年產500萬噸煉鋼車間設計畢業(yè)設計

1、年產500萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉爐煉鋼系統(tǒng)設計冶金工程 冶金06-3班 邵志華 指導老師：張芳 摘 要本設計的題目:年產500萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉爐煉鋼系統(tǒng)設計。本說明書在實習和參考文獻的基礎上，對所學知識進行綜合利用。講述了設計一轉爐車間的方法和步驟，說明書中對車間主要系統(tǒng)例如鐵水供應系統(tǒng)，廢鋼供應系統(tǒng)，散裝料供應系統(tǒng)，鐵合金供應系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)等進行了充分論證和比較確定出一套最佳設計方案。并確定了車間的工藝布置，對跨數(shù)及相對位置進行設計，簡述了其工藝流程，并在此基礎上進行設備計算，包括轉爐爐型計算，轉爐爐襯計算及金屬構件計算，氧槍設計，凈化系統(tǒng)設備計算，然后進行車間計算和所用設備的規(guī)格和數(shù)量的

2、設計，在此基礎上進行車間尺寸計算，確定各層平臺標高。最后對轉爐車間設計得環(huán)境和安全要求進行說明。為了更加詳細說明轉爐車間設計中的一些工藝及設備結構，本設計穿插了圖形，為能夠明確、直觀的介紹了轉爐煉鋼車間的工藝布置。關鍵詞: 轉爐；500萬噸；設計；設備計算；車間計算Design of Converter Systems of Annual Output 5 Million Tons of Qualified Continuous Casting Slab AbstractThis design topic of annual 5 million tons' qualified cast

3、ing steel of converter steelmaking system.This instruction booklet in the practice and in the reference foundation, to studies the knowledge to carry on the comprehensive utilization.Narrated has designed a converter mill the method and the step, in the instruction booklet to the workshop main syste

4、m for example molten iron supply system, scrap supply system，dispersed feeds the supply system, ferroalloy supply system，dedusting system and so on to carry on the abundant proof and quite is definite a set of best design proposal.And had determined the workshop craft arrangement, carries on the des

5、ign to the cross number and the relative position, has summarized its technical process, and carries on the equipment computation in this foundation, including the converter stove computation, the converter lining computation and the converter metal components computation the oxygen gun design, the

6、purification system equipment computation, then carries on the workshop computation and uses the equipment the specification and quantity design, carries on the workshop size computation in this foundation, determines each platform elevation. Finally to environmental and safety requirements of the S

7、teel workshop to carry on the explanation. For more detailed description of some of the converter workshop design technology and equipment structure, the design with graphics, which can clear, intuitive introduces converter steelmaking plant process arrangement.Key word: The Converter；5 million tons

8、；design；the converter equipment calculates；the workshop computation 第一章 文獻綜述1.1 國內外鋼鐵產業(yè)的發(fā)展情況鋼鐵產業(yè)是國民經濟的重要支柱產業(yè)，涉及面廣、產業(yè)關聯(lián)度高、消費拉動大，在經濟建設、社會發(fā)展、財政稅收、國防建設以及穩(wěn)定就業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用。為應對國際金融危機的影響，落實黨中央、國務院保增長、擴內需、調結構的總體要求，確保鋼鐵產業(yè)平穩(wěn)運行，加快結構調整，推動產業(yè)升級，特編制本規(guī)劃，作為鋼鐵產業(yè)綜合性應對措施的行動方案。2008年下半年以來，隨著國際金融危機的擴散和蔓延，我國鋼鐵產業(yè)受到嚴重沖擊，出現(xiàn)了產需陡勢

9、下滑、價格急劇下跌、企業(yè)經營困難、全行業(yè)虧損的局面，鋼鐵產業(yè)穩(wěn)定發(fā)展面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。應當看到，鋼鐵產業(yè)在經歷了長期粗放型擴張后，必然要進行一次大的調整。現(xiàn)階段，我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化任務依然繁重，內需潛力巨大，鋼鐵產業(yè)發(fā)展的基本面沒有改變。必須抓住機遇，制定實施鋼鐵產業(yè)結構調整和振興規(guī)劃，促進鋼鐵產業(yè)平穩(wěn)運行、健康發(fā)展。按照規(guī)劃目標：力爭在2009年遏制鋼鐵產業(yè)下滑勢頭，保持總體穩(wěn)定。據(jù)2010年初統(tǒng)計，2009年粗鋼產量超過1000萬噸的鋼鐵企業(yè)共有11家。鋼鐵產業(yè)粗放發(fā)展方式得到明顯轉變，技術水平、創(chuàng)新能力再上新臺階，綜合競爭力顯著提高，支柱產業(yè)地位得到鞏固和加強，步入良性發(fā)展的軌道。（

10、1）總量恢復到合理水平。2009年我國粗鋼產量5.6億噸，同比下降8%；表觀消費量維持在5.3億噸左右，同比下降5%。到2011年，粗鋼產量控制在5億噸左右，表觀消費量4.5億噸左右，工業(yè)增加值占GDP的比重維持在4%的水平。（2）淘汰落后產能有新突破。按期淘汰300立方米及以下高爐產能和20噸及以下轉爐、電爐產能。提高淘汰落后產能的標準，力爭三年內再淘汰落后煉鐵能力7200萬噸、煉鋼能力2500萬噸。（3）聯(lián)合重組取得重大進展。形成若干個具有較強自主創(chuàng)新能力和國際競爭力的特大型企業(yè)，國內排名前5位鋼鐵企業(yè)的產能占全國產能的比例達到45%以上，沿海沿江鋼鐵企業(yè)產能占全國產能的比例達到40%以上

