【正文】 Abstract This design is based on the Kunming University of Metallurgy and Metallurgical Engineering, Energy Engineering Graduates Graduation design plan and to collect all the information which es form Yunnan Tiangao Nickel industry Co., LTd to carrg out the design. Design task: Design an annual output of million t of a good billet stainless steel converter plant. This article is designed annual output of million t of a good billet stainless steel converter plant， The main steel is 304 stainless steel of the steel plant, Under the given conditions and the characteristics of steel itself, Torpedo car is used to transport Hot Metal to the dephosphorization converter， then the molten iron is send into the AOD converter , the mixed liquid metal of highcarbon ferrochrome and nickel which is smelted by electric furnace is also send into the AOD converter, and refining. Only by using ladle to the casting. Based on the annual production of steel mills and steel a variety of categories，twoblowing smelting system of one 120t converter and the fivehole of the spray gun of Laval are being used ， twoblowing smelting system of two 200t AOD converter ，department of casting has a twoflow crosssection of the slab 250mm1600mm for the continuous casting machine and a sixflow crosssection of the billet 400mm400mm for the continuous casting machine. The main design content including: Material balance calculation and heat balance calculation, the calculation of major equipment selection, layout of Steelmaking plant, Finally , steel plant plan has been drawn. Keywords: Stainless Steel。 AOD。作為原材料工業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有不可替代的地位。它的發(fā)展與國家的基礎(chǔ)建設(shè)以及工業(yè)發(fā) 展的速度關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)。一般 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠冶煉碳素鋼，但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對鋼鐵材料的性能提出了越來越高的要求，不銹鋼制品因?qū)嵱?、耐用、美觀、衛(wèi)生被越來越廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域。不銹鋼最基本的特性是它在大氣條件下的耐銹性和在各種液體介質(zhì)中耐蝕性。當(dāng)鉻含量達(dá)到 %以上時 ， 鋼的特征發(fā)生突變，從易生銹到不銹，從不耐蝕到耐腐蝕，而且含鉻量 隨著鉻含量的不斷提高，其耐銹性和耐蝕性也不斷的提高。不銹鋼區(qū)別于其它鋼鐵材料的重要優(yōu)勢有 :耐腐蝕 、 高溫度中依然保持高的強(qiáng)度、光潔的外觀、易于加工，焊接，成型，制作、永久無磁性，適合于航空領(lǐng)域、優(yōu)良的抗疲勞性和抗沖擊性、耐高低溫度、持久耐用。 