【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目：年產(chǎn) 425 萬噸合格鑄坯煉鋼廠 轉(zhuǎn)爐車間 設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)：冶金工程 班 級(jí)：冶金 20xx1 班 指導(dǎo)教師： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 年產(chǎn) 425 萬噸合格鑄坯煉鋼廠 轉(zhuǎn)爐車間 設(shè)計(jì) 摘要 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求， 結(jié)合所學(xué)冶金理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容， 完成 對(duì) 年產(chǎn) 425萬噸合格鑄坯煉鋼廠 轉(zhuǎn)爐車間的工藝 設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中制定了產(chǎn)品大綱，計(jì)劃生產(chǎn)的主要鋼種為橋梁板、容器板等。設(shè)計(jì)內(nèi)容分為以下幾部分： 三 座 150 噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)，氧 槍、除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)，鐵水預(yù)處理車間設(shè)計(jì)，爐外精煉設(shè)備選型，連鑄機(jī) 設(shè)備選擇 等 。 根據(jù)國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，轉(zhuǎn)爐車間 采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐 — LF 鋼包精煉爐 — RH 精煉爐 — 板坯連鑄機(jī)的緊湊式連續(xù)化的工藝流程。 同時(shí)設(shè)計(jì)中 采用了頂?shù)讖?fù)吹、濺渣護(hù)爐、 PLC 自動(dòng)控制、煤氣回收利用、鋼渣水淬等一系列先進(jìn)技術(shù)，使鋼廠在物料消耗、資源利用、環(huán)境保護(hù)等方面達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。 設(shè)計(jì)過程中本著投資省、經(jīng)濟(jì)效益佳、多品種、高質(zhì)量、生產(chǎn)安全、 清潔生產(chǎn) 和符合國家產(chǎn)業(yè)政策的原則，充分借鑒國內(nèi)外先進(jìn) 鋼鐵 企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并 查 閱了相關(guān)文獻(xiàn)資料 完成準(zhǔn)爐 車間的設(shè)計(jì)和布置， 使以上生產(chǎn)方案具有科學(xué)性、先進(jìn)性，經(jīng)濟(jì)合理，適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要。 關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)爐；煉鋼；氧槍； 復(fù)吹 ；精煉 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 第一章 文獻(xiàn)綜述 國外轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù) 發(fā)展 概況 世界近代煉鋼工業(yè)首先誕生于歐洲，機(jī)器得大量發(fā)明和廣泛使用，使鋼鐵成為最基本的工業(yè)材料，對(duì)鋼鐵得數(shù)量和質(zhì)量得需求越來越高。 首先公布轉(zhuǎn)爐煉鋼法 的是 英國發(fā)明家亨利 貝塞麥， 1965 年， 亨利 貝塞麥在英國科學(xué)協(xié)會(huì)發(fā)表演講，宣布其發(fā)明了底吹酸性 空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法，也因?yàn)榇朔ㄉa(chǎn)率高、成本低的煉鋼方法，成為冶金史上 的 一大創(chuàng)舉，從此開創(chuàng)了大規(guī)模煉鋼得新時(shí)代。 