【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 1 年產(chǎn) 400 萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 本說明書在實習(xí)和參考文獻的基礎(chǔ)上，對所學(xué)知識進行綜合利用。講述了設(shè)計轉(zhuǎn)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(yīng)系統(tǒng)，廢鋼供應(yīng)系統(tǒng)，散裝料供應(yīng)系統(tǒng)，鐵合金供應(yīng)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(shè)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(shè)計，簡述了其工藝流程，并在此基礎(chǔ)上進行設(shè)備計算，包括轉(zhuǎn)爐爐型計算，轉(zhuǎn)爐爐襯計算及金屬構(gòu)件計算，氧槍設(shè)計，凈化系統(tǒng)設(shè)備計算，然后進行車間計算和所用設(shè)備的規(guī)格和數(shù)量的設(shè)計，在此基礎(chǔ)上進 行車間尺寸計算，確定各層平臺標高。最后對轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計的環(huán)境和安全要求進行說明。 為了更加詳細說明轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計中的一些工藝及設(shè)備結(jié)構(gòu)，本設(shè)計穿插了圖形，為能夠明確、直觀的介紹了轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的工藝布置。 關(guān)鍵詞 : 轉(zhuǎn)爐； 400 萬噸；設(shè)計；設(shè)備計算；車間計算 第一章 文獻綜述 國內(nèi)外鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況 鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，涉及面廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、消費拉動大，在經(jīng)濟建設(shè)、社會發(fā)展、財政稅收、國防建設(shè)以及穩(wěn)定就業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用。為應(yīng)對國際金融危機的影響，落實黨中央、國務(wù)院保增長、擴內(nèi)需、調(diào) 結(jié)構(gòu)的總體要求，確保鋼鐵產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)運行，加快結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動產(chǎn)業(yè)升級，特編制本規(guī)劃，作為鋼鐵產(chǎn)業(yè)綜合性應(yīng)對措施的行動方案。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 我國鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展 現(xiàn)階段，我國城鎮(zhèn)化、工業(yè)化任務(wù)依然繁重，內(nèi)需潛力巨大，鋼鐵產(chǎn)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(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和振興規(guī)劃，促進鋼鐵產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)運行、健康發(fā)展 [1]。 據(jù)最新統(tǒng)計，我國的鋼鐵產(chǎn)能己近 7 億噸 [2]，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(shù)改造將成為主要方向。 現(xiàn)階段我國鋼鐵工業(yè)面臨的主要問題 （ 1）品 種質(zhì)量亟待升級。我國鋼材產(chǎn)品實物質(zhì)量整體水平仍然不高，只有約30%可以達到國際先進水平，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，下游行業(yè)尚不能高效科學(xué)使用鋼材。少數(shù)關(guān)鍵品種鋼材仍依賴進口，高強度、耐腐蝕、長壽命、減量化等高性能產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)水平有待進一步提高。 （ 2）布局調(diào)整進展緩慢。 （ 3）自主創(chuàng)新能力不強。我國重點統(tǒng)計鋼鐵企業(yè)研發(fā)投入只占主營業(yè)務(wù)收入的 %，遠低于發(fā)達國家 3%的水平。主要設(shè)備仍然主要依靠引進，非高爐煉鐵、近終形連鑄軋等前沿技術(shù)研發(fā)投入不足 [2]。 我國氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼研究現(xiàn)狀與技術(shù)進步 我國氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼研究現(xiàn)狀 進入新世紀以來，我國氧氣轉(zhuǎn)爐技術(shù)進入高速發(fā)展階段。從生產(chǎn)品種上分析，小型轉(zhuǎn)爐以生產(chǎn)普通建筑用鋼為主，主要和小方坯連鑄機配合使用，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 3 通常未采用鐵水預(yù)處理、計算機終點控制和爐外精煉等先進工藝裝備。大中型轉(zhuǎn)爐是今后主流爐型，目前，絕大多數(shù)大中型轉(zhuǎn)爐均采用鐵水預(yù)處理、爐外精煉、計算機終點動態(tài)控制等先進技術(shù)，裝備精良，工藝流程先進 [3]。 