冶金长度 PAGEREF _Toc18

23、01 56 HYPERLINK l _Toc16297 7.2.6 弧形半径 PAGEREF _Toc16297 56 HYPERLINK l _Toc21019 7.3 连铸机生产能力确实定 PAGEREF _Toc21019 57 HYPERLINK l _Toc3711 7.3.1 理论小时产量 PAGEREF _Toc3711 57-. z. HYPERLINK l _Toc17434 7.3.2 连铸机的平均年产量 PAGEREF _Toc17434 57 HYPERLINK l _Toc20775 7.3.3 连铸机台数确实定 PAGEREF _Toc20775 57 HYPERL

24、INK l _Toc5589 7.4 结晶器的设计 PAGEREF _Toc5589 58 HYPERLINK l _Toc25598 7.4.1 结晶器的长度 PAGEREF _Toc25598 58 HYPERLINK l _Toc17880 7.4.2 结晶器断面尺寸 PAGEREF _Toc17880 58 HYPERLINK l _Toc6265 7.4.3 结晶器铜壁厚度 PAGEREF _Toc6265 58 HYPERLINK l _Toc24696 7.4.4 结晶器锥度 PAGEREF _Toc24696 58 HYPERLINK l _Toc3972 7.4.5 结晶器拉

25、坯阻力 PAGEREF _Toc3972 59 HYPERLINK l _Toc29670 7.5 二次冷却装置 PAGEREF _Toc29670 59 HYPERLINK l _Toc31912 7.6 拉坯矫直装置及引锭装置 PAGEREF _Toc31912 59 HYPERLINK l _Toc12982 7.7 钢包 PAGEREF _Toc12982 60 HYPERLINK l _Toc8145 7.8 中间包 PAGEREF _Toc8145 62 HYPERLINK l _Toc2337 8 炼钢车间其它设备的选择与计算 PAGEREF _Toc2337 63 HYPERL

26、INK l _Toc24572 8.1渣罐车 PAGEREF _Toc24572 63 HYPERLINK l _Toc29945 8.1.1渣罐车型号的选取 PAGEREF _Toc29945 63 HYPERLINK l _Toc13195 8.1.2渣罐车数量确实定 PAGEREF _Toc13195 63 HYPERLINK l _Toc24744 8.2 混铁车 PAGEREF _Toc24744 63 HYPERLINK l _Toc14982 8.3 铁水罐 PAGEREF _Toc14982 64 HYPERLINK l _Toc30265 8.4 废钢供给系统 PAGEREF

27、 _Toc30265 64 HYPERLINK l _Toc24683 8.4.1转炉车间昼夜所需废钢量 PAGEREF _Toc24683 64 HYPERLINK l _Toc7781 8.4.2废钢贮仓容积或堆放场地所需面积计算 PAGEREF _Toc7781 64 HYPERLINK l _Toc12660 8.4.3废钢料斗容量及数量 PAGEREF _Toc12660 65 HYPERLINK l _Toc2369 8.5 散装材料供给系统 PAGEREF _Toc2369 65 HYPERLINK l _Toc10017 8.5.1 地面料仓容积和数量确实定 PAGEREF _

28、Toc10017 65 HYPERLINK l _Toc5404 8.5.2 上料方式的选择 PAGEREF _Toc5404 66 HYPERLINK l _Toc3595 8.5.3 高位料仓容积和数量确实定 PAGEREF _Toc3595 66 HYPERLINK l _Toc198538.6 钢包的其他工艺参数 PAGEREF _Toc19853 67 HYPERLINK l _Toc30535 8.7起重机的选用 PAGEREF _Toc30535 68 HYPERLINK l _Toc27961 9 转炉车间的组成、类型和主厂房尺寸 PAGEREF _Toc27961 69 HY

29、PERLINK l _Toc5164 9.1 车间组成 PAGEREF _Toc5164 69 HYPERLINK l _Toc19276 9.2主厂房主要尺寸确实定 PAGEREF _Toc19276 69 HYPERLINK l _Toc23281 9.2.1加料跨 PAGEREF _Toc23281 69 HYPERLINK l _Toc8743 9.2.2炉子跨 PAGEREF _Toc8743 71 HYPERLINK l _Toc27269 9.2.3 浇铸跨 PAGEREF _Toc27269 75 HYPERLINK l _Toc30234 10 炼钢车间人员编制 PAGERE