11、，產業(yè)布局明顯優(yōu)化，重點中心城市鋼鐵企業(yè)污染明顯減少。（4）嚴格控制新增產能，不再核準和支持單純新建、擴建產能的鋼鐵項目，所有項目必須以淘汰落后為前提。2010年年底前，淘汰300立方米及以下高爐產能5340萬噸，20噸及以下轉爐、電爐產能320萬噸；2011年底前再淘汰400立方米及以下高爐、30噸及以下轉爐和電爐，相應淘汰落后煉鐵能力7200萬噸、煉鋼能力2500萬噸。實施淘汰落后、建設鋼鐵大廠的地區(qū)和其它有條件的地區(qū)，要將淘汰落后產能標準提高到1000立方米以下高爐及相應的煉鋼產能。目前我國的鋼鐵產能己超過6億噸，從長遠的發(fā)展趨勢看，新建中小規(guī)模的煉鋼項目相對較少，對系統(tǒng)的升級和技術改造

12、將成為主要方向。轉爐本體設備安裝的新工藝，在技術改造工程中具有一定的優(yōu)勢，對該工藝的應用進行深入的研究，將對該工藝在今后進一步的推廣實施提供更多的經驗和資料1。在這種不穩(wěn)定的經濟條件下，許多小規(guī)模小產量的鋼鐵企業(yè)逐漸被淘汰和重組，因為這些企業(yè)無法抵抗市場的沖擊。而重組后的鋼鐵企業(yè)，必將建設大型的鋼鐵生產設備，所以，擴大鋼鐵生產規(guī)模是每個鋼鐵企業(yè)必行之路。年產500萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉爐煉鋼系統(tǒng)必將被大規(guī)模的使用。而根據(jù)目前許多大型鋼鐵企業(yè)的建設來看，年產500萬噸合格鑄坯轉爐系統(tǒng)是必要的并且科學的。1.2 轉爐煉鋼發(fā)展情況 氧氣轉爐煉鋼法的誕生頂吹氧氣轉爐是將高壓、高純度（含氧氣99.4%以上

13、）的氧氣通過水冷氧槍，以某種距離（噴頭到熔池面的距離約為13m）從熔池上面吹入的。為了使氧流有足夠的能力穿入熔池，使用出口為拉瓦爾型的多孔噴頭，氧氣的使用壓力為（1014）×104Pa， 氧流出口速度可達440400m/s。1846年，英國人貝塞麥發(fā)明了底吹酸性空氣轉爐煉鋼法。將空氣吹入鐵水，使鐵水中硅、錳、碳高速氧化，依靠這些元素氧化放出的熱量將液體金屬加熱到能順利地進行澆注所需的溫度，從此開創(chuàng)了大規(guī)模煉鋼的新時代。由于采用酸性爐襯和酸性渣操作，吹煉過程中不能去除磷、硫，同時為了保證有足夠的熱量來源，要求鐵水有較高的含硅量。1879年，英國人托馬斯又發(fā)明了堿性底吹空氣轉爐煉鋼法，改

14、用堿性耐火材料作爐襯，在吹煉過程中加入石灰造堿性渣，并通過將液體金屬中的碳氧化去除到0.06%以下的“后吹”操作，集中化渣脫磷。在托馬斯法中，磷取代硅成為主要的發(fā)熱元素，因而此法適合于處理高磷鐵水，并可得到優(yōu)質磷肥。西歐各國一直使用此法直到20世紀60年代。早在1846年，貝塞邁就提出利用純氧煉鋼的設想，由于當時工業(yè)制氧技術水平較低，成本太高，氧氣煉鋼未能實現(xiàn)，直到19241925年間，德國在空氣轉爐上開始進行富氧鼓風煉鋼的試驗，結果表明，隨著鼓入空氣中氧含量的增加，鋼的質量有明顯的改善。當鼓入空氣中富氧的濃度超過40%時，爐底的風眼磚損壞嚴重，因此又開展了用CO2+O2或CO2+O2+H2O

15、汽）等混合氣體的吹煉試驗，但效果都不夠理想，沒能投入工業(yè)生產。氧氣頂吹轉爐煉鋼法出現(xiàn)以后，在世界各國得到了迅速發(fā)展，不僅新建轉爐停建平爐，而且還紛紛拆除平爐改建氧氣轉爐，如日本到1997年底平爐已全部拆除。進入20世紀70年代，煉鋼技世紀術日趨完善，公稱噸位400噸的大型氧氣頂吹轉爐先后在前蘇聯(lián)、前聯(lián)邦德國等國投入生產，單爐生產能力達400500萬t/年，大型轉爐的平均吹煉時間為1115min，月平均冶煉周期已縮短到2628min。氧氣轉爐不僅能冶煉全部平爐鋼種，而且還可以冶煉部分電爐鋼種。隨著爐襯耐火材料性能的不斷改善，爐襯壽命不斷提高，大型氧氣轉爐爐襯壽命在日本高達10110次2。 我國氧

16、氣轉爐的發(fā)展概況1951年，堿性空氣側吹轉爐煉鋼法首先在我國唐山鋼廠試驗成功，并于1952年投入工業(yè)生產。1954年開始了小型氧氣頂吹轉爐煉鋼的試驗研究工作，1962年首鋼試驗廠將空氣側吹轉爐改建成3t氧氣頂吹轉爐，開始了工業(yè)性試驗。在試驗取得戰(zhàn)功的基礎上，我國第1個氧氣頂吹轉爐煉鋼車間(2×30t)在首鋼建成，于1964年12月26日投入生產。以后，又在唐山、上海、杭州等地改建了一批3.44t的小型氧氣頂吹轉爐。1966年上鋼一廠將原有的一個空氣側吹轉爐煉鋼車間，改建成有3座30t氧氣頂吹轉爐的煉鋼車間，并首次采用了允進的煙氣冷化回收系統(tǒng)，于半年月月投入生產，還建設了弧形連鑄機與之

