【正文】 皮帶 皮帶廢鋼準(zhǔn)備區(qū) 閥門室 倒罐站 高位料倉 中位合金料倉 稱量斗35/15t吊車 氧槍 120t鐵水罐 稱量斗 渡車 合金匯總斗 脫硫、扒渣 匯總斗 旋轉(zhuǎn)漏斗一次煙氣 溜管 120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐3 擋渣出鋼 二次煙氣 汽化煙罩 120t鋼包 集煙罩 渣罐 余熱鍋爐 吹氬、LF、RH/VD 除塵器 熱渣處理間一級文氏管、彎頭脫水器 連鑄 放散 渣罐車外運二級文氏管、彎頭脫水器圖11 煉鋼廠工藝流程圖第二章 轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡 原始數(shù)據(jù)（收集） 鐵水成分和溫度鐵水溫度與成分如表21所示。其它副原料、混料、錳礦等由汽車運往地下料倉，經(jīng)皮帶運往爐頂料倉。鐵合金采用皮帶運輸至中位料倉，經(jīng)稱量后由皮帶機(jī)及中間料斗加入鋼水罐中。把鐵水到入鐵水罐中用混鐵車運輸，進(jìn)入鐵水倒罐間，經(jīng)脫硫扒渣后的鐵水到入煉鋼鐵水罐，經(jīng)稱量后送至加料跨，再用吊車，吊上鐵水罐，兌鐵水入轉(zhuǎn)爐。 鋼廠組成本鋼廠主要由主廠房及有關(guān)輔助車間組成，其中包括：混鐵車修灌庫、煉鋼主廠房、熱潑渣間、煉鋼水處理、燃?xì)庠O(shè)施、除塵系統(tǒng)、熱力設(shè)施、區(qū)域變電所、廠區(qū)鐵路、公路。由此可見，經(jīng)過LF精煉工藝對成分和溫度進(jìn)行微調(diào)，再入VD精煉爐深度脫氧，使得齒輪鋼完全滿足生產(chǎn)技術(shù)要求[1]。(d) VD：測量渣厚，按渣厚3(kg)計算加入硅石，按規(guī)格中上限計算加入硫化亞鐵，硫的收得率為70%。出鋼溫度為1650~1670℃，碳錳鉻調(diào)至規(guī)格中限。(c) LF：采用3~10mm電石顆粒造電石渣。操作要點如下：(a) 配料：爐料由生鐵、碳素返回鋼、廢鋼等組成，%~%。因此，LF精煉后鋼包入VD罐進(jìn)行真空脫氣。LF爐是國內(nèi)許多冶金廠家普遍采用的一種爐外精煉方式，主要用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、軸承鋼、齒輪鋼。(d) 表面強(qiáng)化技術(shù)強(qiáng)力噴丸可焊合齒輪表面的發(fā)紋，去除表面黑色氧化物，提高表面硬度和致密度，減少切削加工造成的表面損傷，改善齒輪的內(nèi)應(yīng)力分布，是提高齒輪壽命和可靠性的重要措施。日本企標(biāo)規(guī)定晶粒度必須6級以上。壓窄淬透性帶的關(guān)鍵在于化學(xué)成分波動范圍的嚴(yán)格控制和成分均勻性的提高，可通過建立化學(xué)成分淬透性的相關(guān)式、通過計算機(jī)輔助預(yù)報和補(bǔ)加成分、收得率的精確計算進(jìn)行控制。表11 產(chǎn)品大綱鋼種代表鋼號產(chǎn)量(萬噸)比例(%)齒輪鋼20CrMnTi、16MnCr15CrNi20CrMnBH120普碳鋼Q23Q25Q275100硬線鋼670、775Mn、80、80Mn40軸承鋼GCrGCrG20CrMo、9Cr137CrA35重軌鋼U71Mn30管線鋼X6X80、GB 1416430表12 典型鋼種化學(xué)成分鋼種牌號化學(xué)成分，w%CSiMnP ≤S ≤W(N)W(O)齒輪鋼20CrMnTi~~~≤50ppm≤20ppm16MnCr5~≤~≤50ppm≤15ppm普碳鋼Q235≤≤≤硬線鋼80Mn~~~軸承鋼GCr4~~~重軌鋼U71Mn~~~管線鋼X65≤≤≤(b) 窄淬透性帶的控制。這是由于鋼中氧含量的降低，氧化物夾雜隨之減少，減輕了夾雜物對疲勞壽命的不利影響。 