【正文】 2021 年 6 月 湖南工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計 誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計，題目《年產(chǎn) 510 萬 t 鋼 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠工藝設(shè)計》是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，進行研究工作所取得的成果。 采用了先進且具有較大發(fā)展余地的工藝流程：鐵水預(yù)處理 ? 轉(zhuǎn)爐 ? 精煉 ?連鑄。 the settlement of major technological and economic quota。 隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，煉鋼模型的開發(fā)和利用也不斷進步。 現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程與新技術(shù) 鐵水預(yù)處理 近年來，鐵水爐外脫硫技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。目前與轉(zhuǎn)爐配合常用的精煉方法有 LF、 RH、 CASOB 等，這些工藝促進了純凈鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。 （ 3）采用干法除塵、 濕法除塵、重力除塵技術(shù)對煙塵進行回收利用。 （ 2）攀枝花市水能資源理論蘊藏量達 萬 kw大量優(yōu)質(zhì)鋼材將被需要，用于西部開發(fā)的橋梁、建筑建設(shè)以及當?shù)仄?、輪船等行業(yè)。 表 轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時間 平均冶煉時間 /min 煉一爐鋼的時間 /min 裝料 吹氧 輔助時間 出鋼 倒渣 合計 5 18 8 5 3 39 39 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率：指轉(zhuǎn)爐一年的有效工作天數(shù)與日歷天數(shù)之比。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 第 3 章 轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡計算 物料平衡是計算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中加入爐內(nèi) 與參與煉鋼的全部物料（如鐵水、廢鋼、氧氣、冷卻劑、渣料、合金添加劑、被侵蝕的爐襯等）和煉鋼過程的產(chǎn)物（如鋼水、爐渣、爐氣、煙塵等）之間的平衡關(guān)系。K 1 生鐵 鋼 爐渣 爐氣 煙塵 礦石 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 表 反應(yīng)熱效應(yīng)（ 25℃ ） 元 素 反 應(yīng) 反應(yīng)熱 /kJ （ 2） 各元素耗氧量及氧化產(chǎn)物量 鐵水中各元素的耗氧量及氧化產(chǎn)物量見表 。即： [C]+1/2O2=CO：氧化產(chǎn)物 CO 量為： 90%28/12 = kg 耗氧量為： 90%16/12 = kg [C]+O2=CO2：氧化產(chǎn)物 CO2量為： 10%44/12 = kg 耗氧量為： 32/44 = kg 共消耗氧量 =+ = kg 5）石灰加入量： 根據(jù)鐵水成分，取終渣堿度 R=. 石灰加入量 = （ ∑(SiO2)R 白云石帶入 CaO 量 )/%CaO 有效 100 = （ – ） /(88 – ) 100= 表 石灰加入量及成分 成分 質(zhì)量 /kg 成分 質(zhì)量 /kg CaO 88% = SiO2 % = MgO % = S % = Al2O3 % = 燒減 % = 其中 ： [S]+(CaO)=(CaS)+[O] 生成的 (CaS) = 72/32 = 6） 渣中的鐵氧化物 ： 對于冶煉 Q235 鋼 ， 根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐渣中含 ∑(FeO)量 ，取 w(FeO)= 10%， w(Fe2O3)= 5%。 由于氧氣不純，含有 %的氮氣，故供氧時帶入的氮氣為： % = kg， 其體積量為： 。K，參考表 ； Tf、 T——分別為冷卻劑（生鐵）的熔點和熔池溫度， K； Tf 見表 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 表 噸鋼物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量 /kg % 項目 質(zhì)量 /kg % 鐵水 978 鋼水 1000 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 煙塵 白云石 噴濺 爐襯 鐵珠 氧氣 氮氣 礦石 合計 合計 金屬收得率 = 鋼水質(zhì)量 /(鐵水 +廢鋼 ) =1000/（ 978+） =％?？