鐵水脫硫預(yù)處理的技術(shù)進步 近幾年，國內(nèi)大力發(fā)展鎂脫硫鐵水預(yù)處理工藝，先后引進了美國、歐洲和俄羅斯的鐵水脫硫工藝，比較了混合噴吹法、復(fù)合噴吹法和 純鎂噴吹法三種工藝。實踐證明，采用噴鎂脫硫工藝優(yōu)于以 KR 法為代表的石灰劑脫硫方法 [4]。 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進步 （ 1）長壽轉(zhuǎn)爐技術(shù) 濺渣護爐技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用工作，使轉(zhuǎn)爐爐齡大幅度提高 [4]。 （ 2）長壽復(fù)吹工藝 爐渣蘑菇頭保護底吹透氣磚技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，使底吹的噴嘴的一次壽命與爐齡同步，并保證復(fù)吹比 100%，實現(xiàn)全程復(fù)吹，提高了底吹噴嘴的壽命 [5]。 （ 3）復(fù)吹強化冶煉技術(shù) 提高供氧強度，縮短吹氧時間；加快生產(chǎn)節(jié)奏，提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率；適當擴大裝入量，提高轉(zhuǎn)爐利用系數(shù)，借鑒小轉(zhuǎn)爐的強化冶煉 的成功經(jīng)驗 [6]。 （ 4）精煉新工藝 精煉手段有渣洗、真空、攪拌、加熱、噴吹。爐外精煉的方法都是一種或幾種精煉手段的綜合利用，如 LF、 RH、 DH、 VOD、 VAD、 CAS— OB、 ASEA— SKF等 [7]。 （ 5）連鑄新工藝 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 4 a、連鑄坯熱送熱裝技術(shù)，其利用鑄坯的物理熱，節(jié)約能耗； 提高成材率，節(jié)約金屬消耗；簡化生產(chǎn)工藝流程，節(jié)約生產(chǎn)費用，減少工序，縮短生產(chǎn)周期；提高了產(chǎn)品質(zhì)量，采用無缺陷鑄坯軋制 [8]。 b、 連鑄坯直接軋制 , 有利于節(jié)能，降低生產(chǎn)費用。 c、 連鑄機高溫出坯技術(shù)。 d、 近終形連鑄技術(shù) :薄板坯連鑄、 帶鋼連鑄、薄帶連鑄、異型坯連鑄、中空圓坯連鑄。 e、 提高拉速，提高作業(yè)率，實現(xiàn)多爐連鑄，實現(xiàn)連鑄機的高效連鑄 [9]。 節(jié)能環(huán)保技術(shù) （ 1）三干技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用減少水的用量和廢水的排放，串級供水技術(shù)實現(xiàn)水的循環(huán)利用 [10]。 （ 2）干法除塵，濕法除塵，重力除塵對煙塵進行回收利用 [10]。 （ 3）尾氣的回收利用。 （ 4）鋼渣水淬、風(fēng)淬、盤潑水冷等工藝實現(xiàn)鋼渣的處理及利用。 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展趨勢 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(yīng)對鋼品種的要求，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效 率，減少能耗和生產(chǎn)成本，保護環(huán)境，現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼不斷采用各種轉(zhuǎn)爐新技術(shù)，如：鐵水預(yù)脫硫技術(shù)、水冷爐口技術(shù)、頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)、煙氣除塵及煤氣回收利用技術(shù)、擋渣出鋼技術(shù)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 5 濺渣護爐技術(shù)和終點控制技術(shù)等，使轉(zhuǎn)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 [11]。 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠設(shè)計研究的目的與意義 目前，我國正處在發(fā)展中的關(guān)鍵階段，國民經(jīng)濟實力需要大力提升，各個方面的硬件設(shè)施都需要大力完善，而鋼鐵行業(yè)在其中起著舉足輕重的作用。考慮到我國的現(xiàn)狀及主要面臨的問題，說明我國雖然是一個鋼鐵大國，但是并不是一個鋼鐵強國。因此我們在修建鋼鐵廠的時候要注意加大高新技術(shù)的投入量，改進現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)。做到科學(xué)合理布局，實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼，精煉，連鑄一體化，提高原材料使用率，降低能耗，減少污染，高效生產(chǎn)高質(zhì)量鋼材。 轉(zhuǎn)爐煉鋼的設(shè)計研究不僅可以使我對整個煉鋼工藝流程加以熟悉，也鍛煉我鉆研的能力，為走上工作崗位，打下堅實的理論基礎(chǔ)。另外，本次畢業(yè)設(shè)計對培養(yǎng)我們獨立思考問題和解決問題的能力有很大的提高，為今后工作做好理論儲備，都具有十分重要的意義。 結(jié)論 120t轉(zhuǎn)爐本體部分結(jié)構(gòu)合理，功能齊全，技術(shù)先進，具備當今世 界一流水平，其中許多技術(shù)及結(jié)構(gòu)在國內(nèi)還是首次應(yīng)用，轉(zhuǎn)爐的整個冷卻系統(tǒng)，在設(shè)計中考慮的十分周全，冷卻點分布很廣，可大大延長設(shè)備的使用壽命。從結(jié)構(gòu)、性能及技術(shù)參數(shù)上看，設(shè)計方案先進合理，產(chǎn)品性能優(yōu)良可靠。大力發(fā)展 100t到 300t的轉(zhuǎn)爐設(shè)備，比較適合我國國情，應(yīng)進一步完善冶煉、分析、檢測的自動控制，推廣擋渣技術(shù)。