【正文】 終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： Qr=[(169425)+209]= (3)爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx。 Tt=1536(100+8+5+30+25)6=1103℃ Qw=100[(110325)+218+(13001103)]= (2)元素氧化熱及成渣熱 Qy：由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng) (表 316)可以算出，其結(jié)果列于表 318。㎏ –1 218 272 209 209 209 — 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容 ∕ kJ 即 Qg=100－ －［ (75%56/72+20%112/160)+1+6%］ =。 表 34 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 C→CO 2 Si Si→SiO 2 入渣 Mn Mn→MnO 入渣 P P→P 2O5 入渣 S S→SO 2 S+CaO=CaS+O ① 入渣 Fe Fe→FeO 入渣 (見(jiàn)表 37) Fe→Fe 2O3 入渣 (見(jiàn)表 37) 合計(jì) 成渣量 注： ① CaO 還原出的氧量；消耗的 CaO 的量： kg. 表 35 爐襯蝕損的成渣量 爐襯蝕損量 (據(jù)表 33) 成渣組分 氣態(tài)產(chǎn)物 耗氧量 CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CO CO2 CO CO2 合計(jì) 表 36 加入溶劑的成渣量 類別 加入量 /kg 成渣組分 /kg 氣態(tài)產(chǎn)物 /kg CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2 螢石 生白云石 石灰 合 計(jì) 成 渣 量 注： 石灰加入量計(jì)算如下 :由表 34～ 36 可知，渣中已含 (CaO)=， 渣中已含(SiO2)=。更由于吹氬促 進(jìn)鋼液中碳的進(jìn)一步氧化，在吹氬階段，鋼液含碳量更進(jìn)一步降 。由于這種工藝與電弧爐冶煉不銹鋼相比，具有三高(產(chǎn)量高、質(zhì)量高、鉻的收得率高 )和三低 (投資低、成本低、勞動(dòng)強(qiáng)度低 )等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，許多國(guó)家已把 AOD 法作為生產(chǎn) 不銹鋼的主要手段之一。最常用的攪拌手段是鋼水吹氬。 (3) 高拉碳法： 是指熔池含碳量達(dá)到出鋼要求時(shí)停止吹氧，此時(shí)熔池中不但硫磷和溫度符合出鋼溫度要求，而且計(jì)入鐵合金帶入金屬中的碳后，鋼水中的碳也能符合所煉鋼種的規(guī)格要求。終點(diǎn)碳控制的方法有三種：拉碳法、增碳法、高拉碳。設(shè)計(jì)中采用復(fù)吹。 吹煉過(guò)程中金屬升溫大致分三階段：第一階段升溫速度很快，第二階段升溫速度趨緩慢，第三階段升溫速度又加快。 鐵合金的供應(yīng)一般由煉鋼廠鐵合金 車 間、車間鐵合金料 倉(cāng)及稱量和輸送設(shè)施、向爐子 加料設(shè)施等幾部分組成。 轉(zhuǎn)爐車間原材料供應(yīng) 轉(zhuǎn)爐煉鋼使用的原料包括：鐵水、廢鋼、散裝料 (石灰、白云石、螢石、氧化鐵皮、鐵礦石、焦炭等 )和鐵合金。 鈦和鈮與碳親和力比鉻大，在不銹鋼中能夠優(yōu)先形成碳化物，使鉻能基本溶于固溶體中，從而避免晶界貧鉻，減輕晶間腐蝕傾向。 鉬能增加不銹鋼的耐蝕性，特別是對(duì)那些鉻的鈍化作用不夠的還原性介質(zhì)和存在氯離子的介質(zhì)。在不銹鋼的化學(xué)成分中對(duì)組織的作用分為兩類。因此主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域： 1)壓力器皿、高壓儲(chǔ)藏罐、高壓管道、熱交 換器 (化學(xué)加工工業(yè) )； 2)石油天然氣管道、熱交換器管件 ； 3)污水處理系統(tǒng) ； 4) 紙漿和造紙工業(yè)分類器、漂白設(shè)備、貯存處理系統(tǒng) ； 5)高強(qiáng)度耐腐蝕環(huán)境下的回轉(zhuǎn)軸、壓榨輥、葉片、葉輪等 ； 6)輪船或卡車的貨物箱 ； 7)食品加工設(shè)備 。不銹鋼的鉻含量最高為 26%，更高的鉻含量已經(jīng)沒(méi)有必要。鋼鐵工業(yè)作為一個(gè)原材料的生產(chǎn)和加工部門(mén)，處于產(chǎn)業(yè)鏈的中間位置。 