第 一 章 產(chǎn)品方案的規(guī)劃與設(shè)計 產(chǎn)品方案的確定及金屬物料平衡表 產(chǎn)品方案的確定 (1) 主鋼種 304(標(biāo)準(zhǔn)號 GB/T)占 40% 表 11 主鋼種 304 成分 化學(xué)成分 C Si Mn P S Cr Ni 含量 (%) ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 17 ~19 8~11 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σb≥672Mpa 屈服點(diǎn) σs(MPa)≥271 硬度 (HV)=165 伸長率 δ5(%)≥40 應(yīng)用領(lǐng)域： 304 是一種通用性的不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能 (耐腐蝕和成型性 )的設(shè)備和機(jī)件，例如：家庭用品 ( 2 類餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、鍋爐、浴缸 )，汽車配件 (風(fēng)擋雨刷、消聲器、模制品 )，醫(yī)療器具、建材，化學(xué)，食品工業(yè)，農(nóng)業(yè)，船舶部件等。 (3) 鋼種 2205(標(biāo)準(zhǔn) GB/T)占 15% 表 13 鋼種 2205 的成分 化學(xué)成分 C Si Mn P S Cr Ni Mo 含量 (%) ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 22~23 ~ ~ 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σb≥640Mpa 屈服點(diǎn) σs(MPa)≥862 硬度 (HV)=273 延伸率： δ≥25% 應(yīng)用領(lǐng)域：雙相不銹鋼 2205 合金是由 21%鉻 ,%鉬及 %鎳氮合金構(gòu)成的復(fù)式不銹鋼。2205 雙相不銹鋼的屈服強(qiáng)度是奧氏體不銹鋼的兩倍，這一特性使設(shè)計者在設(shè) 計產(chǎn)品時減輕重量 。 (4)鋼種 316(標(biāo)準(zhǔn) GB/T)占 25% 表 14 鋼種 316 的成分 化學(xué)成分 C Si Mn P S Cr Ni Mo 含量 (%) ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ 16~ 10~14 ~ 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 σb≥620Mpa 屈服點(diǎn) σs(MPa)≥310 延伸率： δ≥30% 應(yīng)用領(lǐng)域： 316 不銹鋼， ， 因添 加 Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，可在苛酷的條件下使用；加工硬化性優(yōu) (無磁性 )。 表 15 產(chǎn)品大綱 產(chǎn)品 304 316L 2205 316 產(chǎn)品所占比例 (%) 40 20 15 25 金屬平衡圖 煉鋼廠生產(chǎn)的物料平衡是指某一時期進(jìn)入該廠的各項原材料的量與同一時期生產(chǎn)出來的合格坯 (錠 )量，排出的爐渣、工業(yè)垃圾、廢氣以及可回收的煙塵等的量所作的平衡計算。煉鋼過程 消耗的原料以金屬料 (鋼鐵原料與合金料 )量為最大，所以物料平衡中宜以金屬料平衡為主。 合 格 坯2 6 0精 軋 切 頭2 . 6 0成 品2 4 9 . 5 0氧 化 鐵 皮2 . 6 01 . 0 0 %9 5 . 9 6 %1 . 0 0 %廢 品5 . 3 02 . 0 4 %連 鑄 廢 品2 . 6 21 . 0 0 %鋼 坯2 6 2 . 6 3 9 9 . 0 %連 鑄 切 頭3 . 7 9中 間 罐 結(jié) 殼3 . 2 5中 間 包 鋼 水2 7 0 . 7 51 . 2 0 % 1 . 4 % 9 7 %0 . 4 %氧 化 鐵 皮1 . 0 8事 故 廢 鋼1 . 9 1鋼 包 鋼 水2 7 2 . 6 69 9 . 3 %0 . 7 %冶 煉 廢 鋼5 . 8 6熔 損1 4 . 6 6入 爐 的 金 屬 料2 9 3 . 1 89 3 . 0 0 %2 . 0 0 % 5 . 0 0 %外 購 金 屬2 6 2 . 8 98 9 . 6 7 %直 接 回 爐 料2 2 . 7 3間 接 回 爐 金 屬7 . 5 67 . 7 5 % 2 . 5 8 %渣 損1 0 . 3 41 7 . 0 0 % （ 0 . 4 4 ）3 0 . 0 0 %（ 4 . 4 0 ）7 0 . 0 0 % （ 1 0 . 2 6 ）9 3 . 0 0 % （ 1 . 0 0 ）7 . 0 0 % （ 0 . 0 8 ）8 3 . 0 0 % （ 2 . 1 6 ） 圖 11 常規(guī)弧形連鑄機(jī)連鑄熱裝工藝的金屬料流程圖 (單位： wt/a) 合金元素對不銹鋼組織 (性能 )的作用 不銹鋼的組織是由鋼的化學(xué)成分決定的。一類是奧氏體形成元素，另一類是鐵素體形成元素。所謂的鐵素體，就是晶格中的原子的排列形式是體心立方晶體。從下圖 12 可以看到各元素的當(dāng)量值和由當(dāng)量比所決定的組織。