毕业论文-年产良坯280万吨的氧气转炉炼钢车间设计

AbstractAbstractMACROBUTTONMTEditEquationSection2SEQMTEqn\r\hSEQMTSec\r1\hSEQMTChap\r1\h年产良坯280万吨的氧气转炉炼钢车间设计摘要钢铁材料是人类经济建设和日常生活中所使用的最重要的结构和产量最大的功能材料，是人类社会进步所依赖的重要物质基础。炼钢生产环节在钢铁企业中处于整个生产流程的中间部位，起承上启下的作用，可谓钢产品的中间纽带。在独立的钢厂，炼钢是决定产品产量的首要一步。炼钢环节的任何延误或产量质量波动都会影响前后生产工序的协调运转。本设计为2座140吨、年产良坯280万吨板坯的氧气转炉炼钢车间。车间的各主要系统为：铁水供应系统、散状料供应系统、废钢供应系统、铁合金供应系统，烟气净化系统浇注系统、炉外精炼系统等。这些方案都是经过比较而确定的比较合理的适合本设计的方案，并且采用了国内外的先进技术。本设计主要包括转炉炉型计算、氧枪计算、烟气净化系统计算、车间设备的计算以及各跨间的布置。另外本设计还采用了许多新技术如：溅渣护炉技术、铁水预脱硫、连铸连轧技术,这些技术均已达到国际先进水平。通过本次设计，整体掌握了炼钢工艺流程和车间工艺布置，进一步了解世界钢铁动态。关键词炼钢；氧气转炉；顶吹；炉外精炼；连铸连轧

AbstractSteelmaterialisthemostimportantstructureofhumaneconomicconstructionandusedindailylifeandisthefunctionalmaterialwhoseproductionisthelargest,anditistheimportantmaterialbasewhichhumansocietyprogressdependenton.SteelmakingproductionlinklaysonthemiddlepartInthewholeproductionprocessintheironandsteelenterprises.fromaconnectinglinkbetweentheprecedingandthefollowing,itplaysthecoreroleofsteelproducts.Inaseparatesteel,Steelmakingisthefirststepthatdeterminetheoutputofproducts.asanydelayoroutputqualityfluctuationintheSteelmakinglinkwillaffecttheproductionprocessescoordinationofbeforeandafter.Thisdesignisfor2steelmakingworkshopofslabofoxygenconverterwhich140tons,theannualoutputof3milliontons.Themainsystemsinworkshopare:loosehotsupplysystem,materialsupplysystem,scrapsupplysystem,ferrosiliconsupplylinesseries,fluegaspurificationsystem,gatingsystem,refiningoutsidethefurnacesystem,etc.Theseschemesaremorereasonablesetforthedesignschemeaftercomparison,andadoptedtheadvancedtechnology.Thisdesignmainincludetypefurnacecalculated,turnoxygenlancecalculation,fluegaspurificationsystemcalculation,thecalculationofworkshopandeachacross-chaindecorate.Inaddition,ourdesignalsoadoptedmanynewtechnologiessuchas:byslagsplashingfurnacetechnology,getshottookoffSulfur,continuouscasting-continuousrollingtechnology,thesetechnologieshavereachedtheinternationaladvancedlevel.Throughthedesign,Ihopetomasteredsteelmakingprocessandworkshopprocessarrangemententirely,,tounderstandtheworldsteeldynamicsfurther.Keywordssteelmaking;Thebasicoxygen;Thecombined-blowingbottoms;Refiningoutsidethefurnace;Continuouscasting-continuousrolling 目录 目录 目录摘要 IAbstract II引言 1第一章设计方案的选择与确定 21.1车间生产规模、转炉容量及座数的确定 21.2车间各主要系统所用方案的比较及确定 21.2.1铁水供应系统 21.2.2铁水预处理系统 31.2.3废钢供应系统 41.2.4铁合金供应系统 41.2.5散装料供应系统 51.2.6烟气净化系统 61.2.7炉外精炼系统 91.2.8浇注系统 91.2.9出渣系统 121.3炼钢车间工艺布置 141.3.1车间跨数的确定 141.3.2各跨的工艺布置 141.4车间工艺流程简介 161.4.1工艺流程图 161.4.2工艺流程说明 171.5转炉冶炼指标 17第二章设备计算 182.1转炉计算 182.1.1炉型设计 182.1.2转炉空炉重心及倾动力矩 212.2氧枪设计 232.2.1喷头设计 232.2.2枪身设计 252.3烟气净化回收系统设备设计与计算 292.3.1吹炼条件 292.3.2参数计算 292.3.3流程简介 312.3.4主要设备的设计和计算 32第三章车间计算 353.1原材料供应系统 353.1.1铁水供应系统 353.1.2废钢场和废钢斗计算 363.1.3散状料供应系统 373.1.4合金料供应系统 383.2浇铸系统设备计算 393.2.1盛钢桶及盛钢桶车 393.2.2连铸机 403.3中间包的主要参数确定 423.4渣罐的确定 433.4.1渣罐容量计算 433.4.2车间日出散渣量 433.4.3车间周转渣罐数量 433.4.4渣罐车选择 443.5车间尺寸计算 443.5.1炉子跨 443.5.2加料跨 473.5.3精炼跨 473.5.4浇铸跨 473.6天车 47第四章对新技术使用的说明 494.1溅渣护炉技术 494.1.1供N2参数 494.1.2炉渣物理性质及留渣量 494.1.3镁碳砖中的碳含量 494.2钝化镁粒脱硫 50参考文献 51致谢 52 引言 引言1997年日本住友公司完成和歌山炼钢厂技术改造，新建2座210t转炉和1座铁水三脱预处理炉代替原有的6座160t转炉。实现了“采用最新工艺和装备技术，高效率、高质量和高稳定性生产各种高品质钢材”的技术理念，被誉为“21世纪世界最先进的钢铁厂”。