年產(chǎn)510萬t鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

1 年產(chǎn) 510 萬 t 鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠項(xiàng)目設(shè)計(jì) 方案 第 1 章 緒 論 選題背景 本設(shè)計(jì)題目根據(jù)目前國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)車間的生產(chǎn)狀況，意在將學(xué)生四年的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)加以綜合運(yùn)用，并結(jié)合現(xiàn)有先進(jìn)技術(shù)，對(duì)鋼鐵企業(yè)煉鋼生產(chǎn)車間和連鑄車間的工藝布置及主體設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，從而對(duì)鋼鐵生產(chǎn)過程具有更加深刻的理解。 我國鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀 長(zhǎng)期以來，我國鋼鐵工業(yè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，以完成鋼鐵工業(yè)的合理布局，提高工藝裝備水平，淘汰落后的工藝裝備 , 采用高新技術(shù)改革傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提高質(zhì)量 ，增強(qiáng)企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)能力，而不是以盲 目的規(guī)模擴(kuò)張為主旨 。由于 激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，要求企業(yè)必須在充分保護(hù)環(huán)境的同時(shí)，不斷降低生產(chǎn)成本，以提高競(jìng)爭(zhēng)力 1。 鋼鐵企業(yè)都以 增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力 為 核心，圍繞著優(yōu)化物流、優(yōu)化工 藝、減少消耗、降低成本、生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品來進(jìn)行。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，煉鋼模型的開發(fā)和利用也不斷進(jìn)步。目前，中國大部分轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)了模型控制，這有利于轉(zhuǎn)爐高效化與鋼水潔凈化。 國外鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀 經(jīng)過幾年的結(jié)構(gòu)調(diào)整、專業(yè)分工、技術(shù)升級(jí)、企業(yè)購并、資源整合，國外的大型鋼鐵企業(yè)通過加大對(duì)科學(xué)技術(shù)的投入和開發(fā)，實(shí)施產(chǎn)權(quán) 戰(zhàn)略等方式，不斷鞏固自身的國際競(jìng)爭(zhēng)地位，并從中獲得高額利潤(rùn)。 美國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)特點(diǎn)是普遍采用鐵水脫硫、濺渣護(hù)爐、鋼包爐精煉，并開發(fā)新的終點(diǎn)控制方法等。轉(zhuǎn)爐大型化復(fù)合吹煉是日本的主要技術(shù)特征。日本轉(zhuǎn)爐技術(shù)的進(jìn)步突出在以下兩個(gè)方面：一是分階段精煉，二是智能控制。 國外在轉(zhuǎn)爐煉鋼中研究出了許多新的加強(qiáng)熔池?cái)嚢璧姆椒ㄒ蕴岣呷鄢財(cái)嚢鑿?qiáng)度。如比利時(shí)冶金研究開發(fā)中心開發(fā)的 日鐵開發(fā)的 崎開發(fā)的 等 2。 現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程與新技術(shù) 鐵水預(yù)處理 近年來，鐵水爐外 脫硫技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。