17、扣配套，試驗和擴大了氧氣頂吹轉爐煉鋼的品種。這些都為我國日后氧氣頂吹轉爐煉鋼技術的發(fā)展提供了寶貴經驗。此后，我國原有的一些空氣側吹轉爐攣間逐漸改建戊中小型氧氣頂吹轉爐煉鋼車間，并新建了一批中、大型氧氣頂吹轉爐車間。小型頂吹轉爐有天律鋼廠20t轉爐、濟南鋼廠13t轉爐、邯鄲鋼廠14、轉爐、太原鋼鐵公司引進的40t轉爐、包頭鋼鐵公司40t轉爐、武鋼40t轉爐、馬鞍山鋼廠40t轉爐等；中犁的有鞍鋼140t和180t轉爐、攀?；ㄤ撹F公司120t轉爐和本溪鋼鐵公司120t轉爐等；20世紀80年代，寶鋼從日本引進建成具有70年代末技術水平的300t大型轉爐3座，首鋼購入二手設備建成210t轉爐車間；90年

18、代，寶鋼又建成250t轉爐車間，武鋼引進250t轉爐，唐鋼建成150t轉爐車間，重鋼和首鋼又建成80t轉爐煉鋼車間；許多平爐車間改建成80t氧氣頂吹轉爐車間等。頂吹轉爐鋼占年鋼總產員的83，1999年我國轉爐鋼產量突破1億t;達到10247.2萬t;占全國鋼產量比重上升到82.7%3。近年來，轉爐鋼產量持續(xù)處于高速增長態(tài)勢，2002年我國轉爐鋼產量高達15330萬t，僅時隔3年轉爐鋼產量增長近50%。1994年我國1384萬t平爐鋼產能至2002年已全部被轉爐鋼所取代4。據(jù)統(tǒng)計2003年我國轉爐鋼產量已接近1.9億t，占我國鋼產量的85.2%，約占世界轉爐鋼的25%。50300 t轉爐由200

19、1年的75座增至2003年的134座，工藝技術進一步優(yōu)化5。我國轉爐冶煉新鋼種和優(yōu)質鋼種增長迅速，其中包括低合金、耐候鋼、TRIP(相變誘發(fā)塑性)鋼以及合金結構鋼、齒輪鋼、軸承鋼、鍋爐用鋼等特殊鋼。今后轉爐鋼的增長主要是對條件較好轉爐鋼廠挖潛改造，進一步提高裝備水平、擴大品種、提高質量以及降低消耗，改善環(huán)境6。隨著鋼產量的增加，轉爐所占的產鋼比例也在迅速增加。自2000年以來我國各種煉鋼法產鋼量和轉爐煉鋼比例變化情況7。2000年到2006年的6年間，我國轉爐鋼產量由10584.3萬t增長到37671.4萬t，年均增幅23.56，轉爐鋼比例始終保持在80以上，高于世界平均水平，且總體呈上升趨勢

20、。這是由于我國廢鋼資源短缺，電力缺乏，電價偏高，致使電爐鋼產量的增長受到一定程度的制約；平爐被淘汰，生鐵資源的充裕，給轉爐鋼產量的增長提供了良好條件，因此轉爐鋼產量近年來獲得了快速增長。2006年轉爐鋼產量37671.4萬t，比例達到創(chuàng)記錄的89.48，相當于當年電爐鋼的9倍。粗鋼實際費量扣除補庫存因素將超過5億噸。這表明，在應對國際金融危機的大環(huán)境下，固定資產投資的高速增長和我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化步伐的不斷加快，拉動了鋼材消費大幅度增長；也表明國家一攬子刺激經濟計劃措施有效地抵御了國際市場需求萎縮對我國鋼鐵業(yè)的沖擊，鋼鐵復蘇為我國率先實現(xiàn)經濟形勢回升向好做出了重要貢獻。1.3 轉爐煉鋼技術的發(fā)展

21、隨著鋼鐵行業(yè)的日益發(fā)展，各地的鋼鐵企業(yè)不斷合并重組，為了適應對鋼品種的要求，降低生產成本，提高生產效率，減少能耗和生產成本，保護環(huán)境，現(xiàn)代轉爐煉鋼不斷采用各種轉爐新技術，如：鐵水預脫硫技術、水冷爐口技術、頂?shù)讖秃洗禑捈夹g、煙氣除塵及煤氣回收利用技術、擋渣出鋼技術、濺渣護爐技術和終點控制技術等，使轉爐實現(xiàn)了自動化、高效化、節(jié)能化、壽命長壽化、鋼種多樣化、環(huán)境友好化。1.4 結論250t轉爐本體部分結構合理，功能齊全，技術先進，具備當今世界一流水平，其中許多技術及結構在國內還是首次應用，轉爐的整個冷卻系統(tǒng)，在設計中考慮的十分周全，冷卻點分布很廣，可大大延長設備的使用壽命。從結構、性能及技術參數(shù)上看