本文設(shè)計(jì)了一座年產(chǎn) 260萬(wàn) t良坯的 不銹鋼 煉鋼車間 ，該煉鋼 車間 的主鋼種為 304不銹 鋼，根據(jù)設(shè)計(jì)給定的條件和鋼種的特征，高爐鐵水采用混鐵車運(yùn)輸至 脫磷 轉(zhuǎn)爐，脫磷 轉(zhuǎn)爐所出鋼水通過(guò)鋼包 送至 AOD 轉(zhuǎn)爐并兌入電爐熔化金屬鎳和高碳鉻鐵的混合金屬液進(jìn)行精煉，得到的合格鋼水通過(guò)鋼包 送至連鑄跨進(jìn)行連鑄。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書(shū) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )題目： 年產(chǎn) 260 萬(wàn)噸良坯 不銹鋼轉(zhuǎn)爐 車間 的 設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )內(nèi)容： 根據(jù)給定的鐵水成分： C=%、 Si=%、 Mn=%、P=%、 S=%，鐵水溫度 1300℃ ，設(shè)計(jì)一座年產(chǎn) 260 萬(wàn) t 的 不銹鋼 車間。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。設(shè)計(jì)任務(wù)為“設(shè)計(jì)一年產(chǎn) 260 萬(wàn)噸良坯不銹鋼轉(zhuǎn)爐車間”。作為原材料工業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有不可替代的地位。當(dāng)鉻含量達(dá)到 %以上時(shí) ， 鋼的特征發(fā)生突變，從易生銹到不銹，從不耐蝕到耐腐蝕，而且含鉻量 隨著鉻含量的不斷提高，其耐銹性和耐蝕性也不斷的提高。2205 雙相不銹鋼的屈服強(qiáng)度是奧氏體不銹鋼的兩倍，這一特性使設(shè)計(jì)者在設(shè) 計(jì)產(chǎn)品時(shí)減輕重量 。 合 格 坯2 6 0精 軋 切 頭2 . 6 0成 品2 4 9 . 5 0氧 化 鐵 皮2 . 6 01 . 0 0 %9 5 . 9 6 %1 . 0 0 %廢 品5 . 3 02 . 0 4 %連 鑄 廢 品2 . 6 21 . 0 0 %鋼 坯2 6 2 . 6 3 9 9 . 0 %連 鑄 切 頭3 . 7 9中 間 罐 結(jié) 殼3 . 2 5中 間 包 鋼 水2 7 0 . 7 51 . 2 0 % 1 . 4 % 9 7 %0 . 4 %氧 化 鐵 皮1 . 0 8事 故 廢 鋼1 . 9 1鋼 包 鋼 水2 7 2 . 6 69 9 . 3 %0 . 7 %冶 煉 廢 鋼5 . 8 6熔 損1 4 . 6 6入 爐 的 金 屬 料2 9 3 . 1 89 3 . 0 0 %2 . 0 0 % 5 . 0 0 %外 購(gòu) 金 屬2 6 2 . 8 98 9 . 6 7 %直 接 回 爐 料2 2 . 7 3間 接 回 爐 金 屬7 . 5 67 . 7 5 % 2 . 5 8 %渣 損1 0 . 3 41 7 . 0 0 % （ 0 . 4 4 ）3 0 . 0 0 %（ 4 . 4 0 ）7 0 . 0 0 % （ 1 0 . 2 6 ）9 3 . 0 0 % （ 1 . 0 0 ）7 . 0 0 % （ 0 . 0 8 ）8 3 . 0 0 % （ 2 . 1 6 ） 圖 11 常規(guī)弧形連鑄機(jī)連鑄熱裝工藝的金屬料流程圖 (單位： wt/a) 合金元素對(duì)不銹鋼組織 (性能 )的作用 不銹鋼的組織是由鋼的化學(xué)成分決定的。在不銹鋼中多將鎳和鉻配合使用，以獲得奧氏體－鐵素體雙相組織或單相奧氏體組織，使鋼具有更好的耐蝕性和良好的形變及焊接性能。但是，不銹鋼的強(qiáng)度和硬度則隨不銹鋼的含碳量的增加而提高，因此，用以制造要求高硬度和高耐磨性的滾動(dòng)軸承、刃具、彈簧等不銹鋼，其含碳量較高，但需相應(yīng)提高其含鉻量 (如 9Cr18)。 第 二 章 工藝流程的選擇與論證 根據(jù)鋼種特性，設(shè)計(jì)中采用的煉鋼工藝流程大致如下： 高碳鉻鐵、金屬鎳板 → 電爐熔化 鐵水供應(yīng) (混鐵車 )→ 脫磷轉(zhuǎn)爐 →AOD 轉(zhuǎn)爐 → 鋼包 → 連鑄 下面具體地描述各個(gè)環(huán)節(jié)中采用的具體方法及其原因。散裝料由成品料倉(cāng)和中間倉(cāng)經(jīng)皮帶運(yùn)輸至地下料倉(cāng)，再由皮帶運(yùn)往高位料倉(cāng)。渣中 CaO 含量、堿度隨冶煉時(shí)間延長(zhǎng)逐漸提高，中期提高速度稍慢；渣中氧化鐵 (FeO)含量前后期較高，中期降低；渣中 SiO MnO、 P2O5含量取決于鋼中 Si、 Mn、 P 氧化的數(shù)量和熔渣中其他組成含量的變化。 轉(zhuǎn)爐一般有底吹、頂吹和頂?shù)讖?fù)合吹。 在轉(zhuǎn)爐冶煉的過(guò)程中最重要的是終點(diǎn)碳的控制，那直接關(guān)系到最后所出鋼水能否達(dá)到所煉鋼種的要求。