【文章內(nèi)容簡介】 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 2 廠址選擇 本設(shè)計廠址選在吉安區(qū)市郊，隨著江西省經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各行業(yè)對鋼材的需求也 在不斷上升。尤其是特種鋼材，而且人們的注意力也逐漸移向鋼材的高質(zhì)量，為了充分利用當(dāng)?shù)刭Y源條件促進(jìn)其他部門的發(fā)展，在吉安附近建立一個鋼廠是很迫切的。 同時，優(yōu)越的地理位置更提供給我們在吉安市郊建設(shè)鋼廠的條件： (1) 吉安 境內(nèi)有自北向南縱貫的京九鐵路， 105 國道和由東向西的 319 國道及“三南”公路，是連接北京、西南、華南、福建、港澳地區(qū)的天然紐帶， 交通便利，可以外購廢鋼，大噸位運(yùn)輸。 (2) 吉安市區(qū)工業(yè)發(fā)達(dá)，鋼資源豐富，而且人口眾多，勞動力充足。 (3) 吉安市貿(mào)易發(fā)達(dá)，進(jìn)出口條件優(yōu)惠，美，澳，日等多國在此均有貿(mào)易，有投資優(yōu)勢 。再技術(shù)改進(jìn)上也有優(yōu)勢。 由此，本設(shè)計中年產(chǎn) 150 萬噸良坯，以碳結(jié)鋼、合結(jié)鋼，彈簧鋼為主的轉(zhuǎn)爐鋼廠選在吉安市郊的公路鐵路沿線處。 劉偉平 ：設(shè)計一座年產(chǎn) 150 萬噸良坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間 6 3 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡與熱平衡計算 物料平衡計算 計算所需原始數(shù)據(jù) 基本數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及其成份表（ 31）；金屬料 ——鐵水和廢鋼成分（表 31）造渣用熔劑及爐襯等原材料的成分（表 32）；脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表33）；其它工藝參數(shù)設(shè)定值表（表 34） 表 31 冶煉鋼種鐵水、廢 鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值 成分 類別 C Si Mn P S 鋼種 Q235 設(shè)定值 鐵水設(shè)定值 廢鋼設(shè)定值 終點(diǎn)鋼水設(shè)定值 * ≤ ≤ 痕跡 *[C]和 [Si]按實際生產(chǎn) 情況選取 ； [Mn]、 [P]和 [S]分別按鐵水成分的 30%、 10%、 55%留在鋼水中設(shè)定。 表 32 原材料成分 成分 類別 CaO SiO2 Mg0 Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C 灰分 燒堿 石灰 螢石 輕燒白云 爐襯 焦炭 FeO 表 33 鐵合金成分 (分子 )及其回收率 (分母 ) C Si Mn Al P S Fe 硅 鐵 錳 鐵 * *15%的 C 生成 CO2。 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 表 34 其它工藝參數(shù)設(shè)定值 名 稱 參 數(shù) 名 稱 參 數(shù) 終渣堿度 螢石加入度 輕燒白云石 爐襯蝕損量 %CaO/%SiO2= 為鐵水的 % 為鐵水的 2% 為鐵水的 % 渣中鐵損 氧氣純度 爐氣中自由氧含量 氣化去硫量 為渣量的 4% 99%余者為 N2 %(體積比 ) 占總?cè)チ蛄康?1/3 終渣含量 ∑FeO 按 (FeO)=(Fe2O3)折算 12%，而（ Fe2O3） /∑(FeO)= 1/3,即（ Fe2O3） =%，（ FeO） =% 金屬中 [C]的氧化物 85% C 氧化為 CO， 15%氧化為CO2 煙塵量 為鐵水量的 %（其中FeO 為 83%， Fe2O3 為 12% 廢鋼量 由熱平衡計算確定，本計算結(jié)果為鐵水量的 %，即廢鋼比為 % 噴濺鐵損 為鐵水量的 % 計算步驟：以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計算 第一步、計算脫氧和合金化前的總渣量及其成份 總渣量包括鐵水中元素 氧化，爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。其各項成渣量及成分分別列于 35， 36， 37?？