【正文】 3年轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)近 50%。小型頂吹轉(zhuǎn)爐有天律鋼廠 20t轉(zhuǎn)爐、濟(jì)南鋼廠 13t轉(zhuǎn)爐、邯鄲鋼廠 1轉(zhuǎn)爐、太原鋼鐵公司引進(jìn)的 40t轉(zhuǎn)爐、包頭鋼鐵公司 40t轉(zhuǎn)爐、武鋼 40t轉(zhuǎn)爐、馬鞍山鋼廠 40t轉(zhuǎn)爐等；中犁的有鞍鋼 140t和180t轉(zhuǎn)爐、攀?；ㄤ撹F公司 120t轉(zhuǎn)爐和本溪鋼鐵公司 120t轉(zhuǎn)爐等； 20世紀(jì) 80年代， 6 寶鋼從日本引進(jìn)建成具有 70年代末技術(shù)水平的 300t大型轉(zhuǎn)爐 3座，首鋼購(gòu)入二手設(shè)備建成 210t轉(zhuǎn)爐車間； 90年代，寶鋼又建成 250t轉(zhuǎn)爐車間，武鋼引進(jìn) 250t轉(zhuǎn)爐，唐鋼建成 150t轉(zhuǎn)爐車間，重鋼和首鋼又建成 80t轉(zhuǎn)爐煉鋼車間；許多平爐車間改建成 80t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間等。以后，又在唐山、上海、杭州等地改建了一批 ～ 4t的小型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐。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(zhuǎn)爐爐襯壽命在日本高達(dá) 10110次[2]。當(dāng)鼓入空氣中富氧的濃度超過(guò) 40%時(shí)，爐底的風(fēng)眼磚損壞嚴(yán)重，因此又開(kāi)展了用 CO2+O2或 CO2+O2+H2O汽 ）等混合氣體的吹煉試驗(yàn)，但效果都不夠理想，沒(méi)能投入工業(yè)生產(chǎn)。 1879年，英國(guó)人托馬斯又發(fā)明了堿性底吹空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法，改用堿性耐火材料作爐襯，在吹煉過(guò)程中加入石灰造堿性渣，并通過(guò)將液體金屬中的碳氧化去除到%以下的 “ 后吹 ” 操作，集中化渣脫磷。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（ 10～14） 10 4Pa， 氧流出口速度可達(dá) 440～ 400m/s。而重組后的鋼鐵企業(yè)，必將建設(shè)大型的鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備，所以，擴(kuò)大鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模是每個(gè)鋼鐵企業(yè)必行之路。實(shí)施淘汰落后、建設(shè)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(chǎn)能標(biāo)準(zhǔn)提高到 1000立方米以下高爐及相應(yīng)的煉鋼產(chǎn)能。 （ 3）聯(lián)合重組取得重大進(jìn)展。到 2021年，粗鋼產(chǎn)量控制在 5億噸左右，表觀消費(fèi)量 ，工業(yè)增加值占 GDP的比重維持在 4%的水平。 據(jù) 2021年初統(tǒng)計(jì)， 2021年粗鋼產(chǎn)量超過(guò) 1000萬(wàn)噸的鋼鐵企業(yè)共有 11家。應(yīng)當(dāng)看到，鋼鐵產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了長(zhǎng)期粗放型擴(kuò)張后，必然要進(jìn)行一次大的調(diào)整。 為了更加詳細(xì)說(shuō)明轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)中的一些工藝及設(shè)備結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)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。 本說(shuō)明書(shū)在實(shí)習(xí)和參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行綜合利用。車間的各主要系統(tǒng)為：鐵水供應(yīng)系統(tǒng)、散狀料供應(yīng)系統(tǒng)、廢鋼供應(yīng)系統(tǒng)、鐵合金供應(yīng)系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)、等。它的出現(xiàn)，可以說(shuō)是考察了頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐的特點(diǎn)之后所導(dǎo)致的必然結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)為人們開(kāi)拓了一個(gè)沒(méi)有地域限制的交際空間，提供了一個(gè)自由、開(kāi)放、輕松、平等的交際環(huán)境，創(chuàng)造了一個(gè)虛擬而實(shí)在的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。