30、F _Toc30234 78 HYPERLINK l _Toc10556 11 炼钢车间经济指标 PAGEREF _Toc10556 82 HYPERLINK l _Toc17000 参考文献 PAGEREF _Toc17000 83 HYPERLINK l _Toc669 致 PAGEREF _Toc669 84-. z.1HYPERLINK l _Toc232351533 绪 论1.1 转炉冶炼原理简介1转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度，可使炉到达足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。氧气转

31、炉生产的主要原材料是铁水，大多数情况下铁水由高炉攻击，而高炉的原材料是铁矿石；转炉生产出来的产品是钢坯或钢锭，他们还不是最终成品，而必须经由轧钢机轧制成各种类型和规格的钢板、型钢和钢管等最终产品，提供给市场。因此，氧气转炉不可能独立存在，它必须前有炼铁，后有轧钢，共同组成一个钢铁生产的联合体。我们称这样的生产模式为钢铁联合企业。从化学成分来看，刚和生铁都是铁碳合金，并还有Si、Mn、S、P等元素，由于C和其他元素的含量不同，所形成的组织不同，因而性能也不一样。根据FeC相图，C含量在0.0218%-2.11%之间的铁碳合金为钢，它的熔点在1450-1500。C含量在2.11%以上的铁碳合金称为

32、生铁，熔点在1100-1200。C含量在0.0218%一下的铁碳合金称为工业纯铁。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进展拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。假设以生铁为原料炼钢，需氧化脱碳:钢种P、S含量过高分别会造成钢的冷脆性和热脆性，炼钢过程应脱出P、S；钢中氧含量超过限度会加剧钢的热脆性，并形成大量氧化物夹杂，因而要脱出氧；钢种含有H、N分别造成钢的氢脆和时效性，应该降低钢中的有害气体含量；夹杂物的存在会破坏钢基体的连续性，从而降低钢的力学性能，也应该去除：炼钢过程应提高温度到

33、达出钢要求，同时还要参加一定种类和数量的合金，使钢的成分到达所炼钢种的规格。综上所述，炼钢的根本任务包括：脱碳、脱氧、脱硫、脱磷；去除有害气体和夹杂，提高温度；调节成分。炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢根本任务。氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱硫、脱磷以及脱氧和合金化等高温物理化学反响的过程，其工艺操作原则则是控制供氧、造渣、温度，以及参加合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢坯或钢锭。1.2 氧气转炉炼钢的特点与平炉、电炉炼钢法相比，氧气转炉炼钢具有生产率高、刚中气体含量低、钢的质量好等特点。氧气转炉炉反响速度快，冶炼时间短，具有很高的生产效率。随着转

34、炉容量的增大，生产率进一步提高。氧气转炉钢具有以下特点：钢中气体含量少由于炼钢主要原材料为铁水，废钢用量所占比例不大，因此Ni、Cr、Mo、Cu、Sn等剩余元素含量低，由于钢中气体和夹杂少，具有良好的抗时效能力、能加工变形性能和焊接性能，钢材部缺陷少。缺乏之处是强度偏低，淬火性能稍次与平炉和电炉钢。此外，氧气转炉钢的机械性能及其他方面性能也是良好的。原材料消耗少，热效率高，本钱低。氧气转炉的金属消耗率一般为11001140kg/t，比平炉稍高些。耐火材料消耗仅为平炉的1530%,一般为25kg/t。由于氧气转炉是利用炉料本身的化学热和物理热，热效率高，不需外加热源。因此燃料和动力消耗方面比平炉

35、和电炉均低。氧气转炉的高效率和低消耗，使钢的本钱较低。原料适应性强。氧气转炉对原料的适应性强，不仅能吹炼平炉生铁，而且能吹炼P0.51.5%和高P1.5%生铁，还可以吹炼钒、钛等特殊成分的生铁。基建投资少，建立速度快。氧气转炉设备简单，重量轻，所占的厂商面积和所需要的重型设备的数量比平炉车间少，因此投资比一样产量的平炉低3040%。而且生产规模越大，基建投资就越省。氧气转炉车间的建立比平炉车间快得多。氧气转炉炼钢生产比拟均衡，有利于与连铸机配合。还有利于开展综合利用，如煤气回收及实现生产过程的自动化。近年来由于氧气转炉炼钢与炉外精炼技术相结合，所炼钢种进一步扩大，目前能生产的钢种近300个。1