21世纪初先进炼钢厂是在20世纪现代化炼钢厂基础上，为满足市场对超纯净钢生产的需求及钢铁企业与社会和谐发展的要求建设的新型钢铁厂。其技术特点是：高效。环保和大批量生产超纯净钢。进入21世纪初，为保证钢铁工业可持续发展，必须采用全新的理念研究解决超纯净钢高效化生产工艺、资源能源可循环利用及大幅度减少环境污染等重大技术问题，建立21世纪初仙剑钢铁厂。其发展目标是：满足超纯净钢的市场需求；进一步提高企业的核心竞争力；实现与环境和谐发展。转炉直接生产超纯净钢是21世纪初先进炼钢厂的基本特点。提高转炉钢水纯净度的技术关键是铁水预处理工艺，主要包括铁水脱硫和转炉铁水“三脱”预处理。21世纪初先进钢铁厂采用的新流程具有以下特点：⑴钢水提纯以铁水预处理为主，实现转炉生产超纯净钢；⑵在钢水提纯过程中不断稀释炉渣中有害元素，避免炉渣污染；⑶注重提高生产效率，加快生产节奏；⑷大幅度减少渣量，有利于和环保。21世纪的钢铁业要走“科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染小、人力资源得到充分发挥”的新型工业化道路，走可持续发展、和谐发展的科学发展道路，其科学发展方向应该是采用新流程、新技术、新装备代替传统的全流程生产方式，实现高效率运行和生产优质产品。随着转炉技术装备的进步和过程控制水平的提高，近年来我国重点统计钢铁企业转炉炼钢的钢铁料消耗和工序能耗不断下降，多数大中型转炉具备实现负能炼钢的装备条件，但仍需优化降罩控制，加强能源管理，少数先进钢铁企业已实现转炉——连铸全工序负能炼钢。但从总体来看，我国转炉炼钢物料消耗，能源消耗与国际先进水平相比仍存在较大差距，应大力推广高效长寿复吹，干法除尘等先进技术，重视节能环保和综合利用，使车间设计达到最优的效果，实现新的突破。 第一章设计方案的选择与确定 河北联合大学轻工学院第一章设计方案的选择与确定转炉车间的总体设计方案由以下各具体方案组成：1.1车间生产规模、转炉容量及座数的确定转炉公称容量以平均炉产良坯量（吨）表示，本设计中为顶底复吹转炉两座，公称容量为140吨，采取“二吹二”方案，转炉作业率为80％，作业天数365×80％＝292天板坯收得率95%。炉龄为18000炉转炉炼一炉钢的平均冶炼时间（min）表1.1平均冶炼时间兑铁水加废钢吹氧测温取样补吹后取样打出钢口出钢倒渣修补出钢口平均辅助溅渣护炉合计3.521522152.52439年出钢炉数2×365×24×60×80％÷39＝21563炉车间年产量21563×140×95%＝287万吨每天出钢炉数21024÷292＝72炉年需钢水量280÷95%=294.7万吨平均炉产刚水量2870000÷21563=133.1吨1.2车间各主要系统所用方案的比较及确定1.2.1铁水供应系统钢铁联合企业中铁水从高炉直接热装入转炉一共有三种方式：(1)混铁炉方式：其流程为高炉→铁水罐车→混铁炉→铁水包→预处理→称量→转炉。采用混铁炉供应铁水，铁水的成分和温度比较均匀稳定，有利于生产组织和稳定转炉操作。但它多倒一次铁水，热量损失大，铁水中石墨析出污染环境且占地较大，投资较多，严重且耗能。(2)铁水罐方式：其流程为高炉→铁水罐车→前翻支柱→铁水包→预处理→称量→转炉。此种方式供应的铁水成分及温度变化幅度较大，粘包，冷铁难于处理，目前很少采用。适用于小型转炉或高炉离转炉比较近的钢厂。(3)混铁车方式：其流程为高炉→混铁车→铁水包→预处理→称量→转炉。混铁车又称鱼雷罐车，其运输过程中热损失小，但要求铁水原始成分和温度比较均匀稳定，不能波动太大。适合于大型转炉或高炉距转炉车间比较远的钢厂。鉴于混铁车工艺上比混铁炉少倒一次铁水，热损失少且运输过程中比铁水罐散热少，保温性能好，投资又较混铁炉低，加上目前高炉生产相对比较稳定，铁水成分温度变化不大，本设计又为140吨的大型转炉车间，故采用混铁车供应铁水方式。1.2.2铁水预处理系统(1)铁水预处理的目的：目前钢铁生产中原燃料日益缺少，铁水中硫磷含量有逐渐升高的趋势，而用户对钢质量的要求也越来越发高，为了稳定转炉生产，改善转炉技术经济指标，提高钢水质量，同时实现高炉的高产、优质、低耗，一般都设置铁水预处理系统。(2)铁水预处理的分类及选择：铁水预处理可归纳为单一脱硫和三脱（即脱硅、脱磷、脱硫）两大类型。目前主要应用的成熟的预脱硫方法有：①KR法：日本新日铁技术，一种外衬耐火材料的搅拌器侵入铁水罐内搅拌铁水，是铁水产生旋涡加入脱硫剂使其卷入铁水内充分反应，达到脱硫目的。优点：效率高，脱硫剂消耗少，金属损失少。缺点：搅拌过程中浆不断烧损增加脱硫成本，而且脱硫前后需进行扒渣操作，工序复杂，设备多。②喷吹法：将脱硫剂用载气经喷枪吹入铁水深部使粉剂与铁水充分接触在上浮过程中将硫脱除。优点：可变速给料的稀相输送，在线配料喷吹；可以用廉价的脱硫剂石灰粉、石灰石；不需扒渣，适用于大型转炉车间，稳定。缺点：容易喷溅，脱硫率略低于KR法，脱硫剂耗量大。本设计采用方案(2)应为其可变速给料的稀相输送，在线配料喷吹；可以用廉价的脱硫剂石灰粉、石灰石；不需扒渣，适用于大型转炉车间，稳定。(3)铁水预脱硅方法：①出铁场脱硅：脱硅剂以皮带或溜槽自然落下加入铁水沟随铁水流入铁水罐内进行反应。优点：不需要脱硅时间，热损少，比铁水罐脱硅处理后温度高。缺点：硅含量铁水流大小和温度较难控制，铁水口需多点处理。②铁水罐脱硅：在预处理站进行，插入喷枪脱硅与铁水罐脱硫相似。优点：可控制含硅量，铁水流大小和温度，操作方便。缺点：脱硅过程中温降大，需要新建厂房，需要时间比前者长。本设计采用方案⑴因为其不需要脱硅时间，热损少，比铁水罐脱硅处理后温度高，温度和含硅量可在后续工艺中控制。(4)铁水预脱磷方法：①铁水罐脱磷法：与铁水罐脱硅设备相同加入脱磷剂。优点：混合容易，排渣性好，控制钢水温度。缺点：热损失大，装入量不宜过大，需要新建厂房。②鱼雷罐喷吹法：鱼雷罐车顶部侵入喷枪，喷脱磷剂。优点：温降小，处理过程中碳锰损失少。缺点：存在死区，，动力学条件不好，效果不如铁水罐，喷吹时罐体倾动渣量大，吨位受铁轨曲率等因素的限制。③专用炉处理（“H”炉）：将转炉车间稍加改造后将转炉用于脱磷。两级转炉串联操作（SRP法）优点：炉容大，热效率高，生产能力大，提高喷吹强度缩短时间，降低成本，生产流程短。缺点：要求转炉冶炼能力有富余。本设计采用方案③因为其炉容大，热效率高，生产能力大，提高喷吹强度缩短时间，降低成本，生产流程短，适用于大型转炉生产。1.2.3废钢供应系统废钢作为转炉吹炼过程中的冷却剂加入炉内。目前国内各转炉厂废钢间的布置方式有：(1)设置单独的废钢间：其流程为：火车车皮或汽车→料坑→磁盘吊车或大钳→废钢料斗→专门料斗平车以电力或热力运送→装料跨→转炉。(2)和装料跨相端连在其一端设废钢间：其流程为：火车或汽车→料坑→磁盘或大钳吊车→废钢槽→称量→废钢加料天车→转炉。本设计采用第二种废钢间布置方式，以降低厂房投资。1.2.4铁合金供应系统铁合金的供应有铁合金储料间铁合金储料间、车间铁合金料仓、称量输送设施和向钢包加料设施等几部分组成。在铁合金间贮存、烘烤及加工合格块度，由铁合金间运入转炉车间，铁合金供应系统有三种方式。(1)把自卸式料罐用汽车或火车运送到转炉跨间。再用吊车卸入车间铁合金料仓，需要时经称量后用铁合金料车经溜槽卸入钢包。(2)用单斗提升机将铁合金提升到设在转炉跨间的铁合金料仓上方，在用胶带机输送卸入料仓暂存，需要加铁合金时，经称量后通过加料小车或溜槽挟入钢包内。