【正文】 系………………………………………………………………………… 鋼渣處理系統(tǒng) 鋼渣水淬 用返回渣代替部分造渣劑 含塵污水處理系統(tǒng)第6章 專題論文………………………………………………. …………………………………………………… …………………………………………………………….結(jié)論…………………………………………………………………………………………………參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………………致謝…………………………………………………………………………………………………附錄…………………………………………………………………………………………………附錄…………………………………………………………………………………………………第1章 緒論 鋼鐵工業(yè)的發(fā)展鋼鐵工業(yè)是原材料工業(yè)，也是基礎(chǔ)工業(yè)。鋼鐵工業(yè)又是用途廣、用量大的材料，鋼鐵工業(yè)和各經(jīng)濟(jì)部門的發(fā)展密切相關(guān)，各經(jīng)濟(jì)部門使用鋼材的數(shù)量和品種質(zhì)量是不盡相同的，因此產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化和發(fā)展將直接影響到鋼鐵工業(yè)的發(fā)展速度和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。加工制造業(yè)快速發(fā)展時(shí)期，例如：汽車制造業(yè)、造船、農(nóng)業(yè)機(jī)械、家用電器等等，板材扁平材比例增長較快。鋼鐵是經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)材料。因此，我國鋼產(chǎn)量的增長勢態(tài)也將減緩。表11 20002010年中國鋼鐵年產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)年代粗鋼產(chǎn)量(萬噸)鋼材產(chǎn)量(萬噸)20001285013146200115163157452002182371920020032223423500/241192004272802973920053531037117200642266466852007489665646120085004958177/58434200957357/5678469626/6924420106943279627圖11 20002010年中國鋼鐵年產(chǎn)量示意圖現(xiàn)在我國鋼鐵企業(yè)面臨的問題：（1）受一度時(shí)期國家擴(kuò)建基礎(chǔ)設(shè)施、房產(chǎn)投資快速增長等市場因素和研發(fā)投入不足的影響，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不合理，高端產(chǎn)品、新產(chǎn)品比重偏低。（3）資源保障程度低，節(jié)能減排水平尚需提高。（5）產(chǎn)能過剩與成本上升并存，經(jīng)濟(jì)效益水平偏低。（2）在企業(yè)發(fā)展上，有只注重鋼鐵主業(yè)發(fā)展，向既做強(qiáng)鋼鐵主業(yè)，又向鋼鐵上游產(chǎn)業(yè)鏈延伸的一業(yè)為主，適度發(fā)展相關(guān)多元產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。（4）在科技創(chuàng)新上，要由消化引進(jìn)技術(shù)集成創(chuàng)新，逐步向更多的原始發(fā)明創(chuàng)新、能引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)變。不應(yīng)單純追求產(chǎn)品的數(shù)量和速度，要特別注意保證產(chǎn)品的質(zhì)量與厲行節(jié)約，降低生產(chǎn)成本，注重經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。（2）設(shè)計(jì)中的重大技術(shù)決定和方案必須緊密結(jié)合我國的具體情況，保證技術(shù)先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)合理相結(jié)合，在技術(shù)方案可靠的前提下，盡量節(jié)省基建投資。（3）加強(qiáng)協(xié)作建廠，加強(qiáng)聯(lián)合，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)區(qū)域合作，以減少用于解決供水、供電、供氣、交通運(yùn)輸及職工文化生活福利等方面的投資。如生產(chǎn)和基建所需的一切物資應(yīng)盡可能在當(dāng)?shù)鼗驀鴥?nèi)取得供應(yīng)。 （5）設(shè)計(jì)應(yīng)充分體現(xiàn)社會(huì)主義制度對勞動(dòng)者安全與健康的關(guān)懷，應(yīng)把環(huán)境保護(hù)提到重要的位置。特別是“三廢”的排除不應(yīng)影響職工住宅區(qū)和附近居民點(diǎn)的生活與健康。 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：產(chǎn)品方案確定，轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)（轉(zhuǎn)爐公稱容量及座數(shù)確定、爐型尺寸計(jì)算等），氧槍設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)爐主廠房的設(shè)計(jì)（車間設(shè)備選擇及布置，各跨間的設(shè)計(jì)），輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。衡陽景色優(yōu)美、氣候溫和衡陽是一座有著二千多年歷史的名城，地處五岳獨(dú)秀南岳衡山之南，傳說“北雁南飛、至此歇翅?；亍保屎怅栍址Q“雁城”。湘江航道建成后，千噸級貨船可常年直達(dá)長江。 產(chǎn)品方案 煉鋼產(chǎn)品方案主要取決于軋鋼對坯料的要求，同時(shí)也要考慮到目前轉(zhuǎn)爐所能冶煉的品種，連鑄所能澆鑄的鑄坯斷面及尺寸(坯重)，以及它們各自在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的合理性，使煉鋼能力與軋鋼能力相平衡。在制定產(chǎn)品方案時(shí)必須把技術(shù)上的先進(jìn)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)上的合理性很好地統(tǒng)一起來。在制定金屬平衡時(shí)。為了制定煉鋼產(chǎn)品方案，首先要把鋼鐵聯(lián)合企業(yè)三大主體車間的生產(chǎn)計(jì)劃流程作出，然后根據(jù)軋材要求，最終確定煉鋼產(chǎn)品方案。 冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學(xué)成分本設(shè)計(jì)冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學(xué)成分見表21所示。表22 產(chǎn)品方案鋼 種連鑄坯產(chǎn)量/(萬t②連鑄坯規(guī)格：鑄坯斷面尺寸（mm2），取決于軋材產(chǎn)品類型和軋機(jī)的規(guī)格，如果是生產(chǎn)型材（角鋼、工字鋼、輕軌鋼、圓鋼等），軋機(jī)為1700軋機(jī)，可采用方形鑄坯，其斷面應(yīng)為250mm1600mm，如果是生產(chǎn)板材，則應(yīng)采用板坯。鑄坯單重。它包括吹煉時(shí)間（即吹氧時(shí)間，與供氧強(qiáng)度有關(guān)），輔助時(shí)間（兌鐵水、加廢鋼、取樣、測溫、倒渣、出鋼和補(bǔ)爐等），以及耽誤時(shí)間（檢查爐襯、清理爐口、因調(diào)度不及時(shí)的等待，設(shè)備臨時(shí)故障）等三部分。冶煉周期是決定轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率的最主要的因素。按照產(chǎn)品方案中各品種的生產(chǎn)比例，可求出轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間，見表24。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（指吊車對準(zhǔn)，等鐵水以及調(diào)度的不平衡）和設(shè)備故障。一般非作業(yè)天數(shù)波動(dòng)在10～35天，即作業(yè)率為90%～97%。 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。主要取決于爐襯材料和吹煉過程中的維護(hù)情況。上修爐方式爐底采用固定式死爐底，適用于大型轉(zhuǎn)爐，下修爐方式采用可拆卸活動(dòng)爐底。轉(zhuǎn)爐的冷修過程，包括冷卻、拆爐、檢修煙罩、砌爐、烘爐等幾個(gè)步驟。 表15 轉(zhuǎn)爐冷修計(jì)劃 h冷 卻拆 爐檢修煙罩砌 爐烘 爐合 計(jì)88524 轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的確定按轉(zhuǎn)爐“一吹一”方案考慮，年出鋼爐數(shù)為：根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果并參照轉(zhuǎn)爐系列，確定轉(zhuǎn)爐公稱容量為即吊車的起重能力必須大于轉(zhuǎn)爐最大出鋼量和鋼包（有襯）的重量之和，并應(yīng)有一定的富余能力。