【正文】 紀(jì) 70— 80 年代遭到來自日本為主的國外進(jìn)口材料的沖擊而受到重創(chuàng)，鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)能力急劇下降，但經(jīng)過十幾年的改造和重建，終于在 20 世紀(jì) 90 年代中期恢復(fù)到其原有的鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模，為其維持世界強(qiáng)國地位繼續(xù)發(fā)揮著重要作用。 煉鋼工藝的發(fā)展及現(xiàn)狀 展望 21 世紀(jì)，轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展將會出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。從鐵水到成品鋼材的生產(chǎn)周期縮短到 ～ 3h,全員勞動生產(chǎn)率（不包括煉鐵）將超過 3000t/(人 .a)。 轉(zhuǎn)爐高速吹連煉工藝 鋼鐵廠設(shè)計(jì)的目的及意義 2 發(fā)展目標(biāo)：建立一座轉(zhuǎn)爐吹煉制，使一座轉(zhuǎn)爐的產(chǎn)量達(dá)到傳統(tǒng)兩座轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力。 節(jié)能和環(huán)境保護(hù) 發(fā)展目標(biāo)：轉(zhuǎn)爐煉鋼工序?qū)崿F(xiàn)“負(fù)能”煉鋼，工序能耗達(dá)到 10kg（標(biāo)準(zhǔn)煤） /t（按輸出煤氣折算）。 現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在： （ 1）轉(zhuǎn)爐煉鋼大型化，是轉(zhuǎn)爐從誕生到成熟的標(biāo)志； （ 2）轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝； （ 3）轉(zhuǎn)爐長壽技術(shù)，濺渣護(hù)爐和爐體冷卻技術(shù)的成熟都將提高轉(zhuǎn)爐的爐齡。 精煉和連鑄方面主要體現(xiàn) （ 1）精煉技術(shù)的發(fā)展在很大程度上大大增加了轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種的數(shù)量，現(xiàn)有技術(shù)主要有 LF、 RH、 CAS— OB、 VOD、 AOD等精煉技術(shù)； （ 2）連續(xù)鑄鋼方面主要有高速連續(xù)澆注技術(shù)和漏鋼預(yù)報裝置，高拉速與連鑄之間的矛盾是現(xiàn)在連鑄工藝需要解決的方法。國民經(jīng)濟(jì)水平也需要鋼鐵行業(yè)來做有力的支撐。 現(xiàn)在，我國的鋼鐵產(chǎn)量雖然居世界首位，但是我們還要每年從國外進(jìn)口很多的鋼材，這是由于我國的技術(shù)力量還達(dá)不到，生產(chǎn)不出某些高尖端的鋼種，所以我們只能依靠到國外去進(jìn)口，從這一角度來說我國雖然是一個鋼鐵大國，但是并不是一個鋼鐵強(qiáng)國，因此我們在修建鋼鐵廠的時候要注意加大高新技術(shù)的投入量，改進(jìn)現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)。 2 產(chǎn)品方案及金屬料平衡估算 3 2 產(chǎn)品方案及 金屬料平衡估算 產(chǎn)品大綱 本 設(shè)計(jì) 產(chǎn)品大綱 的基本 原則 是： 生產(chǎn)有競爭力的優(yōu)勢產(chǎn)品，堅(jiān)決淘汰落后的產(chǎn)品。見表 31。生產(chǎn)過程中作為 直接回收爐料的那一部分返回廢鋼為全部爐料的 %,它與成品量之比達(dá) % ,占鋼水量的 %。總廢鋼比按鋼水總量的 18%計(jì)算為 萬 t。 為了更好地生產(chǎn)大綱中所例產(chǎn)品，本設(shè)計(jì)考慮采用優(yōu)質(zhì)鐵水、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐高爐產(chǎn)量 混鐵車鐵水預(yù)處理 (99%) 轉(zhuǎn)爐 350t(93%) 廢鋼鐵 鐵合金 爐外精煉 (%) 250 250、 1800 200 弧形連鑄機(jī) (%) 熱連軋機(jī) (92%) 板坯 (60) 方坯 (60) 120 2 產(chǎn)品方案及金屬料平衡估算 5 少渣冶煉、擋渣出鋼、鋼水多功能爐外精煉及鋼水全過程保護(hù)澆鑄先進(jìn)工藝?？紤]本設(shè)計(jì)的情況均可借鑒，并在原來的基礎(chǔ)上使其更優(yōu)化，設(shè)計(jì)出適合本設(shè)計(jì)要求的技術(shù)方案。考慮到投資占地方面，本設(shè)計(jì)中采用混鐵車。 混鐵車的結(jié)構(gòu)如圖 41，其形狀可保證有較小的熱損失。其容量根據(jù)轉(zhuǎn)爐容量而言，一般為轉(zhuǎn)爐容量的整數(shù)倍，并與高爐出鐵量相適應(yīng)。 通常鐵水中的硅含量為 %～ %， Si 的氧勢高于 P 的氧勢，脫 P 前必須先脫Si。