(3)采用全胶带供料系统。其特点是可靠，运送量大，机械化程度高，适用于铁合金品种多、用量大的大型车间。本设计采用第三种方式，以便于控制转炉原料的供给及车间调度。1.2.5散装料供应系统散装料供应系统包括散装料堆场、地面（或地下）料仓，由地面料仓向主厂房的运料设施、炉上料仓及其称量和加料设备。散装料的供应要求迅速、准确、连续、及时。(1)散装料堆场根据外部供料条件及企业的总图布置通常有三种布置方式：①转炉车间自设单独的散装料堆场一般要求尽量靠近转炉，以便实现“贮用合一”，从而减少原料的倒运和损耗，同时还可以减少地面料仓的容积，甚至将料场与料仓合并从而降低投资和成本。通常适用于大型转炉车间。②转炉车间的原料场与炼铁车间的原料场合并与炼铁车间的原料场相比，转炉车间的原料场小的多，二者合并可利用炼铁原料场的卸车、贮存及加工设施，而不过分增加负担。此种方式最经济。③转炉车间与石灰窑合用料场石灰窑通常靠近转炉车间，石灰用量大而矿石、萤石等用量少，合用料场可统一解决各种原料的装卸、贮存和加工问题。本设计采用方案①因为其适用于大型车间与炼铁车间和石灰窑是分别独立的，而且散装料用量较大采用此方案有利于提高工作效率高，不易相互干扰。(2)地面料仓其作用为贮存和转运散装料，以消除来料时间的波动对转炉的影响。一般贮存3～10天的散装料。地面料仓分地下式、地上式。由于地下式可采用底开车或翻斗汽车直接把料卸入料仓，卸车较方便，故本厂采用地下式，但工程造价较高。①从地面料仓向炉上料仓供料此种供料方式有二种：1）全胶带运输：优点：运输速度快、能力大、结构简单、安全可靠、连续上料、原料破损少、自动化程度高。适用于大中型车间。缺点：占地面积大、投资大、灰尘多、必须配除尘设备。2）斗式提升—皮带运输：料斗运输方式与皮带运输结合。优点：占地面积小、投资少。缺点：供料能力小、不连续、速度慢，适用于小型车间。鉴于全胶带运输方式结构简单，有利于自动化控制且原料破损少等优点，本厂采用全胶带运输方式。(3)高位料仓又称炉上料仓，其作用为临时贮料，保证转炉重力给料，既及时又可靠的满足转炉正常冶炼，按其布置形式分有三种：①共用料仓：优点：料仓数量少，投资省，停炉后可以处理料仓中的剩余石灰。缺点：称量及下部给料器作业率太高，出现临时故会影响生产。②部分共用料仓：优点：料仓下部给料器作业率不会太高，停炉后可以处理剩余石灰。转炉两侧加料能保证成渣速度快，改善对炉衬侵蚀不均匀性。缺点：料仓数目较多成本增加。(4)独立料仓：优点：可靠性大，供料及时迅速，给料器作业率负荷低，适合大型转炉。缺点：料仓数目大，投资大，停炉后料仓剩余石灰处理尚未解决。本设计为大型转炉车间，实行二吹二操作，为保证转炉正常冶炼采用独用料仓，以保证及时上料。(5)称量及加料设备保证散状料分批定量且按顺序向转炉加料。有两种称量方式：①集中称量：其特点是设备少，布置紧凑，适用于中小型转炉。②分散称量：其特点是称量准确，便于操作和控制，临时补加方便，适用于大中型转炉。 本设计为140吨转炉，采用电磁振动给料器向称量漏斗给料，利用分散称量方式把料加入到汇总漏斗，再由旋转溜槽从转炉两侧加入。因为汇总漏斗可缩短加料时间并适应转炉吹炼时间短和批料加入的间隔时间短的特点，且电磁振动给料器可比较准确的给料。1.2.6烟气净化系统(1)转炉烟气净化处理方法①按吸入的气体量多少主要分两类：燃烧法：将含有大量一氧化碳的炉气在出炉口后与大量空气混合完全燃烧，燃烧后的烟气经冷却除尘后排放到大气中。此法因烟气量增大，净化系统庞大，。建设投资及运转费用高，烟尘粒度小，烟气净化效率低且不能回收烟气，但其操作简单，系统运行安全。但是国内新建大中型转炉一般不采用燃烧法除尘。未燃法：炉气出炉口后控制炉口烟罩间隙吸入空气量，使炉气中的一氧化碳绝大部分不燃烧，烟气主要成分为一氧化碳，然后经冷却和除尘后将煤气回收利用或点火放散到大气中去。②在操作工艺上又分为全湿法、干湿结合法和全干法三种形式。全湿法：即烟气进入一级净化设备立即与水相遇，其分为双塔一文式，双文一塔式，复喷管式。此种系统耗水量大，且需要处理大量泥浆的设备。干湿结合法：即烟气进入次级净化设备才与水相遇，此除尘系统主要由平面旋风除尘器，文氏管与脱水器等主要设备组成，需要处理的污水量甚小，污水处理简单，系统阻损小。全干法：即净化过程中烟气完全不与水相遇，其所得烟尘是干灰。有布袋除尘，静电除尘和颗粒层除尘。③按使用的主要设备又分为文氏管全湿法除尘系统，静电除尘系统，平旋器除尘系统。综上所述，未燃法与燃烧法相比：系统吸入的空气量少，产生的烟量少，除尘设备体积小，投资费用低，需要的厂房高度低，能回收煤气节约大量能源，且其烟尘中的FeO含量高，颗粒大容易捕集，除尘效率高。全干法对小型转炉除尘效果较好且投资低。故本设计采用干法烟气净化除尘系统，以实现负能炼钢。(2)控制炉口－烟罩间隙吸气量的方法有二种：①氮幕法：此法在炉口基本上不吸入外界空气，故烟气量少，回收系统容量小，设备费用低，但要消耗大量氮气（仅炉口氮消耗15～20米3/吨钢）②炉口微压差控制法：此法通过缩小烟罩与炉口之间的缝隙，并调节可调喉口文氏管的喉口流通面积来调节烟气系统阻力，使烟罩内外压差为零或微正压，从而控制吸入的空气量。本设计采用炉口微压差法，因其设备简单，投资少，耗费少。(3)烟罩未燃法烟气净化系统中烟罩由固定烟罩和活动烟罩两部分组成，二者之间用水封连接。固定烟罩与烟道连接，而活动烟罩可上下升降，其主要作用是使转炉烟气顺利的进入烟罩并能很好的控制吸入的空气量，以提高回收煤气的质量。活动烟罩按结构不同分为单烟罩和双烟罩两种。单烟罩又有闭环式和敞口式之分。①闭环式活动单烟罩：回收的煤气一氧化碳含量高，并对实现自动连续定碳创造了有利条件，目前多用于控制炉口一氧化碳燃烧的OG法。②敞口式活动单烟罩：其特点是能容纳瞬时变化较大的炉气量，使之不致外逸，但需设置较精确的微压差自动调节系统。因本设计中控制炉口－烟罩缝隙吸入空气量采用炉口微压差调节法，故在此选用敞口式活动单烟罩与之配合以提高煤气质量。固定烟罩的冷却有箱形水冷、排管水冷和汽化水冷等形式。本设计采用汽化冷却固定烟罩，因其耗水量小（为水冷的1/30～1/60），不易结垢，且使用寿命长，在生产中使用效果良好。活动烟罩冷却一般采用排管式或外淋式水冷。本设计采用矩形无缝钢管拼焊水冷活动烟罩。(4)烟道烟道的作用是将烟气导入除尘系统，冷却烟气，回收余热。烟道的冷却形式有：水冷烟道、废热锅炉和汽化冷却烟道三种。①水冷烟道:耗水量大，余热未被利用，易漏水，寿命低，现在很少用。②废热锅炉：适用于燃烧法，可充分利用煤气的物理热和化学热生产蒸汽，出口烟气温度在300℃以下;③汽化冷却烟道：一般由无缝钢管排列围成，出口烟气温度在800～1000℃左右，回收热量较少，烟道结构简单，适用于未燃法回收煤气操作。本设计采用强制循环汽化冷却烟道系统，与未燃法回收煤气配合。(5)车间除尘新型氧气转炉炼钢车间除专门设置转炉烟气净化设备外，还要对车间各个产生烟气和粉尘的场合设置相应的除尘设备进行除尘以净化整个车间环境，又称二次除尘，可分为局部除尘和厂房除尘两种。局部除尘常用的有干法布袋除尘器和旋风除尘器。厂房除尘要求厂房上部为密封结构，其天窗部分作为排烟吸引部。经过局部除尘和厂房除尘二者结合，一般可使炼钢车间空气中含尘量降至5mg/Nm3以下，近似于通常环境空气中的含尘量，可大大改善车间内的作业环境。本设计采用脉冲喷吹布袋除尘器，因其有构造简单、基建投资少、除尘效率高（98％以上）且操作管理方便等优点。