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正文內(nèi)容

年產(chǎn)510萬t鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼廠工藝設計本科[精選整理](編輯修改稿)

2025-01-12 00:59 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 年煉鋼時間年出鋼爐數(shù) ????? 11 12803爐39 95%6024365間煉一 爐鋼 的平 均冶 煉時 轉(zhuǎn)爐 作業(yè) 率6024365 ????????? =37 爐95%365 12803轉(zhuǎn)爐作業(yè)率年日歷天數(shù) 年出鋼爐數(shù)每天出鋼爐數(shù) ???? =年出鋼爐數(shù)年產(chǎn)鋼水量平均爐產(chǎn)鋼水量 ??? 根據(jù)上面計算結果并參照轉(zhuǎn)爐系列 , 為了減少車間內(nèi)的設備互相干擾,爐子座數(shù)不宜太多,但必須保持車間內(nèi)始終有固定數(shù)目的爐子在吹煉,以發(fā)揮生產(chǎn)潛力。本設計選定 2 座公稱容量為 250t 的頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐,采用 ―二吹二 ‖方案。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(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)之間的平衡關系。 熱平衡是計算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的熱量收入(如鐵水物理熱、化學熱)和熱量支出(如鋼水、爐渣、爐氣的物理熱、冷卻劑溶化和分解熱)之間的平衡關系。 原始數(shù)據(jù)的選取 原材料成分 原材料成分 見 表 ~表 。 表 鐵水、廢鋼成分( %) 原料 C Si Mn P S 溫度 /℃ 鐵水 1300 廢鋼 25 表 渣料和爐襯材料成分( %) 種類 CaO SiO2 MgO Al2O3 S P CaF2 FeO Fe2O3 燒減 H2O C 石灰 88 礦石 螢石 白云石 爐襯 表 各材料的熱容 項目 固態(tài)平均熱容 /kJkg1K 1 熔化潛熱 /kJkg1 液(氣)態(tài)平均熱 /kJkg1K 1 生鐵 鋼 爐渣 爐氣 煙塵 礦石 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(論文) 7 表 反應熱效應( 25℃ ) 元 素 反 應 反應熱 /kJkg1 元素 C [C]+1/2O2=CO 10950 [C]+O2=CO2 34520 Si [Si]+O2=SiO2 28314 P 2[P]+5/2O2=P2O5 18923 Mn [Mn]+1/2O2=MnO 7020 Fe [Fe]+1/2O2=FeO 5020 [Fe]+3/2O2=Fe2O3 6670 SiO2 SiO2+2CaO=2CaOSiO2 2070 P2O5 P2O5+4CaO=4CaO P2O5 5020 假設條件 根據(jù)各類轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實際過程假設: ( 1)渣中鐵珠量為渣量的 8%; ( 2)噴濺損失為鐵水量的 1%; ( 3)熔池中碳的氧化生成 90%CO, 10% CO2; ( 4)煙塵量為鐵水量的 %,其中 wFeO 為 77%, wFe2O3=20%; ( 5)爐襯侵蝕量為鐵水量的 %; ( 6)爐氣溫度取 1450℃ ,爐氣中自由氧含量為總爐氣量的 %; ( 7)氧氣成分: %氧氣, %氮氣。 物料平衡計算 物料平衡基本項目: ( 1) 收入項:鐵水、廢鋼、溶劑(石灰、螢石、白云石)、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。 ( 2) 支出項:鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。 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。為了簡化運算,以 100 kg 鐵水為計算基礎。 渣量及其成分計算 ( 1)鐵水中元素氧化量 鐵水中各元素的氧化量見表 。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(論文) 8 表 鐵水中的元素氧化量 元素 /% 項目 C Si Mn P S 鐵水 鋼水 0 氧化量 注:脫磷率 85%~ 90% ,取 90%;脫硫率 30%~ 40% ,取 35%;鋼水中殘余錳占鐵水[ Mn]的 30%~40%,取 30%;鋼水中[ C]取規(guī)格下限,因合金加入后還要增碳 。 ( 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 。 表 鐵水中元素氧化量、氧化產(chǎn)物量 元素 反應 元素氧化量 /kg 耗氧量 /kg 氧化產(chǎn)物量 /kg C [C]+1/2O2=CO 90%= 16/12= 28/12= [C]+O2=CO2 10%= 32/12= 44/12= Si [Si]+O2=SiO2 32/28= 60/28= Mn [Mn]+1/2O2=MnO 16/55= 71/55= P 2[P]+5/2O2=P2O5 80/62= 142/62= S [S]+O2=SO2 1/3= 32/32= 64/32=* S [S]+(CaO)=(CaS)+[O] 2/3= ( 16) /32= 72/32= Fe [ Fe] +1/2O2=( Fe0) 16/56= * 2[Fe]+3/2O2=Fe2O3 48/112= 總計 *注:假定爐內(nèi)氣化脫硫 1/3;鐵的氧化由表 得出。 ( 3) 渣料的加入量 1)礦石加入量: 為了化渣,加入礦石 1%,即 1001% =1kg ,其成分質(zhì)量計算見表 。 