22、，設計方案先進合理，產品性能優(yōu)良可靠。大力發(fā)展100t到300t的轉爐設備，比較適合我國國情，應進一步完善冶煉、分析、檢測的自動控制，推廣擋渣技術。隨著鋼鐵企業(yè)的改造和重組，100t以上轉爐設備將會大量上馬占有市場的主導地位。故設計建造年產500萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉爐煉鋼系統(tǒng)是可行的，也是必要的。第二章 生產規(guī)模及產品方案2.1 金屬平衡計算87%鐵水510.78萬噸入爐金屬料587.1萬噸13%廢鋼76.32萬噸93%轉爐鋼水546萬噸97%鋼包529.62萬噸LF精煉529.62萬噸3%損失16.38萬噸2%損耗10.59萬噸98%RH精煉519.03萬噸0.7%損失3.63萬噸99.3%

23、中間包515.40萬噸0.03%氧化鐵皮0.15萬噸97.5%鋼坯502.51萬噸1.2%連鑄切頭6.18萬噸1%中間罐結殼5.15萬噸0.5%連鑄廢品2.51萬噸99.5%合格坯500萬噸圖2.1 金屬平衡表2.2 生產規(guī)模的確定該轉爐車間的生產規(guī)模是年產合格鑄坯500萬噸。 轉爐座數(shù)和大小的確定設計年產500萬噸合格鑄坯的轉爐煉鋼系統(tǒng)。由金屬平衡表計算可知，所需的轉爐鋼水年產量為546萬噸。每一座吹煉轉爐的年出鋼爐數(shù)N為： （2-1）式中： T1每爐鋼的平均冶煉時間，min；T2一年的有效作業(yè)天數(shù)，d；1440一天的日歷時間，min；365一年的日歷天數(shù)，d；轉爐的作業(yè)率，取84%；轉爐車

24、間年產鋼水量：W=n×N×q （2-2）式中： W轉爐車間年產鋼水量，t；n轉爐車間經常吹煉爐子座數(shù)；N每一座吹煉爐的年出鋼爐數(shù)；q轉爐公稱容量，t。n×q=5460000÷11037.6=494.7噸 所以，取n= 2，則q=250t所以：本設計選兩座250噸的轉爐進行煉鋼。3.1 轉爐爐型選擇及計算轉爐爐型選筒球形，其中球缺體半徑取R=1.1D。 轉爐主要尺寸參數(shù)的確定和計算（1）爐容比爐容比取0.90m3/t（2）熔池尺寸計算 熔池直徑D （3-1）式中： G新爐金屬裝入量，取公稱容量250t；t平均每爐鋼純吹氧時間，min，（取16min）；K系

25、數(shù)（取1.50）D熔池直徑，mm； 熔池深度h （3-2） （3-3）式中： V池轉爐熔池有效容積，m3 ；T轉爐內鋼水密度，取6.8t/m3 ；(3) 爐帽尺寸計算 爐帽傾角：取=60 爐口直徑d口：d口=（0.430.53）D (3-4)本設計取d口=0.43D=0.43×5929.3=2549.6mm 爐帽高度H帽： （3-5）式中H口爐口直線段高度，取H口=300： 爐帽總容積V帽：m3 （3-6）（4) 爐身尺寸計算 爐身體積V身：取爐容比為0.90m3/tVT=0.90×T=0.90×250=225m3 （3-7）V身=VT-V帽-V池=143.23m

26、3 （3-8）式中：VT轉爐有效容積，m3； 爐身高度H身： (3-9)（5）出鋼口尺寸的確定 出鋼口中心線水平傾角1：取1=0°； 出鋼口直徑d出： （3-10）（6）轉爐有效高度H內：H內= h+H身+H帽=1668.92+5190.4+3226.91=10086.23 (3-11)（7）轉爐總高H總：H總=H內+H襯+底+帽=10086.23+1060+130=11276.23 （3-12）（8）爐殼直徑D殼：D殼=D+D襯+2身=5929.3+2020+160=8109.3 (3-13)式中：身爐身鋼板厚度，取80；D襯爐身處兩側爐襯的厚度；(9) 高寬比核定：H總/D殼=1

27、1276.23/8109.3=1.39 (在1.21.4范圍內）所以設計合格。3.2 轉爐爐襯設計爐襯設計得主要任務是選擇合適的爐襯材質，確定合理的爐襯組成和厚度，并確定相應各層厚度，以確保獲得經濟上的最佳爐齡。 爐襯材質選擇表3.1 轉爐爐襯厚度選取值 名稱工作層/填充層/永久層/絕熱層/爐帽6009014020爐身（加料側）8009015020爐身（出鋼側）7009015020爐底60090350203.3 復吹轉爐底部供氣構件設計 底氣種類本設計確定采用加強攪拌型，所以頂槍吹氧，底部吹惰性氣體和中性氣體N2等。 底氣用量采用底吹N2、Ar、CO2等氣體時，供氣強度小于0.03m3/（t&

28、#183;min）時，其冶金特征已接近頂吹法；達到0.20.3m3/（t·min），則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達到足夠的攪拌強度。最大供氣強度一般不超過0.3m3/（t·min）。全程吹Ar，成本太高；全程吹N2，又會增加鋼中的氮?？紤]到經濟效益和產品需求，底部全程供氣，只是前期吹N2，末期再改吹Ar。 供氣構件本設計采用類環(huán)縫式噴嘴，在環(huán)縫中設有許多細金屬管，它兼有透氣磚和噴嘴的優(yōu)點，適用于噴吹各種氣體和粉劑，還簡化了細金屬管磚的制作工藝，是很有發(fā)展前途的一種供氣構件。在本設計當中，由于是250t轉爐，噴嘴數(shù)量選6個。 底吹元件布置底吹噴嘴布置應使底吹和頂吹產生的熔