36、.3设计原则和指导思想对设计的总要技术先进，工艺上可行;经济上合理。所以，设计应遵循的原则和指导思想是：1遵守国家的法律、法规，执行行业设计有关标准、规和规定，严格把关，精心设计;2设计中对主要工艺流程进展多方案比拟，以确定最正确方案;3设计中应充分采用各项国外成熟的新技术，因*种原因暂时不上的新技术要预留充分的可能性。所采用的新工艺、新设备、新材料必须遵循经过工业性试验或通过技术鉴定的原则;4要按照国家有关劳动平安、工业卫生及消防的标准及行业设计规定进展设计;5在学习、总结国外有关厂家的生产经历的根底上，移植适用可行的先进技术;6设计中应充分考虑节约能源、节约用地，实行资源的综合利用，改善劳

37、动条件以及保护生态环境。1.4 产品方案一、冶炼的钢种、代表钢号及其化学成份本设计冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分见表2-1所示。表1-1 冶炼的钢种，代表钢号及其化学成分钢种钢号化学成分%CSiMnPSCuAl普钢Q2350.0450.050.30钢Q2750.0450.050.30低合16Mn0.12-0.230.20-0.601.2-1.60.00500.050.30合金钢20MnSi0.0450.0450.30硅钢热轧硅钢0.080.200.200.20冷轧硅钢0.070.02二、产品方案本设计产品方案见表2-2所示钢种代表型号年产钢量所占比例铸坯断面长宽定长尺寸成品形式普碳钢Q235

38、A200万吨57%180700mm9000mm钢板低合金钢Q345150万吨43%150150mm9000mm钢板表 1-2 产 品 方 案2 氧气转炉炼钢车间2.1 初始条件 拟建年产量为350万吨连铸坯的氧气转炉炼钢车间，相关技术参数如下：年产量：方坯150万吨，板坯200万吨；产品方案：普碳钢、低碳钢；2.2 公称容量选择21)选取时炉子容量应和国家标准浇注起重机的起重能力相适应。即吊车的起重能力必须大于转炉最大出钢量和钢包(有衬)的重量之和，并应有一定的充裕能力。参见表2-1所示确定转炉的公称容量为150t。表2-1与转炉配套的钢包容量和浇注起重机的配合工程单位数值转炉公称容量t100

39、120150220250180最大出钢量t120150180220275320钢包容量t1201501802202753202.3 转炉座数确实定为了减少车间的设备互相干扰，终有固数目的炉子在吹炼，以发挥生产潜力。炉于座数不宜太多，但必须保持年间始本设计是使用顶底复吹转炉冶炼，合考虑当前转炉炼钢车间的生产情况，选用二吹二的方案，这样同时也可以提高转炉的利用效率，减少资金的投入。 2.4根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量。根据表22选取每炉钢的平均冶炼周期取37min，平均供氧时间为18min。表22转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值转炉公称吨位/t3030100100备 注冶炼周期/min283

40、232383845结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定吹氧时间/min121614181620年出钢炉数=2=2=26142炉)转炉作业率：取=94.5%2.5 根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量每炉钢的平均冶炼周期取38min。炉外精炼收得率：取99%；连铸收得率：取98%；代入数据得：；代入数据得：。 按标准系列确定炉子的容量 故取公称容量为：150吨。 核算车间年产量 本设计中选定150吨转炉两座，按照二吹二生产方式。车间年产量=1502614298%99%=380.44万吨350万吨，故设计选取合格。3 转炉物料平衡和热平衡计算 炼钢过程的物料平衡与热平能量衡计算是建立在