隨著鋼鐵企業(yè)的改造和重組， 100t以上轉(zhuǎn)爐設(shè)備將會大量上馬占有市場的主導(dǎo)地位。故設(shè)計建造年產(chǎn) 400萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)是可行的，也是必要的。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 6 參考文獻 [1] 2020 年我國鋼鐵行業(yè)現(xiàn) 狀調(diào)查研究報告 .中國聯(lián)合市場調(diào)研網(wǎng)， 2020. 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Department of Economics University of Western Australia Nedlands WA 6907 Australia， 2020. 馮捷 張紅文 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn) 北京 冶金工業(yè)出版社 2020 第二章 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案 金屬平衡計算 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 7 圖 金屬平衡表 生產(chǎn)規(guī)模的確定 該轉(zhuǎn)爐車間的生產(chǎn)規(guī)模是年產(chǎn)合格鑄坯 400 萬噸。 87%鐵水 萬噸 入爐金屬料 萬噸 13%廢鋼 萬噸 93%轉(zhuǎn)爐鋼水 萬噸 97%鋼包 萬噸 LF 精煉 萬噸 3%損失 13..10 萬噸 2%損耗 萬噸 98%RH 精煉 萬噸 %損失 萬噸 %中間包 萬噸 %氧化鐵皮 萬噸 %鋼坯 萬噸 %連鑄切頭 萬噸 1%中間罐結(jié)殼 萬噸 %連鑄廢品 萬噸 %合格坯 400 萬噸 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 轉(zhuǎn)爐座數(shù)和大小的確定 設(shè)計年產(chǎn) 400 萬噸合格鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)。由金屬平衡表計算可知，所需的轉(zhuǎn)爐鋼水年產(chǎn)量為 萬噸。 每一座吹煉轉(zhuǎn)爐的年出鋼爐數(shù) N 為 ： 112 T 3 6 51 4 4 0T T1 4 4 0N ????? 1 6 1 838 %843 6 51 4 0 ???? （ 21） 式中 ： T1— 每爐鋼的平均冶煉時間， 取 38min； 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； η— 轉(zhuǎn)爐的作業(yè)率，取 84%； 表 2— 1 轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時間推薦值 轉(zhuǎn)爐公稱噸位 /t ＜ 30 30～ 100 ＞ 100 備 注 冶煉周 期 / m i n 28～ 32 32～ 38 38～ 45 結(jié)合供氧強度、鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定 吹氧時間 / m i n 12～ 16 14～ 18 16～ 20 轉(zhuǎn)爐車間年產(chǎn)鋼水量 ： W=nNq （ 22） 式中 ： W— 轉(zhuǎn)爐車間年產(chǎn)鋼水量， t； 4368000 n— 轉(zhuǎn)爐車間經(jīng)常吹煉爐子座數(shù)； 取 3 座 N— 每一座吹煉爐的年出鋼爐數(shù)； 爐 q— 轉(zhuǎn)爐公稱容量， t。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 9 nq=4368000247。= 噸 所以，取 n= 3 則 q= 噸 所以 ： 本設(shè)計選 三 座 120 噸的轉(zhuǎn)爐進行煉鋼。 轉(zhuǎn)爐爐型選擇及計算 （ 1） 轉(zhuǎn)爐由爐帽、爐身、爐底三部分組成、由于爐帽（截錐形）和爐身（圓柱形）的形狀沒有變化。把爐型分為筒球型、錐球型和截錐型等三種。 （a） (b) (c)（ 1）筒球型。熔池由球體和圓柱體兩部分組成。爐型形狀簡單，砌磚方便，爐殼容易制造，被國內(nèi)外大、中型轉(zhuǎn)爐普遍使用。 （ 2）錐球型。熔池由球缺體和倒截錐體兩部分組成。與相同容量的筒球型比較，錐球型熔池較深，有利于保護爐底。 在同樣的熔池深度的情況下，熔池直徑可以比筒球型大，增加了熔池反應(yīng)面積，有利于去磷、硫。我國中小型轉(zhuǎn)爐普遍采用這種爐型。 （ 3）截錐型。熔池為一個倒截錐體。爐型構(gòu)造較為簡單，平的熔池較球型底容易砌筑。在裝入量和熔池直徑相同的情況下，其熔池最深，因此不適用于大型容量爐。我國 30t 以下的轉(zhuǎn)爐采用較多。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 經(jīng)過比較，由于筒球型轉(zhuǎn)爐砌筑方便且爐殼容易制造以及考慮到本設(shè)計所需熔池容量為 120t，所以選擇了 筒球型 。 轉(zhuǎn)爐爐型各部分尺寸確定 （ 1）、熔池直徑 D。熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑 。它主要與金屬裝入量和吹氧時間有關(guān)。我國設(shè)計部門推薦的計算熔池直徑的經(jīng)驗公式為： tGKD? 式中 D—— 熔池直徑， m； G—— 新爐金屬裝入量， t，可取公稱容量； K—— 系數(shù)， t—— 平均每爐鋼純吹氧時間， min， 系數(shù) K 的推薦值 轉(zhuǎn)爐容量 /t ﹤ 30 30～ 100 ﹥ 100 備注 K ～ ～ ～ 大容量取下限，小容量取上限 根據(jù)表中所列，本設(shè)計為公稱 容量 120t 轉(zhuǎn)爐，所以取 K=， t=16 則計算熔池直徑為： mtGKD ?????? （ 2