在不銹鋼中多將鎳和鉻配合使用，以獲得奧氏體－鐵素體雙相組織或單相奧氏體組織，使鋼具有更好的耐蝕性和良好的形變及焊接性能。在某種情況下，鉬還能夠提高鉻鎳不銹鋼的抗晶間腐蝕的能力。在奧氏體不銹鋼中加銅，可顯著提高其在硫酸中的耐蝕性。但錳本身并不防蝕，不能單獨(dú) 使用，只用以代替部分的鎳。但是，不銹鋼的強(qiáng)度和硬度則隨不銹鋼的含碳量的增加而提高，因此，用以制造要求高硬度和高耐磨性的滾動軸承、刃具、彈簧等不銹鋼，其含碳量較高，但需相應(yīng)提高其含鉻量 (如 9Cr18)。 鋁和硅能在鋼的表面形成一層致密的氧化 膜，提高鋼的耐蝕性。 此外， S 降低鋼的延展性及韌性，沖擊韌性的下降最為嚴(yán)重 。 P 提高鋼的強(qiáng)度，降低塑性和韌性，碳量越高引起的脆性越大 ，改善鋼的耐磨性和耐蝕性及切削加工性能，但對焊接性能不利。 第 二 章 工藝流程的選擇與論證 根據(jù)鋼種特性，設(shè)計中采用的煉鋼工藝流程大致如下： 高碳鉻鐵、金屬鎳板 → 電爐熔化 鐵水供應(yīng) (混鐵車 )→ 脫磷轉(zhuǎn)爐 →AOD 轉(zhuǎn)爐 → 鋼包 → 連鑄 下面具體地描述各個環(huán)節(jié)中采用的具體方法及其原因。 煉鋼廠的物料運(yùn)輸方式包括：吊車運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸和皮帶運(yùn)輸。設(shè)計中鐵水由混鐵車運(yùn)輸至 脫 磷轉(zhuǎn)爐 進(jìn)行 脫磷硫得到磷硫較低的鋼水，得到的鋼水 經(jīng)扒渣倒入煉鋼 鋼 水罐，經(jīng)稱量后送至 AOD 轉(zhuǎn)爐跨，再用吊車，吊上 鋼 水罐，入 AOD 轉(zhuǎn)爐 ，并 兌 入高碳鉻鐵、金屬鎳的熱熔混合液 。 散裝料包括生石灰、白云石、鐵礦石、氧化鐵皮、焦炭等。散裝料由成品料倉和中間倉經(jīng)皮帶運(yùn)輸至地下料倉，再由皮帶運(yùn)往高位料倉。把鐵合金自卸式料罐用汽車、火車運(yùn)到主廠房 爐子 跨，再用吊車卸入車間鐵合金料倉，經(jīng)皮帶運(yùn)輸至高位料倉儲存，經(jīng)稱量后由皮帶機(jī)及中間料斗加入 電爐 中 熔化 。 脫磷轉(zhuǎn)爐 由于 AOD 轉(zhuǎn)爐不能脫磷，因此入 AOD 的鋼水要求磷很低，脫磷轉(zhuǎn)爐的主要目的是把鐵水中的磷脫的足夠的低，同時脫去大部分的硫。一爐鋼的吹氧時間設(shè)計中為 16 分鐘，冶煉周期為33 分鐘。渣中 CaO 含量、堿度隨冶煉時間延長逐漸提高，中期提高速度稍慢；渣中氧化鐵 (FeO)含量前后期較高，中期降低；渣中 SiO MnO、 P2O5含量取決于鋼中 Si、 Mn、 P 氧化的數(shù)量和熔渣中其他組成含量的變化。出鋼溫度約 1650～ 1680℃ 。裝入制度有三種：定量裝入、定深裝入、分階段定量裝入法 。 轉(zhuǎn)爐煉鋼的裝入量是指煉一爐鋼時鐵水和廢鋼的裝入數(shù)量，它是決定轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量、爐齡及其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素之一。 轉(zhuǎn)爐一般有底吹、頂吹和頂?shù)讖?fù)合吹。 氧氣轉(zhuǎn)爐的頂?shù)讖?fù)合吹煉是指：由轉(zhuǎn)爐頂部吹氧氣 +底部吹惰性、中性氣體 (或部分氧氣 +石灰粉 )的煉鋼方法。 頂吹轉(zhuǎn)爐 操作靈活，可以控制脫碳、脫磷同時進(jìn)行，熔渣氧化性高，成渣條件好 ，但熔池攪拌差，熔池成分、溫度不均勻性大，容易產(chǎn)生噴濺和金屬損失，渣中有很高的氧化鐵 (FeO)；底吹轉(zhuǎn)爐熔池攪拌強(qiáng)烈，可以避免過氧化，吹煉平穩(wěn)、金屬損失少，但成渣慢，且冶煉過程中，渣中的氧化鐵 (FeO)不高，不利于石灰熔化，冶煉初期不能形成高的氧化鐵 (FeO)、一定堿度及流動性的爐渣；爐底耐火材料的壽命不長，噴嘴的維 護(hù)困難。因此設(shè)計中就采用頂?shù)讖?fù)合吹轉(zhuǎn)爐。 在轉(zhuǎn)爐冶煉的過程中最重要的是終點(diǎn)碳的控制，那直接關(guān)系到最后所出鋼水能否達(dá)到所煉鋼種的要求。 (1) 低增碳法 轉(zhuǎn)爐煉綱終點(diǎn)控制方法之一。該法省去了中途倒?fàn)t取樣和校正補(bǔ)吹，因而生產(chǎn)率高；終渣好，有利于減少噴濺和提高供氧強(qiáng)度；但 增加廢鋼用量，廢鋼比高，且必須采用低硫、低灰分并 干燥 的增碳劑。 這種方法在吹煉終點(diǎn)時不但熔池的硫、磷和溫度等符合出鋼要求，而且熔池中 的 碳加上鐵合金帶入的碳也能符合所煉鋼種的規(guī)格，不需再專門向金屬追加增碳劑增碳。提高一次命中率是發(fā)揮拉碳法優(yōu)越性的重要手段。 ―高拉碳法 ‖控制終點(diǎn)，由于縮短了冶煉時間，終點(diǎn)鋼水含氧量較低，溶于鋼液中的氫氣、氮?dú)庖草^少，鋼液的內(nèi)生非金屬夾雜物少，從而減少了鋼中氣體對鋼性能的影響，鋼水質(zhì)量有明顯改善。但是 ―高拉碳法 ‖爐內(nèi)熱量收入少，不利于提高廢鋼比。 AOD 轉(zhuǎn)爐精煉 鋼水爐外精煉又稱鋼水二次精煉或二次煉鋼。幾乎任何一種