【正文】 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)的整體競爭能力，而不是以盲目的規(guī)模擴(kuò)張為主旨。由于激烈的市場競爭和日益嚴(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，以提高競爭力[1]。鋼鐵企業(yè)都以增強(qiáng)市場競爭能力為核心，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、企業(yè)購并、資源整合，國外的大型鋼鐵企業(yè)通過加大對科學(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爭地位，并從中獲得高額利潤。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LDHC、新日鐵開發(fā)的LDOB、川崎開發(fā)的KBOP法等[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，KR機(jī)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（1）長壽轉(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LF、RH、CASOB等，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CSP、ISP工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)對傳統(tǒng)連鑄機(jī)的改造取得了長足的進(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)展趨勢展望21世紀(jì)，轉(zhuǎn)爐煉鋼會(huì)出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢[：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。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在攀枝花市郊建設(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)勢開始顯現(xiàn)。（2）h，%，h，h，四川省的4倍。（3）攀枝花鐵礦資源豐富，地質(zhì)勘測表明，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。大量優(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嚒⑤喆刃袠I(yè)。綜上所述，新廠落建是非常必要的，也是可行的。 產(chǎn)品方案。 產(chǎn)品方案鋼 種連鑄坯產(chǎn)量/(萬ta1)生產(chǎn)比例/%精煉方式普 碳 鋼200吹氬或LF低合金鋼170LF或LF+VD機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼140RH總 計(jì)510100本設(shè)計(jì)冶煉的鋼種、。 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/%CSiMnPSCuAl普碳鋼Q235~~~≤≤≤－Q275~~~≤≤≤－低合金鋼16Mn~~ ~≤≤≤－20MnSi~~~≤≤≤－機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼40Cr~~~≤≤－－38CrSi~~~≤≤－－ 金屬平衡 年產(chǎn)合格坯510萬t。假定鐵水預(yù)處理比100%。預(yù)處理鐵水583（99%）（1%）（%）（%）（%）（%）（%）合格坯510（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%） 金屬平衡表 轉(zhuǎn)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。 轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間平均冶煉時(shí)間/min煉一爐鋼的時(shí)間/min裝料吹氧輔助時(shí)間出鋼倒渣合計(jì)5188533939 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。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。 轉(zhuǎn)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： 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)潛力。本設(shè)計(jì)選定2座公稱容量為250的頂?shù)讖?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~。 鐵水、廢鋼成分（%）原料CSiMnPS溫度/℃鐵水1300廢鋼25 渣料和爐襯材料成分（%）種類CaOSiO2MgOAl2O3SPCaF2FeOFe2O3燒減H2OC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/kJkg1K1熔化潛熱/kJkg1液（氣）態(tài)平均熱/kJkg1K1生鐵鋼爐渣爐氣煙塵礦石 反應(yīng)熱效應(yīng)（25℃）元 素反 應(yīng)反應(yīng)熱/kJkg1元素C [C]+1/2O2=CO10950 [C]+O2=CO234520Si [Si]+O2=SiO228314P2[P]+5/2O2=P2O518923Mn [Mn]+1/2O2=MnO7020Fe [Fe]+1/2O2=FeO5020 [Fe]+3/2O2=Fe2O36670SiO2SiO2+2CaO=2CaOSiO22070P2O5P2O5+4CaO=4CaO P2O55020 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%CO，10% CO2；（4）%，其中wFeO為77%，wFe2O3=20%；（5）%；（6）爐氣溫度取1450℃，%；（7）氧氣成分：%氧氣，%氮?dú)狻? 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。為了簡化運(yùn)算，以100 kg鐵水為計(jì)算基礎(chǔ)。 渣量及其成分計(jì)算（1）鐵水中元素氧化量 。 鐵水中的元素氧化量 元素/%項(xiàng)目CSiMnPS鐵水鋼水0氧化量注：脫磷率 85%～90% ，取90%；脫硫率 30%～40% ，取35%；鋼水中殘余錳占鐵水［Mn］的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。 鐵水中元素氧化量、氧化產(chǎn)物量 元素反應(yīng)元素氧化量/kg耗氧量/kg氧化產(chǎn)物量/kgC[C]+1/2O2=CO90%=16/12=28/12=[C]+O2=CO210%=32/12=44/12=Si[Si]+O2=SiO232/28=60/28=Mn[Mn]+1/2O2=MnO16/55=71/55=P2[P]+5/2O2=P2O580/62=142/62=S[S]+O2=SO21/3=32/32=64/32=*S[S]+(CaO)=(CaS)+[O]2/3=（16）/32=72/32=Fe［Fe］+1/2O2=（Fe0）16/56=*2[Fe]+3/2O2=Fe2O348/112=總計(jì)*注：假定爐內(nèi)氣化脫硫1/3；。（3）渣料的加入量1）礦石加入量：為了化渣，加入礦石1%，即1001% =1kg 。 礦石加入量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgFe2O31% = FeO1% = SO21% = Al2O31% = CaO1%=MgO1% = 1%≈H2O1% = 其中：[S]+(CaO)=(CaS)+[O]（CaS）生成量 = 72/32≈ kg消耗CaO量 = 56/32≈ kg2）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：4= kg，. () 螢石加入量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgCaF2% = MgO% = SiO26% = P% = Al2O3% = S%≈(忽略)H2O2% = 其中：2[P]+5/2O2=P2O5(P2O5)生成量 = 142/62 = kg 3）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（MgO）在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 kg，() 。 生白云石加入量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgCaO355% = MgO333% = SiO233% = Fe2O331% = Al2O333% = 燒減35% = 其中：燒減是白云石中CaCO3 ` MgCO3分解產(chǎn)生的