提高一次命中率是發(fā)揮拉碳法優(yōu)越性的重要手段。幾乎任何一種精煉工藝都需要鋼水?dāng)嚢?，以加速添加料的融化與均勻化，促進(jìn)渣鋼反應(yīng)，均勻鋼水的化學(xué)成分與溫度。 自 1955 年美國(guó)聯(lián)合碳化物公司取得氫氧精煉專利，并于 1968 年在喬司林公司韋堡鋼廠投產(chǎn)第一座 15 噸 AOD 爐以來(lái)，世界上已有眾多的國(guó)家先后采用了此技術(shù)。 (3) 吹氬階段：由于停止供氧，故鋼液中的 氧 量不再得到補(bǔ)充。 第二步：計(jì)算氧氣消耗量 氧氣實(shí)際消耗項(xiàng)目與供入項(xiàng)目之差，詳見(jiàn)表 38。 第四步：計(jì)算未加入廢鋼前 的 鋼水量 鋼水量 Qg=鐵水量－鐵水中元素的氧化量－煙塵 ， 噴濺和渣中的鐵損 。K)–1 — — 熔化潛熱 ∕ kJ (1) 鐵水物理 熱 Qw： 先根據(jù)純鐵熔點(diǎn) ， 鐵水成分以及溶入元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值 (表 314，表 31 和表 317)計(jì)算鐵水熔點(diǎn) Tt ， 然后由鐵水溫度和生鐵熱熔 (表 318和表 319)確定 Qw。 (1)鋼水物理熱 Qg: 先按求鐵水熔點(diǎn)的方法確定鋼水熔點(diǎn) Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時(shí)的實(shí)際溫降 (通常前者為 40～ 60℃ ，后者約 3～ 5℃ /min，具體時(shí)間與盛鋼桶大 小和澆注條件有關(guān) )以及要求的過(guò)熱度 (一般為 50～ 90℃ )確定出鋼溫度 Tz；最后由鋼水量和熱容算出物理熱。在電爐中鉻的燒損率為 %，硅的燒損率為 5%，碳的燒損率為 5%；在 AOD 中鉻的燒損率為 %，鎳為 %。(1－ 1%)=。其各項(xiàng)成渣量分別列于表 32 32 328。所以 w(FeO) = %=； w(Fe2O3) = 5%= kg。 表 327 爐襯蝕損的成渣量 爐襯蝕損量 (據(jù)表 323) 成渣組分 氣態(tài)產(chǎn)物 耗氧量 CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CO CO2 CO CO2 合計(jì) 表 328 加入溶劑的成渣量 類別 加入量 /kg 成渣組分 /kg 氣態(tài)產(chǎn)物 /kg CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2 螢石 生白云石 石灰 合計(jì) 成渣量 注： 石灰加入量計(jì)算如下 :由表 326～ 328 可知，渣中已含 (CaO)= ， 渣中已含 (SiO2)= 。 由此得到入 AOD 的鋼水成分如下表 322 所示： 表 322 兌入鋼水成分 鋼水 成分 C Si Mn P S Cr Ni % 氧化期物料 平衡 基本原始數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種成分、兌入鋼水、廢鋼成分和終點(diǎn)鋼水成分 (如表323；造渣用熔劑及爐襯等原材料的成分 (如表 324)；其他工藝參數(shù) (如表 325)。由于在電爐中鉻的燒損率為 %， AOD中鉻的燒損率為 %，鎳的燒損率為 %。 表 319 某些物料的物理熱 項(xiàng) 目 參 數(shù) ∕kJ 備 注 爐氣物理熱 1450℃ 系爐氣和煙塵的溫度 煙塵物理熱 渣中鐵珠物理熱 1530℃ 系鋼水熔點(diǎn) 噴濺金屬物理熱 合計(jì) Qx= (4)白云石分解熱 Qb： 根據(jù)其用量、成分表和表 320 所示的熱效應(yīng)計(jì)算之。 SiO2 1620= 合計(jì) (3)煙塵氧化熱 Qc：由表 33 中給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得。mol–1 △H∕kJ 表 313 加入廢鋼的物料平衡表 (以 100kg(鐵水 +廢鋼 )為基礎(chǔ) ) 收 入 支 出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 噴濺 輕燒生白云石 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 37 總渣量及其成分 爐渣成分 CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS 合計(jì) 元素氧化成渣量 /kg 石灰成渣量 /kg 爐襯蝕損成渣 量 /kg 生白云石城渣量 /kg 螢石成渣量 /kg 總渣量 /kg 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/