综上所述，本设计采用的烟气净化回收系统工艺流程为：转炉→敞口式活动烟罩→固定烟罩→汽化冷却烟道→连接管→流量孔板→风机前切断阀→鼓风机（配备液力耦合器）→三通切换阀→①→水封逆止阀→煤气主管→煤气贮气柜→②→放散烟囱→点火器1.2.7炉外精炼系统炉外精炼也称二次精炼或钢包冶金。它是提高冶金产品质量、扩大品种的重要手段；是优化冶金生产工艺流程、进一步提高生产率、节能降耗、降低生产成本的有力手段；是保证炼钢－连铸－铸坯热送和直接轧制高温连接的必要工艺手段；是现代化冶金生产中不可缺少的生产环节。炉外精炼的手段有：渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹五种。典型精练方法特点比较：RH炉：钢液通过吸嘴在炉内循环。搅拌强度大，动力学条件好，有利于冶金反应进行，脱氮脱氢强于VD和LF炉。装备了OB系统的RH能够冶炼低碳或超低碳钢。精练后钢液纯净度高，适合冶炼高纯净钢和超纯净钢。精练过程热损失大，适宜与80吨以上大炼纲炉配合。VD炉：经过真空处理，降低钢中氢氮和氧。且钢中夹杂物平均粒度变小，分布更均匀。钢的疲劳等指标均有提高。没有加热功能。精练过程温降较大。LF炉：有较强的加热功能。可以在比较大的范围内调整钢的成分。通过加入强脱氧剂和强搅拌工艺达到深脱氧目的。脱硫能力强，但没有脱气能力。因此LF炉常与其它炉配合使用。现代炼钢车间不仅有作为初炼炉的转炉，还包括有可提供一种或多种精炼功能的炉外处理设备组成完善的炼钢生产工艺优化系统。初炼炉和炉外处理设备的选择和组合应该能够保证对钢液进行最佳的精炼处理，使最后的产品达到所要求的最大限度的纯净度，符合不同品种的质量要求和提高钢液的可浇性，并且在生产率、节能和降低原材料消耗等方面获得良好的社会效益。基于以上原则，本设计中转炉车间的产品基本定位在方坯上，考虑到品种开发和以后的趋势，采用LF精炼，另外LF加喂丝装置，并设钢包在线吹氩，以满足不同钢种的需要。1.2.8浇注系统采用全连铸形式，因为连铸有以下优点：简化生产工序。省去初轧开坯工序，节约能耗，缩短钢水成坯的周期时间。提高金属收得率。连铸从钢水到成坯的收得率约为95～96％，比模铸节约金属7～12％。节约能量消耗。改善劳动条件，易于实现自动化。连铸基本实现了机械化，计算机可用于连铸生产的控制，自动化水平提高。铸坯质量好，易于实现连铸连轧。(1)连铸机机型分类及特点按结构外形可分为：立式、立弯式、弧形、椭圆形和水平连铸机。按所浇注的断面的大小和外形可分为：板坯、小方坯、大方坯、圆坯、异型断面坯和薄板坯连铸机。按连铸机在共用一个钢包下所能浇注的铸坯流数来分，可分为单流、双流和多流连铸机。还有复合连铸机即在一台连铸机上既可浇注板坯，又能同时浇注几流方坯的连铸机。表2常见的几类连铸机特点比较表铸机类型特点立式连铸机铸坯作垂直直线运动，不受强制性弯曲变形力作用；铸坯冷却均匀，非金属夹杂上浮条件良好，钢的成分和夹杂偏析较少；小断面铸坯中心容易产生二次偏析；机身高20～30m以上，厂房高度大，一次性投资多。立弯式连铸机铸坯由拉坯机拉出结晶器后被顶弯装置弯成弧形，然后再在水平位置上加以矫直；保持了立式连铸机在垂直方向上进行浇注和冷凝的特点；设备总高度有所减少。弧形连铸机采用弧形结晶器，在结晶器内形成弧形铸坯；使用弧形二次冷却装置，在水平切点处矫直铸坯；铸机高度大大降低，但是铸机的弧形部件加工、制造、安装、调试、维修困难；铸坯在弧形不对称的状态下冷却不均匀。直弧形连铸机非金属夹杂物有充分时间上浮，有利于特殊钢的浇铸；具有弧形连铸机设备高度较低，建设费用低的特点；采用连续弯曲和多点矫直技术，保证铸坯在两相区布产生裂纹；设备总质量大，设备的安装、调整难度大。椭圆式连铸机弧形结晶器可倾斜安装，用逐渐增大圆弧半径的方法进行矫直，铸坯可沿水平方向拉出；铸坯不需要进行大量的弯曲或矫直，钢液的静压力小，铸坯的鼓肚缺陷减少；夹杂上浮的机会减少，铸机机身高度大大降低。水平式连铸机结晶器水平安装，铸坯无弯曲矫直变形，夹杂分离困难；以间歇式拉坯代替结晶器震动，铸坯容易产生深刻皱纹；不需要修建特殊的厂房，设备费用便宜，维修方便。故本设计采用弧形板坯连铸机。(2)钢包回转台：近年来随着连铸机的发展及多炉连浇对快速更换钢包的要求，越来越趋向于使用钢包回转台。其类型有：①直臂式钢包回转台：两个钢包支撑在同一直臂的两端，同时作旋转运动，两个钢包可以同时作升降运动。②单臂回转式钢包回转台：承载臂分别安装，两个臂可以单独按浇注要求进行转动。③单臂升降回转式钢包回转台：两个承载臂可以单独回转、升降，也可同时回转和升降。故本设计采用直臂式钢包回转台，因其具有结构简单，维修方便，制造成本低的优点。(3)中间包中间包的作用：中间包是钢包与结晶器间的一个中间容器，其形状根据铸机流数和布置，形式各种各样，有长方形、三角形、圆形和方形等。对板坯一般是2流，对方坯一般是3～6流，中间罐使用长方形的较多。中间包容量主要考虑浇注时更换钢水包有足够的时间和有利于夹杂物上浮，一般取钢水包容量的15～40％。中间包高度决定于钢水在包内深度和钢包注流的搅动深度。一般钢液面的高度为500～600mm。钢液面离上口距离约200mm左右。中间包长度主要决定于铸机流数和流间距，应使其边部钢流能注入到最外边一流的结晶器。流间距一般为1～1.3m，水口中心离中间包壁边缘约为200mm。中间包宽度应保证钢水冲击点到中间包水口的最短距离不小于500mm，又不影响操作工视线。中间包壁一般有10～20％倒锥度为宜。为防止钢水二次氧化，提高铸坯质量，从钢包到中间包注流采用长水口或钢包－中间包注流采用气体保护浇注。另外，中间包内不同位置加入挡墙以改变钢液流动方向，消除死区，使夹杂物上浮。(4)结晶器钢水在结晶器中初步凝固成形，结成一定厚度的坯壳，在机械应力和热应力的综合作用下既不会被拉断，也不致产生歪扭变形和裂纹等质量缺陷。其形式有：①按拉坯方向内壁的线型分为直结晶器和弧形结晶器。目前中小断面方坯和扁坯采用直结晶器较多，而大部分板坯连铸机采用弧形结晶器较多。②按结构分为三种：整体式结晶器：刚性大，易维护，寿命较长，但制造费用高，冷却能力比套管式和组合式差，且使用若干次后由于要切削加工表面，使铸坯尺寸增大，同时铜耗较高。套管式结晶器：结构简单，制造和维修方便，广泛用于浇注中小断面方坯和扁坯。组合式结晶器：由四块壁板组装而成，每一壁板都包括有内壁和外壁两部分，用双头螺栓联结。内壁和外壁之间形成水缝，以便通水冷却。为使冷却均匀稳定，一般各面实行独立冷却。通常四块复合壁板的组装方式大都采用宽面压窄面。现在大方坯和板坯连铸机一般都使用组合式结晶器。本设计要求为线材用钢，故选板坯连铸机采用套管式结晶器。结晶器的材质：采用Cr-Zr-Cu合金材质。结晶器的振动机构现在普遍使用的有差动式、双摇杆式、四偏心式等。本设计采用高频率小振幅结晶器振动机构，其可使保护渣均匀流入结晶器和坯壳之间，使振痕减少，消除横裂纹，提高铸坯表面质量。 连铸机上采用的切割方法主要有火焰切割和机械剪切两种。火焰切割主要特点：可实现自动定尺和最佳尺寸的自动切割，要求切割枪效能高，切割速度快，断面质量好，切缝小，工作稳定可靠，抗回火能力强，切割设备具有防热防尘措施，能在强烈辐射热和尘埃等恶劣工况条件下长期正常运转。机械剪切主要特点：切断快，便于切短定尺铸坯；金属损耗少，操作安全可靠。本设计采用火焰切割。1.2.9出渣系统转炉车间主厂房内不允许出现炉渣堆积，故转炉车间需设置炉渣处理系统。