我們處在一個(gè)精神、物質(zhì)、政治三個(gè)文明昌盛的年代，我們需要生產(chǎn)出來(lái)我們衣食住行的必需品，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)物質(zhì)和文化的需求，發(fā)展我們的生產(chǎn)力，提高我們的綜合國(guó)力，提高廣大人民的生活水平。復(fù)合吹煉法就是利用底吹氣流克服頂吹氧流對(duì)熔池?cái)嚢枘芰Σ蛔悖ㄌ貏e在碳低時(shí)）的弱點(diǎn)，可使?fàn)t內(nèi)反應(yīng)接近平衡，鐵損失減少；同時(shí)又保留了頂吹法容易控制造渣過(guò)程的優(yōu)點(diǎn)，因而具有比頂吹和底吹更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，成為近年來(lái)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的發(fā)展方向。這些方案都是經(jīng)過(guò)比較而確定的比較合理的適合本設(shè)計(jì)的方案，并且采用了國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)。講述了設(shè)計(jì)一轉(zhuǎn)爐車間的方法和步驟，說(shuō)明書(shū)中對(duì)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(jìn)行了充分論證和比較確定出一套最佳設(shè)計(jì)方案。 關(guān)鍵詞 : 轉(zhuǎn)爐； 500萬(wàn)噸；設(shè)計(jì)；設(shè)備計(jì)算；車間計(jì)算 3 第一章 文獻(xiàn)綜述 1 國(guó)內(nèi)外鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況 鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(fèi)拉動(dòng)大，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、財(cái)政稅收、國(guó)防建設(shè)以及穩(wěn)定就業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用?，F(xiàn)階段，我國(guó)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(méi)有改變。 鋼鐵產(chǎn)業(yè)粗放發(fā)展方式得到明顯轉(zhuǎn)變，技術(shù)水平、創(chuàng)新能力再上新臺(tái)階，綜合競(jìng)爭(zhēng)力顯著提高，支柱產(chǎn)業(yè)地位得到鞏固和加強(qiáng)，步入良性發(fā)展的軌道。 （ 2）淘汰落后產(chǎn)能有新突破。形成若干個(gè)具有較強(qiáng)自主創(chuàng)新能力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的特大型企業(yè)，國(guó)內(nèi)排名前 5位鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)能占全國(guó)產(chǎn)能的比例達(dá)到 45%以上，沿海沿江鋼鐵企業(yè)產(chǎn)能占全國(guó)產(chǎn)能的比例達(dá)到 40%以上，產(chǎn)業(yè)布局明顯優(yōu)化，重點(diǎn)中心城市鋼鐵企業(yè)污染明顯減少。 目前我國(guó)的鋼鐵產(chǎn)能己超過(guò) 6億噸，從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)看，新建中小規(guī)模的煉鋼項(xiàng)目相對(duì)較 少，對(duì)系統(tǒng)的升級(jí)和技術(shù)改造將成為主要方向。 年產(chǎn) 500萬(wàn)噸合格鑄坯煉鋼廠轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)必將被大規(guī)模的使用。 1846年，英國(guó)人貝塞麥發(fā)明了底吹酸性空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法。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(zhì)磷肥。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法出現(xiàn)以后，在世界各國(guó)得到了迅速發(fā)展，不僅新建轉(zhuǎn)爐停建平爐，而且還紛紛拆除平爐改建氧氣轉(zhuǎn)爐，如日本到 1997年底平爐 已全部拆除。 我國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐的發(fā)展概況 1951年，堿性空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法首先在我國(guó)唐山鋼廠試驗(yàn)成功，并于 1952年投入工業(yè)生產(chǎn)。 1966年上鋼一廠將原有的一個(gè)空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，改建成有 3座 30t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的煉鋼車間，并首次采用了允進(jìn)的煙氣冷化回收系統(tǒng)，于半年月月投入生產(chǎn)，還建設(shè)了弧形連鑄機(jī)與之扣 配套，試驗(yàn)和擴(kuò)大了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的品種。