在處理方法上， 械攪拌法和噴吹法是最基本的兩種方法；在脫硫劑的選擇上，鎂基脫硫劑是最佳的鐵水脫硫劑之一。 轉(zhuǎn)爐煉鋼 2 （ 1）長(zhǎng)壽轉(zhuǎn)爐技術(shù)。國內(nèi)大力開展濺渣護(hù)爐技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用工作，使轉(zhuǎn)爐爐齡逐步提高到 30000 爐以上。 （ 2）副槍法動(dòng)態(tài)控制。采用副槍能再不倒?fàn)t的情況下，快速檢測(cè)轉(zhuǎn)爐熔池鋼水溫度、碳含量、氧含量以及取鋼樣渣樣等。 （ 3）復(fù)吹轉(zhuǎn)爐強(qiáng)化冶煉技術(shù) 。 爐外精煉 爐外精煉方法都是一種或幾種精煉手段的綜合利用。目前與轉(zhuǎn)爐配合常用的精煉 方法有 ，這些工藝促進(jìn)了純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。 連續(xù)鑄鋼 （ 1）近終型連鑄。它是對(duì)傳統(tǒng)連鑄工藝的一次重大改革，主要分為薄板坯連鑄、帶鋼連鑄、薄帶連鑄、異型坯連鑄和中空原坯連鑄。中國寶鋼等大型鋼廠從德國引進(jìn)的 藝流程逐漸走向成熟。 （ 2）高效連鑄。近年來，采用高效連鑄技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)連鑄機(jī)的改造取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是高拉速技術(shù)已經(jīng)引起了人們的高度重視。 節(jié)能環(huán)保技術(shù) （ 1）減少水的用量和廢水的排放，串級(jí)供水技術(shù)進(jìn)行水的循環(huán)利用等。 （ 2） 鋼渣水淬工藝、鋼渣 悶渣 處理、鋼渣用于燒結(jié)及其生產(chǎn)水泥等方面都有所發(fā)展 3。 （ 3）采用干法除塵、濕法除塵、重力除塵技術(shù)對(duì)煙塵進(jìn)行回收利用。 （ 4）尾氣的回收利用。 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 展望 21 世紀(jì)，轉(zhuǎn)爐煉鋼會(huì)出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì) ：以產(chǎn)品為核心，將鐵水預(yù)處理 轉(zhuǎn)爐煉鋼 爐外精煉 高效連鑄 熱送連軋有機(jī)的結(jié)合起來，形成緊湊式連續(xù)化生產(chǎn)的專業(yè)生產(chǎn)線 4。 此外，隨著社會(huì)對(duì)潔凈鋼的生產(chǎn)需求日益提高，迫切需要建立起一種全新的、能大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)純凈鋼的生產(chǎn)體系 5。因此，如 何降低生產(chǎn)成本、能耗，生產(chǎn)出大量的純凈鋼以達(dá)到社會(huì)的需求是轉(zhuǎn)爐煉鋼的大致發(fā)展趨勢(shì)。 3 第 2 章 設(shè)計(jì)概述 廠址選擇論證 本設(shè)計(jì)廠址選擇在四川攀枝花市郊，隨著四川省經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)鋼材的需求也在不斷上升。為了充分利用當(dāng)?shù)刭Y源條件促進(jìn)其他部門的發(fā)展，在攀枝花附近建立一個(gè)鋼廠是很迫切的。同時(shí)，優(yōu)越的地理位置更提供給我們?cè)谂手ㄊ薪冀ㄔO(shè)鋼廠的 條件 ： （ 1）目前，攀枝花市的公路建設(shè)與鐵路建設(shè)齊頭并進(jìn)，以高速公路為重點(diǎn)的公路建設(shè)加速發(fā)展， 2015 年間將形成濱江大道 機(jī)場(chǎng)路 炳仁大 道 渡仁西線內(nèi)環(huán)線和麗攀高速 京昆高速 西區(qū)仁和快速通道外環(huán)線兩條環(huán)形線路；鐵路建設(shè)將以 二縱一橫 （南北向的成昆鐵路和成昆鐵路二線和東西向昭攀麗鐵路）主干鐵路為主通道，區(qū)域性綜合交通樞紐的發(fā)展態(tài)勢(shì)開始顯現(xiàn)。 （ 2）攀枝花市水能資源理論蘊(yùn)藏量達(dá) kwh， 全市可開發(fā)量占理論蘊(yùn)藏量的 可開發(fā)量達(dá)到 發(fā)電量可達(dá) kwh，每平方千米占有年均發(fā)電量 kwh，為全國的 ，四川省的 4 倍，攀西地區(qū)的 。 （ 3）攀枝花 鐵 礦資源豐富，地質(zhì)勘測(cè)表明 ，釩 鈦 磁鐵礦儲(chǔ)量達(dá) 100 億 t，占全國鐵礦儲(chǔ)量的 20。很好的原料供應(yīng)為新廠的落建奠定了基礎(chǔ)。 （ 4）目前正處于西部大開發(fā)時(shí)期。攀枝花市作為全國城鄉(xiāng)統(tǒng)籌綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，這為攀枝花市的發(fā)展提供了新的歷史機(jī)遇。大量?jī)?yōu)質(zhì)鋼材將被需要，用于西部開發(fā)的橋梁、建筑建設(shè)以及當(dāng)?shù)仄?、輪船等行業(yè)。綜上所述，新廠落建是非常必要的，也是可行的。 品方案 本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品方案見表 示 。 表 產(chǎn)品方案 鋼 種 連鑄坯產(chǎn)量 /(萬 t生產(chǎn)比例 /% 精煉方式 普 碳 鋼 200 氬或 合金鋼 170 F 或 D 機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼 140 H 4 總 計(jì) 510 100 本設(shè)計(jì)冶煉的鋼種、代表鋼號(hào)及其化學(xué)成分見表 示。 表 冶煉的鋼種、代表鋼號(hào)及其化學(xué)成分 鋼 種 鋼 號(hào) 化學(xué)成分 w/% C n P S l 普碳鋼 低合金鋼 16 20 機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼 40 38 金屬平衡 年產(chǎn)合格坯 510 萬 t。假定鐵水預(yù)處理比 100%，金屬平衡見表 示。 注余鋼水 氧化鐵皮 切頭切尾 精煉后鋼水 事故及回爐鋼水 中間包鋼水 原坯 中間包損失 合格坯 510（ 清理損失 廢品 吹損 廢鋼 煉前鋼水 精煉損失 入轉(zhuǎn)爐鐵水 99%） 預(yù)處理鐵水 583 鐵水損失 1%） 5 圖 金屬平衡表 爐車間作業(yè)指標(biāo) 按照產(chǎn)品方案，轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間，見表 表 爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間 平均冶煉時(shí)間 /一爐鋼的時(shí)間 /料 吹氧 輔助時(shí)間 出鋼 倒渣 合計(jì) 5 18 8 5 3 39 39 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率：指轉(zhuǎn)爐一年的有效工作天數(shù)與日歷天數(shù)之比。 1 0 0 1 0 0 % 9 5 %365 轉(zhuǎn) 爐 一 年 有 效 作 業(yè) 天 數(shù) 365 作 業(yè) 率 = 365 爐子非作業(yè)天數(shù)，包括計(jì)劃停爐（指定期檢修），準(zhǔn)備（指修補(bǔ)出鋼口及貼補(bǔ)爐襯渣線處，清除爐口結(jié)鐵、更換氧槍等），等待（指吊車對(duì)準(zhǔn)，等鐵水以及調(diào)度的不平衡）和設(shè)備故障。由于采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，轉(zhuǎn)爐作業(yè)率可顯著提高。一般非作業(yè)天數(shù)波動(dòng)在 10 35 天，即作業(yè)率為 90% 97%。本設(shè)計(jì)選取轉(zhuǎn)爐作業(yè)率 95%。 鑄坯收得率 鑄坯收得率：指爐產(chǎn)合格鑄坯與爐產(chǎn)鋼水量之比。 951 0 0 %5375101 0 0 連鑄鋼水量 合格鑄坯鑄坯收得率 爐容量和座數(shù)的確定 按轉(zhuǎn)爐 一吹一 方案考慮，年出鋼爐數(shù)為： 間煉一爐鋼的平均冶煉時(shí) 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率年日歷時(shí)間間煉一爐鋼的平均冶煉時(shí) 年煉鋼時(shí)間年出鋼爐數(shù) 1112803爐39 95%6024365間煉一爐鋼的平均冶煉時(shí) 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率6024365 3 7 爐95%365 1 2 8 0 3轉(zhuǎn)爐作業(yè)率年日歷天數(shù) 年出鋼爐數(shù)每天出鋼爐數(shù) 21 2 8 0 31 0 0 0 2 年出鋼爐數(shù)年產(chǎn)鋼水量平均爐產(chǎn)鋼水量 根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果并參照轉(zhuǎn)爐系列 ， 為了減少車間內(nèi)的設(shè)備互相干擾，爐子座數(shù)不宜太多，但必須保持車間內(nèi)始終有固定數(shù)目的爐子在吹煉，以發(fā)揮生產(chǎn)潛 6 力。