【正文】 ...........75參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................................85致謝 ........................................................................................................................................................861 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計(jì) 煉鋼車間生產(chǎn)工藝流程復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼是從轉(zhuǎn)爐爐頂吹氧的同時(shí)又向爐底吹入不同氣體進(jìn)行吹煉的轉(zhuǎn)爐煉鋼方法。 頂吹和底吹方法可作互相補(bǔ)充的主要冶金特點(diǎn)分別是：頂吹法熔池上下溫差大，渣中 FeO 高，易于發(fā)生噴濺；脫碳反應(yīng)在泡沫渣內(nèi)進(jìn)行；通過調(diào)節(jié)氧槍位置，能將爐內(nèi)部 CO 燃燒成 CO2，可適當(dāng)提高廢鋼比；頂吹法冶煉超低碳鋼困難，過氧化現(xiàn)象嚴(yán)重。在各種爐外精煉技術(shù)中，RH 更適合低碳鋼種的精煉，能適應(yīng)于精煉低碳鋼種時(shí)鋼水的劇烈噴濺。世界各國連鑄的發(fā)展非常迅速，它是銜接煉鋼與軋鋼的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是鑄鋼技術(shù)的重大突破。通過在山西翼城鋼鐵公司的畢業(yè)實(shí)習(xí)考察學(xué)習(xí)，加上查找一些資料，主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)： 煉鋼廠總體工藝規(guī)劃； 轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計(jì)算； 車間主體設(shè)備選型； 車間工藝設(shè)計(jì)。2 煉鋼廠總體工藝規(guī)劃 車間生產(chǎn)規(guī)模、轉(zhuǎn)爐容量與座數(shù)的確定生產(chǎn)規(guī)模：（由任務(wù)書給定）年產(chǎn) 720 萬噸連鑄坯的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間。轉(zhuǎn)爐公稱容量用平均出鋼量表示，煉一爐鋼的平均時(shí)間為 37 分鐘。年作業(yè)時(shí)間=26706247。 原料跨間布置在原料跨內(nèi)主要完成兌鐵水、加廢鋼和轉(zhuǎn)爐爐前的工藝操作，在原料跨兩端布置鐵水和廢鋼工段。 爐子跨間布置爐子跨是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間中廠房最高，結(jié)構(gòu)最復(fù)雜和單位投資最多的跨間。（1）橫向布置橫向布置是指跨間橫向柱列中心線之間的布置。煙罩和煙道皆沿跨間橫向朝爐后彎曲，一是便于氧槍和副槍穿過煙罩插入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，而是有一個(gè)連續(xù)的更換氧槍的通道，換槍方便，氧槍通道寬 1 米左右。在出坯跨中設(shè)置毛刺噴印設(shè)備、在線監(jiān)控和檢測設(shè)備、廢坯清除、精整設(shè)備和方坯熱運(yùn)輸設(shè)備。進(jìn)行二次切割冷卻，火焰清理器，清理頭次清理后的殘余缺陷及切割后余渣等。2．混鐵爐供應(yīng)鐵水工藝流程：高爐→鐵水罐→混鐵爐→鐵水罐→稱量→轉(zhuǎn)爐優(yōu)點(diǎn)：鐵水成分和溫度都較均勻，有利于組織生產(chǎn)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐操作。因所設(shè)計(jì)車間為年產(chǎn) 720 萬噸大型車間，高爐離煉鋼車間較遠(yuǎn)，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，高爐鐵水成分和溫度較均勻，且設(shè)計(jì)有鐵水預(yù)處理系統(tǒng)，用混鐵車已經(jīng)能夠達(dá)到轉(zhuǎn)爐對鐵水溫度與成分的要求。（２）轉(zhuǎn)爐車間的原料場與煉鐵車間的原料場合并轉(zhuǎn)爐車間的原料場比煉鐵車間的小的多，兩者合并，可以充分利用煉鐵原料車間的卸車貯存設(shè)施。本方案采用地下式料倉，可以節(jié)省空間有利于其他設(shè)備的配備安裝。缺點(diǎn)：占地面積大，投資大（2）斗式提升機(jī)—膠帶運(yùn)輸優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，投資省缺點(diǎn)：供料能力小，供料不連續(xù)，適用于小型車間。缺點(diǎn)：稱量及下部給料器的作業(yè)率太高（2）部分共用料倉優(yōu)點(diǎn)：消除了料倉下面給料器作業(yè)負(fù)荷過高的缺點(diǎn)，停爐后能處理料倉中剩余的石灰。4 給料稱量和加料設(shè)備（1）用電磁震動給料器供料（2）稱量 用電子成自動稱量（3）稱量方式：集中稱量和分散稱量①集中稱量：幾個(gè)料倉共用一個(gè)稱量漏斗各種料疊加稱量。（4）設(shè)置匯總漏斗和設(shè)計(jì)加料溜槽匯總暫存坯料，集中一起加入散料以縮短加料時(shí)間5 鐵合金供應(yīng)系統(tǒng)與散狀料供應(yīng)方式相同 鐵合金主要用于鋼水的脫氧和合金化。 