頂吹轉(zhuǎn)爐鋼占年鋼總產(chǎn)員的 83％， 1999年我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量突破 1億 t。 1994年我國(guó) 1384萬(wàn) t平爐鋼產(chǎn)能至 2021年已全部被轉(zhuǎn)爐鋼所取代 [4]。今后轉(zhuǎn)爐鋼的增長(zhǎng)主要是對(duì)條件較好轉(zhuǎn)爐鋼廠挖潛改造，進(jìn)一步提高裝備水平、擴(kuò)大品種、提高質(zhì)量以及降低消耗，改善環(huán)境 [6]。這是由于我國(guó)廢鋼資源短缺，電力缺乏，電價(jià)偏高，致使電爐鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)受到一定程度的制約；平爐被淘汰，生鐵資源的充裕，給轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長(zhǎng)提供了良好條件，因此轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量近年來(lái)獲得了快速增長(zhǎng)。 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展 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(duì)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(hù)環(huán)境，現(xiàn)代 7 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)、濺渣護(hù)爐技術(shù)和終點(diǎn)控制技術(shù)等，使轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、高效化、節(jié)能化、壽命長(zhǎng)壽化、鋼種多樣化、環(huán)境友好化。隨著鋼鐵企業(yè)的改造和重組， 100t以上轉(zhuǎn)爐設(shè)備將會(huì)大量上馬占有市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。由金屬平衡表計(jì)算可知 ，所需的轉(zhuǎn)爐鋼水年產(chǎn)量為 546 萬(wàn)噸。 轉(zhuǎn)爐爐型選擇及計(jì)算 轉(zhuǎn)爐爐型選筒球形 ，其中球缺體半徑取 R=。 爐襯材質(zhì)選擇 表 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度選取值 名稱 工作層 /㎜ 填充層 /㎜ 永久層 /㎜ 絕熱層 /㎜ 爐帽 600 90 140 20 爐身（加料側(cè)） 800 90 150 20 爐身（出鋼側(cè)） 700 90 150 20 爐底 600 90 350 20 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底部供氣構(gòu)件設(shè)計(jì) 底氣種類 本設(shè)計(jì)確定采用加強(qiáng)攪拌型，所以頂槍吹氧，底部吹惰性氣體和中性氣體 N2 12 等。最大供氣強(qiáng)度一般不超過(guò) （ t 供氣構(gòu)件 本設(shè)計(jì)采用類環(huán)縫式噴嘴，在環(huán)縫中設(shè)有許多細(xì)金屬管，它兼有透氣磚和噴嘴的優(yōu)點(diǎn)，適用于噴吹各種氣體和粉劑，還簡(jiǎn)化了細(xì)金屬管磚的制作工藝，是很有發(fā)展前途的一種供氣構(gòu)件。 分布即偏軸心布置。 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用全懸掛式傾動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用無(wú)級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速為 ～ 。 ② 車間高峰小時(shí)耗氧量 Q4（ m3/h） ： Q4=n/NQ 2=41250m3/h （ 44） 根據(jù)轉(zhuǎn)爐車間的小時(shí)平均需氧量確定選取制氧機(jī)座數(shù)及能力。 噴頭設(shè)計(jì) （ 1）噴頭類型與選擇 本設(shè)計(jì)選用拉瓦爾型噴頭，孔數(shù)定為 5 孔，噴孔夾角為 15176。參照武鋼煉鋼三分廠 250t 轉(zhuǎn)爐氧氣使用情況，選取轉(zhuǎn)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(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。取擴(kuò)張段的半錐角 α 為 4176。 為宜。本設(shè)計(jì)選取 8㎜。 ② 中外層鋼管管徑 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選取氧槍冷卻水耗量 Q 水 =250t/h；冷卻水進(jìn)水速度 V 進(jìn)=6m/s，出水速度 V 出 =7m/s。氧槍尾部裝有氧槍把持器，冷卻水進(jìn)出管接頭，氧氣管接頭和吊環(huán)等。 車間所需混鐵車臺(tái)數(shù) N（臺(tái)）為 ： . 