本設(shè)計(jì)選定 2 座公稱容量為 250t 的頂?shù)?復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用 二吹二 方案。 第 3 章 轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡計(jì)算 物料平衡是計(jì)算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中加入爐內(nèi)與參與煉鋼的全部物料（如鐵水、廢鋼、氧氣、冷卻劑、渣料、合金添加劑、被侵蝕的爐襯等）和煉鋼過程的產(chǎn)物（如鋼水、爐渣、爐氣、煙塵等）之間的平衡關(guān)系。 熱平衡是計(jì)算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的熱量收入（如鐵水物理熱、化學(xué)熱）和熱量支出（如鋼水、爐渣、爐氣的物理熱、冷卻劑溶化和分解熱）之間的平衡關(guān)系。 原始數(shù)據(jù)的選取 原材料成分 原材料成分 見 表 表 鐵水、廢鋼成分 （ %） 原料 C n P S 溫度 / 鐵水 300 廢鋼 5 表 渣料和爐襯材料成分（ %） 種類 P 減 石灰 88 礦石 螢石 白云石 爐襯 各材料的熱容 項(xiàng)目 固態(tài)平均熱容 /kJ 化潛熱 /kJ（氣）態(tài)平均熱 /kJ 鐵 7 鋼 渣 氣 塵 礦石 表 反應(yīng)熱效應(yīng)（ 25 ） 元 素 反 應(yīng) 反應(yīng)熱 /kJ素 C C+1/2O 10950 C+4520 8314 P 2P+5/228923 1/2020 1/2020 3/2670 070 22020 假設(shè)條件 根據(jù)各類轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實(shí)際過程假設(shè)： （ 1）渣中鐵珠量為渣量的 8%； （ 2）噴濺損失為鐵水量的 1%； （ 3）熔池中碳的氧化生成 90%10% （ 4）煙塵量為鐵水量的 其中 77%， 0%； （ 5）爐襯侵蝕量為鐵 水量的 （ 6）爐氣溫度取 1450 ，爐氣中自由氧含量為總爐氣量的 （ 7）氧氣成分： 氣， 氣。 物料平衡計(jì)算 物料平衡基本項(xiàng)目： （ 1） 收入項(xiàng)：鐵水、廢鋼、溶劑（石灰、螢石、白云石）、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。 （ 2） 支出項(xiàng)：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。 根據(jù)鐵水、渣料質(zhì)量及其冶煉鋼種的要求，采用單渣法操作。為了簡(jiǎn)化運(yùn)算， 8 以 100 水為計(jì)算基礎(chǔ)。 渣量及其成分計(jì)算 （ 1）鐵水中元素氧化量 鐵水中各元素的氧化量見表 表 鐵水中的元素氧化量 元素 /% 項(xiàng)目 C n P S 鐵水 水 化量 ：脫磷率 85% 90% ，取 90%；脫硫率 30% 40% ，取 35%；鋼水中殘余錳占鐵水 30%40%，取 30%；鋼水中 C取規(guī)格下限，因合金加入后還要增碳 。 （ 2） 各元素耗氧量及氧化產(chǎn)物量 鐵水中各元素的耗氧量及氧化產(chǎn)物量見表 表 鐵水中元素氧化量、氧化產(chǎn)物量 元素 反應(yīng) 元素氧化量 /氧量 /化產(chǎn)物量 / C+1/2O 0%=6/12=8/12=C+0%=2/12=4/12=i 2/28=0/28=n 1/26/55=1/55= 2P+5/220/62=42/62= S+32/32=4/32=S S+(O （ 72/32=e +1/2 6/56=23/28/112=計(jì) *注：假定爐內(nèi)氣化脫硫 1/3；鐵的氧化由表 出。 （ 3） 渣料的加入量 1）礦石加入量： 為了化渣，加入礦石 1%，即 1001% =1其成分質(zhì)量計(jì)算見表 表 礦石加入量及成分 9 成分 質(zhì)量 /分 質(zhì)量 /= = = = = 12O 1= 中： S+(O （ 成量 = 2/32耗 = 6/32） 螢 石加入量 ： 根據(jù)冶金局（部）轉(zhuǎn)爐操作規(guī)程，并參考煉鋼工藝學(xué)，取螢石加入量 4 kg/t，在本設(shè)計(jì)中，即為： =0.4 (質(zhì)量計(jì)算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表 表 螢石加入量及成分 成分 質(zhì)量 /分 質(zhì)量 /= = % = P = = 略 ) % = 中： 2P+5/22成量 = 42/62 = ）白云石加入量 ： 為了提高轉(zhuǎn)爐壽命，采用白云石造渣，控制渣中 w（ 6% 8%范圍內(nèi)。根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐的經(jīng)驗(yàn)，取生白云石 30 kg/t，在本設(shè)計(jì)中即為： 30 3 成分質(zhì)量見表 量計(jì)算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表 。 表 生白云石加入量及成分 成分 質(zhì)量 / 分 質(zhì)量 /55% = 33% = 3% = 1% = 3% = 減 35% = 中：燒減是白云石中 解產(chǎn)生的 體 。 10 4）爐襯侵蝕量： 轉(zhuǎn)爐爐襯在爐渣作用下，將被侵蝕和沖刷進(jìn)入渣中，本設(shè)計(jì)中取鐵水量的 即 100= 0.5 其成分質(zhì)量計(jì)算見表 質(zhì)量計(jì)算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表 表 爐襯侵蝕量及成分 成分 質(zhì)量 /分 質(zhì)量 /2% = % = 0% = % = % = 其中： 爐襯中碳的氧化與金屬中氧化生成的 例相同。即： C+1/2O：氧化產(chǎn)物 為： 0%28/12 = 氧量為： 0%16/12 = C+化產(chǎn)物 為： 0%44/12 = 氧量為： 2/44 = 消耗氧量 = ）石灰加入量： 根據(jù)鐵水成分，取終渣堿度 R=石灰加入量 = （ (R )/%效 100 = （ (88 100= 00水 表 石灰加入量及成分 成分 質(zhì)量 /分 質(zhì)量 /8% = = = = = 減 = 中 ： S+(O 生成的 (= 2/32 = ） 渣中的鐵氧化物 ： 對(duì)于冶煉 ， 根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐渣中含 ( ，取 w( 10%， w( 5%。 7）終渣總量及成分 ： 根據(jù)表 的數(shù)據(jù)，確定終渣總量及成分，見表 不計(jì)（ （ 由表 可得： 211 已知 w（ = 10% ， w(= 5% ，則其余渣應(yīng)占渣量總數(shù)的 85%。故總渣量為 5% = 此可知：（ =10% =（ = 5% = 由于礦石和白云石中帶入部分（ （ ，其含量參見表 際鐵氧化物為： （ = 其值列入表 （ = 其值列入表 故 化量 =6/72+ 12/160 = 終渣總量及成分 成分 氧化產(chǎn)物 石灰 /石 /云石/襯 /石 /計(jì) / 2 09 11 計(jì) 00 冶煉中的吹損計(jì)算 根據(jù)假設(shè)條件，渣中鐵珠量為渣量的 8%，噴濺損失為鐵水 量的 1%，煙塵損失為鐵水量的 故可得到： 渣中鐵珠量 = 8% = 噴濺損失量 = 100 1% = 1.0 煙塵鐵損失量 = 100 （ 77%56/72 + 20%112/160） = 元素氧化損失 = （見表 3 吹損總量 = 鋼水量 = 100 氧氣消耗量 計(jì)算 12 1）元素氧化耗氧 = （見表 2）煙塵鐵氧化耗氧 = 100 77%16/72 + 20%48/160） = 3) 爐襯中碳氧化耗氧 = （見表 ）。 故總耗氧量 = 換算為標(biāo)準(zhǔn)體積為： 2 = 即冶煉 100 水需要 m 氧氣。 由于氧氣不純，含有 氮?dú)?，故供氧時(shí)帶入的氮?dú)鉃椋?= 其體積量為： 8 = 00 爐氣量及成分計(jì)算 爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣由 自由 成。其中： 源于鐵水和爐襯中的碳氧化； 源于鐵水、爐襯中碳氧化，以及白云石和石灰石中的燒減量； 源于鐵水中硫氧化； 源于礦石和螢石中；源于供氧時(shí)被帶入。