【導(dǎo)讀】高爐本體和渣鐵處理系統(tǒng)設(shè)計是煉鐵車間設(shè)計的重要部分。理方式的設(shè)計均借鑒了國內(nèi)外先進(jìn)高爐的情況。設(shè)計采用了陶瓷杯爐缸爐底，選擇銅冷。卻壁作為高熱負(fù)荷區(qū)的冷卻設(shè)備。高爐冷卻方式采用軟水密閉循環(huán)進(jìn)行冷卻。場平坦化，爐前設(shè)備選型機(jī)械化程度高，選用除塵設(shè)施改善出鐵場操作環(huán)境。

　　

【正文】 平衡梁； 5— 齒環(huán)； 6— 軸座； 7— 軸； 8— 鐵水罐； 9— 傳動齒輪； 10— 減速機(jī)； 11— 減震器 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 17 鑄鐵機(jī) 鑄鐵機(jī)是把鐵水連續(xù)鑄成鐵塊的機(jī)械化設(shè)備。一般年產(chǎn) 10 萬噸以上的獨立煉鐵車間或年產(chǎn) 300~25 噸的聯(lián)合企業(yè)都應(yīng)設(shè)置鑄鐵機(jī)。與爐前鑄鐵相比它不僅能提高生產(chǎn)率，而且能夠保證生鐵質(zhì)量，減輕工人勞動強(qiáng)度。 鑄鐵機(jī)按滾輪固定的形式可分為兩類：一類是滾輪安裝在鏈帶兩側(cè)，鏈帶運(yùn)行時滾輪沿著固定軌道前進(jìn)，稱為滾輪移動式鑄鐵機(jī)；另一類是吧滾輪安裝在鏈帶下面的固定支座上，支撐鏈帶，稱為固定滾輪式鑄 鐵機(jī)。二者相比，滾輪固定式是固定的，每個環(huán)節(jié)上有兩個鐵模，故長度長些，接點大為減小，容易潤滑，運(yùn)行平穩(wěn)，鐵水噴濺少，備件消耗少，但制造維修復(fù)雜，需要滾珠軸承等配套件，鏈板為鑄鋼件，一次投資性大，運(yùn)行中鏈帶掉后不易處理，所以，一般用于大型煉鐵廠。滾輪移動式恰好相反，容易制造，但運(yùn)行狀況不好，國內(nèi)多用于中小型煉鐵廠 [20]。 爐渣處理 高爐生產(chǎn)的爐渣經(jīng)過適當(dāng)處理可做良好的建筑材料。它可以做礦渣水泥、渣磚、濕碾混凝土、泡沫渣和渣棉等。目前，國內(nèi)高爐普遍采用水沖渣處理方法，特殊情況的采用于渣生產(chǎn)，在爐前直接進(jìn) 行沖渣棉的高爐很少。 水淬渣按過濾方式的不同可分為以下幾種方式： ① 過濾池過濾。有代表性的 OCP 法和我國大部分高爐都采用的改進(jìn)型OCP 法，即沉渣池法或沉渣池加底過濾池法。 ② 脫水槽脫水。有代表行的是 RASA 法，水田法。 ③ 機(jī)械脫水。有代表性的是螺旋法、 INBA 法、圖拉法。 圖拉法水淬渣 ：用高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械粒化輪配合低轉(zhuǎn)速脫水轉(zhuǎn)鼓處理熔渣。 ①工藝設(shè)備簡單，占地面積?。? ②可以處理含鐵量小于 40％的熔渣； ③耗水量小，渣水比為 1:1 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 18 圖 圖 拉法水淬渣工藝流程圖 高爐本體和出鐵場設(shè)計方案 根據(jù)上述對文獻(xiàn)資料的總結(jié)分析，按照高爐設(shè)計先進(jìn)、合理、可行、經(jīng)濟(jì)的原則，本設(shè)計擬采用如下方案：采用陶瓷杯爐底爐缸；出鐵場設(shè)計為雙矩形出鐵場，用 INBA 法水沖渣處理爐渣。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 19 第二章 煉鐵工藝計算 高爐物料平衡計算 原料條件及平衡計算 [22] 1. 原料條件 包頭地區(qū)原料成分見表 ～ 表 礦石成分表 (%) 成分 TFe Mn P S F FeO CaO 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 生礦 硅礦 石灰石 續(xù)表 成分 SiO2 MgO Al2O3 RxOy K2O Na2O CO2 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 生礦 硅礦 石灰石 表 焦炭成分表（ %） 固定碳 （ %） 灰分 （ %） SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 20 續(xù)表 揮發(fā)分 （ %） 有機(jī)物（ %） 合計 全硫 游離水 CO2 CO CH4 N2 H2 H N S （ S 全 ＝ S 有機(jī) ＋ FeS32/88＝ ＋ 32247。