17 000Q ncPN m a x ?????? ? （ 51） 17 式中 ： Pmax— 高爐鐵水最高日產(chǎn)量， t/d； Q— 混鐵車容量， t，取 600t； n— 混鐵車裝滿系數(shù)，可取 ； c— 混鐵車日周轉(zhuǎn)次數(shù)，一般取 2～ 3 次 /d； η — 混鐵車作業(yè)率，約取 ； 經(jīng)計(jì)算得知，選取 14 個(gè)魚(yú)雷罐車。 本設(shè)計(jì)鐵水包數(shù)選用 6個(gè) ，其中兩個(gè)為備用。根據(jù)爐子噸位的不同，廢鋼塊單重波動(dòng)范圍為150～ 2021kg。廢鋼料斗容積的大小決定于每爐廢鋼的裝入量。 散狀料供應(yīng)和主要設(shè)備選型 （ 1） 地面料倉(cāng)容積和數(shù)量的確定 地面料倉(cāng)的容積 V（ m3） ： .8Y0QtV? （ 54） 式中 ： Q— 一天需要的原料量， t； t— 貯存天數(shù)； — 料倉(cāng)裝滿系數(shù)； Y— 散料堆積密度， t/m3； 根據(jù)公式 54可得 ： 鐵礦石 ： ? ? ? ? ?? ????? 石灰 ： ? ? ? ? ?? ????? 螢石 ： ? ? ? ? ?? ????? 19 白云石 ： ? ? ? ? 32661 .3m ?? ????? 焦炭粉 ： ? ? ? ? . ?? ????? 選用標(biāo)準(zhǔn)料倉(cāng)，總?cè)萘繛?： V 總 =126m3 故料倉(cāng)需 要個(gè)數(shù) ： 鐵礦石料倉(cāng)個(gè)數(shù) ： n=石灰料倉(cāng)個(gè)數(shù) ： n=螢石料倉(cāng)個(gè)數(shù) ： n=白云石料倉(cāng)個(gè)數(shù) ： n=焦炭粉料倉(cāng)個(gè)數(shù) ： n=（ 2） 上料方式的選擇 本設(shè)計(jì)采用全膠帶運(yùn)輸上料系統(tǒng)，其作業(yè)流程如下 ： 地下（或地面 )料倉(cāng) → 固定膠帶運(yùn)輸機(jī) → 轉(zhuǎn)運(yùn)漏斗 → 可逆式膠帶運(yùn)輸機(jī) → 高位料倉(cāng) → 分散稱量漏斗 → 電磁振動(dòng)給料器 → 匯集膠帶運(yùn)輸機(jī) → 匯集料斗 → 轉(zhuǎn)爐 這種上料系統(tǒng)的特點(diǎn)是運(yùn)輸能力大，上料速度快而且可靠，能夠進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，有利于自動(dòng)化；但它的占地面積大，投資多，上料和配料時(shí)有粉塵外逸現(xiàn)象。 ～ 50176。 高位料倉(cāng)容積計(jì)算 ： .8Y0qtV? （ 54） 式中 ： V— 料倉(cāng)容積； q— 一天內(nèi)轉(zhuǎn)爐原料消耗量， t； — 料倉(cāng)裝滿系數(shù)； 20 t— 原料貯存時(shí)間， h； Y— 散料堆積密度， t/m3； 石灰按 6～ 8 小時(shí)備料，其它 24h，白班上料， Y堆比重 t/m3。這種系統(tǒng)工作可靠，運(yùn)輸量大，機(jī)械化程度高，對(duì)于需要鐵合金品種多，用量大的煉鋼車間特別適用。 （ 3） 煙氣量 22 轉(zhuǎn)爐未燃法平均煙氣量為 60～ 80m3/t。在大型爐每熔煉1t 鋼約產(chǎn)生 20kg 粉塵，吹氧時(shí)煙氣含塵濃度可達(dá) 20～ 30g/m3。 （ 2） 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化方法 本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)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(guò)剩系數(shù)控制在 以下，故煙氣量小得多，且可回收煤氣和獲得干塵，被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)的方法，越來(lái)越受到各國(guó)的重視。煙罩一般有固定段與活動(dòng)段兩部分組成，二者用水封連接。取煙氣從爐口噴出自由射流的擴(kuò)張角 25176。煙道垂直段高度一般為 3～ 4m，斜煙道的傾斜角為 55176。 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。 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(zhì)量穩(wěn)定的煤氣，是復(fù)吹轉(zhuǎn)爐回收系統(tǒng)中重要設(shè)備之一 。 第七章 冶金輔助設(shè)備的計(jì)算 盛鋼桶的計(jì)算 盛鋼桶容積計(jì)算 （ 1） 盛鋼桶容納鋼水量 本設(shè)計(jì)盛鋼桶的額定容量為 P=250t，一般考慮應(yīng)有 10%的過(guò)余裝量，則鋼包內(nèi)鋼水實(shí)際容量為 ： P+==250=275t (2） 盛鋼桶內(nèi)渣量 出鋼時(shí)一般將爐內(nèi)熔渣全部或絕大部分隨鋼水倒入鋼包內(nèi)。 δ b== ㎜ δ d== ㎜ 其中 δ b— 桶壁殼板厚度，㎜； δ d— 桶底殼板厚度，㎜； 已求得盛鋼桶內(nèi)部尺寸、磚襯厚度、鋼殼厚 度之后，可計(jì)算出外殼的外部尺 26 寸 ： 外殼內(nèi)高 ： H1=H+Jd=D+=4708 ㎜ 外殼全高 ： H2=H+Jd+δ d=D++=4759 ㎜ 外殼上部?jī)?nèi)徑 ： D1=D+2Jb== ㎜ 外殼上部外徑 ： D2=D+2Jb+2δ b= ㎜ 外殼下部?jī)?nèi)徑 ： D3=DH+2J