41、物质和能量的根底上的。其主要目的是比拟这个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改良操作工艺制度、确定合理的设计参数和提高炼钢经济技术指标提供定量依据。由于炼钢是一个复杂的高温物理化学过程加上测试手段有限，现在还难以做到准确测量。本章主要对转炉的物料平衡和热平衡加以计算以确定其具体参数并加以设计。3.1 氧气顶底复吹转炉的物料平衡和热平衡3.1.1 物料平衡计算3.1.1.1 计算原始数据根本数据有：冶炼钢种及其成分铁水和废钢成分、终点钢水成分表3-1；造渣用熔剂及炉衬等的原材料的成分表3-2；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率表3-3；其它工艺参数表3-4。表3-1 钢种、铁水、废钢和终

42、点钢水的成分设定值 成分含量/%类别C Si Mn P S钢种Q235A设定值0.200.270.520.0450.050铁水设定值4.100.800.600.2000.035废钢设定值0.180.250.550.0300.030终点钢水设定值0.10痕迹0.180.0200.021 注：终点钢水成分中，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。本计算设定的冶炼钢种为Q235A.表3-2 原材料的成分含量%类别CaOO2MgOAl2O3Fe2O3GaF2P2O5SCO2H2O灰分挥发分石灰88.002.502.601.500.500

43、.100.064.640.10萤石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50白云石36.400.8025.601.0036.20炉衬1.203.0078.801.401.6014.00焦炭0.5881.5012.405.52表3-3 铁合金成分及其回收率 含量/%类别CSiMnAlPS Fe硅铁73.00,750.50,802.50,00.05,1000.03,10023.92,100锰铁6.60,900.50,7567.8,800.23,1000.13,10024.74,10010%C与氧生成CO表3-4 其他工艺参数设定值名称参数名称参数终渣碱度萤石参加量生

44、白云石参加量炉衬侵蚀量终渣W(FeO)含按W(FeO)=1.35 W(FeO)折算烟尘度喷溅铁损W(GaO/W(SiO2)=3.5为铁水的0.5%为铁水的2.5%为铁水的0.3%15%，而W(Fe2O3)/W(FeO)=1/3,即W(Fe2O3)=5%，W(FeO)=8.25%为铁水量的1.5%其中W(FeO)为75%，W(Fe2O3)为20%为铁水量的1%渣中铁损铁珠氧气纯度炉气中自由氧含量气化去硫量金属中C的氧化产物废钢量为渣量的6%99%，余者为N20.5%体积比占总去硫量的1/390%C氧化成CO，10%C氧化成CO2由热平衡计算来确定，本计算结果为铁水量的19.43%，即废钢比为16

45、.27%3.1.1.2物料平衡的根本工程收入项支出项铁水钢水废钢炉渣熔剂石灰、萤石、轻烧白云石烟尘氧气渣中铁珠炉衬蚀损炉气铁合金喷溅3.1.1.3计算步骤 以100kg铁水为根底进展计算。第一步：计算脱氧合金化前的总渣量及其成分。总渣量包括铁水中元素氧化，炉衬蚀损和参加熔剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表3-5，表3-6，表3-7。总渣量及其成分如表3-8所示。第二步：计算氧气消耗量。氧气实际消耗量为消耗项与攻入项之差，见表3-9。 表3-5铁水中元素的氧化产物及其成渣量元素反响产物元素氧化量/kg耗氧量/kg产物量/kg备注CC CO4.0090%=3.6004.8008.400C CO24

46、.0010%=0.4001.0671.470SiSi (SiO2)0.8000.9101.710入渣MnMn MnO20.4200.1200.540入渣PP (P2O5)0.1800.2300.410入渣SS SO20.0141/3=0.0050.0050.010S+(CaO)(CaS)+O0.0142/3=0.009-0.005eq o(sup 12(),sdo 4()0.021(CaS)入渣FeFe (FeO)1.07656/72=0.8370.2391.076入渣Fe (Fe2O3)0.60112/160=0.4240.1820.606入渣总计6.6757.548成渣量4.363入渣组分

47、之和由CaO复原出的氧量;消耗的CaO量=0.00956/32=0.016kg。表3-6 炉衬蚀损的成渣量炉料蚀损量/kg成渣组分/kg气态产物/kg耗氧量/kgCaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3COCCO2CCO，CCO20.3见表4)0.0040.0090.2360.0040.0050.314%90%28/12=0.0880.314%10%44/12=0.0150.314%(90%16/12+10%32/12)=0.062合计0.2580.1030.062表3-7 参加溶剂成渣量类别参加量/kg成渣组分/kg气态产物kg/sCaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5GasGaF