29、池環(huán)流運動同向，且是熔池攪拌均勻時間最短，以此獲得最佳的攪拌效果。噴嘴布置在按爐底部=0.45D同心圓上，且相互成60°分布即偏軸心布置。3.4 轉爐爐體金屬構件設計轉爐金屬構件是指爐殼、支承裝置（托圈與耳軸）和傾動機構。 爐殼設計爐殼通常由爐帽、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；熱應力作用，其材質應具有高的強度，本設計采用鍋爐鋼板和合金鋼板。 傾動機構的設計本設計采用全懸掛式傾動機構，采用無級調速，轉速為0.151.5r/min。第四章 氧氣轉爐供氧系統(tǒng)設計4.1 氧氣的供應 轉爐煉鋼車間需氧量計算（1）一座轉爐吹煉時的小時耗氧量計算 平均小時

30、耗氧量Q1（Nm3/h）： Nm3/h （4-1）式中： G平均爐產鋼水量，t；W噸鋼耗氧量，m3/t，可取4555m3/t；T1平均每爐鋼水冶煉時間，min。 高峰小時耗氧量Q2（m3/h）：Nm3/h （4-2）式中：T2平均每爐純吹氧時間，min。（2） 車間小時耗氧量 車間平均小時耗氧量Q3(m3/h）：Q3=NQ1=2×20625=41250m3/h (4-3)式中：N車間經常吹煉的爐座數(shù)。 車間高峰小時耗氧量Q4（m3/h）：Q4=n/N×Q2=41250m3/h （4-4） 制氧機能力的選擇根據(jù)轉爐車間的小時平均需氧量確定選取制氧機座數(shù)及能力。本設計選取2座2

31、6000m3/h的制氧機。4.2 氧槍設計氧槍由噴頭、槍身和尾部結構三部分組成。噴頭常用紫銅制成；槍身由三層無縫鋼管套裝而成；尾部結構連接輸氧管和冷卻水進出軟管。 噴頭設計（1）噴頭類型與選擇本設計選用拉瓦爾型噴頭，孔數(shù)定為5孔，噴孔夾角為15°，噴孔布置選擇周邊布置，出口馬赫數(shù)M=2.0。（2） 噴頭尺寸計算 氧流量計算m3/min （4-5）式中：每噸鋼耗氧量為5565m3/t，本設計選55m3/t； 理論計算氧壓由等熵流函數(shù)表可查得：當馬赫數(shù)M=2.0時，P/P0=0.1278，將選取的P=1.01×105Pa帶入，則可求得P0=7.90×105Pa其中：

32、P轉爐爐膛內氣體壓力，即噴孔出口處氣流的壓力，Pa，選取范圍（1.011.04）×105Pa；P0使用氧壓，在設計噴頭時按理論計算氧壓選取，Pa； 選用噴孔出口馬赫數(shù)與噴孔數(shù)。綜合考慮，選取馬赫數(shù)Ma=2.0。參照武鋼煉鋼三分廠250t轉爐氧氣使用情況，選取轉爐噴孔數(shù)為5孔，能保證氧氣流股有一定的沖擊面積與沖突深度，熔池內盡快形成乳化區(qū)，減少噴濺，提高成渣速度和改善熱效率。 計算吼口直徑。噴頭每個噴孔氧氣流量q：m3/min(標態(tài)） （4-6）噴管實際氧氣流量QV： (4-7)式中： 一般單孔CD=0.950.96；三孔噴頭CD=0.900.96。由式(4-7)，并且取CD=0.96

33、，T0=290K，又P0=7.90×105Pa，代入上式，則由上式可求得： d喉=47 求噴孔出口直徑根據(jù)等熵流表，在Ma=2.0時，A出/A喉=1.6875，即，故噴孔出口直徑 （4-8） 計算擴張段長度。取擴張段的半錐角為4°，則擴張段長度 （4-9） 確定噴孔傾角：多孔噴頭的各個流股是否發(fā)生交匯以效應角為界，大于則各流股很少交匯，小于則必定交匯。按照經驗，噴頭傾角=12.8°15.4°為宜。綜合考慮選取=15°。 噴孔喉口段長度確定喉口段長度的作用：一是穩(wěn)定氣流；二是使收縮段和擴張段加工方便，為此過長的喉口段反而會使阻損增大，因此喉口段長

34、度推薦為510。本設計選取8。 氧槍槍身設計氧槍槍身由三層無縫鋼管套裝而成，內層管是氧氣通道，內層管與中層管之間是冷卻水進水通道，中層管與外層管之間是冷卻水通道。(1) 槍身各層尺寸的確定 中心氧管管徑的確定管內氧氣工況流量Q0： （4-10）式中： P標標準大氣壓，Pa；P0管內氧氣工況壓力，Pa；T標標準溫度，273K；T0管內氧氣實際溫度，一般取290K。取中心管內氧氣流速V0=50m/s，則中心氧管內徑 （4-11）式中： F1中心氧管內截面積，；V0管內氧氣流速，m/s，一般取4050m/s，這里取V0=45m/s；根據(jù)標準熱軋無縫鋼管產品規(guī)格，選取中心鋼管為219×8。

35、中外層鋼管管徑根據(jù)生產實踐經驗，選取氧槍冷卻水耗量Q水=250t/h；冷卻水進水速度V進=6m/s，出水速度V出=7m/s。又中心氧管外徑d1外=219，則：進水環(huán)縫面積 （4-12）出水環(huán)縫面積 （4-13）所以，中層鋼管的內徑d2： （4-14）選取中層鋼管d2外=253×8。同理，外層鋼管內徑 （4-15）選取外層鋼管d3外=280×8。（2）氧槍長度的確定氧槍全長包括下部槍身長度l1和尾部長度l2。氧槍尾部裝有氧槍把持器，冷卻水進出管接頭，氧氣管接頭和吊環(huán)等。故l2的長度取決于爐子容量和煙罩尺寸。本設計參照寶鋼三百噸轉爐參數(shù)，取氧槍總長為24m，氧槍工作行程為18m