為了適應(yīng)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的要求，煉鋼的供氧系統(tǒng)一般由制氧機(jī)、加壓機(jī)、中壓儲氧罐、輸氧管、控制閘閥、測量儀表及噴槍等主要設(shè)備組成。3 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼物料平衡與熱平衡 物料平衡計(jì)算 原始數(shù)據(jù)基本的原始數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及成份、金屬料—鐵水和廢鋼的成份、終點(diǎn)鋼水成份（表 31） ；造渣溶劑及爐襯等原料的成份（表 32） ；脫氧和合金化用鐵合金的成份極其回收率（表 33） ；其它工藝參數(shù)（表 34） 。表 34 其它工藝參數(shù)名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù)終渣堿度 %CaO/%SiO2= 渣中鐵損 為渣量的 6%螢石加入量 為鐵水量的 % 氧氣純度 99%，其余為 N2輕燒白云石加 為鐵水量的 % 爐氣中自由氧含 %（體積比）入量 量爐襯蝕損量 為鐵水量的 % 氣化中去硫量 占總?cè)チ蛄康?1/3終渣∑（FeO）含量， （Fe 2O3）=(FeO)15%，而（Fe 2O3）/(FeO)=1/3，即（Fe 2O3）=5%，(FeO)=%金屬中（C）的氧化產(chǎn)物90%C 氧化成 CO，10%C 氧化 CO2煙塵量為鐵水量的 %（其中 FeO 為 75%，F(xiàn)e 2O3為 20%）噴濺鐵水 為鐵水量的 %廢鋼量 由熱平衡計(jì)算得，廢鋼比為 % 物料平衡基本項(xiàng)目 表 35 物料平衡的基本項(xiàng)目收 入 項(xiàng) 支 出 項(xiàng)鐵水 鋼水廢鋼 爐渣熔劑（石灰，螢石，輕燒白云石） 煙塵氧氣 渣中鐵珠爐襯損蝕 爐氣鐵合金 噴濺 計(jì)算步驟以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算?？傇考捌涑煞秩绫?88 所示。表 37 爐襯蝕損的成渣量成渣組分（kg） 氣態(tài)產(chǎn)物（kg） 耗氧量（kg）爐襯蝕損量（kg） CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 C→CO C→CO2 C→COC→CO 2（據(jù)表 34） 合計(jì) 表 38 加入熔劑的成渣量成渣組分（kg） 氣態(tài)產(chǎn)物（kg）類別 加入量（kg） CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H20 CO2 O2螢石 （據(jù)表 34）輕燒白云石 據(jù)表（34） 5石灰 【1】 ]2[ 【3】合計(jì) 成渣量 注：[1]石灰加入量計(jì)算如下：由表 312～314 可知，渣中已含（CaO）=+++=。[2]（FeO）量=?%=?，F(xiàn)計(jì)算如下：爐氣總體積 V∑： V∑= Vg+% V∑+1/(Gs+% V∑Vx )V∑ = ??其中: Vg——CO、CO SO和 H2O 各組分總體積，m 3。重量為:?28/=第四步: 計(jì)算鋼水量。表 313 廢鋼中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量（kg） 耗氧量（kg） 產(chǎn)物量（kg）進(jìn)入鋼中的量（kg）〔C〕→? CO? （入氣）C【1】 〔C〕→?CO 2? （入氣）Si 〔Si〕→(SiO 2) %= Mn 〔Mn〕→(MnO) %= P 〔P〕→(P 2O5) %= 〔S〕→(SO 2) %1/3= （氣）S (S)+(CaO)→(CaS)+(O)%2/3= （CaS）合計(jì) 成渣量（kg） 表 314 加入廢鋼的物料平衡表（以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)）項(xiàng)目 重量（kg） % 項(xiàng)目 重量（kg） %鐵水 鋼水 += 廢鋼 爐渣 += 石灰 爐氣 += 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵 珠 氧氣 合計(jì) 合計(jì) 注：計(jì)算誤差為（）/100%=%表 315 廢鋼的物料平衡表（以 100 千克（鐵水+廢鋼）為基礎(chǔ)）收入 支出項(xiàng)目 重量（kg） % 項(xiàng)目 重量（kg） %鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 合計(jì) 合計(jì) 第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡根椐鋼種成分設(shè)計(jì)（表 31）和鐵合金成分及回收率（表 33）算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計(jì)算其元素?zé)龘p量。表 318 總物料平衡表收入項(xiàng) 支出項(xiàng)項(xiàng)目 重量（Kg） % 項(xiàng)目 重量（Kg） %鐵水 鋼水 += 廢鋼 爐渣 += 石灰 爐氣 += 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵損 氧氣 +=錳鐵 硅鐵 合計(jì) 100 合計(jì) 100計(jì)算誤差=（）/100%=% 熱平衡計(jì)算 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)計(jì)算所需基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度(表 319)；物料平均熱容(表 320)；反應(yīng)熱效應(yīng)（表 321） ；融入鐵水中的元素對鐵熔點(diǎn)的影響（表 322） 。