1952 年奧地利的林茨和多納維茨鋼廠合作發(fā)明了第一座氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐 , 1960 年世界氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的鋼產(chǎn)量占全球粗鋼產(chǎn)量的比率不到 5% 。 20 世紀(jì) 70 年代該技術(shù)發(fā)展較快 , 占全球粗鋼產(chǎn)量的比率提高到 40% ,到 20 世紀(jì) 80 年代初提高到 60%以上。 1968 年德國馬克西姆利安鋼廠又成功開發(fā)了氧氣底吹轉(zhuǎn)爐。到 20 世紀(jì) 70 年代 , 底吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力達(dá)到 3000 萬 t。 1977 年美國瓊斯 — 勞夫林公 司芝加哥廠建成了 2 座 225t 氧氣底吹轉(zhuǎn)爐 , 接著日本川崎制鐵公司千葉廠也投產(chǎn)了 230t 底吹轉(zhuǎn)爐 , 稱為 Q BOP 法。 20 世紀(jì) 70 年代中期至 80 年代初期 , 法國鋼鐵研究院、盧森堡阿爾貝德公司等十幾個(gè)國家的煉鋼廠先后開展了頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐實(shí)驗(yàn)研究 [1]。 1980 年 3 月 , 日本住友金屬工業(yè)公司鹿島廠 250t 復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐正式投入生產(chǎn)。頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的種類繁多 , 以底部吹入氣體的種類劃分 , 可分為強(qiáng)攪拌型和弱攪拌型 , 如日本新日鐵大分廠采用的 LD OB 法為強(qiáng)攪拌型 , 底吹氧氣強(qiáng)度為 0. 15～ 0. 80m3 / ( t 178。 min) 。 而法國鋼研院和阿爾貝德公司開發(fā)的 LBE 法為弱攪拌型 , 該法采用多孔磚底吹 N Ar, 底吹供氣強(qiáng)度為 0. 07～ 0. 15m3 / ( t178。 min) 。頂?shù)讖?fù)合吹煉的轉(zhuǎn)爐 可 分 為三 類 ① 頂吹氧氣、底吹惰性氣體法。這種方法為強(qiáng)攪拌型復(fù)吹法 , 代表技術(shù)有 LBE、LD KG、 LD OBT 和 N K ( BLD AB) 等。此技術(shù)底部供氣元件易維護(hù)、壽命長(zhǎng)、操作工藝較簡(jiǎn)單、適應(yīng)鋼種范圍廣 , 在世界 上廣為采用 , 中國的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐絕大多數(shù)采用該法。 ② 頂?shù)讖?fù)合吹氧法。這一方法屬于強(qiáng)化冶煉型 , 代表技術(shù)有 : BSC BAP、 LD HC、ST B、 S TB P 和 K BOP 等 , 歐洲和日本采用此法較多。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 ③ 頂吹氧氣、底吹氧氣和燃料法。此法可顯著提高廢鋼比 , 代表技術(shù)有 KMS 和 KS 等 , 其中 KS 法在底吹氧的同時(shí)噴入煤粉 , 鋼鐵料可 100%采用廢鋼 , 德國應(yīng)用了該技術(shù)。 目前鋼鐵企業(yè)為了能節(jié)省成本，冶煉潔凈鋼，都會(huì)努力研究各種新的吹煉技術(shù)，下面介紹幾種國外的一些先進(jìn)的鋼鐵企業(yè)采用如下幾種轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)： (1)、蒂森公司 TBM 法 T BM 吹煉法是采用特殊結(jié)構(gòu)的噴槍從頂吹氧氣和底吹惰性氣體 (氮或氫 )。底吹噴槍用鋼管制成 , 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 使用可靠 。采用 TBM 法復(fù)合吹煉，生產(chǎn)成本有所降低 、 鋼水收得率提高、造渣劑加入量減少、合金回收率高、氧槍及爐襯壽命延長(zhǎng)，使鋼的生產(chǎn)成本降低約 5 馬克 /t 鋼。 此外， TBM 法曾出售給印度一家鋼廠，在生產(chǎn)實(shí) 踐中也取得了良好的脫磷效果。 20xx年我國梅山冶金公司 150t 轉(zhuǎn)爐引進(jìn)了 TBM 技術(shù)， JJ(KJ)JJ 運(yùn)行結(jié)果表明， TBM 法具有良好的脫磷能力。 (2)、阿爾貝德薩爾鋼公司 LBE 法 LBE 法復(fù)吹技術(shù)透氣元件壽命長(zhǎng)，可大幅度調(diào)節(jié)吹氣量；操作簡(jiǎn)便；流經(jīng)爐底布置的 12 個(gè)透氣磚的氣流可以保持恒定，透氣磚沿爐底呈圓周布置；攪拌氣體的輸入管線可從轉(zhuǎn)爐耳軸經(jīng)球型接頭引入轉(zhuǎn)爐爐底；利用聲波對(duì)爐內(nèi)成渣過程進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。采用LBE 法復(fù)合吹煉取得了下列效果： ① 爐渣中 FeO含量降低約 ② 金屬收得率提高約 % ； ③ 石灰 耗量約減少 5(㎏ )/t 鋼； ④ 不經(jīng)脫氣處理的鋼中碳含量可達(dá) ； ⑤ 轉(zhuǎn)爐出鋼成分、溫度均勻。 由于 LBE 法復(fù)吹具有諸多優(yōu)點(diǎn)，被歐洲一些鋼廠及新日鐵室蘭廠廣泛采用。 (3)、新日鐵公司 LD—AB 復(fù)吹技術(shù) LD—AB 復(fù)吹技術(shù) 是 從轉(zhuǎn)爐底部吹人惰性氣體，日本新日鐵采用預(yù)脫磷硫 — B0lF精煉 — CC 工藝生產(chǎn)海洋結(jié)構(gòu)用高級(jí)管線鋼，達(dá)到碳 (%)、全氧 (%)、氮內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 (%)、磷 (%)、硫 (%)和氫 (%)之和為 %。 (4)、住友金屬 STB 法 住友金屬發(fā)明了 STB 復(fù)合吹煉技術(shù)，從轉(zhuǎn)爐底部吹 入 N Ar、 CO O2 四種混合氣體，其中 O2 約占 15%。底部噴嘴采用雙層套管式，爐底安裝了 4 支噴嘴，轉(zhuǎn)爐采用活爐底，可進(jìn)行更換，爐底采用 Mg—C 質(zhì)磚，最初爐底壽命僅為 700～ 1000 次。最近已將透氣元件改為透氣磚，透氣磚為 Mg—C 磚，每塊透氣磚內(nèi)鑲嵌 56～ 6O 根耐熱不銹鋼管，不銹鋼管直徑為 2mm。 STB 法復(fù)吹轉(zhuǎn)爐由于從底部噴入部分 CO2，因此，應(yīng)增設(shè) CO2 的制備系統(tǒng)。一般從轉(zhuǎn)爐廢氣中回收，要求 CO2 純度 ，水分 ≤。由于采用 STB 復(fù)合吹煉技術(shù)，擴(kuò)大了轉(zhuǎn)爐冶煉超低碳鋼種的范圍，同時(shí)獲得了良好的操作指標(biāo)。 (5)、川崎制鐵公司 LD—KGC 和 K—B0P 法 川崎制鐵公司開發(fā)出兩種不同類型的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，即 K—BOP 和 LD—KGC。K—BOP 在底吹噴嘴噴人石灰的同時(shí)，還吹入一部分氧氣； LD—KGC 則在底吹噴嘴噴吹惰性氣體的同時(shí)，用頂槍吹氧。 LD—KGC 通過提高底吹惰性氣體流量來增加熔池的攪拌力； K—BOP 法在精煉末期，混合底吹惰性氣體與氧氣來增加熔池?cái)嚢?。生產(chǎn)中，LD—KGC 法使用 CO 氣體； K—BOP 法使用 C02 氣體。 (6)、日本鋼管公 司 NK—CB 復(fù)吹技術(shù) 日本鋼管公司開發(fā)了 NK—CB 復(fù)吹技術(shù)，并先后在福山一煉鋼廠 180t 轉(zhuǎn)爐和福山二煉鋼廠 250t 轉(zhuǎn)爐上采用。從轉(zhuǎn)爐底部噴吹 CO2 氣體，冶煉極低碳鋼時(shí)吹人 N2 和 Ar，底部噴入氣體量 ≤(tmin)，采用單管噴嘴，爐底設(shè) 4 支噴嘴。采用 NK—CB 復(fù)吹技術(shù)冶煉低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，金屬收得率可提高 ，鐵合金消耗有所降低，其中鋁降低(㎏ )/t 鋼， Fe—Mn 降低 (㎏ )/t 鋼；石灰消耗降低 3(㎏ )/t 鋼，轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間可縮短1 min。 (7)、轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法脫磷 目前，單用轉(zhuǎn)爐工藝 磷含量可達(dá)到 ～ 。其高低取決于鐵水的硅和磷含量。根據(jù)渣量來確定鐵水硅含量，在脫磷期間形成的 P O5是一定的。在日本，鐵水脫磷后再進(jìn)行少渣吹煉比較普及。采用轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法脫磷，鋼水含磷可達(dá) 。