精品資料（2021-2022年收藏）年產320萬噸合格鑄坯的轉爐煉鋼車間工藝設計

1、 西安建筑科技大學西安建筑科技大學本科畢業(yè)設計（論文）任務書本科畢業(yè)設計（論文）任務書題 目：年產320萬噸合格鑄坯的轉爐煉鋼車間工藝設計院（系）：專 業(yè)：學生姓名：學 號：指導教師（簽名）：主管院長（主任）（簽名）：時 間：2012 年 2月 28 日 第 1 頁一、畢業(yè)設計（論文）的主要內容（含主要技術參數(shù)）設計題目：年產320萬噸合格鑄坯的轉爐煉鋼車間工藝設計鋼種： 普碳鋼、低合金鋼、優(yōu)質碳素結構鋼、彈簧鋼規(guī)格： 方坯 板坯包括轉爐容量和座數(shù)的選擇確定；轉爐爐型設計；氧槍設計；爐外處理、連鑄機以及除塵系統(tǒng)的設計與選擇；煉鋼過程物料平衡和熱量平衡計算；轉爐車間生產工藝設計和布置；車間主要設

2、備選擇和車間平面設計以及總圖運輸方案的確定。進行畢業(yè)實習，收集有關資料；編制設計說明書一份，完成專題部分，翻譯冶金專業(yè)相關外文文獻一篇，繪制轉爐爐型圖、車間平面圖和剖面圖各一張，使學生能夠理論聯(lián)系實際，掌握轉爐煉鋼車間設計的基本原理，為今后從事相關的技術工作奠定基礎。第 2 頁二二、畢業(yè)設計（論文）題目應完成的工作（含圖紙數(shù)量）1. 根據(jù)設計題目完成畢業(yè)實習并收集有關資料，進行技術準備；2. 煉鋼廠車間總體設計；3. 轉爐爐型設計；4. 物料平衡與熱平衡計算；5. 生產工藝設計；6. 車間工藝布置；7. 車間主要設備選擇；8. 生產組織與人員編制；9. 主要技術經(jīng)濟指標；10. 繪制設計圖紙三

3、張（其中至少手繪一張）：轉爐爐型圖、車間平面圖、剖面圖各一張； 11. 翻譯與冶金工程專業(yè)有關的外文文獻一篇（不少于4000字） ；12. 完成專題：含鈦高爐渣的利用（不少于5000字） ；13. 完成設計說明書一本。三、畢業(yè)設計（論文）進程的安排序號設計（論文）各階段任務日 期備 注1畢業(yè)實習、收集資料2012.2.27-3.232設計相關計算3.244.63爐型、工藝、主設備設計和選擇4.75.94車間布置5.105.165制圖與翻譯5.175.306編制設計說明書5.316.77準備答辯6.86.14第 3 頁四、主要參考資料及文獻閱讀任務（含外文閱讀翻譯任務）1鋼鐵生產工藝概述 西安建

4、筑科技大學2鋼鐵冶金學 （煉鋼部分） 陳家祥編 冶金工業(yè)出版社 19903煉鋼工藝學 高澤平編 冶金工業(yè)出版社 20064鋼鐵廠設計原理 （下冊） 李傳薪編 冶金工業(yè)出版社 19955普通冶金 西安建筑科技大學 20026煉鋼設計原理 馮聚和編 化學工業(yè)出版社 2005 7畢業(yè)設計參考資料 鋼鐵冶金專業(yè) 西安建筑科技大學 8金屬提取冶金學 王成剛，王齊銘主編 西安地圖出版社 20009現(xiàn)代轉爐煉鋼 戴云閣等編 東北大學出版社 199810 與專題有關的最新文獻五、審核批準意見 教研室主任簽（章） 第 1 頁年產 320 萬噸合格鑄坯的轉爐煉鋼車間工藝設計設計總說明本設計根據(jù)設計任務書的要求，結

5、合所學專業(yè)理論知識，對煉鋼廠從原料供給到煉鋼過程，最后到連鑄出坯等流程進行了全面的設計。根據(jù)生產鋼種及車間規(guī)模，選擇的工藝流程是：BOF-LF-CC。設計以煉鋼車間為主體，并重點針對頂?shù)讖痛缔D爐。在轉爐物料平衡和熱平衡計算的基礎上，對煉鋼車間的主要設備型號及參數(shù)進行了選擇和設計，對車間人員編制及技術經(jīng)濟指標進行了計算，并且完成了主體設備選擇、煉鋼工藝設計、主廠房工藝布置和設備布置工作。編寫說明書一份，繪制轉爐爐型圖、車間平面圖和剖面圖各一張，完成專題寫作及外文翻譯。關鍵詞：轉爐煉鋼車間；工藝設計；物料平衡及熱平衡計算；爐外精煉；連鑄 第 2 頁Designing of the BOF Stee

6、lmaking Processing for the Annual Output of 3.2Million-ton SlabAccording to the design requirements of the mission statement， combined with the theoretical knowledge， from raw material supply to the steel making process， a slab continuous casting processing was designed. The processing is BOF-LF-CC.