(1)炉渣运出方式分①在加料跨用加料天车更换渣罐，再用机车将渣罐运出主厂房。②采用机车直接将炉下渣罐拉出主厂房。③靠近加料跨单独平行设一出渣跨，炉下渣罐车开到出渣跨，在出渣跨设置专门的换罐吊车。④在加料跨用特别摇臂吊车更换渣罐，用载重汽车运出主厂房。鉴于方式①调度复杂，方式②不易处理回收渣，方式③和方式④类似，方式③多为现代转炉车间采用，其简单易行，对渣的回收利用处理较好。故本设计采用第③种方式。(2)炉渣处理方法①热泼法：将转炉渣运往热泼间，热泼在平地或预留坑内，然后喷水冷却，待熔渣凝固龟裂后，用推土机堆集运出，经破碎、筛分、磁选后即可利用。其优点是工艺和设备简单、安全，但占地面积大，作业周期长，劳动条件较差。②水淬法：是利用压力水将钢渣流击散粒化的快速冷却方法，也叫水力冲渣。其特点是工艺流程简单，占地面积小，能快速排渣，且运输方便，但耗水量大，如果渣水比控制不当容易引起爆炸事故。动力介质法：以动力介质（如蒸汽、压缩空气）作动力，将熔渣粉碎成粒状的处理方法，其特点是能回收熔渣热能，使熔渣力粒度细化均匀。③浅盘水淬法（即ISC法）：是一种新的处理钢渣的方法，采用多次喷水快速冷却的工艺过程。此法克服了水淬法容易引起爆炸和干法处理作业时间长，占地面积大的缺点。基于浅盘水淬法的以上特点，本设计采用浅盘水淬法处理钢渣。1.3炼钢车间工艺布置现代转炉车间生产率很高，原材料的运进量，产品、半成品及废物的运出量很大且频繁，因此，应合理设计转炉车间，尽可能使通过车间的物料流通畅达，流程短，能耗低，占地少和综合经济效益好。1.3.1车间跨数的确定转炉车间类型有：(1)按主厂房跨间分：单跨式、双跨式、三跨式、多跨式，其中三跨式车间又分标准型布置和加料出钢同侧型布置两种。(2)按生产规模分：大型车间、中型车间、小型车间；(3)按操作平台分：高架式、低架式。连铸车间的布置可分为横向布置、纵向布置和连铸机靠近轧钢车间的布置三种。本设计为大中型转炉车间，为保证物料流通畅达、流程短、能耗低及各作业干扰少，将转炉车间按多跨式车间高架式布置，连铸机横向布置。1.3.2各跨的工艺布置本转炉车间共分七跨：出渣跨、加料跨、炉子跨、精炼跨、浇铸跨、连铸跨、出坯跨。(1)出渣跨出渣跨跨度为18米，采用浅盘水淬渣来处理转炉渣。设置10(2)加料跨加料跨是转炉车间主厂房的重要组成部分，其主要任务为向转炉兑铁水和加废钢，以及运出渣罐到炉渣处理间，其跨度为27米(3)炉子跨转炉跨主要是完成转炉吹炼作业、进行散状料加料、烟气的冷却和净化、出钢和加铁合金、出渣、吹氧管的更换和吊运以及维修作业。转炉跨设置两座140吨的顶吹转炉，跨度为21米沿着转炉跨高度方向上设置有六层平台：①转炉操作平台：主要布置转炉炉体及支座转炉倾动装置，炉前操作室和炉前操作设备。平台标高为10.233米。转炉耳轴标高为11.733②铁合金平台：布置有活动烟罩开出机构和提升机构，铁合金称量漏斗及振动给料器。平台标高为20.145米③弯头脱水器平台：布置有弯头脱水器和重力脱水器污水排出设备，铁合金卸料车及铁合金运输皮带。平台标高为24.988米④汇总斗平台：布置有汇总斗及称量斗之给料装置。平台标高为32.308米⑤称量斗平台：布置有称量斗及炉顶料仓之给料装置。标高为35.178米⑥炉顶料仓卸料车平台：布置炉顶料仓、卸料车、二次仪表室和卸料除尘设备。标高为50.680米除以上各层平台外还有吹氧管卷扬机平台，吹氧管打渣，进料口清理平台，除系统检查维修平台，吹氧管吊车检修平台等局部小平台。(4)精炼跨精炼跨主要完成钢水精炼，钢包冷修和热修，钢包烘烤，以及连铸钢水的接收准备等工作，其跨度为27米。在紧靠转炉跨的一侧布置有两座LF炉，一座RH(5)浇铸跨跨度为24米(6)连铸跨主要布置连铸设备的维修及存放。(7)出坯跨布置有推坯机，旋流池，冷床，电磁吊车和钢坯热送设备等。1.4车间工艺流程简介1.4.1工艺流程图散状料堆场↓地下料仓↓皮带运输机高炉铁水↓↓高位料仓混铁车废钢间↓↓↓称量漏斗氧气铁水预处理废钢槽↓↓↓↓汇总漏斗氧枪铁水包称量↓↓↓↓转炉旋转溜槽→转炉↓↓↓烟气炉渣钢水←溜槽←称量漏斗↓↓↓↑除尘系统渣罐精炼合金料仓↓↓↓↓↑煤气柜放散粉化回收连铸机←皮带运输机↓↓↑轧机精整铁合金地下料仓↓↓入库图1.2车间工艺流程图1.4.2工艺流程说明高炉铁水经铁水预处理后由鱼雷罐车运到转炉车间的铁水倒罐站，倒入铁水包内，由加料跨天车吊取铁水包并倾倒铁水到转炉中。同时废钢间准备加废钢，先由电磁吊车将废钢装入废钢槽内，再由加废钢天车吊取废钢槽待转炉加完铁水后将废钢加入到转炉中。加完料后，转炉挡火墙关闭，氧枪卷扬机构降下氧枪开始吹炼，同时散状料仓开始加料，待吹炼完毕后，散状料仓停止加料，提出氧枪，取样定碳符合出钢规格后准备出钢，炉下盛钢桶车开进来，倾转转炉出钢，铁合金料仓开始加合金，出完钢后停止加合金，盛钢桶车开出，同时，炉下渣罐车开进来转炉出渣，出完渣后渣罐车开出，转炉倾转回去后溅渣护炉准备进行下一炉钢的吹炼。机动渣罐车将渣罐运到出渣跨，由出渣跨的天车将渣罐内的熔渣倒在渣盘上，再不断的喷水冷却，经过一系列的处理后再加以利用。盛钢桶车开出后，先进行吹氩处理，然后再根据所需钢种进行相应的精炼处理。其流程如下所示：铁水预处理转炉→LF精炼→连铸：普通钢、一般结构钢等。1.5转炉冶炼指标参考国内平均先进水平转炉作业率：80％炉龄：18000炉铸坯合格率：95％钢铁料消耗：157.9吨/炉 第二章设备计算 河北联合大学轻工学院第二章设备计算2.1转炉计算2.1.1炉型设计(1)原始条件炉子平均出钢量为140吨，钢水收得率取92%，最大废钢比取20％，采用废钢矿石法冷却。铁水采用P08低磷生铁。（Si≤0.85％P≤0.2%S≤0.05%）氧枪采用四拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0MPa(2)炉型选择：根据原始条件采用锥球形炉型作为本设计炉型。(3)炉容比取V/T＝1.05(4)熔池尺寸的计算①熔池直径的计算利用公式A.确定初期金属装入量：取B＝15％则吨B.确定吹氧时间：根据生产实践，本设计采用低磷铁水，一般低磷铁水约为50—57米3/吨钢，取吨钢耗氧量为56米3/吨钢，并取吹氧时间为15分。则取 K=1.75则②熔池深度底计算锥球型熔池深度的计算公式为：V池=0.70D2h-0.0363D3其中V池=V座=20.82m3D=5.37m代入上式得：确定D熔＝5.37m,h=1.31m。③熔池其他尺寸确定球冠的弓形高度h1=0.09D熔＝0.09×5.37＝0.4833m炉底球缺曲率半径R=1.1D熔=1.1×5.37＝5.907m锥台台底面直径D1=0.91D=0.91×5.37=4.8867m(5)炉帽尺寸的确定①炉口直径d0：取d0＝0.45D熔＝0.45×5.37＝2.42m②炉帽倾角θ：取θ＝64°③炉帽高度H帽：取H口＝400mm,则整个炉帽高度为：＝3.02＋0.4＝3.42m在炉口处设置水箱式水冷炉口炉帽部分容积为：(6)炉身尺寸确定①炉膛直径D膛＝D熔（无加厚段）②根据选定的炉容比为1.05，可求出炉子总容积为V总＝1.05×140＝147m③炉身高度则炉型内高(7)出钢口尺寸的确定①出钢口直径②出钢口衬砖外径③出钢口长度④出钢口倾角：取＝18°(8)炉衬厚度确定炉身工作层选700mm,永久层115m,填充层100mm,总厚度为700+115+100＝915mm。