【正文】 計(jì)算，即 ： Tf = 1539 (100 + 8 +5 + 30 + 25) 4=1104 ℃ 鐵水物理熱 Q 物 = CsTf + Qf + C1( T —Tf )計(jì)算，即 ： Q 物 = 100[(110425) + + (13001104)] = kJ 式中 [%i]——鐵水中元素含量； △ Ti ——1%的元素使純鐵凝固溫度的降低值，參考高澤平《煉鋼工藝學(xué)》表 ； Cs、 Cl——分別為固態(tài)、液態(tài)的熱容量， kJ/kg 表 未加廢鋼和合金時(shí)的物料平衡表 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 項(xiàng)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 氮?dú)? 總計(jì) 100 總計(jì) 100 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 計(jì)算誤差 =｜收入項(xiàng) —支出項(xiàng)｜ /收入項(xiàng) 100% =｜ —｜ /100%=%. 熱平衡計(jì)算 為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，取加入爐內(nèi)的爐料溫度均為 25℃ 。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。 爐氣量及成分計(jì)算 爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣由 CO、 CO SO H2O、 N2和自由 O2 組成。 故總耗氧量 = + + = kg， 換算為標(biāo)準(zhǔn)體積為： 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 即冶煉 100 kg 鐵 水需要 3m 氧氣。 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(jì) /kg % CaO MgO SiO2 P2O5 MnO Al2O3 0． 09 CaF2 11 CaS FeO Fe2O3 總計(jì) 100 冶煉中的吹損計(jì)算 根據(jù)假設(shè)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 %。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(shí)際鐵氧化物為： （ FeO） = = ；其值列入表 。 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(jì)（ 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(yīng)占渣量總數(shù)的 85%。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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。 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 。 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(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(xué)》，取螢石加入量 4 kg/t，在本設(shè)計(jì)中，即為： 4= kg，其成分質(zhì)量計(jì)算見表. (質(zhì)量計(jì)算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?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)。 表 鐵水中元素氧化量、氧化產(chǎn)物量 元素 反應(yīng) 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(jì) *注：假定爐內(nèi)氣化脫硫 1/3；鐵的氧化由表 得出。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 表 鐵水中的元素氧化量 元素 /% 項(xiàng)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 。為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，以 100 kg 鐵水為計(jì)算基礎(chǔ)。 （ 2） 支出項(xiàng)：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。kg1 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(shè)條件 根據(jù)各類轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實(shí)際過程假設(shè)： （ 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?dú)狻g1K 1 熔化潛熱 /kJ 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(xiàng)目 固態(tài)平均熱容 /kJ 熱平衡是計(jì)算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的熱量收入（如鐵水物理熱、化學(xué)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(guān)系。本設(shè)計(jì)選定 2 座公稱容量為 250t 的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用 ―二吹二 ‖方案。 