7、 The steel-making plant is the main design project， the top and bottom blowing converter was selected. Based on the converter material balance and heat balance calculation， we completed the main equipment for steel-making plant selection and design parameters， and the completion of the main equipmen

8、t selection， the design of steel-making process. Furthermore， the technical economy parameters was calculated， the main process plant layout and equipment layout were designed. Prepared a manual， drawing a converter furnace map， areal workshop and section plane blueprint .Translated a English paper

9、into Chinese.Key words: BOF steel-making workshop；processing designing；converter material balance and heat balance calculation；Secondary refining；casting第 3 頁目錄1 煉鋼車間設煉鋼車間設計計方案方案 .11.1 主要鋼種及產品方案.11.2 工藝流程.11.3 轉爐車間組成及生產能力的確定.21.3.1 車間組成 .21.3.2 轉爐車間生產能力的確定 .21.4 主廠房工藝布置.31.4.1 原料跨間布置 .31.4.2 爐子跨的布置

10、.31.4.3 精煉跨的布置 .31.4.4 澆注跨的布置 .41.5 原材料方案設計.41.5.1 金屬料 .41.5.2 散狀材料 .52 物料平衡與熱平衡物料平衡與熱平衡 .52.1 物料平衡.52.1.1 計算原始數(shù)據(jù) .52.1.2 物料平衡基本項目 .72.1.3 計算步驟 .72.2 熱平衡計算.152.2.1 計算原始數(shù)據(jù) .152.2.2 計算步驟 .163 頂?shù)讖痛缔D爐設計頂?shù)讖痛缔D爐設計 .203.1 爐型設計.203.1.1 爐型選擇 .203.1.2 主要參數(shù)的確定。 .203.2 爐底供氣構件的設計.233.3 轉爐爐體金屬構件設計.233.4 氧槍設計.243.5

11、 氧槍裝置與副槍.274 煙氣凈化系統(tǒng)煙氣凈化系統(tǒng) .284.1 煙氣量的計算煙氣量的計算 .28第 4 頁4.1.1 最大爐氣量 qv0.284.1.2 煙氣量 qv .284.1.3 煙氣成分 .294.1.4 煤氣濃度修正 .294.1.5 回收煤氣量的計算 .294.2.6 煙氣凈化系統(tǒng)類型的選擇 .294.3 煙氣凈化系統(tǒng)主要設備的選擇.304.3.1 煙氣收集設備-煙罩.304.3.2 煙氣冷卻設備 .304.3.3 除塵設備 .304.3.4 脫水設備 .314.3.5 抽氣設備 .314.4 含塵污水處理.315 轉爐煉鋼的生產工藝轉爐煉鋼的生產工藝設設計計 .325.1 煉鋼

12、用原材料.325.1.1 金屬料 .325.1.2 非金屬料 .345.2 裝料制度.355.2.1 裝料次序 .355.2.2 裝入量 .355.2.3 裝入量方法 .365.2.4 裝料操作 .365.3 供氧制度.365.3.1 氧槍 .365.3.2 供氧操作 .375.4 造渣制度.385.4.1 爐渣堿度的控制與石灰加入量的確定 .385.4.2 爐渣粘度的控制 .395.4.3 爐渣氧化性的控制 .395.4.4 泡沫渣及其控制 .405.4.5 放渣及留渣操作 .405.5 溫度制度.405.5.1 出鋼溫度的確定 .405.5.2 冷卻劑及其加入量的確定 .415.6 終點控

13、制和出鋼.425.7 精煉工藝.425.8 連鑄工藝.435.8.1 鋼水準備 .43第 5 頁5.8.2 連鑄工藝 .436 車間主要設備的選擇車間主要設備的選擇 .456.1 原料跨.456.1.1 金屬料供應及設備 .456.1.2 散裝料供應及設備 .476.2 轉爐跨.496.2.1 鋼包需要量計算 .496.2.2 渣罐和渣罐車數(shù)量的確定 .496.3 精煉設備.506.4 連鑄跨.506.4.1 板坯的生產 .506.4.2 方坯的生產 .536.4.3 其他工藝參數(shù)及設備的確定 .546.5 制氧機的選擇.577 主廠房工藝布置主廠房工藝布置 .597.1 原料跨跨間布置.59

14、7.2 轉爐跨間的布置.607.3 精煉設備的布置.667.4 連鑄設備的布置.668 煉鋼車間人員編制煉鋼車間人員編制 .699 煉鋼車間經(jīng)濟指標煉鋼車間經(jīng)濟指標 .73參考文參考文獻獻 .74致謝致謝 .75專專題題 .76第 1 頁1 煉鋼車間設計方案根據(jù)設計任務書的要求及各種設計條件提出初步設計思路，這是對設計工作一個框架式的設定。方案的確定要求設計合理，能順利生產。1.1 主要鋼種及產品方案本設計主要生產普碳鋼、低合金鋼，優(yōu)質碳素結構鋼，彈簧鋼，也可根據(jù)市場的要求進行靈活調整。根據(jù)畢業(yè)設計任務書中年產 320 萬噸鑄坯的要求，確定其產品大綱。見表 1-1。表 1-1 產品大綱鋼種代表

