【正文】 ...........75參考文獻 ................................................................................................................................................85致謝 ........................................................................................................................................................861 復吹轉爐煉鋼車間設計 煉鋼車間生產工藝流程復吹轉爐煉鋼是從轉爐爐頂吹氧的同時又向爐底吹入不同氣體進行吹煉的轉爐煉鋼方法。 頂吹和底吹方法可作互相補充的主要冶金特點分別是：頂吹法熔池上下溫差大，渣中 FeO 高，易于發(fā)生噴濺；脫碳反應在泡沫渣內進行；通過調節(jié)氧槍位置，能將爐內部 CO 燃燒成 CO2，可適當提高廢鋼比；頂吹法冶煉超低碳鋼困難，過氧化現象嚴重。在各種爐外精煉技術中，RH 更適合低碳鋼種的精煉，能適應于精煉低碳鋼種時鋼水的劇烈噴濺。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重要環(huán)節(jié)，是鑄鋼技術的重大突破。通過在山西翼城鋼鐵公司的畢業(yè)實習考察學習，加上查找一些資料，主要進行以下幾個方面的設計： 煉鋼廠總體工藝規(guī)劃； 轉爐物料平衡和熱平衡計算； 車間主體設備選型； 車間工藝設計。2 煉鋼廠總體工藝規(guī)劃 車間生產規(guī)模、轉爐容量與座數的確定生產規(guī)模：（由任務書給定）年產 720 萬噸連鑄坯的頂底復吹轉爐煉鋼車間。轉爐公稱容量用平均出鋼量表示，煉一爐鋼的平均時間為 37 分鐘。年作業(yè)時間=26706247。 原料跨間布置在原料跨內主要完成兌鐵水、加廢鋼和轉爐爐前的工藝操作，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爐煉鋼車間中廠房最高，結構最復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爐內，而是有一個連續(xù)的更換氧槍的通道，換槍方便，氧槍通道寬 1 米左右。在出坯跨中設置毛刺噴印設備、在線監(jiān)控和檢測設備、廢坯清除、精整設備和方坯熱運輸設備。進行二次切割冷卻，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．混鐵爐供應鐵水工藝流程：高爐→鐵水罐→混鐵爐→鐵水罐→稱量→轉爐優(yōu)點：鐵水成分和溫度都較均勻，有利于組織生產，穩(wěn)定轉爐操作。因所設計車間為年產 720 萬噸大型車間，高爐離煉鋼車間較遠，而且隨著技術的發(fā)展，高爐鐵水成分和溫度較均勻，且設計有鐵水預處理系統，用混鐵車已經能夠達到轉爐對鐵水溫度與成分的要求。（２）轉爐車間的原料場與煉鐵車間的原料場合并轉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施。本方案采用地下式料倉，可以節(jié)省空間有利于其他設備的配備安裝。缺點：占地面積大，投資大（2）斗式提升機—膠帶運輸優(yōu)點：占地面積小，投資省缺點：供料能力小，供料不連續(xù)，適用于小型車間。缺點：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：消除了料倉下面給料器作業(yè)負荷過高的缺點，停爐后能處理料倉中剩余的石灰。4 給料稱量和加料設備（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：幾個料倉共用一個稱量漏斗各種料疊加稱量。（4）設置匯總漏斗和設計加料溜槽匯總暫存坯料，集中一起加入散料以縮短加料時間5 鐵合金供應系統與散狀料供應方式相同 鐵合金主要用于鋼水的脫氧和合金化。 為了適應氧氣轉爐煉鋼工藝的要求，煉鋼的供氧系統一般由制氧機、加壓機、中壓儲氧罐、輸氧管、控制閘閥、測量儀表及噴槍等主要設備組成。3 頂底復吹轉爐煉鋼物料平衡與熱平衡 物料平衡計算 原始數據基本的原始數據有：冶煉鋼種及成份、金屬料—鐵水和廢鋼的成份、終點鋼水成份（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（表 34） 。表 34 其它工藝參數名稱 參數 名稱 參數終渣堿度 %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 占總去硫量的 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%，Fe 2O3為 20%）噴濺鐵水 為鐵水量的 %廢鋼量 由熱平衡計算得，廢鋼比為 % 物料平衡基本項目 表 35 物料平衡的基本項目收 入 項 支 出 項鐵水 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 計算步驟以 100kg 鐵水為基礎進行計算?？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（據表 34） 合計 表 38 加入熔劑的成渣量成渣組分（kg） 氣態(tài)產物（kg）類別 加入量（kg） CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H20 CO2 O2螢石 （據表 34）輕燒白云石 據表（34） 5石灰 【1】 ]2[ 【3】合計 成渣量 注：[1]石灰加入量計算如下：由表 312～314 可知，渣中已含（CaO）=+++=。