生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)工藝路線的選擇齒輪鋼：轉(zhuǎn)爐→LF→VD→連鑄；普碳鋼：轉(zhuǎn)爐→連鑄；硬線鋼：轉(zhuǎn)爐→LF→RH→連鑄→高速線材軋制；軸承鋼：轉(zhuǎn)爐→LF爐精煉→RH爐真空處理→連鑄→緩冷或熱送→軋材；重軌鋼： 轉(zhuǎn)爐→LF→RH→連鑄；管線鋼：轉(zhuǎn)爐→LF→RH→鈣處理→連鑄； 典型鋼種生產(chǎn)工藝論證1） 齒輪鋼生產(chǎn)技術(shù)要求(a) 低氧含量控制。本廠鑄坯選擇方坯，生產(chǎn)鋼種為：齒輪鋼、普碳鋼、硬線用鋼、軸承鋼、重軌鋼、管線鋼，在“十二五”規(guī)劃的指導(dǎo)下，根據(jù)市場需求，制定產(chǎn)品大綱。本鋼廠定位于未來優(yōu)質(zhì)齒輪鋼的生產(chǎn)，旨在改變國內(nèi)落后的變速器齒輪，進(jìn)入先進(jìn)的鋼材生產(chǎn)強(qiáng)國行列?！兑?guī)劃》提出的主要目標(biāo)之一，要將“進(jìn)口量較大的高強(qiáng)高韌汽車用鋼、硅鋼片等品種實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，國內(nèi)市場占有率達(dá)到90%以上；船用耐蝕鋼、低溫壓力容器板、高速鐵路車輪及車軸鋼、高壓鍋爐管等高端品種自給率達(dá)80%。據(jù)《規(guī)劃》指出，根據(jù)各行業(yè)用鋼需求，預(yù)測2015年關(guān)鍵鋼材品種消費量。生產(chǎn)方式為全連鑄。圍繞純凈鋼生產(chǎn)，研究開發(fā)出鐵水“三脫”預(yù)處理、高效轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)、全自動吹煉控制與濺渣護(hù)爐等重大新工藝技術(shù)，降低了生產(chǎn)成本，大幅度提高了生產(chǎn)效率。3） 轉(zhuǎn)爐綜合優(yōu)化時期（1990 年以后）。對轉(zhuǎn)爐煉鋼的穩(wěn)定性和終點控制的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。2） 轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉時期（1970~1990 年）。以轉(zhuǎn)爐大型化技術(shù)為核心，逐步完善了轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備。這些國家和地區(qū)鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展和壯大對于推動其汽車、造船、機(jī)械、電器等工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)騰飛都發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展到今天的水平，鋼鐵作為最重要的基礎(chǔ)材料之一的地位依然未受到根本性影響，而且，在可預(yù)見的時間內(nèi)，這個地位也不會因世界新技術(shù)和新材料的進(jìn)步而削弱。人們生活離不開鋼鐵，人們從事生產(chǎn)或其他活動所用的工具和設(shè)施也都要使用鋼鐵。由于鐵在地殼中占5%，分布比較集中，適合大量開采和大規(guī)模冶煉加工，故在所有金屬材料中屬于成本低、儲量大、用途廣和可再生利用材料。國民經(jīng)濟(jì)各個部門都離不開金屬材料，目前，盡管陶瓷材料、高分子材料和復(fù)合材料發(fā)展很快，但是金屬材料在今后很長時間內(nèi)仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。