炉壳内径为：D壳内＝5.37+0.915×2＝7.2m炉帽和炉底工作层均选600mm，炉帽永久层为150mm，炉底永久层用标准镁砖立砌一层230mm，粘土砖平砌三层65×3＝195mm，则炉底砖衬总厚度为600+230+195＝1025mm故炉壳内型高度为：H壳内＝1.025+8.56＝9.585m工作层材质全部采用镁碳砖。(9)炉壳厚度确定炉身部分选70毫米厚的钢板，炉帽和炉底部分选用60炉壳转角半径SR1=SR2=900mmSR3=0.5δ底＝0.5×1025＝512mm(10)验算高宽比可见≥1.3,且在1.2～1.4之间，符合高宽比的推荐值，因此认为所设计的炉子尺寸基本上是合理的，能够保证转炉的正常冶炼进行。根据上述计算的炉型尺寸绘制出炉子图型如图2.所示：图2.1转炉炉型图2.1.2转炉空炉重心及倾动力矩1.空炉重心坐标横坐标x=0.00mm纵坐标x=4233mm取转炉耳轴坐标为y=6350mm2.转炉倾动力矩倾动力矩的计算前提：钢水量：300t渣量：35t转炉倾动角度：转炉最大静态力矩：~440倾动装置的驱动电机的型号是GGW1816J，功率为150/300KW，转速为480/960r/min，计四台。2.2氧枪设计2.2.1喷头设计(1)原始数据低磷铁水冶炼钢种以低碳钢为主炉型参数：新炉内径D熔＝5370mm，有效高度H内＝8560mm,熔池深度h=1310mm,新炉炉容比V/T=1.05公称容量吹氧时间铁水条件吨钢耗氧量主要冶炼钢种P周To140吨15min低磷57m低碳钢1.3×105290K(2)计算氧流量每吨钢耗氧量取57m3，吹氧时间取15分，则氧枪氧流量m3/min(3)选用喷孔出口马赫数为M=2.0，四孔喷头，喷孔夹角为。(4)设计工况氧压查等熵流表，当M=2.0时，P/Po＝0.1278，定P膛＝1.3×105Pa,则Po=Pa(5)计算喉口直径每孔氧流量q=Q/4=532/4=133m3/min利用公式q=1.784CD,令CD=0.9,To=290K,Po=10.17Pa，则133＝1.784×0.9×求得d喉＝42mm即d喉＝dT=42㎜取喉口长度LT＝18㎜(6)依据M=2.0，查等熵流表A出/A喉＝1.688d出＝dT×=42×=55㎜，取d出＝55mm(7)计算扩张段长度取半锥角为，则扩张段长度为：L2=＝＝74.3㎜(8)取收缩半角为，则α收＝，收缩段的长度由作图法确定，L1=62mm(9)由上面计算出的尺寸绘制的转炉喷头见图3.所示图2.2四孔氧枪喷头图2.2.2枪身设计(1)原始数据冷却水流量Fw=200t/h冷却水进水速度vj=6m/s冷却水回水速度vp=7m/s冷却水喷头处流速vh=9m/s中心氧管内氧气流速vo=50m/s吹炼过程中水温升Δt=20℃其中回水温度t2=45℃进水温度t1=25℃枪身外管长Lp=18.40m枪身中层管长Lj=19.50m中心氧管长Lo=21.90m180°局部阻损系数ξ=1.5(2)中心氧管管径的确定利用公式Ao=因为管内氧气的工况体积流量Q1=Q=532×=55.57m3/min=0.93m3/s所以中心氧管的内截面积Ao==0.0185㎡中心氧管的内径d1==0.154m所用钢管规格为φ180×12㎜，则d1=156mm,d1１=180mm验算实际流速vo==m/s符合要求(3)中层套管管径的确定环缝间隙的流通面积Aj==㎡中层管的内径为d2==所用钢管规格为φ219×4mm则d2=211mm验算实际水速vj=m/s符合要求(4)外层套管管径的确定出水通道的面积为Ap==㎡=79.4㎝2外管内径为d3==所用钢管规格为φ273×16mmd3=241mm验算实际水速vp=符合要求(5)中层套管下沿至喷头面间隙h的计算该处的间隙面积为Ah==㎡又知Ah=，故h==氧枪在使用的过程中，因受热膨胀会改变中层套管至喷头间隔最大值。为了防止中层套管摆动影响环缝间隙，通常是在中心氧管和中心氧管外焊置定位块，以便保持三层套管的同心度。(6)氧枪总长度和行程确定（见图4.）根据公式氧枪总长为H枪=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8＝7.447+0.8+3.8+4.6+0.8+0.8+1+0.5＝19.747m式中：h1－氧枪最低位置至炉口距离；h2－炉口至烟罩下沿的距离，取0.8m；h3－烟罩下沿至烟道拐点的距离，取3.8m；h4－烟道拐点至氧枪孔的距离；h5－为清理结渣和换枪需要的距离，取0.800m；h6－根据把持器下段要求决定的距离；h7－把持器的两个卡座中心线间的距离；h8－根据把持器上段要求决定的距离。氧枪行程为H行=h1+h2+h3+h4+h5=7.447+0.8+3.8+4.6+0.8=17.447m图2.3氧枪长度计算(7)氧枪热平衡计算耗水量的计算Q==m3/hQ＜Fw,证明前面设计中选择的耗水量是足够的,且也是合适的.(8)氧枪冷却水阻力计算氧枪冷却水系统是由输水管路、软管和氧枪三部分串联而成的。冷却水系统最大阻力损失部分是氧枪，大约占总阻力损失的80％以上。利用氧枪进水管入口和回水管出口两个平面的实际气体的柏努力方程式，即其能量平衡关系来确定氧枪冷却水的进水压力。设进水管入口为Ⅰ面，回水管出口为Ⅱ面，则PⅠ＋ZⅠ·ρ·g＋ρ·=PⅡ＋ZⅠ·ρ·g＋ρ·＋h失1-2式中：PⅠ，PⅡ－进、出口压力，Pa;ZⅠ,ZⅠ－Ⅰ、Ⅱ面高度，m;vj，vp－进、出水速度，m/s;ρ－水的密度，（1000㎏/m3）;g－重力加速度，m/s2.因为ZⅠ≈ZⅡ,vj≈vp,PⅡ＝0，所以PⅠ≈h失1-2，即氧枪冷却水的进水压力近似等于氧枪冷却水的阻力损失。其阻力损失为h失1-2===386163.4065+776431.4073+48000=1210594.814Pa=12.1×105Pa式中：lj、lp－进、回水管的长度，m;λj、λp－进、回水管的摩擦阻力系数，λj=0.036,λp=0.038;vj、vp－进、回水管内和底部的水速，m/s;ξ－180°局部阻力损系数，ξ=1.5;ρ－水的密度，（1000㎏/m3）;dej、dep－进、回水管的有效直径，也叫当量直径，冷却水进水压力P1=1210594.814Pa≈12.1×105Pa2.3烟气净化回收系统设备设计与计算2.3.1吹炼条件(1)吹炼条件转炉公称容量为140吨，二吹二，金属最大装入量为G=133吨，铁水含碳量C1＝4％，钢水含碳量C2＝0.1％，冶炼周期为36分钟，吹氧时间为15分钟。