傇考捌涑煞秩绫?38 所示 第二步：計算氧氣消耗量 氧氣消耗量是消耗項目與供入項目之差，詳見表 310 所示 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 Si Mn P S Fe [C]→ {CO} 85%= [C]→ {CO2} 15%= [Si]→ (SiO2) [Mn]→ (MnO) [P]→ (P2O5) [S]→ {SO2} 1 /3= [S]+(CaO)→ (CaS)+(O) 2/3= * (CaS) [Fe]→ (FeO) 56/72= [Fe]→ (Fe2O3) 112/160= 0. 461 入渣 入渣 入渣 入渣 入渣 (表 38) 入渣 (表 38) 合計 入渣組分之和： 成渣量 *由 CaO 還原出的氧量；消耗的 CaO 量 56/32= 劉偉平 ：設(shè)計一座年產(chǎn) 150 萬噸良坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間 8 表 36 爐襯蝕損的成渣量 爐襯蝕損量 成渣組分（ kg） 氣態(tài)產(chǎn)物（ kg） 耗氧量（ kg） (據(jù)表 24) CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 C→ CO %85%28/12= C→ CO2 %15%44/12=8 C→ CO,CO2 %(85%16/12+15%32/12)= 合計 表 37 加入熔劑成渣量 類別 加入量 成渣組分 (kg) 氣態(tài)產(chǎn)物 (kg) (kg) CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2 螢石 輕燒白云山 石灰 2 *1 *2 *3 合計 成渣量 *1 石灰加入量計算如下：由表 35~37 可知， 渣中已含（ CaO） =+++= 渣中已含（ SiO2） =+++= 因設(shè)定的終渣堿度為 R= 故石灰加入量 [R∑(SiO2)∑(CaO)]/(%CaO石灰 R%SiO2 石灰 ) (31) =(3)/(%3%) = *2 為 (石灰中 CaO 含量 )(石灰中 S→ CaS 的 CaO 量 )。 *3 為由 CaO 還原出的氧量，計算方法同表 35 之注 表 38 總渣量及其成分 爐渣成分 CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS 合計 元素氧化 石灰成渣 爐 襯 輕燒白云石 螢石成渣量 ① ② 總渣量 % 100 *總渣量計算如下：因為表 38 中除 FeO 和 Fe2O3 發(fā)外的渣量為 ：+++++++=， 而終渣 ∑（ FeO） =12%(表 34)， 故總渣量為： ()%= ① (FeO)量 =%= 江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 ② (Fe2O3)量 =4 .8%= 第三步：計算爐氣及其成分表 39， 311 1) 礦石 ,煙塵中的鐵及氧量：假定礦石中的 FeO、 Fe2O3全部被還原成鐵 ， 則有： 煙塵帶走鐵量 =(%56/72+%112/160)= 煙塵消耗氧量 =( %16/72+%48/160)= 其它造渣劑的 Fe2O3帶入量和氧量忽略不計 2) 爐氣成分、重量及體積 ① 當(dāng)前爐氣體積 V1由元素氧化和造渣劑帶入的氣體重量見下表 表 39 氣體來源及重量、體積 來源 鐵水 /kg 爐襯 /kg 輕燒白云石 /kg 石灰 /kg 螢石 合計 體積 /Nm3* CO CO2 SO2 H2O 合計 V1= *氣體體積 =氣體重量 ② 當(dāng)前氧氣消耗重量及體積 表 310 氧氣消耗量 元素氧化 煙塵鐵氧化 爐襯碳氧化 石灰硫還原氧 合計 耗氧量 /kg 則當(dāng)前實際氧氣消耗的體積量： VO2=③ 爐氣總體積 Vg， 爐氣總體積為： Vg=元素氧化生成的體積 +水蒸氣的體積 +爐氣中自由體積 +爐氣中氮?dú)怏w積 即 Vg=V1+{O2}爐氣 V g+[VO2+{O2}爐氣 V g {N2}氧氣 /{O2}氧氣 ，式中 ， {O2}爐氣 為爐氣中自由氧含量， %； {N2}氧氣 為 氧氣中氮?dú)獬煞?； {O2}氧氣 為氧氣中氧氣成分。 整理得：氧氣氧氣爐氣爐氣氧氣氧氣 }/{}{}{}{1 }/{}{2222221 2 ONOO ONVVV Og ?? (32) =[+%/%]/[%%%/%] = ④ 爐氣中自由氧體積及重量 Vf=%=%Vg= Nm3 Wf=32⑤ 爐氣中氮?dú)鈿怏w體積及重量 Vn2=(+) %/%= Nm3 Wn2=28 表 311 爐氣組元的重量和體積 爐氣組元 CO CO2 SO2 O2 N2 H2O 合計 重量 /kg 體積 / Nm3 體積百分?jǐn)?shù) 100 3) 充入 氧氣消耗量及體積 劉偉平 ：設(shè)計一座年產(chǎn) 150 萬噸良坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間 10 WO2∑=++= VO2∑=(+)/32++=