設(shè)計一座年產(chǎn)355萬噸全連鑄轉(zhuǎn)爐煉鋼車間鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用：材料技術(shù)，能源技術(shù)和信息技術(shù)是構(gòu)成人類現(xiàn)代文明的三大支柱，材料是人類社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)。材料又分為金屬材料、無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料，金屬材料是現(xiàn)代文明的重要支撐材料，沒有金屬材料便沒有人類的物質(zhì)文明。金屬材料包括鋼鐵材料和有色金屬材料兩大類，是整個原材料工業(yè)體系的重要組成部分，它與能源工業(yè)和交通運輸業(yè)一樣，是構(gòu)成國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。鋼鐵是用途最廣泛的金屬材料，人類使用的金屬中，鋼鐵占90%以上。鋼鐵產(chǎn)量往往是衡量一個國家工業(yè)化水平和生產(chǎn)能力的重要標(biāo)志，鋼鐵的質(zhì)量和品種對國民經(jīng)濟(jì)的其他工業(yè)部門產(chǎn)品的質(zhì)量，都有著極大的影響。縱觀世界主要發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展史，不難看出鋼鐵材料工業(yè)的發(fā)展在美國、前蘇聯(lián)、日本、英國、德國、法國等國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都都起到了決定性的作用。轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展可劃分為三個時期：1） 轉(zhuǎn)爐大型化時期（1950~1970 年）。先后開發(fā)出大型化轉(zhuǎn)爐設(shè)計制造技術(shù)、OG 法除塵與煤氣回收技術(shù)、計算機(jī)靜態(tài)與副槍動態(tài)控制技術(shù)、鎂碳磚綜合砌爐與噴補(bǔ)掛渣等護(hù)爐工藝技術(shù)。這一時期，由于連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了全連鑄的煉鋼車間。為了改善轉(zhuǎn)爐吹煉后期鋼渣反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡，實現(xiàn)平穩(wěn)吹煉的目標(biāo)，綜合頂吹、底吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點，研究開發(fā)出各種頂?shù)讖?fù)吹煉鋼工藝技術(shù)，在世界上迅速推廣。這一時期，社會對純凈鋼的生產(chǎn)需求日益增加，迫切需求建立起一種全新的、能大規(guī)模廉價生產(chǎn)純凈鋼的生產(chǎn)體制。2第一章 煉鋼廠概述 產(chǎn)品大綱的制定 產(chǎn)品大綱制定依據(jù)本設(shè)計是年產(chǎn)良坯355萬噸良坯的煉鋼車間。隨著鐵路、機(jī)械、汽車、造船、電力等行業(yè)在“十二五”期間的加速發(fā)展，拉動關(guān)鍵鋼材需求。其中鐵路用重軌380萬噸，鐵路車輪、車軸鋼60萬噸，軸承鋼500萬噸，齒輪鋼250萬噸；合金彈簧鋼450萬噸；合金模具鋼50萬噸；造船板1600萬噸；高壓容器用鋼板160萬噸；汽車用冷軋及鍍鋅薄板1400萬噸；油井管470萬噸；電站用高壓鍋爐管70萬噸；硅鋼片650萬噸；不銹鋼1600萬噸?！笨梢姡凇笆濉逼陂g優(yōu)鋼特鋼的需求旺盛，將是鋼貿(mào)商拓展市場的一個重點。以市場為導(dǎo)向，考慮到資源的綜合利用，為了降低生產(chǎn)成本。 產(chǎn)品大綱本設(shè)計冶煉的鋼種、代表鋼號及其年產(chǎn)量見表11，典型鋼種化學(xué)成分見表12?