(2)烟气及烟尘有关参数炉气成分：CO=86%,CO2=10%,N2=3.5%,O2=0.5%烟气进口尘浓为Co=109g/m3供氧强度B=3.8m3/t钢燃烧系数α＝0.08进入净化系统的气温tgj=9002.3.2参数计算(1)炉气量计算Vo===69713.28(m3/h)故Vo＝69800m3/h(2)烟气量计算采用未燃法，燃烧系数α＝0.08，燃烧后的干烟气量V=（1+1.88×α×CO%）·Vo=(1+1.88×0.08×86%)×69800=78828.2112(m3/h)假定燃烧后烟气仍残留有氧气，则烟气成分为：CO=（1－α）CO%Vo/V=(1-0.08)86%×99400/112257=70.06%CO2=（α×CO%＋CO2%）Vo/V=(0.08×86%＋10%)×99400/112257=14.95%N2=（1.88CO%×α＋N2%）Vo/V=(1.88×0.08×86%＋3.5%)×99400/112257=14.55%O2=0.5%Vo/V=0.5%×99400/112257=0.44%(3)烟气浓度修正根据回收中期，烟气量为炉气量的78828.2112/69800＝1.1293倍，故进口烟尘浓度应作修正，即：CD=109/1.1293=96.5g/m3(4)回收煤气量的计算每吨钢产生的炉气量等于1000×（4％－0.1％）×22.4÷12×1÷（0.86+0.1）＝75.8（标米3）按烟气生成倍率为1.1293倍，则每吨钢产生的煤气量等于1.1293×75.8＝85.6m3，考虑到前后期不回收煤气，定回收率为75％，即每吨钢可以回收的煤气量为0.70×85.6＝64.2m3(5)烟气的物理数据的计算①重度γ0先求烟气公升分子量MM＝CO%×MCO+CO2%×MCO2＋N2%×MN2＋O2%×MO2=0.7006×28+0.1495×44+0.1455×28+0.0044×32=19.6168+6.578+4.074+0.1408=30.4096γ0=M/22.4=30.4096/22.4=1.358Kg/m3)②定压比热Cp气温为900℃Cp·1=（CO%×Cp·CO+CO2%×Cp·CO2＋N2%×Cp·N2＋O2%×Cp·O2）×4.186=（0.7006×0.335＋0.1495×0.521＋0.1455×0.331＋0.0044×0.350）×4.186=（0.2347+0.0778+0.0482+0.0015）×4.186=0.3623×4.186=1.517KJ/m3·℃气温小于100℃Cp·2＝（0.7006×0.311＋0.1495×0.410＋0.1455×0.310＋0.0044×0.315）×4.186＝0.3257×4.186＝1.363(千焦/标米3·℃)2.3.3流程简介采用LT干法净化回收系统，在鼓风机上装备液力偶合器，以降低非吹炼期的电耗，并使鼓风机在低转速下得以进行冲水。调速比为2900/750＝3.87流程如下：转炉烟气废气冷却系统蒸发冷却器圆形干式电除尘器放散塔切换塔消声器ID风机眼镜阀煤气冷却器眼镜阀回收管阀煤气储柜用户煤气加压阀2.3.4主要设备的设计和计算（1）蒸发冷却器①已知条件：进口烟气温度900℃，出口烟气温度180℃，烟气流u=6m/s，除尘效率30%。②雾化喷嘴采用汽水双介质喷嘴进口工况烟气量：m3/h出口工况烟气量：VI2m3/h选取喷水量FW=70m3/h,喷水量为7t/h，喷嘴20个冷却器筒体直径：㎡取筒体直径5m，高度30m，壳体材质为锅炉钢板出口含尘浓度计算：出口含尘浓度=67.55%(2)、圆形干式除尘器①出口含尘浓度：10mg/m3=0.1g/m3②确定形式：采用圆柱形，卧式安装。此种选择既效率高，又不受高度得限制，还可以减少系统压力损失，减少能源消耗。极配形式采取极径为300mm的C型极芒刺线，配电电源380V，130KV/A③主要参数的计算与选择尘粒的有效驱进速度：选15m/s比表面积：沉淀极板总面积：选择SHWB型断面为60㎡的除尘器，设有4个电场，每个电场26个沉淀极，极板长8500mm验算电场风速:符合所选规格电除尘器所允许的电场风速。④除尘器在进出吕喇叭管上设有相应的弹簧式安全防爆阀。除尘器耐压能力为0.2MPa，运行时，当压力大于500Pa时，一级弹簧打开，压力大于1.2×104时，二级弹簧打开，压力大于6.3×104时，三级弹簧打开，当压力低于设定时，则逐级关闭。风机及切换装置进入风机烟气量为V=VI2=130803m3机前烟气重度：采用ID式风机，其转速可在100~25%范围内无极变速，以适应转炉烟气变化的需要。切换装置（三通切换阀）均为液压系统完成工作。转炉烟气的回收与放散通过它来完成，这种切换装置主要由两个起控制作用液压转动连锁在一起的钟形阀组成。切换时间为6—10s。若液压转动系统发生故障时，放散侧钟形阀靠阀板自重自行打开，回收侧钟形阀靠阀板自重自行关闭。切换阀规格为DN2500/DN1900，进口烟气温度约为180℃。（3）煤气冷却器为减少煤气柜容积和提高转炉煤气品质，在切换装置与煤气柜之间设置了煤气冷却器，以使转炉煤气湿度降至70℃①已知条件进口煤气温度：180℃，转炉最大钢产量为140×（1+0.15）=161t吨钢煤气回收64.2Nm³。冶炼周期为34分钟，出口70℃，煤气流速为6m/s。②煤气冷却器入口煤所量78828Nm³入口工况煤气量：出口工况煤气量：选择喷水量为250Nm3/h③直径计算取直径3m，高度20m。（4）煤气柜选定每炉实际回收煤气12分钟，不平衡系数0.7，进气温度70℃。贮气柜容积：气柜操作容积取煤气柜容积为35000m3（5）热压块设备蒸发冷却器中沉积的粗灰以及静电除尘器中扑集得细灰风别送到压块间的料仓中，由设在料仓下的速度可调的回转阀将其按一定的比例排出，然后同筛下的颗粒一起通过流量计称量，由链式输送机和斗式提升机送到回转窑中加热，加热后的粉尘再用压辊挤压成块状，然后再进一步进行冷却，冷却后的压块用卡车送到原料地下料仓作为冷却材料使用，或者送到废钢间作为废钢使用。 第三章车间计算 河北联合大学轻工学院第三章车间计算3.1原材料供应系统3.1.1铁水供应系统(1)混铁车容量及台数确定按每台混铁车的铁水兑一炉来考虑，选取160吨公称容量的混铁车，其基本参数有：表3.1混铁车基本参数公称吨位（t）外形尺寸(mm)自重（t）转向架轴重(t)轮径(mm)轨距(mm)走行速度(km/h)允许通过半径(m)高宽长车重衬重1604064270025800132464轴×231.5BR标轨1435/80在炼钢车间作业正常时，所需混铁车台数为n混＝==31.1台其中Pmax－转炉最高日需铁水量，t/day；T混－混铁车容量，t；C混－混铁车日周转次数，取3次/日；f－混铁车装满系数，取0.9；η混－混铁车作业率，取0.75。考虑转炉定期检修，则总共需要的混铁车数为35台。(2)铁水罐容量及数量确定选用铁水罐的主要参数有表3.2铁水灌参数容量（t）尺寸（mm）耳轴中心距（mm）φAφBφCφDHFGE16037003240286033004500300165022204600铁水罐的数量为吹炼座数与备用及修理的铁水罐数目。一般，铁水罐使用寿命在500～1000次，取其修理时间为72小时，则备用罐取一个。图3.1铁水罐3.1.2废钢场和废钢斗计算(1)转炉车间昼夜所需废钢量（Q）废钢比A＝20％，即A=200kg/t废钢堆比重γ：轻型废钢堆比重为1.0-1.5t/m3，所占比例为30％；重型废钢堆比重为2.0-3.0t/m3，所占比例为70％。则γ＝＝2.14t/m3车间昼夜出钢炉数(二吹二之转炉车间)：n＝72炉则Q＝n·W·A＝72×140×0.2＝2016t式中：W—转炉公称容量（r）(2)废钢料斗容量及数量废钢斗容量式中：V—废钢料斗容量（m3）q—每炉废钢加入量（t）γ—废钢堆比重（t/m3）η—充满系数取0.8取废钢斗容量V=20m3，废钢料斗数量取6个(3)废钢贮藏容积计算：贮藏容积＝式中:X—废钢贮存天数，取2天；1.2—装满系数；Q—车间昼夜所需废钢量。γ—废钢堆比重废钢堆放场地面积（按废钢平均堆高2.5m计）F＝V/2.5＝1570.1/2.5＝628.04㎡3.1.3散状料供应系统散状料主要是指炼钢过程中所使用的造渣材料和冷却剂。