88＝ ） 表 煤粉成分表（ %） C H O N S H2O 續(xù)表 灰分（ %） SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO 合計 1. 原料成分：采用燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、生礦冶煉。礦比為 80： 10： 10。 2. 礦石成分經(jīng)補(bǔ)齊平衡計算后見表 3. 冶煉制鋼生鐵，規(guī)定生鐵成分 [Si]＝ %， [S]＝ % 4. 煉鐵焦比 K＝ 420 Kg/t，煤比 M＝ 110Kg/t 5. 規(guī)定爐渣堿度 R＝ CaO/ SiO2＝ 6. 元素在生鐵、爐渣與煤氣中的分配率見表 7. 選取鐵的直接還原度 rd＝ （ —），氫的利用率 ηH2＝ （ —） 8. 空氣濕度為 g/m3 9. 鼓風(fēng)濕度為 ψ＝ ＝ ，即 % 10. 富氧率 = 11. 熱風(fēng)濕度為 1200℃ 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 21 表 原料成分表（ %） 項目 TFe Mn P S FeO Fe2O3 CaO 燒結(jié)礦 球團(tuán)礦 生礦 硅礦 0 0 0 0 石灰石 0 0 0 0 混合礦 續(xù)表 項目 MgO SiO2 Al2O3 MnO MnO2 P2O5 FeS 燒結(jié)礦 0 球團(tuán)礦 0 生礦 0 0 硅礦 0 0 0 0 石灰石 0 0 0 混合礦 續(xù)表 項目 RxOy CO2 CaF2 K2O Na2O ∑n 燒結(jié)礦 0 100 球團(tuán)礦 0 100 生礦 0 0 0 100 硅礦 0 0 0 0 0 100 石灰石 0 0 0 0 100 混合礦 0 100 對于生礦，補(bǔ)齊平衡計算后 ∑n＝ 100 燒損 （其中含有結(jié)晶水） 對于混合礦，補(bǔ)齊平衡后 ∑n＝ 100 燒損 % 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 22 表 元素在生鐵爐渣煤氣中的分配率 項目 Fe K Mn Na P S 生鐵 爐渣 0 煤氣 0 0 0 0 0 2. 配料計算 以 1t 生鐵作為計算單位，進(jìn)行計算如下： （ 1） 根據(jù)鐵平衡求鐵礦石需要量。你 焦炭帶入的 Fe 量： )88 (420 ????? 煤粉倒入的 Fe 量： )(110 ??? 燃料帶入鐵量 Fef＝焦炭帶入 +煤粉帶入 =+= 計算礦石用量 A ＝ [1000﹙ － [Si] － [S] ﹚－ 100Fefη﹙ 1﹚ ]/[ η﹙ 1 TFe＋ 礦 ＋ 礦 η﹙ 2﹚ ] ＝ [1000﹙ － － ﹚－ ]/[＋ ＋ ]＝ Kg ﹙ 2﹚ 生鐵成分計算 [Fe] ＝﹙ ATFe/100＋ Fef﹚ ＝﹙ ＋ ﹚ ＝ [P] ＝﹙ AP 礦 /100＋焦炭中 P 帶入量﹚ /10 ＝﹙ ＋ 42062/142﹚ /10＝ [Mn] ＝ AMn 礦 /100η﹙ 2﹚ /10＝ ＝ [C] ＝ 100－ [Fe] － [Si] － [Mn] － [P] － [S] ＝ 100－ － － － － ＝ 生鐵成分表如表 表 生鐵成分表（ %） 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 23 項目 Fe Si Mn P S C ∑ 比例 （ 3） 熔劑用量計算 根據(jù)堿度平衡求石灰石用量。 礦石量 A 帶入的 CaO 量： = 焦炭帶入的 CaO 量： ??? 煤粉帶入的 CaO 量： ??? 共帶入的 CaO 量： ++= 礦石量 A 帶入的 Si02 量： ?? 焦炭帶入的 Si02 量： ??? 煤粉帶入的 Si02 量： ??? 還原 Si消耗的 Si02 量： ??? 共帶入的 Si02 量： ++= 由計算可見 Si02 量小于 CaO 量，故原料中加入作為 Si02 溶劑。 