鑄坯收得率 鑄坯收得率：指爐產(chǎn)合格鑄坯與爐產(chǎn)鋼水量之比。一般非作業(yè)天數(shù)波動(dòng)在 10～ 35 天，即作業(yè)率為 90%～ 97%。 1 0 0 1 0 0 % 9 5 %365? ? ? ?轉(zhuǎn) 爐 一 年 有 效 作 業(yè) 天 數(shù) 36518轉(zhuǎn) 爐 作 業(yè) 率 ％ = 365 爐子非作 業(yè)天數(shù)，包括計(jì)劃停爐（指定期檢修），準(zhǔn)備（指修補(bǔ)出鋼口及貼補(bǔ)爐襯渣線處，清除爐口結(jié)鐵、更換氧槍等），等待（指吊車對(duì)準(zhǔn)，等鐵水以及調(diào)度的不平衡）和設(shè)備故障。 圖 金屬平衡表 轉(zhuǎn)爐車間作業(yè)指標(biāo) 注余鋼水 （ %） 氧化鐵皮 （ %） 切頭切尾 （ %） 精煉后鋼水 （ %） 事故及回爐鋼水 （ %） 中間包鋼水 （ %） 原坯 （ %） 中間包損失 （ %） 合格坯 510（ %） 清理?yè)p失 （ %） 廢品 （ %） 吹損 （ %） 廢鋼 精煉前鋼水 （ %） 精煉損失 （ %） 入轉(zhuǎn)爐鐵水 （ 99%） 預(yù)處理鐵水 583 鐵水損失 （ 1%） 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 按照產(chǎn)品方案，轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間，見表 。 表 冶煉的鋼種、代表鋼號(hào)及其化學(xué)成分 鋼 種 鋼 號(hào) 化學(xué)成分 w/% C Si Mn P S Cu Al 普碳鋼 Q235 ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ － Q275 ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ － 低合金鋼 16Mn ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ － 20MnSi ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ － 機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼 40Cr ~ ~ ~ ≤ ≤ － － 38CrSi ~ ~ ~ ≤ ≤ － － 金屬平衡 年產(chǎn)合格坯 510 萬 t。 表 產(chǎn)品方案 鋼 種 連鑄坯產(chǎn)量 /(萬 t綜上所述，新廠落建是非常必要的，也是可行的。攀枝花市作為全國(guó)城鄉(xiāng)統(tǒng)籌綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，這為攀枝花市的發(fā)展提供了新的歷史機(jī)遇。很好的原料供應(yīng)為新廠的落建奠定了基礎(chǔ)。h，為全國(guó)的 倍，四川省的 4 倍，攀西地區(qū)的 倍。h， 全市可開發(fā)量占理論蘊(yùn)藏量的 %，可開發(fā)量達(dá)到 萬 kw，年發(fā)電量可達(dá) 億 kw同時(shí)，優(yōu)越的地理位置更提供給我們?cè)谂手ㄊ薪冀ㄔO(shè)鋼廠的 條件 ： （ 1）目前，攀枝花市的公路建設(shè)與鐵路建設(shè)齊頭并進(jìn)，以高速公路為重點(diǎn)的公路建設(shè)加速發(fā)展， 2021 年間將形成濱江大道 —機(jī)場(chǎng)路 —炳仁大道 —渡仁西線內(nèi)環(huán)線和麗攀高速 —京昆高速 —西區(qū)仁和快速通道外環(huán)線兩條環(huán)形線路；鐵路建設(shè)將以 ―二縱一橫 ‖（南北向的 成昆鐵路和成昆鐵路二線和東西向昭攀麗鐵路）主干鐵路為主通道，區(qū)域性綜合交通樞紐的發(fā)展態(tài)勢(shì)開始顯現(xiàn)。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 設(shè)計(jì)概述 廠址選擇論證 本設(shè)計(jì)廠址選擇在四川攀枝花市郊，隨著四川省經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)鋼材的需求也在不斷上升。 此外，隨著社會(huì)對(duì)潔凈鋼的生產(chǎn)需求日益提高，迫切需要建立起一種全新的、能大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)純凈鋼的生產(chǎn)體系 [5]。 （ 4）尾氣的回收利用。 （ 2）鋼渣水淬工藝、鋼渣 ―悶渣 ‖處理、鋼渣用于燒結(jié)及其生產(chǎn)水泥等方面都有所發(fā)展 [3]。近年來，采用高效連鑄技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)連鑄機(jī)的改造取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是高拉速技術(shù)已經(jīng)引起了人們的高度重視。中國(guó)寶鋼等大型鋼廠從德國(guó)引進(jìn)的 CSP、 ISP 工藝流程逐漸走向成熟。 連續(xù)鑄鋼 （ 1）近終型連 鑄。 爐外精煉 爐外精煉方法都是一種或幾種精煉手段的綜合利用。采用副槍能再不倒?fàn)t的情況下，快速檢測(cè)轉(zhuǎn)爐熔池鋼水溫度、碳含量、氧含量以及取鋼樣渣樣等。國(guó)內(nèi)大力開展濺渣護(hù)爐技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用工作，使轉(zhuǎn)爐爐齡逐步提高到 30000 爐以上。在處理方法上， KR 機(jī)械攪拌法和噴吹法是最基本的兩種方法；在脫硫劑的選擇上，鎂基脫 硫劑是最佳的鐵水脫硫劑之一。如比利時(shí)冶金研究開發(fā)中心開發(fā)的 LDHC、新日鐵開發(fā)的 LDOB、川崎開發(fā)的 K