【導(dǎo)讀】P=%、S=%，鐵水溫度1300℃，設(shè)計一座年產(chǎn)260萬t的不銹鋼車間。，決定冶煉工藝流程，編制產(chǎn)品大綱；指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，了明確的說明并表示了謝意。在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。對本文的研究做出重。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本。聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。務(wù)書和到云南天高鎳業(yè)有限公司收集的全部資料來進行設(shè)計的。設(shè)計任務(wù)為“設(shè)計一。不銹鋼，根據(jù)設(shè)計給定的條件和鋼種的特征，高爐鐵水采用混鐵車運輸至脫磷轉(zhuǎn)爐，金屬液進行精煉，得到的合格鋼水通過鋼包送至連鑄跨進行連鑄。

　　

【正文】 鐵中的極限溶解度(%) 無限 35 無限 溶入 1%的元素對 鐵熔點的降低值 (℃ ) 65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 ∑=6 適用含量范圍 (%) ≤3 ≤ 15 ≤ ≤ ≤1 ≤18 計算熱收入 Qs 熱收入項包括：鐵水物理熱；元素氧化熱及成渣熱；煙塵氧化熱；爐襯中碳的氧化熱。 (1) 鐵水物理 熱 Qw： 先根據(jù)純鐵熔點 ， 鐵水成分以及溶入元素對鐵熔點的降低值 (表 314，表 31 和表 317)計算鐵水熔點 Tt ， 然后由鐵水溫度和生鐵熱熔 (表 318和表 319)確定 Qw。 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。 表 318 元素氧化熱和成渣熱 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱和成渣熱 ∕㎏ C→CO 11639= C→CO 2 34834= Si→SiO 2 29202= Mn→MnO 6594= Fe→FeO 4250= Fe→ Fe2O3 6460= P→ P2O5 18980= P2O5→ 4CaO P2O5 4880= SiO2→ 2CaO SiO2 1620= 合計 (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)計算可得。 Qc=(75%56/724250+20%112/1606460)= (4)爐襯中碳的氧化熱 Q1：根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳 量確定。 Q1=14%90%11639+%14%10%34834= 故熱收入總值為： Qs=Qw+Qy+Qc+Q1=。 計算熱支出 Qz 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。 (1)鋼水物理熱 Qg: 先按求鐵水熔點的方法確定鋼水熔點 Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時的實際溫降 (通常前者為 40～ 60℃ ，后者約 3～ 5℃ /min，具體時間與盛鋼桶大 小和澆注條件有關(guān) )以及要求的過熱度 (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。 Tg=1536(65+5+30+25)6=1524℃ (式中： 、 、 和 分別為終點鋼水 C、 Mn 、 P 和 S 含量 ) Tz(出鋼溫度 )=1524+50+50+70=1694℃ (式中 50、 50 和 70 分別為設(shè)計計算出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的溫降和過熱度取值 ) Qg=[(152425)+272+(16941524)]= (2)爐渣物理熱 Qr：令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。根據(jù)其數(shù)量、相應(yīng)的溫度和熱容確定。詳見表 319。 表 319 某些物料的物理熱 項 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 噴濺金屬物理熱 合計 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)計算之。 Qb=(%1690+%1405)= (5)熱損失 Qq：其他熱損失帶走的熱量一般約占總收入的 3～ 8%， 本設(shè)計計算取5%，即： Qq=Qs5%= 5%= (6)廢鋼吸熱 Qf:用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即： Qf=QsQgQrQxQbQq= 故廢鋼加入量 Wf為： Wf=[()+272+()]= 即廢鋼比為 = % ?? =% 熱效率 η= %1 0 0???熱收入總量 廢鋼物理熱爐渣物理熱鋼水物理熱= % 若不計算爐渣帶走的熱量時： 熱效率 η= %100??熱收入總量 廢鋼吸熱鋼水物理熱 =% 結(jié)果列出熱平 衡表 表 320 熱平衡表 收 入 支 出 項目 熱量 ∕kJ % 項目 熱量 ∕kJ % 鐵水物理熱 鋼水物理熱 元素氧化熱和成渣熱 爐渣物理熱 其中 C 氧化 廢鋼吸熱 Mn 氧化 爐氣物理熱 P 氧化 煙塵物理熱 Si氧化 渣中鐵珠物理熱 Fe 氧化 噴濺金屬物理熱 SiO2 成渣 輕燒白云石分解熱 P2O5 成渣 熱損失 煙塵氧化熱 爐襯中碳的氧化熱 合計 合 計 AOD 轉(zhuǎn)爐平衡計算 物料平衡計算 在 AOD 轉(zhuǎn)爐中，其工藝過程有兩個階段：氧化期和還原期，分別計算如下。 兌入鋼水成分的計算 脫磷轉(zhuǎn)爐出來的鋼水和電爐熔化的混合金屬液一起兌入 AOD 轉(zhuǎn)爐，簡稱兌入鋼水。