K) 表 321 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組元 化學(xué)反應(yīng) ?H（kJ/kmol） ?H（kJ/kmol）C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應(yīng) 1394020 11639C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應(yīng) 418072 34834Si [Si]++{O2}=(SiO2) 氧化反應(yīng) 817682 29202Mn [Mn]+1/2{O2}=(MnO) 氧化反應(yīng) 361740 6594P 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應(yīng) 1176503 18980Fe [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 氧化反應(yīng) 238229 4250Fe 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 氧化反應(yīng) 722432 6460SiO2 (SiO2)+2(CaO)=()成渣反應(yīng) 97133 6620P2O5 (P2O5)+4(CaO)=() 成渣反應(yīng) 693054 4880CaCO3 CaO3=(Cao)+{CO2} 分解反應(yīng) 109050 1690MgCO3 MgCO3=(MgO)+ {CO2} 分解反應(yīng) 118020 1405表 322 溶入鐵中的元素對鐵的熔點(diǎn)的降低值元素 C Si Mn P S Al Cr N,H,O在鐵中的極限溶解度（%） 無限 無限溶入 1%元素使鐵熔點(diǎn)的降低值（℃） 65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 適用含量范圍（%） ? ?3 ?15 ? ? ?1 ?18?=6 計(jì)算步驟以 100Kg 鐵水為基礎(chǔ)。然后由鐵水溫度和生鐵比熱（表 319 和 320）確定 Qw。P 2O5 4880=Mn→MnO 6594= SiO2→ 173。 熱支出項(xiàng)包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；煙塵物理熱；爐氣物理熱；渣中鐵珠物理熱；噴濺物（金屬）物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。 Tx=1519+50+50+70=1689℃式中，50、50 和 72 分別為出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的溫降和過熱度。表 324 某些物料的物理熱項(xiàng)目 參數(shù)（kJ） 備注爐氣物理熱 ?[?（145025）]= 見表煙塵物理熱 [(145025)+209]= 見表 6渣中鐵珠物理熱 [?（151925）+272+?（16891519）]= 見表噴濺金屬物理熱 [(151925)+272+(16881518)]= 見表 18合計(jì) Qx=(4)輕燒白云石分解熱 Qb：根據(jù)其用量表 35 所示。 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐更類似于底吹轉(zhuǎn)爐，因此其爐型更為接近。 （3）熔池深度主要取決于底部噴口直徑和供氣壓力，即噴口直徑和供氣壓力大者，深度應(yīng)適當(dāng)增加；同時(shí)兼顧頂吹氧流的穿透深度，力求保持吹煉平穩(wěn)。（3）熔池尺寸確定a、熔池直徑 D。熔池深度可按下式確定。①爐帽傾角 θ：傾角過小 θ，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定性增加，容易倒塌；過大時(shí)，出鋼時(shí)容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。+400=3045mm根據(jù)《煉鋼設(shè)計(jì)原理》爐帽的有效容積 可按下式計(jì)算：帽V= （ ） （D 2+Ddd2） 2帽V帽H口 口H =（）（ 2++） =（5）爐身尺寸爐身高度： 24DVH?身身 ? = = ??2t池帽 ?則爐子內(nèi)型全高為 帽身熔內(nèi) H?? =1875+5931+3045 =10851mm （6）出鋼口尺寸的確定出鋼口內(nèi)口一般都設(shè)在爐帽與爐身交界處，以便當(dāng)轉(zhuǎn)爐處于水平位置出鋼時(shí)其位置處于最低點(diǎn)，可使鋼水全部出凈。出鋼口過小，鋼液容易二次氧化和吸氣，散熱過大。托圈是用鋼板焊成的呈箱形斷面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩側(cè)焊有鑄鋼的耳軸座，供裝耳軸用。布置，且焊在托圈蓋板上的支座鉸鏈。耳軸直徑為 1350mm。(參考李傳薪《煉鋼廠設(shè)計(jì)原理》)。） =97（ mm）2L出dT擴(kuò)?取 收 縮 角 =50176。4)(?根 據(jù) 熱 扎 無 縫 鋼 管 產(chǎn) 品 目 錄 ， 選 擇 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列 產(chǎn) 品 規(guī) 格 為 φ 325 mm16mm 的 鋼 管驗(yàn) 算 實(shí) 際 流 速= =（ m/s）—??符 合 要 求（ 5） 中 層 套 管 下 沿 至 噴 頭 面 間 隙 h 的 計(jì) 算該 出 的 間 隙 面 積 為 = / =300/（ 103600）hAmwqHv=（ ）m又 知