【正文】 為轉(zhuǎn)爐煉鋼主要爐料的生鐵逐年增長, 為轉(zhuǎn)爐煉鋼鋼產(chǎn)量的大幅度增長提供了良好而充裕的原料條件, 平爐被淘汰, 充裕的生鐵資源， 給轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量的增長提供了良好條件, 因此轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量近年來獲得了快速增長。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的未來氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好，以及建廠速度快、投資少等許多優(yōu)點。由參考文獻(xiàn)[1]得知轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝各項指標(biāo)取決于鐵水的化學(xué)成分，所以提高鐵水成分質(zhì)量對轉(zhuǎn)爐煉鋼的優(yōu)化有著重要意義。所以其趨勢主要是：（1） 提高鋼水潔凈度鐵水預(yù)處理有助于改進(jìn)轉(zhuǎn)爐操作指標(biāo)及提高鋼的質(zhì)量。例如1989年日本經(jīng)預(yù)處理的鐵水比例為：NKK公司京濱廠為55%，新日鐵君津廠為74%，神戶廠為85%，川崎千葉廠為90%。然而在高爐煉鐵當(dāng)中很難脫硫，因為在高爐一系列復(fù)雜的氧化—還原反應(yīng)中，深脫硫的各種熱動力條件的能量不可避免地會增高硅含量并因此導(dǎo)致石灰及焦炭消耗的增加及產(chǎn)量的下降。如此低的硫分配系數(shù)使得在轉(zhuǎn)爐冶煉中難以實現(xiàn)深脫硫，并導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)在技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上的巨大消耗。而合理的作法是將脫硫過程從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來。鐵水原始硅含量低還可降低錳含量。錳在高爐里還原、然后在轉(zhuǎn)爐里氧化導(dǎo)致錳原料及錳本身不可彌補(bǔ)的巨大損失，而且還給各生產(chǎn)流程操作增加很多麻煩。在這種條件下，%%，但鋼的最終錳含量實際上都一樣（%%）。同時為節(jié)約低錳鐵在轉(zhuǎn)爐煉鋼中脫氧的用量，研究直接采用錳礦石的效果具有重要意義。鐵水中硅、錳含量低及無需脫硫，這些條件會改變造渣機(jī)理及動力特性，因為這時石灰消耗下降，渣量減少，渣堿度及氧化度增高。這樣就能在轉(zhuǎn)爐冶煉本身中多次利用渣，使渣具有很高的精煉能力。（3） 采用復(fù)合吹煉的吹煉方法因為復(fù)合吹煉能促進(jìn)各項冶煉參數(shù)穩(wěn)定，對熔池能進(jìn)行高水平攪拌，還能進(jìn)行檢測，并在預(yù)定的吹煉時間結(jié)束前的幾分鐘內(nèi)，正確使用此槍可保證極高的含碳量及鋼水溫度命中率，使90%95%的爐次都能在停吹后立即出鋼，無需再檢驗化學(xué)成分，也無需補(bǔ)吹，產(chǎn)量提高，補(bǔ)襯磨損也大大減少。這是在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法和氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法兩種方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種方法。[3]由參考文獻(xiàn)[3]可得知。從煉鋼熔池上部通過頂吹氧槍供應(yīng)煉鋼主要用氧，同時從埋入爐底的噴嘴將氧或惰性氣體，有時伴之必要的粉劑吹入熔池，以增強(qiáng)熔池的攪拌和相應(yīng)的冶金反應(yīng)。所以頂?shù)讖?fù)吹的相互彌補(bǔ)可以有效的改善純粹頂吹氧時所遇到的不良現(xiàn)象。除碳氧反應(yīng)的攪拌力決定于脫碳速率外，但是頂吹和底吹的攪拌力都能根據(jù)要求靈活調(diào)節(jié)。底吹法則具有攪拌力遠(yuǎn)大于頂吹法，熔池內(nèi)溫差小；CO燃燒率小，不生成泡沫渣，前期脫磷較困難；熔池接近平衡狀態(tài)，過氧化程度低等特點。調(diào)節(jié)底吹氣體流量可以按照冶金要求來改變?nèi)鄢財嚢枨闆r。熔池攪拌除碳氧反應(yīng)的攪拌力決定于脫碳速率外，頂吹和底吹的攪拌力都能根據(jù)要求靈活調(diào)節(jié)。（3） 底吹所用氣體有氬、氮、氧、二氧化碳、一氧化碳以及天然氣等。