15、型號 年產鋼量 所占比例鑄坯斷面長寬定長尺寸普碳鋼Q235A60 萬噸18.7%150150mm9000mm低合金鋼Q29560 萬噸18.7%150150mm9000mm優(yōu)質碳素結構鋼20Mn100 萬噸31.25%1801000mm9000mm彈簧鋼65Mn100 萬噸31.25%220220mm9000mm1.2 工藝流程根據(jù)設計任務書的要求以及現(xiàn)代轉爐煉鋼的發(fā)展趨勢，確定本設計方案其基本的工藝流程（圖 1-1） 。高爐鐵水混鐵車鐵水預處理倒罐站鐵水罐扒渣轉爐廢鋼及其它廢料鋼渣LF爐連鑄機軋制鋼液連鑄機圖 1-1 煉鋼車間工藝流程第 2 頁1.3 轉爐車間組成及生產能力的確定1.3.1

16、車間組成現(xiàn)代氧氣轉爐煉鋼車間由以下各部分組成：鐵水預處理站及鐵水倒罐站；廢鋼堆場與配料間；主廠房（包括爐子跨、原料跨、爐外精煉及鋼包裝運跨、澆注系統(tǒng)各跨間） ；鐵合金倉庫及散狀原料儲運設施；渣場；耐火材料倉庫；煙氣凈化設施及煤氣回收設施；水處理設施；分析、檢測及計算機監(jiān)控設施；備品備件庫、機修間、生產必需的生活福利設施；水、電、氣（氧、氬、氮、壓縮空氣）等的供應設施。1.3.2 轉爐車間生產能力的確定（1）轉爐容量及座數(shù)。根據(jù)年產 320 萬噸生產能力的要求，冶煉周期取 40min，供氧時間為16min。采用 2 吹 2 制度，故轉爐公稱容量 G=3200000/365(1440/40)2=1

17、22t，因此采取 2 座 150t 轉爐。表 1-2 平均每爐鋼冶煉時間推薦值轉爐容量（t）100備注冶煉時間283232383845吹氧時間121614181620結合供氧強度，鐵水成分和所煉鋼種具體確定（2）計算年出鋼爐數(shù)。每一轉爐的年出鋼爐數(shù) N 為：N=11440365T=144036585%40=11169 爐/年式中：T1每爐鋼的平均冶煉時間，40min/爐； 1440一天的時間，min/d； 365一年的日歷天數(shù)，d/a； 轉爐作業(yè)率，取 85%。車間年產鋼水量=nNq=211169150=3350700(t)爐外精煉收得率取：99% 連鑄收得率：98%所以年產鑄坯量=33507

18、0099%98%=3250849t3200000t，則該車間年產合格鋼坯量可以滿足設計需求。第 3 頁1.4 主廠房工藝布置氧氣轉爐煉鋼車間的主體部分是主廠房，包括原料跨、爐子跨和澆注跨三大跨間。為了使各種物流運行順向，將原料跨和澆注跨布置在爐子跨的兩側。1.4.1 原料跨間布置原料跨內主要完成兌鐵水、加廢鋼和轉爐爐前的工藝操作。其兩端分別布置鐵水和廢鋼工段，采用混鐵車運輸鐵水。其中布置鐵水預處理站、鐵水倒罐站。鐵水預處理采取三站工作制，脫硫預處理站脫硅預處理站脫磷預處理站。由于脫硫的條件和脫硅脫磷不一樣，考慮到工藝的順暢，故將脫硫處理布置在鐵水預處理第一站，由于脫磷要求硅含量低于 0.15%

19、，因此將脫硅預處理置于脫磷之前。鐵水預處理站內設置兩條運輸線和與其垂直的受鐵坑（鐵水坑位于鐵水線下面） ，一個受鐵坑有兩個鐵水轉注位置。鐵水預處理采用噴粉處理工藝，噴吹石灰粉配加石灰石粉及石灰系脫磷劑，預處理后采用機械扒渣。在原料跨的一端設廢鋼工段供應廢鋼，用電磁吊車裝入廢鋼料斗，稱量后待用。1.4.2 爐子跨的布置 爐子跨是車間中廠房最高，建筑結構最復雜和單位投資最多的跨間。很多重要的生產設備與輔助設備都布置在這里，其中包括轉爐，轉爐傾動系統(tǒng)，散裝料供應系統(tǒng)和加料、供氧系統(tǒng)，底吹氣系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)，出渣、出鋼設施，拆修爐設備。 爐子跨采用橫向布置。煙道和煙罩皆沿跨間朝爐后彎曲，一是便于氧槍