表 礦石加入量及成分 成分 質(zhì)量 /kg 成分 質(zhì)量 /kg Fe2O3 1% = FeO 1% = SO2 1% = Al2O3 1% = CaO 1%= MgO 1% = S 1%≈ H2O 1% = 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(論文) 9 其中: [S]+(CaO)=(CaS)+[O] ( CaS)生成量 = 72/32≈ kg 消耗 CaO 量 = 56/32≈ kg 2) 螢石加入量 : 根據(jù)冶金局(部)轉(zhuǎn)爐操作規(guī)程,并參考《煉鋼工藝學》,取螢石加入量 4 kg/t,在本設計中,即為: 4= kg,其成分質(zhì)量計算見表. (質(zhì)量計算中各成分質(zhì)量百分數(shù)見表 ) 表 螢石加入量及成分 成分 質(zhì)量 /kg 成分 質(zhì)量 /kg CaF2 % = MgO % = SiO2 6% = P % = Al2O3 % = S %≈(忽略 ) H2O 2% = 其中: 2[P]+5/2O2=P2O5 (P2O5)生成量 = 142/62 = kg 3)白云石加入量 : 為了提高轉(zhuǎn)爐壽命,采用白云石造渣,控制渣中 w( MgO)在 6% ~ 8%范圍內(nèi)。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 ) 。 表 生白云石加入量及成分 成分 質(zhì)量 /kg 成分 質(zhì)量 /kg CaO 355% = MgO 333% = SiO2 33% = Fe2O3 31% = Al2O3 33% = 燒減 35% = 其中:燒減是白云石中 CaCO3 ` MgCO3分解產(chǎn)生的 CO2氣體 。 4)爐襯侵蝕量: 轉(zhuǎn)爐爐襯在爐渣作用下,將被侵蝕和沖刷進入渣中,本設計中取鐵水量的 %,即 100% = kg ,其成分質(zhì)量計算見表 (質(zhì)量計算中各成分質(zhì)量百分數(shù)見表 )。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(論文) 10 表 爐襯侵蝕量及成分 成分 質(zhì)量 /kg 成分 質(zhì)量 /kg CaO 52% = SiO2 2% = MgO 40% = C 5% = Al2O3 1% = 其中: 爐襯中碳的氧化與金屬中氧化生成的 CO 和 CO2比例相同。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%。 7)終渣總量及成分 : 根據(jù)表 ~表 中的數(shù)據(jù),確定終渣總量及成分,見表 ,若不計( FeO)、( Fe2O3),由表 中可得: CaO+MgO+SiO2+P2O5+MgO+Al2O3+CaF2+CaS= kg 已知 w( FeO) = 10% , w(Fe2O3) = 5% ,則其余渣應占渣量總數(shù)的 85%。故總渣量為 由此可知:( FeO) = 10% = kg, ( Fe2O3) = 5% = kg。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(論文) 11 由于礦石和白云石中帶入部分( FeO)和( Fe2O3) ,其含量參見表 和 ,實際鐵氧化物為: ( FeO) = = ;其值列入表 。 ( Fe2O3) = = .其值列入表 。 故 [Fe]氧化量 =56/72+ 112/160 = 表 終渣總量及成分 成分 氧化產(chǎn)物 石灰 /kg 礦石 /kg 白云石/kg 爐襯 /kg 螢石 /kg 總計 /kg % CaO MgO SiO2 P2O5 MnO Al2O3 0. 09 CaF2 11 CaS FeO Fe2O3 總計 100 冶煉中的吹損計算 根據(jù)假設條件,渣中鐵珠量為渣量的 8%,噴濺損失為鐵水量的 1%,煙塵損失為鐵水量的 %。故可得到: 渣中鐵珠量 = 8% = kg; 噴濺損失量 = 100 1% = kg; 煙塵鐵損失量 = 100 %( 77%56/72 + 20%112/160) = kg; 元素氧化損失 = kg; (見表 36) 吹損總量 = + + + = kg; 鋼水量 = 100 – = kg 氧氣消耗量計算 1)元素氧化耗氧 = kg; (見表 ); 2)煙塵鐵氧化耗氧 = 100%( 77%16/72 + 20%48/160) = kg; 3) 爐襯中碳氧化耗氧 = kg; (見表 下)。 故總耗氧量 = + + = kg, 換算為標準體積為: 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(論文) 12 即冶煉 100 kg 鐵 水需要 3m 氧氣。 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: 。 爐氣量及成分計算 爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣由 CO、 CO SO H2O、 N2和自由 O2 組成。其中: CO 來源于鐵水和爐襯中的碳氧化; CO2 來源于鐵水、爐襯中碳氧化,以及白云石和石灰石中的燒減量; SO2來源于鐵水中硫氧化; H2O 來源于礦石 和螢石中;N2來源于供氧時被帶入。自由 O2約占爐氣總量的 %,即以上氣體占爐氣總量的 %,則爐氣總量為: ( + + + + ) /% = m3 自由 O2量為 % = m3,其質(zhì)量為 32/ = kg。 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。 表 未加廢鋼和合金時的物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量 /kg % 項目 質(zhì)量 /kg % 鐵水 100 鋼水 石灰 爐渣 白云石 爐氣 礦石 煙塵 螢石 噴濺 爐襯 鐵珠 氧氣
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