[4]由參考文獻(xiàn)[4]可得知（4） 頂?shù)讖?fù)吹的類型復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法名稱極多，大同小異，也各有特點?；谝陨戏诸?，各種復(fù)吹法可作如下歸納： (a) LD—KG，LBE，LD—OTB，NK—CB，LD—AB諸法。N2便宜，使用較多。為避免鋼液增氮，有時可使用Ar和CO2作為攪拌氣體，或在吹煉全程使用，或于吹煉后期使用。從爐底吹入O2或其他氧化性氣體攪拌熔池。． (c) K—BOP法。K—BOP法通過使用頂槍，可減少底部供氧量簡化了爐底結(jié)構(gòu)。都為克服OBM法渣中FeO含量少和CO燃燒量少帶來的爐料中廢鋼比小的缺點。（5） 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果復(fù)吹方法集合了頂吹方法和底吹方法之長處，從而獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 本文研究的目的與意義在礦產(chǎn)資源有限，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)屢屢因為高品位鐵礦受制于巴西，澳大利亞等原材料出產(chǎn)國，而產(chǎn)出鋼則因諸多不利技術(shù)因素，不能暢銷于國際市場的背景下，去潛心認(rèn)真學(xué)習(xí)和研究煉鋼方面的諸項知識，找尋具有更高利用率和經(jīng)濟(jì)效益的新技術(shù)，是作為一個冶金行業(yè)的后輩應(yīng)該有的覺悟和使命感。本文沒有什么創(chuàng)新之處，只是在前輩們的理論和知識的指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計，旨在通過這次設(shè)計的過程對大學(xué)過程中諸項專業(yè)知識進(jìn)行重新的回顧，和對設(shè)計過程中遇到的新知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)而達(dá)到補(bǔ)充自己的目的。第二章 轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計算（1） 鐵水成分和溫度；表21 鐵水和終點鋼水成分原料CSiMnPS溫度/℃鐵水1250（以1240為準(zhǔn)）終點鋼水—實測鋼中[Ｐ、Ｓ]影響渣質(zhì),噴濺和爐容比,[Si]影響煉鐵焦比和轉(zhuǎn)爐廢鋼加入(目前要求[Si]%)。（4） 各材料的比熱容；表24 各材料的比熱容項目固態(tài)平均比熱/KJk1溶化潛/KJkg1kg1C10940C34420Si28314P18923Mn7020Fe4020Fe6670SiO22070P2O54020根據(jù)各類轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實際工程假設(shè)：（1）爐渣中鐵珠量為渣量的8%；（2）%；（3）熔池中碳的氧化生成90%CO，10%；（4）%，其中煙塵中，；（5）%；（6）爐氣溫度取，%；（7）氧氣成分：%氧氣，%氮?dú)?。為簡化計算，物料平衡?00kg鐵水為計算基礎(chǔ)。（%）表26 鐵水中各元素的氧化量%原料CSiMnPS溫度/℃鐵水1250（以1240為準(zhǔn)）終點鋼水—實測氧化量轉(zhuǎn)入表27說明：[Si]——堿性渣操作時終點[Si]量為痕跡；[P]——單渣法去磷約90%（177。鐵水中各元素的氧化量，耗氧量和氧化產(chǎn)物量的計算。（2） 螢石成分及重量的計算（㎏螢石／100㎏鐵水）；表29 螢石各成分?jǐn)?shù)據(jù)螢石成分重量（㎏）螢石成分重量（㎏）CaF2%=P*%=SiO26%=S**%=Al2O3%=H2O%=MgO%=共計說明：P*反應(yīng)式為 2[P]+5/2O2=(P2O5)其中：(P2O5)=[㎏](P)=[㎏][O]微量，可不計。（4） 生白云石成分及重量的計算（㎏生白云石／100㎏鐵水）；表211生白云石的各成分?jǐn)?shù)據(jù)成分重量（㎏）成分重量（㎏）CaO44%=SiO2%=MgO34%=燒堿**4%=Al2O33%=共計加入生白云石后經(jīng)經(jīng)爐渣成分計算，應(yīng)滿足MgO=6～8%范圍（見表213），目的是可以提高爐襯抗熔渣的侵蝕能力，提高爐齡。（5） 石灰成分及重量的計算（㎏石灰/100㎏鐵水）；表212 石灰成分各數(shù)據(jù)石灰成分重量（㎏）石灰成分重量（㎏）CaO%=Al2O3%=SiO22%=S*1%=MgO2%=燒堿%=共計說明：石灰加入量計算如下：取終渣堿度R=% CaO/%SiO2=[5] 。故（Fe2O3）=5%，(FeO) ≈10%。85%=[㎏]；（b） (FeO)重＝10%=[㎏]。