20、和副槍穿過煙罩插入轉爐內，二是有一個連續(xù)的更換氧槍的通道，換槍方便。 散裝料的各個高位料倉沿爐子跨縱向布置，在其頂部有分配皮帶機通過，高位料倉布置在緊靠煙道的后面，這樣煙道傾角較大，不易積灰。轉爐煙氣凈化采用濕法文氏管洗滌器，布置在爐子跨內。 轉爐修爐方法采用上修法，煙罩下部可側向移動。1.4.3 精煉跨的布置由于產品大綱要求，本設計的精煉工藝流程為：轉爐LF 爐。LF 主要起脫氧、脫硫及調溫調整成份作用，提高連鑄率和鋼水收得率。1.4.4 澆注跨的布置本設計采取全連鑄工藝，在連鑄跨內安放中間包、結晶器、二冷段、拉矯第 4 頁機。在出坯跨中設置毛刺噴印設備、在線監(jiān)控和檢測設備、廢坯清除、精整設

21、備和鑄坯熱運輸設備。這種布置簡化了工藝流程和運輸組織，占地少，機械化和自動化程度高，有利于實現(xiàn)鑄坯直接熱送、熱裝及連鑄連軋。連鑄設備采用橫向布置，鋼水運送距離短、物料流程合理，便于增加和擴大連鑄機的生產能力，把不同的作業(yè)分開，各項操作互不干擾，適于全連鑄車間。連鑄車間工藝布置的原則是：鋼水供應方便，重視中間包拆卸、修砌和烘烤，以及對結晶器和二冷扇形段的更換、對弧等設備設置專門工作區(qū)，留有適當?shù)蔫T坯精整區(qū)域，采用計算機技術等。1.5 原材料方案設計 1.5.1 金屬料（1）鐵水鐵水是轉爐的主要金屬原料，占金屬料裝入量的 70%100%，為了保證冶煉過程順利，鐵水必須滿足要求。轉爐通常要求鐵水溫度

22、必須大于 1350，硅是鐵水中主要發(fā)熱元素之一，生成的 SiO2是渣中的酸性成分。轉爐鐵水含硅量以在 0.3%0.8%為宜，前后波動應為0.15%。錳是鋼中有益元素，錳可加速石灰熔化，提高終點鋼水殘錳量和提高脫硫效果，通常含量在 0.5% 左右。磷是高爐中不能去除的元素，各種堿性煉鋼法都能脫磷，但轉爐的冶煉要求盡量有穩(wěn)定的含磷量，以穩(wěn)定轉爐的吹煉制度。硫在大多數(shù)鋼種是有害元素，在氧化性氣氛下，采用雙渣、換渣或大渣量，可以脫除較多的硫，硫含量通常小于 0.5%。（2）廢鋼氧氣轉爐用鐵水煉鋼因熱量富余故可加入 10%30%的廢鋼，作為調正吹煉溫度的冷卻劑，采用廢鋼冷卻可降低轉爐的鋼鐵料、造渣料和氧

23、氣的消耗。對外形尺寸和單重過大的廢鋼，應預先進行解體和切割、不裝傷爐襯和加速熔化。對輕薄料應打包或壓塊，以縮短裝料時間，塊度最長0.5m，最大重量100kg，最大面積0.15m2。（3）鐵合金 煉鋼生產中廣泛使用各種脫氧合金化元素與鐵的合金，鐵合金必須加工成一定塊度使用，并要數(shù)量準，成分明，干燥純凈，不混料，在保證鋼質量的前提下，選用適當牌號鐵合金，對熔點較低和易氧化的合金，可在低溫（200）下烘烤。熔點高和不易氧化的合金應在高溫（800）下烘烤并要保證足夠第 5 頁的時間。1.5.2 散狀材料（1）石灰石灰是堿性煉鋼法的基本造渣材料，對石灰化學成分的要求是 CaO 含量應高而 SiO2和 S

24、 的含量應盡可能低，把灼減控制在 4%70%，塊度一般以540mm 為宜石灰質量要求：CaO90%，SiO23%，S0.1%，過燒率14%。（2）螢石螢石能使 CaO 和阻礙石灰熔解的 2CaOSiO2外殼的熔點顯著降低，加速石灰熔解，迅速改善爐渣流動性。對螢石的成分要求 CaF2高，硫成分和水分要低。其塊度一般為 540mm。（3）生白云石其主要成分是 CaCO3MgCO3，用白云石造渣可使渣中保持一定量的 MgO以減少爐渣對爐襯的傾蝕，對白云石的要求，一般為 MgO20%，塊度為540mm（4）其他合成渣料采用 FexOy 或 CaF2或 MgO 作熔劑與石灰制成的復合渣料，氧氣要求純度大

25、于 99.5%，鐵礦石要求是 Fe2O3或 Fe3O4含量高的富礦，增碳劑含量應大 95%，粒度適中。 2 物料平衡與熱平衡2.1 物料平衡2.1.1 計算原始數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)有冶煉鋼種及其成分，金屬料鐵水和廢鋼的成分。終點鋼水成分（表 2-1）造渣用溶劑及爐襯等原材料的成分（表 2-2） ，脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表 2-3）其它工藝參數(shù)（表 2-4） 。表 2-1 鋼種、鐵水、廢鋼、和終點鋼水的成分設定值（質量百分數(shù)）第 6 頁CSiMnPS20Mn0.200.300.800.0350.035鐵水設定值4.200.800.600.2000.035廢鋼設定值0.200.300.80

26、0.0300.030終點鋼水設定值(1)0.10痕跡0.180.0200.021(1) C和Si按實際生產情況選取 Mn 、 P 、 S分別按鐵水中相應成分含量的 30%、10%、和60% 留在鋼水中設定。 注： 本計算設定的冶煉鋼種為 20Mn表 2-2 原材料成分（質量百分數(shù)）成分類別CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分揮發(fā)分石灰88.02.502.601.500.500.100.064.640.10螢石0.305.500.601.601.5088.00.900.101.50白云石36.400.8025.601.0036.2爐襯1.203.0078.