筛鶕?jù)公式 ：/D K G t? 式 中 G ——新爐金屬裝入量， t；（裝入量 = 出鋼量 /鋼水收得率 ） t ——吹氧時間， min，取 18min； K——比例系數(shù)，取 ； 則熔池直徑為 D =5590 mm。其直徑與熔池直徑一致，即為 D。其主要作用是保護爐殼，用鎂磚砌筑。主要承受鋼水、爐渣及耐材的靜載荷，以及金屬料沖擊，熱應(yīng)力作用。 爐身制 成圓柱形。該層采用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。設(shè)計中取 Ma = 。 = 114mm。根據(jù)生產(chǎn)實際經(jīng)驗，選取氧槍冷卻水耗量 Q 水 = 250 3m /h，冷卻水進水速度6/v m s?進 ，出水速度 7/v m s?出 。 底氣用量 采用底吹 N Ar、 CO2 等氣體時，供氣強度小于 ()時，其冶金特征已 接近頂吹法；達到 ~()；則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達到足夠的攪拌強度。分布，即偏心軸布置。在接近終點時再降槍加強熔池攪拌，繼 續(xù)脫碳和均勻熔池成分和溫度，降低終渣 w(FeO)含 量。 爐渣粘度的控制 過粘的爐渣去除磷、硫緩慢，含有大量的 金屬珠，降低鋼水的收得率；過稀的爐渣則強烈侵蝕爐襯。目前對泡沫渣還不能完全控制，通常在吹煉中期或稍微偏前一些，泡沫化程度達到最大值，熔池面上漲出現(xiàn)在堿度 ～ 和脫碳速度最大的時候。采用軟燒石灰，可降低化渣所需要的 ∑(FeO)含量，爐渣流動性也好，可使爐渣泡沫化程度減小，鐵水含硅量降低可以減少渣量，減輕泡沫渣危害。這樣，終點控制便簡化為脫碳和鋼水溫度控制，所以把停止吹氧又稱為 ―拉碳 ‖，從廣義上講，終點控制應(yīng)包括所有影響鋼質(zhì)量的終點操作和工藝因素控制。為了保證合 金熔化和攪拌均勻，同時吹氬攪拌。 轉(zhuǎn)爐出鋼時間約 2～ 6min，應(yīng)采用紅包出鋼和擋渣出鋼法。由于廢鋼在吹煉時加入不方便，通常是在開吹前加入。吹煉末期，脫碳速度下降，熔池溫度升高，爐渣的泡沫化程度隨之減小。 爐渣氧化性的控制 用渣中氧化鐵的活度 FeOa 表示爐渣的氧化性使最合理的， 因為渣中的氧化鐵不會呈自由狀態(tài)存 在，但是，由于確定 FeOa 的數(shù)值相當復(fù)雜，因此一般只用于研究工作，生產(chǎn)中普遍用氧化鐵的濃度表示爐渣的氧化性，影響爐渣氧化性的主要因素 ： （ 1）槍位和氧壓：在一定的供氧強度下，槍位提高或氧壓降低時，爐渣的氧化性增強。1000 /（ %CaO） 有效 kg/t 金屬料 式中 R=)w(SiOw(CaO)2； （ %CaO） 有效 ＝ （ %CaO） R 本設(shè)計采用分階段定量裝入，大體上保持了比較適當?shù)娜鄢厣疃群脱b入量的相對穩(wěn)定性 [6]。 供氣構(gòu)件 本設(shè)計采用環(huán)縫式噴嘴，在環(huán)縫中設(shè)有許多細金屬管，它兼有透氣磚和噴嘴的優(yōu)點，適用于噴吹各種氣體和粉劑，還簡化了細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。氧槍尾部裝有氧槍把持器、冷卻水進出管接頭、氧氣管接頭和吊環(huán)等。管內(nèi)氧 氣工況流量為： 833273790000 3001013250 00 ????? QTP TPQ 標標 = 3/min=取中心氧管內(nèi)氧氣流速 V1 = 50 m/s ，則中心氧管內(nèi)徑為： 50961444 1011 ????? ??? .d VQF==223mm 根據(jù)標準熱軋無縫鋼管產(chǎn)品規(guī)格，選取選取中心鋼管為 ? 2198 mm。 噴孔出口直徑 根據(jù)等熵流表，在 Ma = 2 時， / ?出 喉 ，即 ： 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 221 .6 8 7 5 / 44 dd? ??出 喉π 則 ： d 出 = 69mm。噴頭常用紫銅制成；槍身由三層無縫鋼管套裝而成；尾部結(jié)構(gòu)連接輸氧管和冷卻水進出軟管。 爐襯各層填充材料選擇 永久層緊貼爐殼，修爐時一般不予拆除，其主要作用是保護爐殼。這樣既能提高爐帽壽命，又能減少爐口粘渣。 爐殼鋼板厚度有如下經(jīng)驗公式： 爐身： δ2=（ ～ ） D 殼 ,取 δ2=60mm； 爐帽： δ1=（ ～ ） δ2 取 δ1=65mm ； 爐底： δ3=(～ )δ2 取 δ3=65mm； 高徑比確定 ??DH ，符合推薦值 ~。. （ 2） 出鋼口直徑 d 口 ????? G口 = cm 式中 T——轉(zhuǎn)爐公稱容量， t 。在本設(shè)計中取 a=60176。 250t轉(zhuǎn)爐采用多孔噴槍噴吹，操作比較穩(wěn)定，選取爐容比為 m3/t。 （ 9）廢鋼耗熱 總的熱收入減去熱支出，得到的富余熱量用加入廢鋼來調(diào)節(jié)。 