36、。第五章 轉爐車間原材料供應5.1 鐵水供應由于所建的是兩座250噸的轉爐，所以采用容量為600噸的混鐵車。車間所需混鐵車臺數(shù)N（臺）為： （5-1）式中： Pmax高爐鐵水最高日產量，t/d；Q混鐵車容量，t，取600t；n混鐵車裝滿系數(shù)，可取0.9；c混鐵車日周轉次數(shù)，一般取23次/d；混鐵車作業(yè)率，約取0.75；經計算得知，選取14個魚雷罐車。 鐵水包選擇由金屬料平衡可計算出每爐鋼水需要鐵水231t，考慮過余裝量10%后可裝254t，由此選擇鐵水包容量為260t。參照盛鋼桶尺寸計算，選取鐵水包全高為4759，空鐵水包重72.05t，其它數(shù)據(jù)兼同鋼包。鐵水包耳軸位置選取為鐵水包全高一半偏上

37、500。本設計鐵水包數(shù)選用6個，其中兩個為備用。5.2 廢鋼的供應廢鋼是作為冷卻劑加入轉爐的。根據(jù)氧氣頂吹轉爐熱平衡計算，廢鋼的加入量一般為1030%。加入轉爐的廢鋼塊度，最大長度不得大于爐口直徑的1/3， 最大截面積要小于爐口的面積的1/7。根據(jù)爐子噸位的不同，廢鋼塊單重波動范圍為1502000kg。（1）廢鋼的加入方式目前在氧氣頂吹轉爐車間，向轉爐加入廢鋼的方式有兩種，一種是直接用橋式吊車吊運廢鋼槽倒入轉爐；另一種是用廢鋼加料車裝入廢鋼；本設計選用直接用橋式吊車吊運廢鋼槽倒入轉爐。（2） 廢鋼堆場面積廢鋼間面積的大小決定于廢鋼需要的堆存用的面積、鐵路條數(shù)、料槽位置及稱量設備占用的面積，高度

38、取決于工藝操作所需要的吊車軌面標高。廢鋼堆積的面積可按下式估算： （5-2）式中： Q每日所需廢鋼量，t/d；x廢鋼儲存定額（天數(shù)），d，取3天；H廢鋼儲存允許高度，有坑時包含的深度，取1.2m；廢鋼堆積密度，t/m3，取2.2t/m3；（3） 廢鋼料斗容積V（m3）：廢鋼入爐一般通過廢鋼料斗，由普通吊車像兌鐵水那樣裝入轉爐。廢鋼料斗容積的大小決定于每爐廢鋼的裝入量。廢鋼料斗容積V計算如下： （5-3）式中： q每爐加入廢鋼量，t；n料斗裝滿系數(shù)，取0.8；f每爐加入廢鋼的斗數(shù)，取1；廢鋼堆積密度，t/m3；5.3 散狀材料的供應轉爐散狀材料包括石灰、白云石、螢石、鐵礦石、氧化鐵皮、焦炭等。品

39、種多，批量少，批次多，要求迅速、準確、可靠的供料。供應系統(tǒng)包括散狀料堆場、地下（地面）料倉、由地下料倉送往主廠房的運料設施、轉爐上方高位料倉、稱量和向轉爐加料的設施。散狀料供應流程如 散狀料的供應流程 散狀料供應和主要設備選型（1） 地面料倉容積和數(shù)量的確定地面料倉的容積V（m3）： （5-4）式中： Q一天需要的原料量，t；t貯存天數(shù)；0.8料倉裝滿系數(shù)；Y散料堆積密度，t/m3；根據(jù)公式5-4可得：鐵礦石： 石灰： 螢石： 白云石： 焦炭粉： 選用標準料倉，總容量為： V總=126m3故料倉需要個數(shù)：鐵礦石料倉個數(shù)： n=936.2/126=7.43 取8個石灰料倉個數(shù)： n=1212.1

40、/126=9.6 取10個螢石料倉個數(shù)： n=455.4/126=3.6 取4個白云石料倉個數(shù)： n=2661.3/126=21.1 取22個焦炭粉料倉個數(shù)： n=201.6/126=1.6 取2個（2） 上料方式的選擇本設計采用全膠帶運輸上料系統(tǒng)，其作業(yè)流程如下：地下（或地面)料倉固定膠帶運輸機轉運漏斗可逆式膠帶運輸機高位料倉分散稱量漏斗電磁振動給料器匯集膠帶運輸機匯集料斗轉爐這種上料系統(tǒng)的特點是運輸能力大，上料速度快而且可靠，能夠進行連續(xù)作業(yè)，有利于自動化；但它的占地面積大，投資多，上料和配料時有粉塵外逸現(xiàn)象。 高位料倉容積和數(shù)量的確定高位料倉的作用在于臨時儲料，并利用重力向轉爐及時和可靠

41、地供料保證轉爐正常生產。高位料倉的橫截面一般為矩形，上部為長方體，下部為四角錐形。椎體部分的傾角不小于45°50°，放料口尺寸為標準散狀料尺寸的36倍以上，一般大致為150300，以保證料倉內的散狀料能自由下落，避免堆積成拱和卡料。高位料倉沿爐子跨縱向布置有三種方案，分布為共用高位料倉、部分共用高位料倉、單獨高位料倉。本設計選用共用高位料倉。高位料倉容積計算： （5-4）式中： V料倉容積；q一天內轉爐原料消耗量，t；0.8料倉裝滿系數(shù)；t原料貯存時間，h；Y散料堆積密度，t/m3；石灰按68小時備料，其它24h，白班上料，Y堆比重t/m3。鐵礦石： 石灰： 螢石：白云石：