48、2H2OCO2O2萤石0.50.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.0400.005生白灰2.50.9100.6400.0200.0250.905石灰6.675.8630.1730.1670.1000.0330.0070.0090.0070.3090.002合计6.6750.8160.2150.1330.0410.0120.0100.0400.0121.2140.002成渣量8.442：由表3-6表3-7可知，渣中已含CaO=0.016+0.004+0.002+0.910=0.900kg；渣中已含SiO2=1.710+0.009+0.028+0.020=1.7

49、67kg。因设定的终渣碱度R=3.5；故石灰参加量为Rw (SiO2)wCaO/wCaO石灰Rw (SiO2石灰)=5.285/(88.0%3.52.50%)=6.67kg(石灰中CaO含量) (石灰中SCaS自耗的CaO含量)。由CaO复原出来的氧气，计算方法同表3-6注。表3-8总渣量及其成分炉渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合计元素氧化成渣量kg1.7100.541.078eq o(sup 12(),sdo 4()0.607eq o(sup 12(),sdo 4()0.4100.0214.366石灰成渣量kg5.8630.1670.1730

50、.1000.0330.0070.0096.352耐火材料蚀损量kg0.0040.0090.2360.0040.0050.258轻烧白云石成渣量kg0.9100.0200.6400.0251.595萤石成渣量kg0.0020.0280.0030.0080.0080.4400.0050.492总渣量 kg6.7791.9341.0520.1370.541.0780.6530.4400.4220.03113.066eq o(sup 12(),sdo 4()%51.9714.838.071.053.998.255.003.373.230.24100.00总渣量计算如下:因为表3-9中除(FeO)和(F

51、e2O3)以外的渣量为:6.779+1.934+1.052+0.137+0.540+0.440+0.422+0.031=11.335Kg,而终渣(FeO)=15%(表5)故总渣量为11.335/86.75%=13.066Kg。 (FeO)量=13.0668.25%=1.078Kg。 (Fe2O3)量=13.066.5%0.0330.0050.008=0.607Kg。第二步：计算氧气消耗量氧气实际消耗量系消耗工程与供入工程之差。详见表3-9。表3-9 实际耗氧量耗氧量项/Kg供氧项/Kg实际氧气消耗量/Kg铁水中元素耗氧量7.548铁水中S与CaO反响复原出的氧量0.005炉衬中碳氧化耗氧量0.

52、062石灰中S与CaO反响复原出的氧量0.002烟尘中铁氧化耗氧量0.340炉气中自由氧耗氧量0.059合计 8.010合计 0.0078.062第三步：计算炉气量及其成分炉气中含有CO，CO2，N2，SO2和H2O。其中CO，CO2，SO2和H2O可表查得，O2和N2则有炉气总体积来确定。先计算如下：炉气总体积V：V=Vg+0.5%V+1/99(22.4/32Gs+0.5%VV*)V=(99Vg+0.7Gs-Vs)/98.50=(998.183+0.77.95-0.007)/98.50=8.281meq o(sup 12(3),sdo 4()式中VgSO2,CO,CO2,和H2O各组分总体积

53、meq o(sup 12(3),sdo 4()。本计算中，其值为8.48822.4/28+2.69922.4/44+0.01022.4/64+0.01222.4/18=8.183Gs不计自由氧的氧气消耗量，Kg。本计算中，其值为 7.548+0.062+0.34=7.95 V*- 铁水与石灰石的S与GaO反响氧气质量为0.007见表3-10，meq o(sup 12(3),sdo 4() 0.5%炉气中自由氧含量； 99由氧气纯度99%转换得来的。计算结果列于表3-10。表3-10 炉气量及其成分炉气成分炉气量Kg体积meq o(sup 12(3),sdo 4()体积%CO8.4888.488