表 爐氣量及成分 成分 質(zhì)量 /kg 體積 / m3 體積 /% CO + CO2 + ++ SO2 H2O + N2 O2 總計 100 物料平衡表 把以上各種物質(zhì)的總收入和總支出匯總起來，得到未加合金時的物料平衡表。 （ Fe2O3） = = .其值列入表 。根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐的經(jīng)驗，取生白云石 30 kg/t，在本設(shè)計中即為： 30 = 3 kg，其成分質(zhì)量見表 (質(zhì)量計算中各成分質(zhì)量百分數(shù)見表 ) 。 根據(jù)鐵水、渣料質(zhì)量及其冶煉鋼種的要求，采用單渣法操作。kg1本設(shè)計選取轉(zhuǎn)爐作業(yè)率 95%。a1) 生產(chǎn)比例 /% 精煉方式 普 碳 鋼 200 吹氬或 LF 低合金鋼 170 LF 或 LF+VD 機械制造結(jié)構(gòu)鋼 140 RH 總 計 510 100 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 本設(shè)計冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學(xué)成分見表 所示。 （ 3）攀枝花 鐵 礦 資源豐富，地質(zhì)勘測表明，釩 鈦 磁鐵礦儲量達 100 億 t，占全國鐵礦儲量的 20％。因此，如何降低生產(chǎn)成本、能耗，生產(chǎn)出大量的純凈鋼以達到社會的需求是轉(zhuǎn)爐煉鋼的大致發(fā)展趨勢。 （ 2）高效連鑄。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 （ 2）副槍法動態(tài)控制。轉(zhuǎn)爐大型化復(fù)合吹煉是日本的主要技術(shù)特征。 Process flow 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） III 目 錄 第 1 章 緒論 …………………………………………… … ………… …………...1 選題背景 ……………………………………………………… …………… 1 我國鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀 ……………………………………………… ………… 1 國外鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀 …………………………………………… ………… … 1 現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工工藝流程與新技術(shù) ………………………… ……… …… 1 鐵水預(yù)處理 ……………………………………………… ………… … 1 轉(zhuǎn)爐煉鋼 ………………… ………………………… ………… ……… 1 爐外精煉 ……………………………………………… ………… …… 2 連續(xù)鑄鋼 …………………………………………… ………… ……… 2 節(jié)能環(huán)保技術(shù) ……………………………………… ……… ……………… 2 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展趨勢 ……… ……………………… ………… ………… 2 第 2 章 設(shè)計概述 …………………………………… ………… ………………3 廠址選擇論證 …………………………… ………… ……………………… 3 產(chǎn)品方案 … ………………………………… …………… ………………… 3 金屬平衡 …………………………………… …………… ………………… 4 轉(zhuǎn)爐車間作業(yè)指標 …………………………… ………… ………………… 5 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率 ………………………………… ………… ……………… 5 鑄坯收得率 …………………………………… ………… …………… 5 轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的確定 ……………………… …… ………………… …… 5 第 3 章 物料平衡與熱平衡計算 ……………………… ……… ……………6 原始數(shù)據(jù)的選取 …………………………………… ………… …………… 6 原材料成分 ……………………………………… ………… ………… 6 假設(shè)條件 ………………………………………… ………… ………… 7 物料平衡計算 ……………………………………… ………… …………… 7 渣料及其成分計算 …………………………… ………… …………… 7 冶煉中吹損計算 ……………………………… ………… …………… 11 氧氣消耗量計算 ……………………………… ……… … …………… 11 爐氣量及成分計算 ………………………… ………… ……………… 12 物料平衡表 ……………………………… ……………… …………… 12 熱平衡計算 ……………………………………… ………………… …… 13