27、801.401.6014焦炭0.5881.512.45.52表 2-3 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母）CSiMnAlPSFe硅鐵73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100錳鐵6.60/90(1)0.50/7567.80/800.23/1000.13/10024.74/100(1) 10%C 與氧生成 CO2表 2-4 其它工藝參數(shù)設定值名稱參數(shù)名稱參數(shù)終渣堿度%CaO/%SiO2=3.5渣中鐵損（鐵珠）為渣量的 6%成分類別成分類別第 7 頁螢石加入量生白云石加入量爐襯蝕損量終渣（FeO）含量按（FeO=1.35(Fe2O3)折算煙塵量噴

28、濺鐵損為鐵水量的 0.5%為鐵水量的 2.5%為鐵水量的 0.3%15%，而（Fe2O3）/ （FeO）=1/3，即（Fe2O3）=5%， （FeO）=8.25%為鐵水量的 1.5%（其中FeO 為 75%，為 20%）為鐵水量的 1%氧氣純度爐氣中的自由氧量氣化去硫量金屬中C的氧化產物廢鋼量99%，余者為 N20.5%（體積比）占總去硫量的 1/390%C 氧化成 CO，10%氧化成 CO2由熱平衡計算確定2.1.2 物料平衡基本項目收入項 支出項鐵水 鋼水廢鋼 爐渣熔劑（石灰、螢石、輕燒白云石） 煙塵氧氣 渣中鐵珠爐襯蝕損 爐氣鐵合金 噴濺2.1.3 計算步驟（1）計算脫氧合金化前的總渣量

29、及其成?？傇堪ㄨF水中元素的氧化、爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。其各項成渣量分別列于表 2-52-7.總渣量及其成分如表 2-8.表 2-5 鐵水中元素的氧化產物及其成渣量元素反應產物元素氧化量（kg）耗氧量（kg）產物量（kg）備注CC-COC-CO24.1090%=3.6904.1010%=0.4104.9201.0908.6101.500SiSi-(SiO2)0.8000.9101.710入渣MnMn-(MnO)0.4200.1200.540入渣PP-(P2O5)0.1800.2300.410入渣SS-SO20.0141/3=0.0050.0050.010入渣第 8 頁S+(CaO)=(

30、CaS)+(O)0.0142/3=0.009-0.005(1)0.021（CaS）FeFe-(FeOFe-(Fe2O31.07656/72=0.8370.606112/160=0.4240.2390.1821.0760.606入渣入渣合計6.7757.691成渣量4.343入渣組分之和(1) CaO 還原出來的氧量：消耗的 CaO 量為：0.00956/32=0.016kg表 2-6 爐襯蝕損成渣量成渣組分（kg）氣態(tài)產物耗氧量(kg)爐襯蝕損量（kg）CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3C-COC-CO2C-CO，CO20.3(據(jù)表2-4)0.0040.0090.2360.0040.00

31、50.3149028/12=0.0880.3141044/120.0150.314（9016/12+1032/12）0.062合計0.2580.103表 2-7 加入熔劑的成渣量成渣組分（kg）氣態(tài)產物（kg）類別加入量（kg）CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2螢石0.5（據(jù)表2-4）0.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.4400.005生白云石2.5（據(jù)表2-4）0.9100.6400.0200.0250.905石灰6.67(1)5.863(2)0.1730.1670.1000.0330.0070.0090.00

32、70.3090.002(3)第 9 頁合計6.7750.8160.2150.1330.0410.0120.0100.4400.0121.2140.002成渣量8.442(1) 石灰加入量計算如下： 渣中已含（CaO）0.016+0.004+0.002+0.9100.900kg渣中已含（SiO2）1.710+0.009+0.028+0.0201.767kg。因設定的終渣堿度 R=3.5，故石灰加入量為R(SiO2)-(CaO)/(%CaO石灰-R%SiO2 石灰)=6.67kg(2) 為（石灰中 CaO 含量）-（石灰中 SCaS 自耗 CaO 的量）(3) 為 CaO 還原出的氧量： 6.67

33、0.0632/560.002表 2-8 總渣量及其成分（kg）爐渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合計元素氧化成渣量 kg1.7100.5401.076(2)0.606(3)0.4100.0214.343石灰成渣量 kg5.8630.1670.1730.1000.0330.0070.0096.352爐襯蝕損成渣量 kg0.0040.0090.2360.0040.0050.258生白云石成渣量 kg0.9100.0200.6400.0251.595螢石成渣量 kg0.0020.0280.0030.0080.0080.4400.0050.0010.49

