【正文】 ...............................................93 專題 ........................................................................................................................................................................94 第 6 頁 致 謝 ................................................................................................................................................................... 104 第 7 頁 1 緒 論 轉(zhuǎn)爐冶煉原理簡介 [1] 轉(zhuǎn)爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。車間的最終產(chǎn)品為 方 坯。本設(shè)計從基礎(chǔ)的物料平衡和熱平衡計算開始 ， 主要包括以下幾部分：轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計、氧槍設(shè)計、 轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計、連鑄設(shè)備的選型及計算、 以及煉鋼操作制度和 工藝制度， 其中，轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計是本設(shè)計的重點(diǎn)與核心。 本設(shè)計設(shè)有轉(zhuǎn)爐兩座，轉(zhuǎn)爐大小均為 150t，平均吹氧時間為 38min，純吹氧時間為 18min，轉(zhuǎn)爐作業(yè)率為 80%， 轉(zhuǎn)爐的原料主要有鐵水、廢鋼以及其它一些輔助原料。 此次的設(shè)計任務(wù)更加鞏固了我所學(xué)的專業(yè)知識，與此同時也更加了解了轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的各道工藝流程，為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。在氧化的過程中放出大量的熱量 （含 1%的硅可使生鐵的溫度升高 200 攝氏度），可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度。我們稱這樣的生產(chǎn)模式為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。C 含量在 %一下的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵。 綜上所述，煉鋼的基本任務(wù)包括：脫碳、脫氧、脫硫、脫磷；去除有害氣體和夾雜，提高溫度；調(diào)節(jié)成分。 氧氣轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)反應(yīng)速度快，冶煉時間短，具有很高的生產(chǎn)效率。此外，氧氣轉(zhuǎn)爐鋼的機(jī)械性能及其他方面性能也是良好的。由于氧氣轉(zhuǎn)爐是利用爐料本身的化學(xué)熱和物理熱，熱效率高，不需外加熱源。氧氣轉(zhuǎn)爐對原料的適應(yīng)性強(qiáng)， 不僅能吹煉平爐生鐵，而且能吹煉 P（ ~%）和高 P（ %）生鐵，還可以吹煉釩、鈦等特殊成分的生鐵。氧氣轉(zhuǎn)爐車間的建設(shè)比平爐車間快得多。 第 9 頁 設(shè)計原則和指導(dǎo)思想 對設(shè)計的總要求是技術(shù)先進(jìn)，工藝上可行 。 3）設(shè)計中應(yīng)充分采用各項國內(nèi)外成熟的新技術(shù)，因某種原因暫時不上的新技術(shù)要預(yù)留充分的可能性。 6）設(shè)計中應(yīng)充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，實(shí)行資源的綜合利用，改善勞動條件以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 3)產(chǎn)品方案中的合金比 %、連鑄比 100%、精煉比 100%. 4)連鑄坯規(guī)格 :鑄坯斷面尺寸 (mm2)，取決于軋材產(chǎn)品類型和軋機(jī)的規(guī)格， 本設(shè)計是生產(chǎn)型材 (角鋼、工字鋼、輕軌鋼、圓鋼等 )，軋機(jī)為 1700軋機(jī)，采用方形鑄坯，其斷面應(yīng)為 250mm250mm， 第 11 頁 2 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間 初始條件 擬建年產(chǎn)量為 330 萬噸連鑄坯的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下： 1） 年產(chǎn)量：方坯 330 萬噸； 2） 產(chǎn)品方案：普碳鋼、低碳鋼； 公稱容量選擇 [2] 1)選取時 爐子容量應(yīng)和國家標(biāo)準(zhǔn)澆注起重機(jī)的起重能力相適應(yīng)。爐于座數(shù)不宜太多，但必須保持年間內(nèi)始本設(shè)計是使用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉， 合考慮當(dāng)前轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的生產(chǎn)情況， 選用 二吹 二 的方案 ，這樣同時也可以提高轉(zhuǎn)爐的利用效率，減少資金的投入。 n— 車間經(jīng)常吹煉爐子座數(shù) 。 本章 主要對轉(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡加以計算以確定其具體參數(shù)并加以設(shè)計。 第一步：計算脫氧合金化前的總渣量及其成分。 第二步：計算氧氣消耗量。 第 17 頁 表 36 爐襯蝕損的成渣量 爐料蝕損量/kg 成渣組分 /kg 氣態(tài)產(chǎn)物 /kg 耗氧量 /kg CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 C→O C→CO 2 C→CO ， C→CO2 （見表4) 14%90%28/12= 14%10%44/12 = 14%(90%16/12+10%32/12) = 合計 表 37 加入溶劑成渣量 ① ：由表 36 表 37 可 知 ， 渣 中 已 含 （ CaO ） = ﹣+++= ；渣中已含 （ SiO2 ）=+++=。 ① (FeO)量 = 5%=。 表 39 實(shí)際耗氧量 耗氧量項 /（ Kg） 供養(yǎng)項 /（ Kg） 實(shí)際氧氣消耗量 /（ Kg） 鐵水中元素耗氧量 鐵水中 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量 爐襯中碳氧化耗氧量 石灰中 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量 煙塵中鐵氧化耗氧量 爐氣中自由氧耗氧量 合計 合計 第三步：計算爐氣量及其成分 爐氣中含有 CO， CO2， N2， SO2和 H2O。 本 計 算 中 ， 其 值 為++= Vx 鐵水與石灰石的 S 與 GaO 反應(yīng)氧氣質(zhì)量為 見表 310， m3 %— 爐氣中自由氧含量； 99— 由氧氣純度 99amp。 第四步： 計算脫氧和合金化的鋼水量。 表 312 廢鋼種元素的氧化產(chǎn)物及成渣量 第 21 頁 元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量（ Kg） 耗氧量（ Kg） 產(chǎn)物量（ Kg） 進(jìn)入鋼中的量（ Kg） C [C]→{CO} %90% = (入氣 ) [C]→{CO} %10% = 00007 (入氣 ) Si [Si]→ （ SiO2） %=49 Mn [Mn]→(MnO) %=2 P [P] →(P 2O5) %=2 S [S] →(SO2) %1/3= (入氣 ) [S] →(CaO)= (CaS)+[O] %2/3= (CaS) 合計 = 成渣量 /Kg 表 313 加入廢鋼的物料平衡表 (以 100Kg 鐵水為基準(zhǔn) ) 收入 支出 項目 質(zhì)量（ Kg） % 項目 質(zhì)量（ Kg） % 鐵水 ++= 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 += 螢石 噴濺 白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 += 總計 合計 第 22 頁 注： 計算誤差為（ ） / 100%=% 表 314 加入廢鋼的物料平衡表以 100Kg(鐵水 +廢鋼 )為基準(zhǔn) 收入 支出 項目 質(zhì)量（ Kg） % 項目 質(zhì)量（ Kg） % 鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 噴濺 白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 總計 合計 第六步：計算脫氧后和合金化后的物料平衡。 可見，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值，為需要在鋼包內(nèi)加焦粉增碳。 第 25 頁 熱平衡計算 熱平衡計算所需數(shù)據(jù) 計算所需基本原始數(shù)據(jù)有：各種爐料及產(chǎn)物的溫度（ 317）物料平均熱容（表 318）反映熱效應(yīng)（表 319）溶入鐵水的元素對鐵水的熔點(diǎn)的影響（表 320）其他參照物料平衡選取。 由此可得冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表。將所有結(jié)果與表歸類合并，既得冶煉一爐鋼的總物料平衡表。 據(jù)此可以編制脫氧和合金化前的物料平 衡表（表 312） 表 311 未加廢鋼的物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量（ Kg） % 項目 質(zhì)量（ Kg） % 鐵水 鋼水 石灰 爐渣 螢石 爐氣 白云石 噴濺 爐襯 煙塵 氧氣 渣中鐵珠 總計 合計 第五步：計算加入廢鋼的物料平衡 如同第一步中計算鐵水中元素氧化量一樣。 計算結(jié)果列于表 310。先計算如下： 爐氣總體積 V∑ ： V∑ =Vg+%V∑ +1/99(+%∑ V﹣ Vx) V∑ =(99Vg+)/=(99 + )/= 式中 Vg— SO2,CO,CO2,和 H2O 各組分總體積 m3 。 第 19 頁 第二步：計算氧氣消耗量 氧氣實(shí)際消耗量系消耗項目與供入項目之差。 ② 由 CaO 還原出來的氧氣，計算方法同表 36 注。 第 16 頁 表 35 鐵水中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量 元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量 /kg 耗氧量 /kg 產(chǎn)物量 /kg 備注 C [C] → {CO} 90%= [C] → {CO2} 10%= Si [Si] → (SiO2) 入渣 Mn [Mn] →（ MnO2） 入渣 P [P] → (P2O5) 入渣 S [S] → {SO2} 1/3= [S]+(CaO)→ (CaS)+（ O） 2/3= ① (CaS) 入渣 Fe [Fe] → (FeO) 56/76= 入渣 [Fe] → (Fe2O3) 112/160= 入渣 總計 成渣量 入渣組分之和 ① 由 CaO 還 原出的氧量 。其各項成渣量分別列于表 35，表 36，表 37。 表 31 鋼種、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值 注：終點(diǎn)鋼水成分中， [C]和 [Si]按實(shí)際生產(chǎn)情況選??； [Mn]、 [P]和 [S]分別按鐵水中相應(yīng)成分含量的 30%， 10%和 60%留在鋼水中設(shè)定。其主要目的是比較這個冶煉過程中物料、能量的收入項和支出項，為改進(jìn)操作工藝制度、確定合理的設(shè)計參數(shù)和提高煉鋼經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提供定量依據(jù)。 根據(jù)表 2－ 2 選取 每爐鋼的平均冶煉周期取 37min，平均供氧時間為 18min。參見表 21所示確定轉(zhuǎn)爐的公稱容量為 150t。 表 11 冶煉的鋼種，代表鋼號及其化學(xué)成分 鋼種 鋼號 化學(xué)成分（ %） C Si Mn P S Cu Al 普鋼 Q235 2 0 5 ≤ ≤ ≤0 — 鋼 Q275 ≤ ≤ ≤