42、焦炭粉：各散料標準倉計算和數(shù)量的確定：鐵礦石、石灰、螢石、白云石、焦粉用料倉容量選25m3，則：鐵礦石料倉的個數(shù)為：93.62/25=3.7 取4個石灰料倉個數(shù)： 404.03/25=16.2 取17個螢石料倉個數(shù)： 45.54/25=1.8 取2個白云石料倉個數(shù)： 266.13/25=10.64 取11個焦炭粉料倉個數(shù)： 20.10/25=0.8 取1個采用共用料倉，其優(yōu)點是料倉數(shù)目少，停爐后料倉中剩余石灰處理方便。缺點是稱量及下部給料器的作業(yè)頻率太高，出現(xiàn)臨時故障時會影響生產。5.4 鐵合金的供應鐵合金料倉容積計算： （5-5）式中： V料倉容積；Q一天內轉爐原料消耗量，t；0.8料倉裝滿

43、系數(shù)；t原料貯存時間，h；Y鐵合金堆積密度，t/m3；鐵合金儲存天數(shù)為3天FeSi（Si45）： FeMn（Mn76）： 各種鐵合金標準倉計算和數(shù)量的確定：鐵合金用料倉容量選25m3，則：FeSi（Si45）所用料倉個數(shù)：104.5/25=4.18 取5個FeMn（Mn76）所用料倉個數(shù)：109.9/25=4.3 取5個大型轉爐煉鋼車間的鐵合盒供應采用類似于散狀料系統(tǒng)的全膠帶供料系統(tǒng)。這種系統(tǒng)工作可靠，運輸量大，機械化程度高，對于需要鐵合金品種多，用量大的煉鋼車間特別適用。第六章 轉爐車間煙氣凈化與回收6.1 轉爐煙氣與煙塵 煙氣特征（1） 煙氣來源及化學組成在轉爐吹煉過程中，熔池碳氧反應生成

44、的CO和CO2，是轉爐煙氣的基本來源；其次是爐氣從爐口排出時吸入部分空氣，可燃成分有少量燃燒生成廢氣，也有少量來自爐料和爐襯中的水分，以及生燒石灰中分解出來的CO2氣體等。在未燃的煙氣中，煙氣主要成分是CO，含有少量CO2和N2以及極少量的O2和H2。（2） 煙氣溫度轉爐未燃煙氣溫度為14001600，燃燒煙氣溫度為18002000，因此煙氣凈化系統(tǒng)中必須設置冷卻設備。（3） 煙氣量轉爐未燃法平均煙氣量為6080m3/t。（4） 煙氣的發(fā)熱量轉爐未燃法中，當煙氣含60%80%CO時，其發(fā)熱量波動在7745.9510048.8kJ/m3。 煙塵的特征（1） 煙塵的來源在氧氣轉爐熔池反應區(qū)內，局部

45、溫度可達25002800，使一定數(shù)量的鐵和鐵氧化物蒸發(fā)，并夾帶部分散料粉塵和渣粒，組成煙塵，隨爐氣排出。煙塵量約為入爐金屬料量的0.8%1.3%，煙氣中的含塵量為15120g/m3。在大型爐每熔煉1t鋼約產生20kg粉塵，吹氧時煙氣含塵濃度可達2030g/m3。（2） 煙塵成分未燃法轉爐煙塵中60%以上為FeO，其顏色呈黑色。（3） 煙塵粒度轉爐未燃法塵粒大于10m的達70%。6.2 煙氣凈化方案選擇(1) 爐口附近煙氣處理方法轉爐煙氣從爐口逸出，在進入煙罩過程中或燃燒，或不燃燒，或部分燃燒，然后經過汽化冷卻煙道或水冷煙道，溫度有所下降；進入凈化系統(tǒng)后，煙氣還需進一步冷卻，有利于提高凈化效率，

46、簡化凈化設備系統(tǒng)本設計爐口煙氣處理方法選用未燃法，并選用爐口微壓差控制法來控制煙罩不吸入空氣。（2） 轉爐煙氣凈化方法本設計轉爐煙氣凈化采用未燃法干法靜電除塵，未燃法電除塵通常是將空氣過剩系數(shù)控制在0.3以下，故煙氣量小得多，且可回收煤氣和獲得干塵，被認為是最經濟的方法，越來越受到各國的重視。6.3 煙氣凈化系統(tǒng)參照邯鋼集團邯寶公司煉鋼廠2座250t頂?shù)讖痛缔D爐,年設計生產能力是520萬t轉爐除塵系統(tǒng)26。本設計采用LT法干法除塵系統(tǒng)。該LT法煙氣凈化系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：爐氣量： 17000m3/h爐口煙氣溫度： 1450從汽化冷卻煙道出來煙氣溫度：8001000從蒸發(fā)冷卻器出來煙氣溫度：15

47、0200放散管處煙塵濃度： 68mg/m3煤氣進入煤氣柜溫度： 70煤氣回收量： 100m3/t6.4 煙氣凈化回收系統(tǒng)主要設備 煙罩煙罩位于爐口之上，主要作用是收集煙氣使之不外溢，且可控制吸入的空氣量。煙罩一般有固定段與活動段兩部分組成，二者用水封連接。活動煙罩下沿直徑D2：D2（2.53）d口=63737648.8 取7200式中：d口轉爐爐口直徑，；活動煙罩的高度Ht：Ht0.5d口=0.5×2549.6=1274.8可使煙罩下沿能降到爐口以下200300處?；顒訜熣值纳敌谐蘏為300500。固定煙罩內的直徑要大于爐口煙氣射流進入煙罩時的直徑。取煙氣從爐口噴出自由射流的擴張角