表16 與轉(zhuǎn)爐配套的鋼包容量和澆注起重機(jī)的配合轉(zhuǎn)爐公稱容量/t50100120150200250300最大出鋼量/t60120150180220275320鋼包容量/t60120150180220275320澆注起重機(jī)/t100/32180/63/20225/63/20280/80/20360/100/20400/100/20450/100/20轉(zhuǎn)爐座數(shù)的確定。本設(shè)計(jì)選定1座公稱容量為250的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用“一吹一”方案。爐型的選擇和各部位尺寸確定得是否合理，直接影響著工藝操作、爐襯壽命、鋼的產(chǎn)量與質(zhì)量以及轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率。選擇爐型應(yīng)考慮因素如下：(1)要求爐型有利于煉鋼物理化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行，有利于金屬液、爐渣、爐氣的運(yùn)動(dòng)，有利于熔池的均勻攪拌；(2)有較高的爐襯壽命；(3)爐內(nèi)噴濺物要少，金屬消耗要低；(4)爐襯砌筑和維護(hù)方便，爐殼容易加工制造；(5)能夠改善勞動(dòng)條件和提高作業(yè)率。轉(zhuǎn)爐爐型按金屬熔池的形狀可以分為筒球型、錐球型和截錐型三種。筒球型熔池是由圓柱體和球缺體組合而成。與相同噸位其他兩種爐型的轉(zhuǎn)爐相比，它有較大的直徑，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，多用于200t以下的轉(zhuǎn)爐。我國1993年5月1日新頒布的YB9058—92《煉鋼工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》提出：≥150t的轉(zhuǎn)爐采用筒球型死爐底。與相同噸位的筒球型比較，錐球型熔池加深了，有利于保護(hù)爐底。在同樣熔池深度情況下，如底部尺寸適當(dāng)，熔池直徑會(huì)比筒球型大些，反應(yīng)面積有所增加，有利于脫除P、S。我國大型轉(zhuǎn)爐均采用這種爐型，如寶鋼300t轉(zhuǎn)爐、首鋼210t轉(zhuǎn)爐均為錐球型。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，熔池為平底，易于砌筑。冶金部技術(shù)規(guī)定中提出“公稱噸位不大于100t的轉(zhuǎn)爐可采用截錐型活爐底”。本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐的公稱容量是250t，選用錐球型死爐底。它表示每單位公稱噸位所需轉(zhuǎn)爐有效冶煉空間的體積，其單位是m3/t。爐容比過大，增加設(shè)備重量、廠房高度，耐火材料消耗也增加，因而使整個(gè)車間費(fèi)用增加，成本較高；而爐容比過小，爐內(nèi)沒有足夠的反應(yīng)空間，勢必引起噴濺，對爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導(dǎo)致金屬消耗增多，爐襯壽命降低，不利于提高生產(chǎn)率。隨著鐵水比和鐵水中Si、P、S含量增加，爐容比應(yīng)相應(yīng)增大。供氧強(qiáng)度增大時(shí)，吹煉速度較快，為了不引起噴濺就要保證有足夠的反應(yīng)空間，爐容比相應(yīng)增大些；(3)冷卻劑的種類。爐容比還與氧槍噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)?！?，小轉(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐則取下限。一般是在爐型設(shè)計(jì)完成以后，對H總/D殼進(jìn)行核算。因此，高寬比是轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)是否合理、各參數(shù)選擇是否恰當(dāng)?shù)囊粋€(gè)尺度。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的高寬(徑）～，小轉(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐取下限。筒球型轉(zhuǎn)爐主要尺寸如圖32所示。它主要與金屬裝入量和吹氧時(shí)間有關(guān)。Friedl由統(tǒng)計(jì)得到如下公式： D＝（） （3－2） 式中 G——轉(zhuǎn)爐公稱噸位，t。公式3－2適用于大型轉(zhuǎn)爐爐型的計(jì)算。