計算得基本原始數(shù)據(jù)如表 321 所示。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 %。兌入鋼水的成分計算如下： 表 321 冶煉鋼種、金屬鎳、高碳鉻鐵和脫磷轉(zhuǎn)爐鋼水的成分 (%) C Si Mn P S Cr Ni 0Cr18Ni9 ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 17~19 8~11 金屬鎳 ─ ─ ─ ─ ─ ─ 100 高碳鉻鐵 8 8 ─ 56 ─ 鋼水 0 ─ ─ 前面脫磷轉(zhuǎn)爐過來鋼水 ，設(shè)最終 (產(chǎn)品 )需金屬鎳 X Kg(鎳取下限值 )，高碳鉻鐵 Y Kg(鉻取中限值 )。則有： X XY ??? ； 56% XY? ??? 。 有以上兩式解得 X=； Y=。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 %。因此需加入電爐的高碳鉻鐵為： 247。(1－ )247。(1－ )=；金屬鎳為： 247。(1－ 1%)=。 則加入高碳鉻鐵帶入 AOD 的各元素的量如下： C:8%(1－ 5%)=； Si:2%(1－ 5%)=； P:%=； S:%=； Cr:56%(1－ %)=； Fe:(1－ 56%－ 8%－ 2%－ %－ %)=。 總計 。所以得到進入 AOD 的總爐料為： ++=。 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)。各項數(shù)據(jù)如下列表所示： 表 323 鋼水、廢鋼和終點鋼水的成分設(shè)定 成分含量 /% C Si Mn P S Cr Ni 鋼種 304 17 ~19 8~11 兌入鋼水 不銹 廢鋼 終點鋼水 痕跡 注： [Si]按實際生產(chǎn)情況??； 鉻的回收率在 98%以上 (取 %)；鎳的回收率在 99%以上 (取99%)；錳的回收率在 95%以上 (取 95%)；脫硫可達極低的水平 (小于 %)，設(shè)計計算時脫硫達80%，脫磷為 35%；脫碳至 %以下。 表 324 原材料成分 成分 /% 類別 CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C 灰分 揮發(fā)分 石灰 螢石 88 生白云石 爐襯 焦炭 表 325 其他工藝參數(shù)的設(shè)定 名 稱 參 數(shù) 終渣堿度 w(CaO)/w(SiO2)=2 螢石加入量 為鐵水量的 % 生白云石加入量 為鐵水量的 % 爐襯蝕損量 為鐵水量的 % 煙塵量 為鐵水量的 %(其中 FeO 為 75%， Fe2O3 為 20%) 噴濺鐵損 為鐵水量的 1% 渣中鐵損 (鐵珠 ) 為渣量的 6% 金屬中 C 的氧化 產(chǎn) 物 99%C 氧化成 CO， 10%氧化成 CO2 廢鋼量 本計算結(jié)果為 鋼 水量的 %，即廢鋼比為 % 計算時以 100Kg 兌入鋼 水為基礎(chǔ)進行計算 ： 第一步：計算總渣量及其成分。 總渣量包括 鋼水 水中元素氧化、爐襯蝕損量 和加入熔劑的成渣量。其各項成渣量分別列于表 32 32 328?？傇考捌涑煞秩绫?329 所示。 第二步：計算氧氣消耗量 氧氣實際消耗項目與供入項目之差，詳見表 330。 表 326 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]→ {CO2} Si [Si]→ (SiO2) 入渣 Mn [Mn]→ (MnO) 入渣 P [P]→ (P2O5) 入渣 S [S]→ {SO2} 0 .010 [S]+(CaO)=(CaS)+(O) ① 入渣 Cr [Cr] → (Cr2O3) 入渣 Fe [Fe]→ (FeO) 入渣 (表 327) [Fe]→ (Fe2O3) 入渣 (表 327) 合 計 成 渣 量 注：① CaO 還原出的氧量；消耗的 CaO 的量： 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 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 成渣量 注： 石灰加入量計算如下 :由表 326～ 328 可知，渣中已含 (CaO)= ， 渣中已含 (SiO2)= 。 因設(shè)定的終渣堿度 R=， 故石灰加入量為： [R∑w(SiO2)∑w(CaO)]/[w(CaO 石灰 )Rw(SiO2石灰 )]=。 表 329 總渣量及其 成分 爐渣成分 CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS Cr 合計 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)量分數(shù) /% 注： 總渣量計算如下：表 329中除 FeO和 Fe2O3外的渣量為 :。因終渣Σ w(FeO)=15%(見 表 325)， 而 (Fe2O3)/(FeO)=1/3， 即 (Fe2O3)=5%， (FeO)=%，設(shè)總渣量為 X，則有： +X5%+X %=X，解得 X=。所以 w(FeO) = %=； w(Fe2O3) = 5%= kg。 表 330 實際耗氧量 耗氧項 /kg 供氧項 /kg 實際氧氣消耗 量 /kg 鐵水中元素氧化耗氧量 (表 326) 爐襯中碳氧化耗氧量 (表 327) 石灰中 S與 CaO 反應(yīng)還原出的氧化量 (表 326) 煙塵中鐵氧化耗氧量 (表 325) 爐氣自由氧含量 (表 331) 合計 合計 第三步：計算爐氣量及其成分。 其結(jié)果如下表 331 所示 ： 表 331 爐氣量及其成分 爐氣成分 爐氣量 /kg 體積 /m3 體積分數(shù) /% CO CO2 SO2 H2O O2 N2 合計 由以上得到氧化期的物料平衡表如下表所示： 表 332 氧化期物料平衡表 收 入 支 出 兌入鋼水 石灰 螢石 生白云石 爐襯 100 鋼水 ① 爐渣 爐氣 噴濺 煙塵 氧氣 渣中鐵珠 合 計 合