然而，在這種情況下必須注意的是，鐵水脫磷必須先脫硅，轉(zhuǎn)爐冶煉超低硅鐵水，具有少渣操作的優(yōu)越性。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 另一方面，這一工藝廢鋼比低。采用雙聯(lián)法，第一座轉(zhuǎn)爐的爐渣扒掉，第二座轉(zhuǎn)爐出鋼后爐渣返回到第一座轉(zhuǎn)爐，用于下一爐次鐵水脫磷，使轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)磷含量達(dá) 。如果出鋼時(shí)帶少量渣，渣中 P2O5還原可使鋼水回磷。 此外，添加含磷合金元素和錳 鐵，也能引起磷含量增加，最終產(chǎn)品的磷含量比轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)的磷含量高出 。 國內(nèi) 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)現(xiàn)狀 轉(zhuǎn)爐鋼在我國煉鋼產(chǎn)量中占據(jù)絕對(duì)統(tǒng)治地位，近年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量和技術(shù)進(jìn)步巨大，有力支撐了鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，滿足了經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需求。但和國外鋼鐵強(qiáng)國比較，我國轉(zhuǎn)爐煉鋼整體水平落后，仍存在著爐容偏小、終點(diǎn)控制技術(shù)落后、物耗能耗較高等問題，必須優(yōu)化工藝流程，提高技術(shù)裝備水平，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)爐效率和改善鋼水質(zhì)量，為大規(guī)模多品種生產(chǎn)高質(zhì)量鋼打下基礎(chǔ)。 建國初期我國煉鋼設(shè)備以平爐為 主，有少量的電爐和一些小型空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐， 1964 年，我國第一座氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在首鋼投產(chǎn)。改革開放以來，國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展極大刺激了鋼材需求，我國電價(jià)高、廢鋼資源貧乏和連鑄的推廣等因素促使氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼快速發(fā)展， 20xx年，我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量 37 萬 t，占全國鋼產(chǎn)量的 ％ [2]。 20世紀(jì) 90年代中、后期，在寶鋼二煉鋼廠、武鋼三煉鋼廠、鞍鋼三煉鋼廠、首鋼煉鋼廠先后建成投產(chǎn)了 180t、 210t、 250t大型氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，從此我國轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)入了高速發(fā)展期。其發(fā)展現(xiàn)狀可以概括為以下幾個(gè)方面 [3]： ① 轉(zhuǎn) 爐鋼產(chǎn)量 20xx 年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量已接近 億 t,占我國鋼產(chǎn)量的 %,約占世界轉(zhuǎn)爐鋼的25%。 20xx 年我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量達(dá) 億噸。 ② 大中型重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占主導(dǎo)地位 近年來 , 由于新建了一批大、中型轉(zhuǎn)爐以及原有小型轉(zhuǎn)爐的擴(kuò)容改造 , 使轉(zhuǎn)爐煉鋼廠生產(chǎn)規(guī)模均有所擴(kuò)大 , 因此大、中型轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量大幅度提高。