34、5總渣量 kg6.7791.9341.0520.1370.5401.0760.6520.4400.4220.03113.043(1)51.9714.838.071.053.998.255.003.373.230.24100.00(1) 總渣量計算：表 2-8 除(FeO)和(Fe2O3)以外的渣量為：6.779+1.934+1.052+0.137+0.540+0.440+0.422+0.03111.335kg。由表 2-4 知，終渣（FeO）15，又因為（Fe2O3）/（FeO）1/3，所以（Fe2O3）5， （FeO）8.25，總渣量為 11.315/86.75%=13.066kg(2) (

35、FeO)量=13.0438.25%=1.076kg(3) (Fe2O3)量=13.0435%-0.033-0.005-0.008=0.606kg（2）計算氧氣消耗量氧氣實際消耗量系消耗項目與攻入項目之差，詳見表 2-9。表 2-9 實際耗氧量耗氧項（kg）供氧項（kg）實際氧氣消耗量（kg）鐵水中元素氧化耗氧量 7.691鐵水中 S 與 CaO 反應還原出的氧量 0.005第 10 頁爐襯中碳氧化耗氧量 0.062石灰中 S 與 CaO 反應還原出的氧量 0.002煙塵中鐵氧化耗氧量 0.034爐氣中自由氧含量 0.0607.829-0.007+0.069(1)=合計 8.135合計 0.00

36、77.891(1) 為爐氣中氮氣重量（表 2-10）（3）計算爐氣量及其成分爐氣中含有 CO、CO2、O2、N2、SO2和 H2O。其中 CO、CO2、SO2和H2O 可由表 57 查得，O2和 N2則由爐氣總體積來確定。先計算如下。爐氣總體積 V:122.40.5%0.5%9932gsxVVVGVV990.798.51gsxVGVV3=8.463m式中 VgCO、CO2、SO2和 H2O 諸組分之總體積，m3。本計算中，其值為 8.69822.4/28+2.72922.4/44+0.01022.4/64+0.01222.4/18=8.366m3；Gs不計自由氧的氧氣消耗量，kg。本計算中，其

37、值為 8.093kg（見表2-9） ；Vx鐵水與石灰中的 S 與 CaO 反應還原出的氧量。本計算中，其值為0.007kg（見表 2-9）0.5%爐氣中自由氧含量，m3；99由氧氣純度為 99%轉換得來計算結果列于表 2-10表 2-10 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量（kg）體積（m3）體積CO8.6988.69822.4/286.95882.22CO22.7292.72922.4/441.38916.40SO20.0100.01022.4/640.0040.05H2O0.0120.01222.4/180.0150.18O20.060* 0.042(1)0.50N20.069* 0.055(2

38、)0.65合計11.578 8.463100.00(1) 爐氣中 O2體積為 8.4630.5%=0.042m3；重量為 0.04232/22.4=0.060kg(2) 爐氣中 N2的體積系爐氣總體積與其它成分的體積之差第 11 頁（4）計算脫氧合金化前的鋼水量鋼水量 Qy鐵水量鐵水中元素的氧化量煙塵噴濺渣中的鐵損 1006.7751.50（7556/72+20112/1601+13.0666） 90.377kg 列出脫氧合金化前的物料平衡表（表 2-11）表 2-11 未加廢鋼時的物料平衡表收入支出項目質量(kg)項目質量（kg）鐵水100.0084.61鋼水90.3876.40石灰6.67

39、5.65爐渣13.0711.03螢石0.500.42爐氣11.589.79生白云石2.502.12噴濺1.000.85爐襯0.300.25煙塵1.501.27氧氣8.226.95渣中鐵珠0.780.66合計118.19100.00合計118.31100.00注：計算誤差為（118.19118.3）/118.191000.10第五步：計算加入廢鋼的物料平衡，利用表 2-1 中的數(shù)據(jù)計算廢鋼中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表 2-12） ，計算過程和表 2-5 計算過程一樣。表 2-12 廢鋼中元素的氧化產物及其成渣量元素反應產物元素氧化量（kg）耗氧量（kg）產物量（kg）進入鋼中的來量（kg

40、）C-CO13.980.08900.0100.0130.023（入氣）CC-CO213.980.08100.0010.0030.004（入氣）SiSi-SiO213.980.250.0350.0400.075（入渣）MnMn-MnO13.980.370.0520.0150.067（入渣）PP-(P2O5)13.980.0100.0010.0010.002（入渣）S-SO213.980.0091/30.00040.00040.0008（入氣）SS+(CaO)=(CaS)+O13.980.0092/30.00080.00040.002（CaS入渣）第 12 頁合計0.1000.06813.980.