對硅含量要求不高的鋼鐘可以不考慮 預(yù)處理脫硅 ，反之可以利用其 有利優(yōu)勢 增加廢鋼量。脫磷還可以在轉(zhuǎn)爐吹煉時進(jìn)一步脫除，即在鐵水預(yù)處理時只需向混鐵車內(nèi)噴吹一定量的生石灰熔劑即可。對特殊鋼而言則在預(yù)處理采用向混鐵車內(nèi) 高速噴射 CaOMg 脫 S 粉劑 ，讓其脫除，從而達(dá)到要求。石灰單耗低，渣量少，鐵水收得率高，吹煉平穩(wěn)，噴濺少。 (5) 控制好爐底 ,加強(qiáng)對爐底供氣元件蘑菇頭的維護(hù)和控制。 爐外精煉 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)對鋼材質(zhì)量要求的提高，鋼廠需要爐外精煉工藝，爐外精煉技術(shù)是一項(xiàng)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本的先進(jìn)技術(shù)，是現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 LF 爐精煉工藝要求盡快形成泡沫渣 ， 實(shí)現(xiàn)埋弧精煉。 LF泡沫渣的形成需要?dú)馀菰?,精煉渣中的 Na2CO3 分解產(chǎn)生 CO2， CO2氣體彌散分布在渣中 ， 同時 ， CO2氣體與渣中的碳反應(yīng)產(chǎn)生 CO， 使氣體體積成倍增長。 鋼水精煉是提高鋼的質(zhì)量、擴(kuò)大鋼的品種、優(yōu)化煉鋼工藝流程、提高生產(chǎn)效率的 生產(chǎn)工藝流程圖 8 重要手段 ， 是生產(chǎn)潔凈鋼不可缺少的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。 21世紀(jì)的鋼鐵工業(yè)在世界經(jīng)濟(jì)中仍占支柱地位 ， 同時也將經(jīng)歷激烈的競爭 。雖然目前還存在著較多問題 ,但可以相信 ， 在各國科研工作者的共同努力下 ， 薄板坯連鑄連軋技術(shù)及產(chǎn)品將會進(jìn)一步發(fā)展。 表 51 鋼種、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值 成分含量 /% 類別 C Si Mn P S 鋼種 Q235 設(shè)定值 . ≤ ≤ 鐵水設(shè)定 值 廢鋼設(shè)定值 終點(diǎn)鋼水設(shè)定值 痕跡 表 52 原材料成分 成分含量 /% 類別 Ca SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C 灰分 揮發(fā)分 石灰 . 螢石 生白云石 爐襯 焦炭 表 53 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母） 成分回收率 /% 類別 C Si Mn Al P S Fe 硅鐵 —— 錳鐵 —— 表 54 其他工藝參數(shù)設(shè)定值 名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù) 終渣堿度 w(CaO)/w(SiO)= 渣中鐵損 (鐵珠 ) 為渣量的 6﹪ 螢石加入量 為鐵水量的 ﹪ 氧氣純度 99﹪，余者為 N2 物料平衡計(jì)算 10 生白云石加入量 為鐵水量的 ﹪ 爐氣中自由氧含量 ﹪ (體積比 ) 爐襯蝕損量 為鐵水量的 ﹪ 氣化去硫量 占總?cè)チ蛄康?1/3 終渣 ∑w(FeO)含量 (按向鋼中傳氧量w(Fe2O3)＝ (FeO)折算 ) 15﹪而 ω(Fe2O3)/ ∑ω(FeO)=1/3,即金屬中 [C]的氧化產(chǎn)物 w(Fe2O3)＝ 5﹪，w(FeO)=﹪ 金屬中 [C]的氧化物 90﹪ C氧化成 CO， 10﹪ C 氧化成CO2 煙塵量 為鐵量的 ﹪ (其中 w(FeO)為 75﹪ w(Fe2O3)的 20﹪ ) 廢鋼量 由熱平衡計(jì)算確定，本計(jì)算結(jié)果為鐵水量的 ﹪，即廢鋼比為﹪ 噴濺鐵損 為鐵水量的 1﹪ 物料平衡的基本項(xiàng)目 收入項(xiàng)有：鐵水、廢鋼、溶劑（石灰、螢石 、輕燒白云石）、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。 計(jì)算步驟 以 100 ㎏鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。 總渣量包括鐵水中元素氧化，爐襯腐蝕和加入溶劑的成渣量?？傇考俺煞秩绫?58所示。 4 轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計(jì)算 11 表 56 爐襯腐蝕的成渣量 爐襯蝕損渣量 /㎏ 成渣組分 /㎏ 氣態(tài)氧化物 /㎏ 耗氧量 /㎏ CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 C→ CO C→ CO2 C→ CO， CO2 (表 54) 合計(jì) 表 57 加入溶劑的成渣量 類別 加入 量㎏ 成渣組分 /㎏ 氣態(tài)氧化物 CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2 螢石 白云石 石灰 合計(jì) 成渣量 ① .