料仓的容积和个数，决定于各种原料的贮存量及分批堆放的要求，各种原料的料仓容积可按下式计算：V仓＝(1)地下料仓表3.3地下料仓项目体积密度(t/m3)单耗(㎏/t)每天耗量(t/d)贮存天数(d)容积(m3)个数（个）硅石1.61.011.46551生石灰1.0374210.251351锰矿石2.13.0353.5601铁矿石2.1465230.41001萤石1.83.0353601轻烧白云石1.0252850.41151冷却剂4.02.0238501备用10022）高位料仓表3.4高位料仓项目个数（个）每天耗量（t/d）贮存时间（d）容积（m3）硅石15.713.6生石灰（1）1105.250.2526.4生石灰（2）1105.250.2526.4锰矿石117.5216.7铁矿石1261.50.449.8萤石117.519.8轻烧白云石1142.50.2535.6冷却剂111.5617.3备用1303.1.4合金料供应系统本设计选用的合金料有：铁钛合金、铬铁、硅铁、硅锰合金、低碳锰铁、中碳锰铁，其中，硅铁料仓两个、备用料仓一个、其它料仓各一个。转炉的铁合金供应系统流程为：合金仓库→自卸卡车→地下式地面料仓→给料器→皮带运输机→可逆活动皮带→皮带卸料小车→合金料仓→振动给料器→称量漏斗→中间漏斗→振动给料器→旋转溜槽→钢水包3.2浇铸系统设备计算3.2.1盛钢桶及盛钢桶车(1)盛钢桶容量的确定根据转炉出钢量选取205吨盛钢桶，其主要参数如下：表3.5盛钢桶参数型号正常钢水装入量有效容积正常钢渣装入量自重（钢结构）衬砖重总重LG-205-1140t23.3m2.45t27.955t30t220t钩距钩重桶高桶上口外径耳轴中心至桶顶高吊轴直径4500mm/4665mm3852mm1580mm430mm(2)盛钢桶车的选型依据盛钢桶的容量选取合适的盛钢桶车，其参数如下：表3.6盛钢桶车参数盛钢桶容量（t）轨距（mm）重量（㎏）走行速度（m/min）电机容量(瓦)最大承重载荷（t）20042502229827.8635/各部尺寸(mm)LL1L2L3BH7450641021584550722000(3)盛钢桶作业分析①转炉车间需要的盛钢桶个数（Q）:式中：—车间正常生产一昼夜内周转使用的盛钢桶个数—车间一昼夜内冷修的盛钢桶个数—车间备用的盛钢桶个数。根据设备的供应情况，一般取盛钢桶总数的（10～20％）左右；R—车间一昼夜内出钢炉数（次）；T—每炉钢使用盛钢桶的作业时间，即周期时间（分）；t—每个冷修盛钢桶修理周转时间（时）；E—盛钢桶使用的寿命（次）。24—一昼夜小时数；60——小时内分钟数。因为R=72次,E=60次,T=200min,t=39h,Q1,Q2,Q3=4个所以Q＝10＋2＋4＝16个②盛钢桶的作业时间使用周转时间（min）：浇钢70，冷却清理装水口50，装塞棒20，烤水口及待用60，共计200min.修理周转时间（小时）：冷却10，拆砖5，砌砖8，烘烤16，共计39小时3.2.2连铸机(1)中厚板坯连铸机板坯断面尺寸220×1600mm，流间距为6200mm,平均连浇8，拉速为1.6m/min,每次开浇前准备时间为30min，铸坯收得率为96％，连铸机作业率为80％，年作业天数为360天，铸坯比重取7.6m3/t，设备富裕率为2单炉浇注时间为平均每小时浇铸钢量：连铸机年产量：2×401.2×365×24×80%=562×104吨（2）薄板坯连铸（CSP技术）板坯厚度70/50mm，宽度850~1680mm（冷态尺寸），连铸机平均收得率为96%，钢包钢水重量140吨，钢水比重7.6t/m3,平均拉坯速度5m/min，拉速降低系数0.9，准备时间30min，连浇炉数7，一机一流。每包钢水浇铸时间：平均每小时浇铸量：连铸机年产量：204.7×365×24×80%=143×104吨两种连铸机总产量：562+143=705万吨，大于年产量符合要求(3)中厚板坯连铸机主要工艺参数确定①连铸机总长度连铸机总长度是指从结晶器外弧线至冷床后固定挡板间的距离。L=R＋L1＋L2＋L3＋L4=10.5＋4＋9.6＋4.9＋39.6=68.6m式中：R－连铸机半径，米；L1－矫直切点后后拉矫机的延伸长度，米；L2－中间辊道长度，米；L3－切割区长度，米；L4－冷床长度，米。②连铸机浇注平台标高D=B＋R－0.1=0.5＋10.5－0.1=10.9m其中D－浇注平台标高，米；B－出坯辊道标高，米；0.1－平台面至弧形半径中心的距离，米。③吊车轨面标高（见图9）H=D＋a＋b＋c＋d＋e＋f＋g＋h＋i=10.9＋0.7＋0.5＋1.5＋0.2＋1＋3.585＋4.318＋2＋2.6=27.303m式中D－浇注平台标高，a－浇注平台至结晶器盖板面间的距离b－结晶器盖板至中间罐底距离c－中间罐罐体高度图3.2吊车轨面标高计算d－中间罐罐盖高度e－中间罐罐盖至钢包脚距离f－钢包包脚至吊耳中心线距离g－钢包龙门钩高度h－龙门钩至吊车上极限底安全距离i－吊车上极限至轨面距离④浇注平台长度A=3J＋10=3×6＋10=28m式中J－中间罐长度（4）薄板坯连铸机主要工艺参数确定CSP连铸机各部分工艺参数均按SMS—Demag公司开发所提供的高度铸机总高度为18.33m浇铸平台标高为15.165m吊车轨面标高为31.5m3.3中间包的主要参数确定中间包的容量要选择适当，尤其在多炉连浇时，在不降低拉速又要保证包内的最低液面高度的前提下，应使包的容量大于更换钢包期间连铸机所必需的钢水量，中间包的容量主要根据钢包容量、铸坯断面、浇注速度和流数确定。G中=1.3×S×V×γ×t×nS为铸坯断面面积；V为拉速；γ为钢水密度；t为更换中间包时间；n为流数薄板坯中间包容量计算：G中=1.3×0.07×1.5×5×7.6×10×1=55t中厚板坯中间包容量计算：G中=1.3×0.22×1.6×1.6×7.6×10×2=112t中间包的高度和包壁斜度高度：据经验取1.5米，包壁倒锥度为水口参数水口直径应根据最大浇注速度确定，保证连铸机在最大拉速是所需要的钢水流量。薄板坯：d取80mmh取1.0m中厚板坯：d取50mmh取0.9m3.4渣罐的确定采用P08生铁，Si≤0.85％，P＜0.2％，吨钢产生渣量为75千克/吨钢，则产生渣量为140×75＝10500Kg/炉＝10.5t/炉3.4.1渣罐容量计算熔渣比重为2.2t/m3,渣罐装满系数为0.8，每炉钢产渣体积V＝选用11m33.4.2车间日出散渣量车间散渣量为20㎏/t，车间散渣所需的渣罐数为n=个3.4.3车间周转渣罐数量根据机车运行安排及炼钢车间出渣频次，其计算如下：出渣跨等待换罐8重罐途中走行8重罐泼渣及等待8空罐途中走行8散渣等待换罐4备用及清理8共44个合计55个渣罐3.4.4渣罐车选择选用22D－11－1型机动渣罐车，其基本参数如下：表3.7渣罐车参数渣罐容积载重总重渣罐形状渣罐尺寸φ渣罐吊耳中心距两车钩钩舌内侧距车钩中心至轨面高11m39t55t（含渣罐）圆锥形球底3350mm3620mm7850mm880mm通过轨道最小曲率半径轨距倾翻高度倾翻时间两转向架中心距电机总功率外形尺寸长×宽×高（mm）50m1435mm116度1.294150mm22W7850×3399×37803.5车间尺寸计算3.5.1炉子跨(1)转炉位置的确定①转炉在车间纵方向上的位置和转炉中心距本车间把转炉布置在车间纵方向的中心位置。转炉安装在两根厂房柱子之间，两侧布置倾动机构，围绕转炉布置氧枪、高位料仓和给料设备以及烟气净化系统等。转炉中心距为21米，为基本柱距的3倍②转炉中心线与厂房柱子纵向行列线的距离 转炉中心