41、10013.88成渣量（kg）0.146將表 2-11 與表 2-12 合并，得到加入廢鋼后的物料平衡。 （表 2-13 與表 2-14）表 2-13 加入廢鋼的物料平衡表（以 100kg 鐵水為基礎）收入支出項目重量（kg）項目重量（kg）鐵水100.0076.58鋼水90.38+13.98104.3678.80廢鋼13.989.70爐渣13.04+0.1513.1910.00石灰6.675.11爐氣11.58+0.02811.618.77螢石0.500.38噴濺1.000.76輕燒白云石2.501.91煙塵1.501.13爐襯0.300.23渣中鐵珠0.780.60氧氣8.215+0.07

42、8.2856.09合計132.24100.00合計132.44100.00注：計算誤差為（132.24132.44）/132.241000.15表 2-14 加入廢鋼后的物料平衡表（以 100kg（鐵水+廢鋼）為基礎）收 入支 出項目重量（kg）項目重量（kg）鐵水86.02 76.58 鋼水89.77 78.60 廢鋼13.98 9.70 爐渣11.35 10.05 石灰5.88 5.11 爐氣9.99 8.85 螢石0.44 0.38 噴濺0.86 0.76 輕燒白云石2.20 1.91 煙塵1.29 1.14 爐襯0.26 0.23 渣中鐵珠0.67 0.60 氧氣7. 316.09 合

43、計116.09 100.00 113.93 100.00 （5）計算脫氧合金化后的物料平衡。根據(jù)鋼種成分設定值（表 2-1）和鐵合金成分及其燒損率（表 2-3）算出錳鐵和硅鐵的加入量及其元素的燒損量，將所得結果與表 2-14 合并，得到冶煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量 WMn為：第 13 頁 %Mn%Mn%Mn%MnMnW鋼種終點鋼水量錳鐵含回收率 =0.80% 0.18%89.7767.80%80%-=1.02kg硅鐵加入量 WSi為：FeMnSiSi%Si%SiW =Si%Si%鋼種終點加錳鐵后的鋼水量硅鐵含回收率=25%(89.771.02)0.00273.00%75%= 0.49k

44、g鐵合金中元素的損量和產物量列于表 2-15表 2-15 鐵合金中元素及產物量類別元素燒損量脫氧量成渣量爐氣量入鋼量（kg）C1.026.60100.0070.0180.026（CO2）1.026.60900.061Mn1.0267.80200.1380.0450.1831.0267.80800.553Si1.020.50%250.0010.0010.0021.020.5075%=0.004P1.020.23%=0.002S1.020.13=0.001Fe1.0224.74=0.252錳鐵合計0.1460.0640.1850.0260.875Al0.492.501000.0120.0100.0

45、06Mn0.490.50200.00050.0001（1）0.00050.490.50800.002Si0.4973.00250.0890.1020.1910.4973.00750.268 硅 P0.490.050.0002*第 14 頁S0.490.030.0001*Fe0.4923.920.117鐵合計0.1020.1120.1980.387總計0.2480.1760.3820.0261.262（1）表示可以忽略。脫氧合金化后的鋼水成分 C: 0.0610.10%100%0.17%91.03 Si: 0.0040.268100%0.30%91.03 Mn:0.5530.0020.180%1

46、00%0.79%91.03 P: 0.0020.020%100%0.022%91.03 S: 0.0010.021%100%0.022%92.25碳含量未達到設定值，則需向鋼包內加焦粉增碳。設其加入量為 W1，則 1(0.200.17)%C%W鋼水量焦炭含碳量（）回收率（） 0.03%91.0381.50%75%= 0.036kg=焦粉生成的產物如表 2-16表 2-16 焦粉生成的產物 碳燒損量（kg）耗氧量（kg）氣體量(1)（kg）成渣量（kg）碳入鋼量（kg）0.03681.50250.0070.00732/120.0190.026+0.036（0.58+5.52）0.0250.036

47、12.400.0040.03681.50750.022(1) CO2、H2O 和揮發(fā)分之總和將表 2-14、2-15、2-16 合并歸類，得到總物料平衡表 2-17表 2-17 總物料平衡表收入支出第 15 頁項目質量（kg）%項目質量（kg）鐵水86.0273.00 鋼水89.77+1.26+0.022=91.0778.69 廢鋼13.9811.86 爐渣11.35+0.382+0.004=11.7410.14 石灰5.885.00 爐氣9.99+0.026+0.025=10.048.67螢石0.440.37 噴濺0.880.76 輕燒白云石2.201.90 煙塵1.321.14 爐襯0.2

48、60.22 渣中鐵珠0.690.60 氧氣7.516.37 錳鐵1.020.87 硅鐵0.490.42 焦粉0.0360.03 合計117.84100.00 115.74100.00 計算誤差：（115.74-117.84）/115.741001.812.2 熱平衡計算2.2.1 計算原始數(shù)據(jù)各種入爐料及產物的溫度（表 2-18） 、物料平均熱容（表 2-19） 、反應熱效應（表 4-20） ，溶入鐵水中的元素對鐵熔點的影響（表 2-21） 。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。表 2-18 入爐物料及產物的溫度設定值入爐物料產物名稱鐵水(1)廢鋼其它原料爐渣爐氣煙塵溫度（）12502525與鋼水相同1