自由 占爐氣總量的 即以上氣體占爐氣總量的 則爐氣總量為： （ = 質(zhì)量為 2/ 表 爐氣量及成分 成分 質(zhì)量 /積 / 積 /% 8 = 4 = 4 = 2O 8 = 2 2 計(jì) 00 物料平衡表 把以上各種物質(zhì)的總收入和總支出匯總起來， 表 未加廢鋼和合金時(shí)的物料平衡表 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 / 項(xiàng)目 質(zhì)量 / 鐵水 100 水 灰 渣 云石 氣 13 礦石 塵 石 濺 襯 珠 氣 氮?dú)?總計(jì) 00 總計(jì) 00 計(jì)算誤差 =收入項(xiàng) 支出項(xiàng) /收入項(xiàng) 100% = 100%= 熱平衡計(jì)算 為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，取加入爐內(nèi)的爐料溫度均為 25 。 熱收入 熱收入主要是鐵水的物理熱和元素氧化的化學(xué)熱。 （ 1）鐵水物理熱 鐵水凝固溫度 用表達(dá)式 = 1539%i 算，即 ： 1539 - (100 85 30 25- 4=1104 鐵水物理熱 Q 物 = T 計(jì)算，即 ： Q 物 = 1001104+ 1300 =中 %i鐵水中元素含量； 1%的元素使純鐵凝固溫度的降低值，參考高澤平煉鋼工藝學(xué)表 分別為固態(tài)、液態(tài)的熱容量， kJ/，參考表 T分別為冷卻劑（生鐵）的熔點(diǎn)和熔池溫度， K； 表 （ 2）鐵水中元素氧 化放熱和成渣熱 根據(jù)表 據(jù)計(jì)算如下： C+1/2O 10950 =39617.1 C+ 34520 = 13877.0 28314 =1/2 7020 = 2597P+5/22 18923 =19301/2 5020 = 3/2 6670 = 120.1 2070 = 2734.5 22 5020 = 1199.8 14 總 計(jì) 3）煙塵氧化放熱 77%56/725020 + 20%112/1606670） = 6304.4 4）爐襯中碳氧化放熱 %（ 90%10950 + 10%34520） = 332.7 此，爐內(nèi)熱收入總量為： 熱支出 （ 1）鋼水物理熱 鋼水熔點(diǎn) 1539 - (65 5 30 25- 4 = 1521 取鋼水過熱度為 70 ，澆注過程溫降為 21 ，出鋼、吹氬、運(yùn)輸、鎮(zhèn)靜過程溫 降為 50 （取值參考見高澤平煉鋼工藝學(xué) 則 出鋼溫度 T = 1521 + 70 + 21 + 50 = 1662 鋼水物理熱 = 1521+ 1662 =130289.8 2）爐渣物理熱 計(jì)算時(shí)取爐渣終點(diǎn)溫度與鋼水溫度相同。 爐渣物理熱 = 1662+ = 21402.6 3） 礦石分解吸熱 1 (56/725020 + 45%112/1606670 + = 4114.1 4）煙塵物理熱 1450+ = 2614.7 5） 爐氣物理熱 1450= 16932.6 6） 渣中鐵珠物理熱 1521+ 1662 = 1103.5 7）噴濺金屬物理熱 11521+ 1662=1450.1 8）吹煉熱損失 吹煉過程熱損失包括爐體和爐口的熱輻射、對(duì)流、和傳導(dǎo)傳熱、冷卻水帶走熱等。在本設(shè)計(jì)中，取吹煉熱損失為熱量總收入的 5%，所以吹煉過程熱損失為： 15 % = （ 9）廢鋼耗熱 總的熱收入減去熱支出，得到的富余熱量用加入廢鋼來調(diào)節(jié)。 富余熱量 =0166）=鋼熔化耗熱 =1 1521+ 1662廢鋼加入量 = 熱平衡表 把全部熱收 入和熱支出匯總，得到熱平衡表 表 熱平衡表 熱收入 熱支出 項(xiàng)目 熱量 / 項(xiàng)目 熱量 / 鐵水物理熱 水物理熱 素放熱和成渣熱 渣物理熱 石分解熱 i 14157 塵物理熱 n 2597 氣物理熱 1930 珠物理熱 e 濺物理熱 煉熱損 2鋼熔化熱 塵氧化放熱 爐襯碳放熱 共計(jì) 00 共計(jì) 00 熱效率 =(鋼水物理熱 + 礦石分解熱 + 廢鋼熔化熱 )/熱收入 100% =（ 100% = 噸鋼物料平衡 廢鋼加入之后，忽略廢鋼中含硅、錳元素的氧化損失，使鋼水達(dá)到 16 （ 即使用 100水、 鋼可以生產(chǎn)出 水。 根據(jù)比例關(guān)系，用 1000/乘以表 各項(xiàng)，就可以得到噸鋼物料平衡表，如表 示。 