我國重點(diǎn)大、中型鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量分布情況的統(tǒng)計(jì)表明 , 全國年產(chǎn)量 200 萬 t 以上的大中型鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)鋼量已占全國鋼總產(chǎn)量的 %。大型鋼鐵 ( 集團(tuán) ) 企業(yè) ( 500 萬 t / a) 數(shù)量增多 , 為發(fā)展轉(zhuǎn)爐煉鋼提供了有利條件。全國年產(chǎn)超過 500 萬 t 鋼鐵企業(yè)數(shù) [ 1, 3] 由20xx 年的 4 家增至 20xx 年的 13 家 , 鋼產(chǎn)量由 20xx 年 4 326 萬 t 增至 20xx 年 9 789萬 t。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 ③ 轉(zhuǎn)爐冶煉新鋼種的開發(fā)與高附加值鋼種的增長(zhǎng) 我國汽車、造船、集裝箱、石化、電工等行業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)鋼需求旺盛 , 因此需要煉鋼供應(yīng)優(yōu)質(zhì)鋼水澆鑄成優(yōu)質(zhì)合格鑄坯以滿足軋材品種的需要。近年來我國轉(zhuǎn)爐開發(fā)并成 批量冶煉了 IF 鋼 , 高強(qiáng)度級(jí)別的管線鋼 , 有些超低磷鋼種要求船用鋼 , 壓力容器用鋼、集裝箱用鋼等高附加值鋼種 , 鋼的質(zhì)量亦不斷提高。一些主要高附加值產(chǎn)品在 20xx 年產(chǎn)量增加的基礎(chǔ)上 , 20xx 年又有大幅度增長(zhǎng) , 如 20xx 年低合金中厚板增幅 62% , 壓力容器板達(dá) 65% 。 ④ 轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化 為 了 提高 轉(zhuǎn)爐 鋼 的 質(zhì)量和擴(kuò)大冶煉鋼種，原有大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠都相繼增建了鐵水脫硫裝置及二次精煉裝置。近年來新建的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠普遍配置了全量鐵水脫硫裝置，并根據(jù)冶煉鋼種要求配置了爐外精煉裝置，從而為生產(chǎn) 高附加值鋼種提供了有利條件。近年來轉(zhuǎn)爐二次精煉比已大幅度提高， 20xx 年我國轉(zhuǎn)爐煉鋼精煉比超過 30％。 ⑤ 轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化水平不斷提高 大、中型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠一般均采用了基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，有些大中型轉(zhuǎn)爐鋼廠還設(shè)置了管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。另外在一些有條件的大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠增設(shè)了副槍裝置或爐氣自動(dòng)分析儀，以此為檢測(cè)手段實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)模型控制，從而提高了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)命中率，改善了轉(zhuǎn)爐作業(yè)指標(biāo)。 ⑥ 轉(zhuǎn)爐消耗指標(biāo)逐步降低 我國高爐生產(chǎn)能力的大幅度增長(zhǎng) ,可為轉(zhuǎn)爐煉鋼提供了充裕的鐵水，又由于我國廢鋼資源短缺，故轉(zhuǎn)爐煉鋼爐料鐵水比高而廢鋼比較低，這為轉(zhuǎn)爐冶煉純凈鋼和提高鋼的質(zhì)量提供了良好條件 [1]。 增加轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽回收 ,鋼渣二次利用 ,以及采用雙預(yù)熱鋼包蓄熱式烘烤器等 ,使煉鋼能耗明顯降低。繼寶鋼 300t轉(zhuǎn)爐后 ,武鋼三煉鋼 250t轉(zhuǎn)爐和寶鋼二煉鋼 250t轉(zhuǎn)爐相繼實(shí)現(xiàn)了負(fù)能煉鋼。 20xx 年武鋼三煉鋼轉(zhuǎn)爐工序能耗降低到 ,轉(zhuǎn)爐煙氣熱量回收率為 % ,噸鋼煤氣回收量為 ,