，F(xiàn)代滲碳鋼對氧含量的限制并不遜色于軸承鋼，國內(nèi)外大量研究表明，隨著氧含量的降低，齒輪的疲勞壽命大幅度提高。通過LF鋼包精煉加VD真空脫氣后，%，日本采用雙真空工藝（真空脫氣，真空澆鑄）%的超低氧水平。滲碳齒輪鋼要求淬透性帶必須很窄，且要批量之間的波動性很小，以使批量生產(chǎn)的齒輪的熱處理質(zhì)量穩(wěn)定，配對嚙合性能提高，延長使用壽命。(c) 組織控制技術(shù)細(xì)小的奧氏體晶粒對鋼材及制品的性能穩(wěn)定有重要意義。帶狀組織是影響齒輪組織和性能均勻性的重要原因，對鋼的冶煉到齒輪的熱處理各個環(huán)節(jié)適當(dāng)控制，可以顯著減小帶狀組織的影響。2）LF→VD冶煉齒輪鋼工藝電爐單煉齒輪鋼已成為歷史。新型汽車齒輪鋼要求氧含量≤%，鋼液需經(jīng)真空脫氣處理。MnCr5系列齒輪鋼要求成品硅≤%，冶煉有些難度。(b) UHP：%，P≤%,溫度為1640~1660℃。白渣精煉時間大于20min。鋼包扒渣，渣厚40~70mm。抽真空壓力≤100Pa，保持15min，喂鋁、出鋼。 煉鋼廠工藝流程圖煉鋼廠工藝流程圖如圖11所示。 運輸方式運輸方式包括：吊車運輸、鐵路運輸和皮帶運輸。廢鋼由火車、汽車運輸至廢鋼堆放場，由翻斗車短途運輸?shù)綇U鋼間，由廢鋼槽運往裝料跨。副原料生石灰、白云石、鐵礦石由成品料倉和中間料倉經(jīng)皮帶運輸至地下料倉，再由皮帶運往爐頂料倉。鋼渣由渣罐車運往處理間[2]。表21鐵水成分和溫度成分CSiMnPS溫度%0..351350℃注：該鐵水經(jīng)過用20 %金屬鎂和80 %CaO 脫硫劑機(jī)械攪拌處理。表22原料成分%CaOSiO2MgOAl2O3P2O5SCaF2Fe2O3CO2H2O石灰90/礦石/88/螢石///生白云石/////爐襯72C% = 18% 冶煉鋼種和廢鋼成分冶煉鋼種和廢鋼成分如表23所示。 反應(yīng)熱效應(yīng)各元素反應(yīng)熱效應(yīng)如表25所示。 爐渣量及爐渣成分的計算爐渣來自元素的氧化，造渣材料和爐襯侵蝕等。表26鐵水中各元素的氧化量%CSiMnPS備注鐵水+1350℃終點鋼水——氧化量轉(zhuǎn)表27說明：[Si]—堿性渣操作時終點Si量為痕跡；[P]—單渣法去P約89%；[Mn]—終點Mn余量約30~40% 這里取 34%；[S]—轉(zhuǎn)爐去S率約30%—40%，本設(shè)計取38%（鐵水預(yù)處理扒渣不凈以及各造渣劑中含硫使轉(zhuǎn)爐中有回硫，%%）；[C]—%%，%。3）造渣劑成分及數(shù)量① 礦石成分及重量的計算（）見表28。② 螢石成分及重量計算（）見表29。③ 爐襯成分及重量計算（）見表210。加入白云石的目的是可以提高爐襯抵抗熔渣的侵蝕，提高爐齡。表27鐵水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化產(chǎn)物元素 反應(yīng)式元素氧化（kg）耗氧（kg）氧化產(chǎn)物（kg）備注C + O2 = COC + O2 = CO2Si +O2 = SiO22Mn + O2 = 2MnO2P + O2 = P2O5S+O2=SO2設(shè)1/3S氣化S+CaO=CaS+O耗CaO=Fe+ O2 =FeO見表213及說明2Fe+ O2 = Fe2O3見表213及說明共計表28礦石成分及重量的計算成分重量（kg）成分重量（kg）CaOCaF2/SiO2Fe2O3MgOCO2/Al2O3H2OP2O5共計S**表29螢石成分及重量計算成分重量（kg）成分重量（kg）CaOCaF2SiO2Fe2O3MgO/CO2/Al2O3H2OP2O5/共計S**表210爐襯成分及重量計算成分重量（kg）成分重量（kg）CaOCaF2/SiO2Fe2O3MgOC*Al2O3H2O/P2O5/共計S/表211生白云石成分及重