[2]（FeO）量=?%=?，F計算如下：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 反應產物 元素氧化量（kg） 耗氧量（kg） 產物量（kg）進入鋼中的量（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 成渣量（kg） 表 314 加入廢鋼的物料平衡表（以 100kg 鐵水為基礎）項目 重量（kg） % 項目 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 合計 注：計算誤差為（）/100%=%表 315 廢鋼的物料平衡表（以 100 千克（鐵水+廢鋼）為基礎）收入 支出項目 重量（kg） % 項目 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 合計 第六步：計算脫氧和合金化后的物料平衡根椐鋼種成分設計（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，再計算其元素燒損量。表 318 總物料平衡表收入項 支出項項目 重量（Kg） % 項目 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 100 合計 100計算誤差=（）/100%=% 熱平衡計算 計算所需原始數據計算所需基本原始數據有：各種入爐料及產物的溫度(表 319)；物料平均熱容(表 320)；反應熱效應（表 321） ；融入鐵水中的元素對鐵熔點的影響（表 322） 。K) 表 321 煉鋼溫度下的反應熱效應組元 化學反應 ?H（kJ/kmol） ?H（kJ/kmol）C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應 1394020 11639C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應 418072 34834Si [Si]++{O2}=(SiO2) 氧化反應 817682 29202Mn [Mn]+1/2{O2}=(MnO) 氧化反應 361740 6594P 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應 1176503 18980Fe [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 氧化反應 238229 4250Fe 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 氧化反應 722432 6460SiO2 (SiO2)+2(CaO)=()成渣反應 97133 6620P2O5 (P2O5)+4(CaO)=() 成渣反應 693054 4880CaCO3 CaO3=(Cao)+{CO2} 分解反應 109050 1690MgCO3 MgCO3=(MgO)+ {CO2} 分解反應 118020 1405表 322 溶入鐵中的元素對鐵的熔點的降低值元素 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 計算步驟以 100Kg 鐵水為基礎。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目 參數（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 Qx=(4)輕燒白云石分解熱 Qb：根據其用量表 35 所示。 頂底復吹轉爐更類似于底吹轉爐，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，深度應適當增加；同時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，爐帽內襯不穩(wěn)定性增加，容易倒塌；過大時，出鋼時容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。+400=3045mm根據《煉鋼設計原理》爐帽的有效容積 可按下式計算：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 ?則爐子內型全高為 帽身熔內 H?? =1875+5931+3045 =10851mm （6）出鋼口尺寸的確定出鋼口內口一般都設在爐帽與爐身交界處，以便當轉爐處于水平位置出鋼時其位置處于最低點，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)形結構，兩側焊有鑄鋼的耳軸座，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《煉鋼廠設計原理》)。） =97（ mm）2L出dT擴?取 收 縮 角 =50176。4)(?根 據 熱 扎 無 縫 鋼 管 產 品 目 錄 ， 選 擇 標 準 系 列 產 品 規(guī) 格 為 φ 325 mm16mm 的 鋼 管驗 算 實 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 算該 出 的 間 隙 面 積 為 = / =300/（ 103600）hAmwqHv=（ ）m又 知