表31 比例系數(shù)K的推薦值轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t＜3030～100＞100備 注比例系數(shù)K值～～～大噸位取下限、小噸位取上限 熔池深度熔池深度指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)，從金屬液面到爐底的高度。 錐球型熔池圖33 錐球型熔池各部位尺寸D熔池直徑；d1倒錐臺(tái)底面直徑；h1錐臺(tái)高度；h2球缺體高度熔池由倒錐臺(tái)和球缺兩部分組成，見圖33a，其體積為：根據(jù)統(tǒng)計(jì)，球缺曲率半徑，則。 A 爐口直徑在滿足兌鐵水和加廢鋼的前提下，應(yīng)盡量減少爐口直徑，以降低熱損失，減少空氣吸入，避免影響爐襯壽命和改善爐前操作條件。本設(shè)計(jì) 6290=選取為2830。一般為60176。大轉(zhuǎn)爐取下限，小轉(zhuǎn)爐取上限。 C 爐帽高度H帽 爐帽的總高度是截錐體高度與爐口直線段高度之和。其計(jì)算公式如下： H帽＝H斜+H直＝1/2（Dd口）+(300～400)爐帽容積為：本設(shè)計(jì)計(jì)算選取H直=400mm，則 H帽=H斜+H直=1/2（Dd口）+400 =1/2（62902830）+400 爐身尺寸 轉(zhuǎn)爐在熔池面以上爐帽以下的圓筒柱體部分稱為爐身。 A 出鋼口位置 出鋼時(shí)出鋼口應(yīng)處于鋼液最深處，這樣鋼水容易出凈，又不易下渣。 B 出鋼口角度 出鋼口角度是指出鋼口中心線與水平線的夾角，其大小應(yīng)考慮縮短出鋼口長度，有利維修、減少鋼水二次氧化及熱損失，所以出鋼口角度在15176。國外不少轉(zhuǎn)爐采用0176。角的出鋼口。本設(shè)計(jì)計(jì)算 選取為224。本設(shè)計(jì)無填料層。各部分爐襯和爐殼鋼板厚度可參照表32和表33所示。本設(shè)計(jì)選取鋼板材質(zhì)為14MnNb。國內(nèi)外一些轉(zhuǎn)爐爐型主要工藝參數(shù)見表34。)6012出鋼口內(nèi)徑d內(nèi)/mm17018020013出鋼口傾角/（176。濺渣是通過氧槍使用氮?dú)鈱t渣濺起，使其粘補(bǔ)至爐襯上。轉(zhuǎn)爐熱噴補(bǔ)是熱態(tài)時(shí)對轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯損毀部位進(jìn)行噴補(bǔ)的方法，熱噴補(bǔ)分為半干法、濕法兩種方法。 濕 法：，壓送到噴嘴進(jìn)行噴補(bǔ)的方法。nSiO2）、鉻酸鹽、磷酸鹽（三聚酸鈉）等。表35 補(bǔ)爐料成分噴補(bǔ)方法噴補(bǔ)料成分/%各種粒度所占比例/%水分/%MgOCaOSiO2＞＜濕 法9113109015～17半干法905257510～17 氧槍設(shè)計(jì)氧槍又稱噴槍或吹氧管，它是轉(zhuǎn)爐吹氧設(shè)備中關(guān)鍵性部件。氧槍是由噴嘴和槍身兩部分組成。在吹煉過程中，氧槍不僅要承受熔池中爐氣、爐襯的輻射、對流和傳導(dǎo)的復(fù)雜熱交換作用，而且由于熔池內(nèi)激烈的化學(xué)反應(yīng)造成了鋼液、爐渣對氧槍的沖刷作用。從圖34可知，槍身是由三層同心鋼管組成。 噴嘴類型的選擇與主要尺寸計(jì)算 噴嘴的類型本設(shè)計(jì)選用的是拉瓦爾型的噴嘴，噴孔數(shù)確定為四孔，整個(gè)噴嘴由收縮段、喉口段、擴(kuò)張段三部分構(gòu)成。 噴嘴主要尺寸的確定 （1）供氧量計(jì)算 根據(jù)物料平衡熱平衡計(jì)算得，每噸金屬氧耗量（標(biāo)態(tài)），氧氣利用率取85%，轉(zhuǎn)爐金屬收得率為92%，則轉(zhuǎn)爐噸鋼氧耗量由計(jì)算可得約為60m3/t，吹氧時(shí)間為18min，則供氧量（標(biāo)態(tài)）：即：Q＝（2）選用噴嘴出口馬赫數(shù) 馬赫數(shù)Ma的大小決定噴嘴氧氣出口速度，即決定氧射流對熔池的沖擊能力。當(dāng)馬赫數(shù)Ma＞，要求更高理論設(shè)計(jì)氧壓，這樣，無疑在技術(shù)上不夠合理，經(jīng)濟(jì)上也不劃算。50～100t轉(zhuǎn)爐，Ma=～；大于120t轉(zhuǎn)爐，Ma=～。（3）噴孔夾角 三孔噴嘴，為9176。；四孔噴嘴，為10176。；五孔噴嘴，為13176。本設(shè)計(jì)采用四孔噴嘴，選用噴孔夾角。實(shí)際氧流通過時(shí)必定有摩擦，不能全絕熱。(6)計(jì)算出口直徑依據(jù)Ma＝，查等熵流表得A/A喉＝A＝＝（7）計(jì)算擴(kuò)張段長度取半錐角為5176。＝（8）計(jì)算收縮段長度L收＝d喉＝56＝≈67mm收縮段半錐角希望為18176。最大不超過30176。收縮段入口處的直徑，一般希望為喉口直徑的2倍左右。有 (9)噴嘴喉口長度的確定喉口長度推薦為5～10mm。 選定供氧強(qiáng)度(標(biāo)態(tài))為I＝其計(jì)算如下所示：噴嘴進(jìn)口面積F1（：大氣絕對壓力，105Pa）內(nèi)層管