【正文】 k） — — 第 24 頁 表 220 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng) 組員 化學(xué)反應(yīng) △（ kJ/mol） △（ kJ/kg） C ? ?? ? ? ?212C O CO?? 氧化反應(yīng) － 139420 － 11639 C ? ? ? ? ? ?22C O CO?? 氧化反應(yīng) － 418072 － 34834 Si ? ? ? ? ? ?22Si O SiO?? 氧化反應(yīng) － 817682 － 29202 Mn ? ?? ? ? ?212M n O M n O?? 氧化反應(yīng) － 361740 － 6594 P ? ?? ? ? ?2 2 552 2P O P O?? 氧化反應(yīng) － 1176563 － 18980 Fe ? ?? ? ? ?212F e O F e O?? 氧化反應(yīng) － 238229 － 4250 Fe ? ?? ? ? ?2 2 332 2F e O F e O?? 氧化反應(yīng) － 722432 － 6460 2SiO ? ? ? ? ? ?2222SiO Ca O Ca O SiO??成渣 反應(yīng) － 97133 － 1620 25PO ? ? ? ?2 5 2 54( ) 4P O Ca O Ca O P O??成渣 反應(yīng) － 693054 － 4880 3CaCO ? ? ? ?32Ca CO Ca O CO?? 分解反應(yīng) 169050 1690 3MgCO ? ? ? ?32M gCO M gO CO?? 分解反應(yīng) 118020 1405 第 25 頁 221 溶入鐵中的元素對鐵熔點的降低值 元素 C Si Mn P S Al Cr N、H、O 在鐵中的極限溶解度 無限 無限 溶入 1％元素使鐵熔點的降低值（ ℃ ） 65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 氮、氫、氧溶入鐵熔點的降低值（ ℃ ） ∑＝6 適用含量范圍（％） ＜ ≤3 ≤15 ≤ ≤8 ≤1 ≤18 計算步驟： 以 100kg 鐵水為基礎(chǔ) 第一步：計算熱收入 sQ 。設(shè)其加入量為 1W ，則 ? ?? ?1 %%% % 75%Wkg??????鋼 水 量焦 炭 含 碳 量 碳 回 收 率 ＝ ＝ 焦粉生成的產(chǎn)物如下： 表 216 焦粉生成的產(chǎn)物 碳燒損量（ kg） 耗氧量（ kg） 氣體量 *（ kg） 成渣量（ kg） 碳入鋼量（ kg） ％25％＝ 32/12＝ +（ +）％＝ ％＝ ％75％＝ * 2CO 、 2HO 和揮發(fā)分之總和 將表 21 21 216 合并歸類，得到總物料平衡表 217 第 23 頁 表 217 總物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量（ kg） % 項目 質(zhì)量（ kg） ％ 鐵水 鋼水 ++＝ 廢鋼 爐渣 ++＝ 石灰 爐氣 ++＝ 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 ++＝* 錳鐵 硅鐵 焦粉 合計 *可近似認為（ +）之氧量系 出鋼時鋼水二次氧化所帶入的 計算誤差：（ － ） /100％＝ ％ 熱平衡計算 計算所需原始數(shù)據(jù)： 各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（表 218）、物料平均熱容（表 219）、反應(yīng)熱效應(yīng)（表 420），溶入鐵水中的元素對鐵熔點的影響（表 221）。 爐氣含有爐氣中含有 CO、 2CO 、 2O 、 2N 、 2SO 和 2HO， 其中 CO、 2CO 、 2SO和 2HO可由表 25～表 27 查得， 2O 和 2N 則由爐氣總體積確定 .現(xiàn)計算如下?？傇堪ㄨF水中元素 第 13 頁 的氧化、爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。終點鋼水成分（表 21）造渣用溶劑及爐襯等原材料的成分（表 22），脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表 23）其它工藝參數(shù)（表 24） 表 21 鋼種、鐵水、廢鋼、和終點鋼水的成分設(shè)定值 C Si Mn P S 鋼種 Q235A 設(shè)定值 ≤ ≤ 鐵水設(shè)定值 廢鋼設(shè)定值 終點鋼水設(shè)定值 * 痕跡 *［ C］和［ Si］按實際生產(chǎn)情況選取 ［ Mn］、［ P］、［ S］分別按鐵水中相應(yīng)成分含量的 30%、10%、和 60% 留在鋼水中設(shè)定。氧槍升降裝置布置于轉(zhuǎn)爐的上方，這樣其結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，換槍迅速。 （ 3） 鋁鐵：合金化材料，也作脫氧劑。 鐵合金主要用來調(diào)整鋼液的成分、溫度并進行合金化處理。 （ 2） 螢石 ：用于稀釋爐渣，提高爐渣的活性。 設(shè)置高位料倉在于起到臨時儲料的作用，并利用重力方式向轉(zhuǎn)爐及時可靠的供料，保證轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)。地下料倉為地下式，便于火車或汽車或運 輸帶自動卸料。供應(yīng)系統(tǒng)包括散狀料堆場，地下料倉，由地下料倉送往主廠房的運料設(shè)施，轉(zhuǎn)爐上方高位料倉，稱量和向轉(zhuǎn)爐加料的設(shè)施。 （ 2） 對廢鋼進行清除處理，以清楚油污、泥沙等雜質(zhì)和有色金屬、毒品 等，使外形尺寸合格。 （ 3） 廢鋼中硫、磷的含量要低。 原材料的供應(yīng)及設(shè)備 鐵水的供應(yīng)和預(yù)處理 鐵水室轉(zhuǎn)爐煉鋼的 主要原料，高爐鐵水采用混鐵車運輸，經(jīng)預(yù)處理后轉(zhuǎn)運兌入轉(zhuǎn)爐。 澆 注跨與出坯跨 本設(shè)計中，全連鑄氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主體部分依然是主廠房部分，是以加料跨、爐子跨和澆鑄跨三個主體跨間為核心部分。 散裝料的各個高位料倉沿爐子跨縱向布置，在其頂部有分配皮帶機通過，高位料倉布置在緊靠煙道的后面，這樣煙道傾角較大，不易積灰。很多重要的生產(chǎn)設(shè)備與輔助設(shè)備都布置在這里，其中包括轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)，散裝料供應(yīng)系統(tǒng)和加料、供氧系統(tǒng)，底吹氣系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)，出渣、出鋼設(shè)施，拆修爐設(shè)備。鐵水預(yù)處理的方法式混鐵車噴吹法，同時脫硫、脫磷。鐵水預(yù)處理間和倒渣站位于煉鐵車間與鐵水倒灌站之間，且彼此平行布置。 車間組成 轉(zhuǎn)爐車間由以下各部分組成：主廠房（包括原料跨、爐子跨、精煉跨、澆注跨），鐵水預(yù)處理站及鐵水倒灌間，廢鋼堆間及配料間，鐵合金倉庫及散裝原料儲運設(shè)施，中間渣場，耐火材料倉庫，一、二次煙氣凈化設(shè)施及煤氣回收設(shè)施，水處理設(shè)施，分析、檢測及計算機監(jiān)控設(shè)施，備用備件庫，機修間，生活福利設(shè)施，水、電、氣供應(yīng)設(shè)施。方案的確定要求設(shè)計合理，能順利生產(chǎn)。首先因為在臨界含碳量以下，脫碳速率下降，熔池攪拌減弱，加強供氧只能促使鐵氧化而不能使碳去除。所以冶煉合金鋼應(yīng)與爐外精煉相結(jié)合．用鋼包爐完成合金化。高碳鋼增碳要很好控制，但軌鋼、硬線等用增碳法冶煉可以保證質(zhì)量合乎要求。高碳鋼終點 (FeO)低，脫磷時間短，因此需要采用雙渣操作，即在脫碳期開始時放掉初期渣，把前期進入渣中的磷放走，然而雙渣操作損失大量熱量和渣中的鐵，沒有特殊必要不宜采用。 轉(zhuǎn)爐冶煉中、高碳鋼雖然有一些困難，但也能保證鋼的質(zhì)量。所以用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的氧氣應(yīng)該是 99％以上的純氧。 鋼中氣體和夾雜物是評價鋼的冶金質(zhì)量的主要指標。小型頂吹轉(zhuǎn)爐有 天津 鋼廠 20t 轉(zhuǎn)爐、 濟南 鋼廠 13t 轉(zhuǎn)爐、 邯鄲 鋼廠 15t 轉(zhuǎn)爐、太原鋼鐵公司引進 的 50t 轉(zhuǎn)爐、包頭鋼鐵公司 50t 轉(zhuǎn)爐、武鋼 50t 轉(zhuǎn)爐、 馬鞍山 鋼廠 50t轉(zhuǎn)爐等；中型的有鞍鋼 150t和 180t 轉(zhuǎn)爐、 攀枝花 鋼鐵公司 120t 轉(zhuǎn)爐、 本溪 鋼鐵公司 120t 轉(zhuǎn)爐等； 20 世紀 80 年代寶鋼從日本引進建成具 70 年代末技術(shù)水平的 300t 大型轉(zhuǎn)爐 3 座、首鋼購入二手設(shè)備建成 210t 轉(zhuǎn)爐車間； 90 年代寶鋼又建成 250t 轉(zhuǎn)爐車間，武鋼引進 250 轉(zhuǎn)爐，唐鋼建成 150 轉(zhuǎn)爐車間，重鋼和首鋼又建成 80t 轉(zhuǎn)爐煉鋼車間；許多平爐車間改建成氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐車間等。以后，又在唐山、上海、 杭州 等地改建 了一批 ~5t 的小型氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐。由于轉(zhuǎn)爐煉鋼 速度快（煉一爐鋼約 10min，而平爐則需 7h），負能煉鋼，節(jié)約能源，故轉(zhuǎn)爐煉鋼成為當代煉鋼的主流 。隨著工業(yè) 的進一步發(fā)展，廢鋼越來越多。 （ 1）轉(zhuǎn)爐發(fā)展歷程 早在 1856 年德國人 貝斯 麥就發(fā)明了底吹酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法，這種方法是近代煉鋼法的開端，它為人類生產(chǎn)了大量廉價鋼，促進了 歐洲 的工業(yè)革命。轉(zhuǎn)爐煉鋼（ converter steelmaking）是以鐵水、廢鋼、鐵合金為主要原料，不借助外加能源，靠鐵液本身的物理熱和鐵液組分間化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量而在轉(zhuǎn)爐中完成煉鋼過程。 提交的內(nèi)容包括設(shè)計說明書一份（含專題和冶金專業(yè)相關(guān)外文文獻譯文各一篇），轉(zhuǎn)爐型圖、車間平面布置圖和剖面圖各一張。 第 I 頁 摘要 本設(shè)計簡要敘述了轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展狀況以及未來的技術(shù)動向，結(jié)合本專業(yè)所學(xué)的理論知識，在老師的指導(dǎo)下，設(shè)計一個年產(chǎn) 500 萬噸合格鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼廠，通過產(chǎn)品大綱的確定、轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡與熱平衡計算、轉(zhuǎn)爐的爐型設(shè)計、連鑄設(shè)備選擇、車間工藝設(shè)計及車間總體布置，確定了以兩座 250噸轉(zhuǎn)爐、及一臺連鑄機為主要生產(chǎn)設(shè)備。 關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)爐，煉鋼，連鑄，工藝設(shè)計。轉(zhuǎn)爐按耐火材料分為酸性和堿性，按氣體吹入爐內(nèi)的部位有頂吹、底吹和側(cè)吹；按氣體種類為分空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。但由于此法不能去除硫和磷，因而其發(fā)展受到了限制。在酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼法發(fā)明不到十年，法國人 馬丁 利用蓄熱原理，在 1864 年創(chuàng)立了平爐煉鋼法， 1888年出現(xiàn)了堿性平爐。 (2) 我國轉(zhuǎn)爐煉鋼發(fā)展 1951 年堿性空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法首先在我國唐山鋼廠試驗成功，并于1952 年投入工業(yè)生產(chǎn)。 1966 年上鋼一廠將原有的一 個空氣側(cè)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，改建成 3 座 30t 的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 第 2 頁 車間，并首次采用了先進的煙氣凈化回收系統(tǒng)，于當年 8 月投入生產(chǎn)，還建設(shè)了弧形連 鑄機與之相配套，試驗和擴大了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼 的品種。到 1998 年我國氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐共有 221 座，其中 100t 以下的轉(zhuǎn)爐有 188 座，（ 50~90t 的轉(zhuǎn)爐有 25 座），100200t 的轉(zhuǎn)爐有 23 座， 200t 以上的轉(zhuǎn)爐有 10 座，最大公稱噸位為 300t。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼反應(yīng)速率快，沸騰激烈，所以鋼中 H、 N、 O 含量較低， [H]為 (3～ 5)104％，[N]為 (2～ 4)103％，低碳鋼 [O]為 0． 06％～ 0． 10％。 低碳鋼是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要產(chǎn)品。轉(zhuǎn)爐鋼制造的各種結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、硬鋼絲等都已廣泛使用。增碳法是冶煉中、高碳鋼的另一種操作法，這時吹煉操作和低碳鋼一樣，只是在鋼包內(nèi)用增碳劑增碳，使含碳量達到丘岡紳的要求。 轉(zhuǎn)爐冶煉低合金鋼沒有特殊困難。另外，隨著對鋼的成分的控制要求不斷嚴格，為減少鋼性能的波動，要求成分范圍越窄越 第 3 頁 好。其次， [％ C][％ O]=，當 [％ C]= 時， [％ O]=，已經(jīng)是 [0]的飽和濃度，也就是說 ％ C 是脫碳的理論極限。 轉(zhuǎn)爐車間生產(chǎn)能力的確定 計算年出鋼爐數(shù) n 每一吹煉爐座的年出鋼爐數(shù) N 為 N＝ 1144 0 365 T?? ? ?=1440365％ 247。 主廠房工藝布置 原