表 噸鋼物料平衡表 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 / 項(xiàng)目 質(zhì)量 / 鐵水 978 水 1000 鋼 渣 灰 氣 石 塵 云石 濺 襯 珠 氣 氮?dú)?礦石 合計(jì) 計(jì) 屬收得率 = 鋼水質(zhì)量 /(鐵水 +廢鋼 ) =1000/（ 978+= 17 第 4 章 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 爐型設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定所選爐型各部位的主要尺寸，據(jù)此繪出工程圖。 轉(zhuǎn)爐爐型的選擇 本設(shè)計(jì)為 250t 的小型轉(zhuǎn)爐，選用桶球型爐底。 轉(zhuǎn)爐爐容比與高寬比 爐容比 爐容比 （ V/T） 是轉(zhuǎn)爐有效容積與公容量的比值，主要與供氧強(qiáng)度有關(guān)。 250作比較穩(wěn)定，選取爐容比為 m3/t。 高寬比 高寬比是指轉(zhuǎn)爐爐殼總高度與爐殼外徑的比值，是作為爐型設(shè)計(jì)的校核數(shù)據(jù)。其范圍一般是 爐子取下限。 轉(zhuǎn)爐主要尺寸的確定 熔池尺寸 （ 1）熔池直徑 D 熔池直徑是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)金屬液面的直徑。可根據(jù)公式 ：/D K G t 式 中 G 新爐金屬裝入量， t；（裝入量 = 出鋼量 /鋼水收得率 ） t 吹氧時(shí)間， 18 K比例系數(shù)，取 則熔池直徑為 D =5590 （ 2）熔池深度 池深度是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)，從金屬液面到爐底的深度。對(duì)于 筒 球型熔池，熔池體積 2 30 池 。 熔池體積G / T=250/m 則熔池深度： 2 30 池 18 爐帽尺寸 爐帽傾角 a 傾角過小，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定，容易倒塌；過大則出鋼時(shí)容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。在本設(shè)計(jì)中取 a=60。 （ 1）爐口直徑 d 口 本設(shè)計(jì)中取取爐口直徑為熔池直徑的 46%，即 d 口 = 559046%=2571 （ 2）爐帽高度 H 帽 取爐口上部直線段高度 H 口 = 350 爐帽高度為： H 帽 = 1/2（ ） +H 口 = 1/2（ 5590 350 = 2964 爐身尺寸 （ 3）爐身直徑 轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。其直徑與熔池直徑一致，即為 D。 （ 4）爐身高度 H 身 2 身身 ）（ 帽 式中 V分別為爐身、爐帽、熔池的容積。其中： 3b 容比口口口口口帽 ）（ 222 = +以 H 身 = 6673 出鋼口尺寸 出鋼口內(nèi)口一般設(shè)在爐帽與爐身交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)其位置最低，便于鋼水全 部出凈。 （ 1） 出鋼口中心線水平傾角 為了縮短出鋼口長(zhǎng)度，以利于維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉(zhuǎn)爐出鋼口中心線水平傾角趨于減小，本設(shè)計(jì)中取 = 20. （ 2） 出鋼口直徑 d 口 2 5 中 T轉(zhuǎn)爐公稱容量， t 。 另外，一般出鋼口襯磚外徑為出鋼口直徑的 6 倍左右，出鋼口長(zhǎng)度為其直徑 19 的 78 倍，取 7，則 ： D 外 =134.2 ， L= 爐襯 通常爐襯由永久層、填充層和工作層組成，也有的轉(zhuǎn)爐不設(shè)填充層。在本設(shè)計(jì)中不設(shè)填充層。 永久層緊貼爐殼，修爐時(shí)不予拆除。其主要作用是保護(hù)爐殼，用鎂磚砌筑。工作層是與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件苛刻，設(shè)計(jì)中用鎂碳磚砌筑。各層厚度參考高澤平煉鋼工藝學(xué)表 計(jì)中取值見表 表 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度取值 爐襯各部分名稱 厚度取值 / 帽 永久層 140 工作層 600 爐身（加料側(cè)） 永久層 140 工作層 800 爐身（ 出鋼側(cè)） 永久層 140 工作層 700 爐 底 永久層 400 工作層 620 爐殼 爐殼由鋼板制成，常用材質(zhì)有 16 15 14。 