其中Fe氧化量:= [㎏](轉(zhuǎn)入表27)*CaO= CaO石灰中— CaOS消耗 ==[kg](表212及附注)（1） [㎏礦石/100㎏]帶入的鐵量和氧量為：Fe（礦石中）=(%＋%) = [㎏]；（據(jù)表22中礦石成分注：礦石中：FeO=%； Fe2O3=%）O2（礦石中）=(%＋%) =[㎏]；（2） [㎏煙塵/100㎏鐵水]帶入的鐵量和氧量為：Fe（煙塵中）=(77%＋20%) =[㎏]；（據(jù)假設(shè)條件注：煙塵中：FeO=77%； Fe2O3=20%）O2（煙塵中）=(77%＋20%) =[㎏]；表214 爐氣各成分?jǐn)?shù)據(jù)爐氣成分重量，㎏體 積 （Nm3）CO=CO2=SO2=O2N2H2O=共計【注：】說明：CO重=（鐵水+爐襯）中C氧化生成=（表7）+0（表10）= [kg]CO2重=（鐵水+爐襯）中C氧化生成+（生白云石+石灰）的燒堿=（表27）+0（表10）+(表11)+（表12）=[kg]SO2重=鐵水中氣化去硫重=[kg]（表7）H2O汽重=礦石及螢石帶入=（表8）+（表9）=[kg]爐氣中O2 與N2重，可由爐氣總體積V(Nm3),反算求出。%?！恳虼丝傻肰=（+%V）+（+%V）%%整理后 V= [Nm3]；爐氣中自由氧體積=%==；；爐氣中自由氧重== [㎏]；爐氣中氮體積=（+）%%= [Nm3]；爐氣中氮重== [㎏]。吹噴項目：元素氧化量： kg（見表27）煙塵中鐵損量：（見二，煙塵中的Fe，O2計算）渣中鐵珠重：(注：由假設(shè)條件和終渣總重確定，見表213)噴濺鐵損量:（注：由假設(shè)條件確定）礦石帶入鐵重:（見二，礦石帶入的Fe，O2計算）因此100kg鐵水可得鋼水收得率為：100（+++）+= kg。（誤差大時應(yīng)檢查原因或重算）（取冷料為25℃）（1） 鐵水物理熱；鐵水熔點=1538（100+8+5+30+25）7= 1124℃[25℃]式中：1538℃為純鐵熔點℃,100、25分別為C、Si、Mn、P、S每1%含量時鐵水熔點降低。[6]由參考文獻(xiàn)[6]可得知 鐵水物理熱：Q[鐵水]=100112425++12401124=[KJ]；（2）鐵水中各元素氧化熱與成渣熱表217鐵水中各元素的氧化熱和成渣熱元素反應(yīng)式產(chǎn)生熱量[KJ]C10940=C34420=Si28314=Mn7020=Fe4020=Fe6670=P18923=P2O54020=1005SiO22070=共計（3） 煙塵氧化放熱(77%4020+20%6670) = [KJ]；熱收入總計= ++= [KJ]?！夸撍锢頍幔篞[鋼水]=152125++16021521= [KJ]；（2） 爐渣物理熱(設(shè)溫度與出鋼溫度相同)所以爐渣物理熱：Q[爐渣]=162225+=[KJ]；（3） 礦石分解吸熱Q[礦石]=(%4020+%6670)=[KJ]；（4） 煙塵物理熱Q[煙塵]=[1144025+]=[KJ]；（5） 爐氣物理熱Q[爐氣]= [(144025)]=[KJ]；（6）渣中鐵珠物理熱Q[鐵珠]=152125++16021521= [KJ]；（7） 噴濺金屬物理熱Q[噴金]=152125++16021521=[KJ]；（8） 生白云石分解吸熱Q[白云石]==[KJ]【注：CaCO3==CaO+CO2，】；熱支出總計:Q[總]=+++++++=[KJ]?！勘?18 熱平衡表熱收入[KJ]熱支出[KJ]鐵水物理熱鋼水物理熱元素氧化和成渣熱爐渣物理熱其中：礦石物理熱C煙塵物理熱Si爐氣物理熱Mn鐵珠物理熱P噴濺金屬物理熱P2O51005其他熱損失SiO2廢鋼物理熱煙塵氧化熱共計轉(zhuǎn)爐熱效率=鋼水物理熱+礦石物理熱+廢鋼物理熱總熱收入100% =++100%=%。根據(jù)低碳鋼Q234鋼固定的成分區(qū)間，屬于半鎮(zhèn)靜鋼脫氧，即進(jìn)行錳鐵和硅鐵脫氧。（表122）時。（6）脫氧后的鋼水成分（應(yīng)與鋼種Q234相符）表227 脫氧后鋼水成分與目標(biāo)鋼種Q234的成分對比成分CSiMnPS終點鋼水+脫氧劑+0++++0脫氧后Q234~~~≤≤（7）脫氧后的物料平衡表228 脫氧后的物料平衡表收入項支出項物料總量kg物料重量kg鋼水鋼水廢鋼爐渣+=礦石爐氣+=石灰煙塵螢石鐵珠生白云石噴濺爐襯氧氣錳鐵硅鐵總計計算誤差=100%=%。還有其他一些數(shù)據(jù)在之后尺寸設(shè)計選取推薦值時，提供了恰當(dāng)?shù)倪x取依據(jù)。第三章 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的核心設(shè)備。所以，設(shè)計一座爐型結(jié)構(gòu)合理，滿足工藝要求的轉(zhuǎn)爐是保證車間正常生產(chǎn)的前提，而爐型設(shè)計又是整個轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計的