硅石用量： 0 1 5 ??? ?? （ 4）渣量及爐渣成分計算 爐料帶入的各種爐渣組分的數(shù)量為： ∑CaO＝ +＝ ∑SiO2＝ ＋ ＝ ∑MgO=+420+110+ = ∑Al2O3=+420+110+ ＝ Kg 渣中 MnO 量＝ 71/55＝ Kg 渣中 FeO 量＝ 72/56＝ Kg 渣中 CaF2 量＝ ＝ Kg 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 24 渣中 K2O 量＝ ＝ Kg 渣中 Na2O 量＝ ＝ 渣中 RexOy 量＝ ＝ Kg 每噸爐料 全部含 硫量 ： +420+110+ ＝ 進(jìn)入生鐵的硫量＝ 1000%＝ Kg 進(jìn)入煤氣的硫量＝ ＝ 進(jìn)入渣中的硫量＝ ＝ Kg 爐渣組成列入表 表 爐渣組成 項 目 CaO MgO SiO2 Al2O3 MnO FeO 數(shù)量Kg 成分 % 項目 K2O Na2O RexOy CaF2 S/2 ∑ 數(shù)量Kg 成分 % 爐渣性能校核： 爐渣實際堿度 R＝ ＝ 物料平衡計算 已知 rd＝ （ — ） ， ηH＝ （ — ） ，空氣濕度為 g/m3.鼓 風(fēng)濕度為 ψ＝ 物料平衡計算的步聚為： 1 、 風(fēng)口前燃燒的碳量。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 25 焦炭帶入固定碳量： 283 0 ?? 煤粉帶入固定碳量： 9 ?? 共計燃料量： += 生成 CH4 的碳量： = 熔于生鐵的碳量： 1000= 還原 Mn 消耗的碳量： 100012 /55= 還原 Si消耗的碳量： 100024/28= 還原 P 消耗的碳量： 100060/62= 還原 Fe 消耗的碳量： 100012/56= 其他因素直接還原耗碳量： ++= 直接還原消耗的碳量： Cd=+++= 每屯生鐵的氧化碳量： co == 風(fēng)口前燃燒的碳量： Cb== 風(fēng)口前燃燒的碳量占爐總碳量的質(zhì) 量分?jǐn)?shù)： 100%=% 2 、 根據(jù)碳平衡計算風(fēng)量。 1m3 鼓風(fēng)中的氧的濃度： ++= 風(fēng)口前燃燒的碳需要氧量： （ 212） = 量煤粉可供給： 110（ +） = 給則每屯生鐵鼓風(fēng)量： Vb 2 1 22 3 1 ?? ）（ m3 3 、 計算煤氣各組分的體積和成分。 （ 1） CH4 體積： 由燃燒碳素生成的 CH4 量： 焦炭揮發(fā)分含 CH4 量： 420 進(jìn)入煤氣的 CH4 量： += （ 2） H2 體積： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 26 由鼓風(fēng)中水分分解出的 H2 量： = 炭揮發(fā)分及有機(jī)物中的含 H2 量： 420（ +） 煤粉分解 出的 H2 量： 110（ +） 3 入爐總 H2 量： ++=3 在噴嘴條件下，參加還原反應(yīng)的 H2 量為入爐總量 H2 量的 5 范圍（ — ）， 即： = 生成 CH4 的 H2 量： 2=3 進(jìn)入煤氣的 H2 量： =3 高爐中氫的還原度（假定還原氫均參與浮氏體的還原） ri(H2)＝ H2r56/﹙ [Fe] 1000﹚＝ 56/﹙ 1000﹚＝ （ 3） CO2 體積： 由 礦石中帶入的 CO2 體積 0 m3 熔劑 (硅石 )分解出的 CO2 體積 0 m3 焦炭帶入的 CO2 體積， VCO2＝ 420＝ m3 由爐料共帶入 VCO2＝ 高級氧化鐵還原生成的 CO2 體積： VCO2＝ AFe2O3A＝ ＝ m3 礦石中 MnO2 還原成 MnO 生成的 CO2 體積： VCO2＝ AMnO2＝ 87/103＝ 由 FeO 還原成 Fe 生成的 CO2 體積： VCO2＝ 1000[Fe] ﹙ 1－ rd－ ri﹙ H2﹚ ﹚ ＝ 1000 （ ） ＝ 另外， H2 還參加還原反應(yīng)，即相當(dāng)于同體積的 CO 參加反應(yīng)，所以， CO2 生成 量的應(yīng)減去 總計間接還原生成的 CO2 量 ： ++= 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 27 石灰石分解出來的 CO2 量 ： 煤氣中的 CO2 總量 VCO2＝ ++＝ (4) CO 體積： 風(fēng)口前燃燒碳生成的 CO 量： VCO＝ Cb＝ ＝ 各種元素 直接還原生成的 CO 量： VCO＝ Cd＝ ＝ 焦炭揮發(fā)分中的 CO 量： 420 間接還原消耗的 CO 量： 則煤氣中總 CO 量： ++= (5) N2 體積： 鼓風(fēng)帶入的 N2 量 ＝ VbN 2b（ 1ψ） ＝ ﹙