爐殼鋼板厚度有如下經(jīng)驗(yàn)公式： 爐身： 2=（ D 殼 ,取 2=60 爐帽： 1=（ 2 取 1=65 爐底： 3=(2 取 3=65 高徑比確定 符合推薦值 表 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型參數(shù) 項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)值 項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)值 公稱容量 G 250t 爐殼外徑 D 爐全高 H 口直徑 D 出 型內(nèi)高 H 內(nèi) 帽傾角 Q 60 有效容積 63帽高度 H 帽 容比 t 爐身高度 H 身 20 熔池直徑 D 鋼口直徑 d 出 池高度 鋼口傾角 20 熔池體積 徑比 H/D 爐殼設(shè)計(jì) 爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成。主要承受鋼水、爐渣及耐材的靜載荷，以及金屬料沖擊，熱應(yīng)力作用。其材質(zhì)應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)采用鍋爐鋼板和合金鋼板。 爐帽制成截圓錐形。由于爐帽，特別是爐口受高溫作用易變形，所以普遍采用水冷爐口。這樣既能提高爐帽壽命，又能減少爐口粘渣。本設(shè)計(jì)采用埋管式水冷爐口，即把蛇形鋼管埋鑄在鑄鐵的爐口圈內(nèi)。其特點(diǎn)是使用安全，但制作難度較大。水冷爐口采用銷釘與爐帽連接，方便拆卸。 爐身制 成圓柱形。它是整個(gè)爐子的承載部分，受力最大。爐底為球冠形，其強(qiáng)度優(yōu)于截錐形。因爐襯修砌本設(shè)計(jì)采用上修法，所以爐身與爐底的聯(lián)結(jié)采用固定式。 爐襯各層填充材料選擇 永久層緊貼爐殼，修爐時(shí)一般不予拆除，其主要作用是保護(hù)爐殼。該層采用鎂磚砌筑。填充層介于永久層和工作層之間，采用焦油鎂砂搗打而成，其主要功能是減輕爐襯受熱膨脹時(shí)對(duì)爐殼產(chǎn)生擠壓和便于拆除工作層。工作層指與金屬、爐渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件及其苛刻。該層采用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。爐帽工作層采用二步煅燒鎂磚。 砌筑轉(zhuǎn)爐爐襯選擇磚型 時(shí)應(yīng)考慮一下一些原則： （ 1）在可能條件下，盡量選用大磚，以減少磚縫，還可提高筑爐速度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； （ 2）力爭(zhēng)砌筑過程中不打或少打磚，以提高磚的利用率和保證磚的砌筑質(zhì)量； （ 3）出鋼口用高壓整體型專用磚，更換方便、快捷；爐底用帶弧形的異型磚； （ 4）盡量減少磚型種類。 21 第 5 章 氧槍及底部供氣構(gòu)件設(shè)計(jì) 氧槍設(shè)計(jì) 氧槍由噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)三部分組成。噴頭常用紫銅制成；槍身由三層無縫鋼管套裝而成；尾部結(jié)構(gòu)連接輸氧管和冷卻水進(jìn)出軟管。 氧氣流量 氧氣流量是指單位時(shí)間通過氧 槍的氧量。其計(jì)算根據(jù)物料平衡求得，如前面的計(jì)算結(jié)果，每噸鋼的耗氧量為 60氧時(shí)間為 18通過氧槍的氧氣流量為： Q = 60 250/18= 833m3/工況氧壓和喉口直徑 （ 1）選用噴孔出口馬赫數(shù) 噴孔數(shù)。 出口馬赫數(shù) 滯止氧壓 噴頭出口壓力 P 的比值，隨著出口馬赫數(shù)的增加，噴頭氧氣射流的出口速度 v 提高。設(shè)計(jì)中取 為了保證氧氣流股有一定的沖擊面積與沖擊深度，使熔池內(nèi)盡快形成乳化區(qū)，減少噴濺，提高 成渣速度和改善熱效率，參照同類轉(zhuǎn)爐氧槍的使用情況，對(duì)250 t 轉(zhuǎn)爐噴孔數(shù)取 5 孔。 （ 2）設(shè)計(jì)工況氧壓 似等于滯止氧壓 ) 根據(jù)等熵流表（見王令福煉鋼廠設(shè)計(jì)原理附錄 ），當(dāng) 2