石灰加入量：渣中已含 CaO=+++=㎏；渣中已含SiO2=++ +=㎏； 因設(shè)定終渣堿度 R=，故石灰加入量為： (% %)=㎏ ② .石灰加入量 =(石灰中 CaO含量） （石灰中 S→ CaS自耗的 CaO量 ） 表 58 總渣量及其成分 爐渣成分 /㎏ CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO Fe2O3 CaF2 P2O5 CaS 合計(jì) 元素氧化成渣 石灰石成渣量 爐襯蝕損成渣 生白云石成渣 螢石成渣量 總成渣量 質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% 100 ① .表中除 (FeO)和 (Fe2O3)以外的總渣量為 +++++++= ㎏ ， 而終渣Σω (FeO)=15%(表 54)，故總渣量為 ㎏。 氧氣的實(shí)際消耗量系消耗項(xiàng)目與供入項(xiàng)目之差。 爐氣中含有 CO、 CO N SO2和 CO、 CO SO2 和 H2O 可由表 75~表 77查得， O2 和 N2則由爐氣總體積來確定。 式中 Vg—— CO、 CO SO2 和 H2O 各組分總體積， m179。 Gs—— 不計(jì)自由氧的氧氣消耗量，㎏。 %—— 爐氣中自由氧含量。 計(jì)算結(jié)果列于表 510 表 510 爐氣量及其成分 爐氣成分 爐氣量 /㎏ 爐氣體積 / m179。；質(zhì)量為 32/=㎏。 鋼水量 Qg＝鐵水量 鐵水中元素的氧化量 煙塵、噴濺和渣中的鐵損 ＝ [ (75% 56/72+20% 112/160)+1+ 6%] ＝ ㎏ 由此可以編制出未加廢鋼、脫氧與合金化前的物料平衡表 511 表 511 未加廢鋼時的物料平衡表 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /㎏ % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /㎏ % 鐵水 100 鋼水 石灰 爐渣 螢石 爐氣 4 轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計(jì)算 13 生白云石 噴濺 爐襯 煙塵 氧氣 渣中鐵珠 合計(jì) 合計(jì) 100 注：計(jì)算誤差為（ ） / 100%=% 第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡。 表 512 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量 元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量 /㎏ 耗氧量㎏ 產(chǎn)物量㎏ 進(jìn)入鋼中的量 /㎏ C [C]→ {CO} % 90%= [C]→ {CO2} % 90%= Si [Si]→ (SiO2) %= Mn [Mn]→ (MnO) %= P [P]→ (P2O5) %= S [S]→ {SO2} % 1/3= [S]+[CaO]→ (CaS)+(O) % 2/3= 合計(jì) = 成渣量 /㎏ 表 513 加入廢鋼的物料平衡表（以 100㎏鐵水為基礎(chǔ)） 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /㎏ % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /㎏ % 鐵水 100 鋼水 += 廢鋼 爐渣 += 石灰 爐氣 += 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 0 合計(jì) 合計(jì) 注：計(jì)算誤差為（ ） / 100%=% 物料平衡計(jì)算 14 表 514 加入廢鋼的物料平衡表（以 100㎏鐵水 +廢鋼為基礎(chǔ)） 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /㎏ % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /㎏ % 鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 合計(jì) 100 合計(jì) 100 第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡。將所有的結(jié)果 與表 714 合并，及得到煉一爐鋼的總物料平衡表。 脫氧和合金化后的鋼水成分如下： %% %)(w ????C %% )i(w ????S %% %)(w ?????Mn %% %)(w ????P %% %)(w ????S 4 轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計(jì)算 15 表 515 鐵合金中元素?zé)龘p量和產(chǎn)物量 類別 元 素 燒損量㎏ 脫氧量 /㎏ 成渣量 /㎏ 爐氣量 /㎏ 入鋼量㎏ 錳鐵 C % 10%= % 90%= Mn % 20%= % 80%= Si % 25%= % 75%= P %= S %= Fe %= 合計(jì) 硅鐵 Al % 100%= Mn % 20%= % 80%= Si % 25%= % 75%= P %= S