54、22.4/28=6.79082.06CO22.6992.69922.4/44=1.37416.61SO0.0100.01022.4/64=0.0040. 05HO0.0120.01222.4/18=0.0150.18O0.059eq o(sup 12(),sdo 4()0.0420.51N0.0610.0490.59合计11.3308.274100.00炉气中O2的体积为8.2830.5%=0.041 meq o(sup 12(3),sdo 4()，重量为0.04132/22.4=0.059Kg炉气中的N2的体积为炉气总体积与其它成分的体积之差；重量为0.04928/22.4=0.061Kg。

55、第四步： 计算脱氧和合金化的钢水量。钢水量Qg=铁水量铁水中元素的氧化量烟尘喷溅和渣中的铁损；Qg=1006.6751.575%56/7220%112/160+1.00+13.0666%=90.477Kg。据此可以编制脱氧和合金化前的物料平衡表表3-12表3-11 未加废钢的物料平衡表收入支出工程质量Kg%工程质量Kg%铁水100.0084.72钢水90.4876.57石灰6.675.65炉渣13.0711.06萤石0.500.42炉气11.339.59白云石2.502.12喷溅1.000.85炉衬0.300.25烟尘1.501.27氧气8.066.84渣中铁珠0.780.66总计118.03

56、100.00合计118.16100.00第五步：计算参加废钢的物料平衡如同第一步中计算铁水中元素氧化量一样。利用表1的数据先确定废钢种元素的氧化量及其耗氧量和成渣量表3-13。表3-12废钢种元素的氧化产物及成渣量元素反响产物元素氧化量Kg耗氧量Kg产物量Kg进入钢中的量Kg CCCO19.430.08%90%=0.0140.0190.033(入气)CCO19.430.08%10%=0.0020.0050.007(入气)SiSiSiO219.430.25%=0.00490.0560.105MnMn(MnO)19.430.37%=0.0720.0210.093PP (P2O5)19.430.01

57、%=0.0020.0030.005SS (SO2)19.430.01%1/3=0.00050.00050.001(入气)S (CaO)= (CaS)+O19.430.01%2/3=0.0012-0.00060.003(CaS)合计0.1410.10319.43-0.141=19.29成渣量/Kg0.206 表3-13参加废钢的物料平衡表(以100Kg铁水为基准)收入支出工程质量Kg%工程质量Kg%铁水100.0072.6990.48+19.29+=109.7779.73废钢19.4314.12炉渣13.07+0.206=13.2769.64石灰6.674.85炉气11.33+0.028=11.

58、3588.25萤石0.500.36喷溅1.000.73白云石2.501.82烟尘1.501.09炉衬0.300.22渣中铁珠0.780.57氧气8.06+0.103=8.1635.94总计137.563100.00合计137.684100.00注：计算误差为137.563-137.684/137.563100%=-0.09%表3-14 参加废钢的物料平衡表以100Kg(铁水+废钢)为基准收入支出工程质量Kg%工程质量Kg%铁水88.7372.69钢水92.7179.73废钢16.2714.12炉渣11.219.64石灰5.584.85炉气9.608.25萤石0.420.36喷溅0.840.73

59、白云石2.091.82烟尘1.261.09炉衬0.250.22渣中铁珠0.650.57氧气6.855.94总计115.19100.00合计116.27100.00第六步：计算脱氧后和合金化后的物料平衡。先根据钢种成分设定值和3-1和铁合金成分及其回收率3-3算出锰铁和硅铁的参加量，再计算其元素的烧损量。将所有结果与表归类合并，既得冶炼一炉钢的总物料平衡表。锰铁参加量W锰=(0.55%-0.18%)92.71/(67.80%80%)=0.62Kg硅铁参加量W硅= 0.25%(92.71+0.53) -0.002/(73.00%75%)=0.42Kg3-15铁合金中元素烧损量及其产物量类别元素烧损

60、量脱氧量成渣量炉气量入钢量锰铁C0.626.60%10%=0.0040.0100.0159(CO2)0.626.60%90%=0.037Mn0.6267.8%10%=0.0840.0240.1080.6267.80%80%=0.334Si0.620.50%25%=0.0010.0010.0020.620.50%75%=0.002P0.620.23%=0.001S0.620.13%=0.001Fe0.6224.74%=0.154合计0.0890.0350.1100.0150.529硅铁Al0.422.50%100%=0.0110.0100.006Mn0.420.50%20%=0.00040.00