48、25°，由此可求得煙氣射流直徑為：d口+2Httan25°=3738.5所以本設計固定煙罩直徑D1取4000。煙氣在煙道內的流速取3040m/s。煙道垂直段高度一般為34m，斜煙道的傾斜角為55°60°。 靜電除塵器靜電除塵的原理是利用放電作用，使煙氣中氣體分子電離，由此導致塵粒帶電，遂被靜電吸引沉積于集塵電極上。根據(jù)收塵電極的形式可分為管式電除塵器和板式電除塵器。管式電除塵器的管徑通常為150300，長25m。煙氣在靜電除塵器內的流速一般為23m/s，煙氣溫度控制在不低于150200。靜電除塵器效率高，可達到99.9%，而且除塵效率穩(wěn)定，不受氣量波動的

49、影響，最適合于捕集小于1m的煙塵，處理氣體量大，阻力損失?。ㄒ话阍?00Pa以下）。 煤氣柜煤氣柜是貯存煤氣之用，以便于連續(xù)供給用戶成分、壓力、質量穩(wěn)定的煤氣，是復吹轉爐回收系統(tǒng)中重要設備之一。由于轉爐煤氣容易爆炸，從安全與回收煤氣質量出發(fā)，要求整個系統(tǒng)嚴密，并規(guī)定當煤氣中含O2量大于2%時停止回收，利用燃燒器所產生的CO2廢氣，清洗煙道中殘存的O2以保證安全。經過靜電除塵器精除塵的煙氣經煤氣冷卻器降溫至70后進入煤氣柜。參照參照邯鋼集團邯寶公司煉鋼廠250t轉爐煙氣回收系統(tǒng)，選用10萬m3的煤氣柜。第七章 冶金輔助設備的計算7.1 盛鋼桶的計算 盛鋼桶容積計算（1） 盛鋼桶容納鋼水量本設計盛

50、鋼桶的額定容量為P=250t，一般考慮應有10%的過余裝量，則鋼包內鋼水實際容量為：P+0.1P=1.1P=1.1×250=275t (7-1)(2） 盛鋼桶內渣量出鋼時一般將爐內熔渣全部或絕大部分隨鋼水倒入鋼包內。渣量一般為金屬量的3%5%,設計時取較大比例為15%，即渣量為：1.1P×0.15=275×0.15=41.25t （7-2）（3） 盛鋼桶的容積及尺寸計算盛鋼桶的實際容積即為鋼與渣的總容積，取鋼液比容為0.15m3/t，熔渣比容取0.28m3/t。因此，鋼包容積為：0.15×1.1P+0.28×（1.1P×0.15)=0

51、.2112P=52.8m3 （7-3）設鋼包內型上部寬為D，下部寬度DH,高為H，若采用D/H=1,錐度為15%，則鋼包下部內徑寬：DH=D-0.15H=0.85D （7-4）盛鋼桶的容積按圓錐臺計算： （7-5）將H=D,DH=0.85D帶入上式得：V=0.673D3 （7-6）所以可求得：D=0.680P1/3=4.28mH=0.680P1/3=4.28mDH=0.578P1/3=3.6m（4） 盛鋼桶磚襯的厚度鋼桶桶壁磚襯厚度約等于：Jb=0.07D=0.07×4280=299.6鋼桶磚襯厚度約為：Jd=0.1D=0.1×4280=428（5) 盛鋼桶外殼。桶壁一般選

52、1428，桶底用1835的鋼板焊制或銜接。b=0.01D=42.8d=0.012D=51.36其中 b桶壁殼板厚度，；d桶底殼板厚度，；已求得盛鋼桶內部尺寸、磚襯厚度、鋼殼厚度之后，可計算出外殼的外部尺寸：外殼內高： H1=H+Jd=D+0.1D=4708外殼全高： H2=H+Jd+d=D+0.1D+0.012D=4759外殼上部內徑： D1=D+2Jb=1.14D=4879.2外殼上部外徑： D2=D+2Jb+2b=4964.8外殼下部內徑： D3=DH+2Jb=4237外殼下部外徑： D4=DH+2Jb+2b=4322.8 鋼包需要量計算車間需要的盛鋼桶數(shù)Q10的計算式如下： （7-7）式

53、中： Q11車間每晝夜生產周轉使用的盛鋼桶個數(shù)，Q11=AT1/(24×60)；Q12車間每晝夜冷修的盛鋼桶個數(shù)，Q12=At/24F;Q13車間備用的盛鋼桶數(shù)，取盛鋼桶總數(shù)的1020%，取10%；A車間每晝夜出鋼爐數(shù)；T1每爐鋼使用盛鋼桶的作業(yè)時間，即周轉時間（min），取260min；t每個冷修盛鋼桶修理周轉時間（h），取44h；F盛鋼桶使用壽命，視盛鋼桶容量、包襯材質及修砌方式等而不同，取20； 鋼包質量計算盛鋼桶質量可由上述已經確定的主要尺寸參數(shù)與選材可較粗略地算出盛鋼桶的質量。（1） 桶襯質量。桶壁磚襯體積為：=0.219D3=17.17m3 （7-8）桶底磚襯體積為： （7-9）磚襯總體積：V總=（0.219+0.0