49、4501450(1) 純鐵熔點 1536表 2-19 物料平均熱容物料名稱生鐵鋼爐渣礦石煙塵爐氣固態(tài)平均熱容（kJ/kgk）0.7450.6991.0470.996熔化潛熱218272209209209液態(tài)或氣態(tài)平均熱容（kJ/kgk）0.8370.8371.2481.137表 2-20 煉鋼溫度下的反應熱效應組元化學反應（kJ/mol）（kJ/kg）CC+1/2O2=CO 氧化反C+O2=CO2 氧化反應41807234834第 16 頁SiSi+O2=(CO2) 氧化反應81768229202MnMn+1/2O2=(MnO) 氧化反應3617406594P2P+5

50、/2O2=(P2O5) 氧化反應117656318980FeFe+1/2O2=(FeO) 氧化反應2382294250Fe2Fe+3/2O2=(Fe2O3) 氧化反應7224326460SiO2（SiO2)+2(CaO)=(2CaOSiO2) 成渣反應971331620P2O5（P2O5)+4(CaO)=(4CaOP2O5) 成渣反應6930544880CaCO3CaCO3=(CaO)+CO2 分解反應1690501690MgCO3MgCO3=(MgO)+CO2 分解反應11802014052-21 溶入鐵中的元素對鐵熔點的降低值元素CSiMnPSAlCrN、H、O在鐵中的極限溶解度5.411

51、8.5無限2.80.1835.0無限溶入 1元素使鐵熔點的降低值65707580859010085302531.5氮、氫、氧溶入鐵熔點降低值6適用含量范圍（）1.01.02.02.53.03.54.03150.70.081182.2.2 計算步驟以 100kg 鐵水為基礎（1）計算熱收入 Qs。包括鐵水物理熱、元素氧化熱及成渣熱、爐襯中碳的氧化熱、煙塵氧化熱。1）鐵水物理熱 Qw；根據(jù)純鐵熔點，鐵水成分以及溶入元素對鐵熔點的降低值（表 2-18、2-1 和 2-21）計算鐵水熔點 Tt，由鐵水溫度和生鐵比熱（表 2-18 和表 2-19）確定 QwTt1536（4.2100+0.88+0.65

52、+0.230+0.03525）6 1094Qw1000.745（109425）+218+0.837（12501094） 114500.00KJ2）元素氧化熱及成渣量熱 Qy：根據(jù)鐵水中元素氧化量和反應熱效應（表第 17 頁2-20）算出，其結果列于表 2-22 中。表 2-22 元素氧化熱和成渣熱反應產物氧化熱或成渣熱（kJ）反應產物氧化熱或成渣熱（kJ）C-CO3.6901163942947.91Fe-Fe2O30.42464602739.04C-CO20.4103483414281.94P-P2O50.180189803416.40Si-SiO20.8002920223361.60P2O5

53、-4CaOP2O50.42248802059.36Mn-MnO0.42065942769.48SiO2-2CaOSiO21.93416203133.08Fe-FeO0.83742503557.25合計 Qy98266.063）爐襯中碳的氧化熱 Ql：根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳量確定Ql0.3149011639+0.3141034834586.25kJ4）煙塵氧化熱 Qc：由表 2-4 給出的煙塵量參數(shù)和反應熱效應計算Qc1.5（7556/724250+20112/1606460）5075.36kJ 故熱收入總值為：QsQw+Qy+Ql+Qc218427.82kJ（2）計算熱支出 Qz熱支出項包括：

54、鋼水物理熱，爐渣物理熱，煙塵物理熱，爐氣物理熱，渣中鐵珠物理熱，噴濺物理（金屬熱） ，輕燒白云石分解熱，熱損失，廢鋼吸熱。1）鋼水物理熱 Qg：先根據(jù)鐵水熔點的方法確定鋼水熔點 Tg，再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時的實際溫降，以及要求的過熱度（一般為 5090）確定出鋼溫度Tg；最后由鋼水量和熱容算出物理熱。 Tg1536（0.1065+0.185+0.02030+0.02125）61520（式中:0.10，0.18，0.020，和 0.021 分別為終點鋼水 C、Mn、P 和 S 的含量） Tz1520+50+50+601680（式中：50，50 和 60 分別為出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的

55、溫降和過熱度） Qg90.3770.699（152025）+272+0.837（16801520）131130.20kJ2）爐渣物理熱 Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： Qr13.0661.248（168025）+20929717.83 kJ3）爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx，根據(jù)其數(shù)量，相應的溫度和熱容確定（表 2-23）表 2-23 某些物料的物理熱項目參數(shù)（kJ）備注爐氣物理熱11.58 1.137（145025）18762.211450系爐氣和煙塵的溫第 18 頁度煙塵物理熱1.50.996（145025）+2092442.45渣中鐵珠物理熱0.78 0.699（152

56、025）+272+0.887（16801520）1267.871520系鋼水熔點噴濺金屬物理熱10.699（152025）+272+0.887（16801520）1457.33合計Qx23929.864）生白云石分解熱 Qb：根據(jù)其用量、成分和表 2-20 所示的熱效應計算 Qb2.5（36.401690+25.601405）2437.10 kJ5）熱損失 Qq：其它熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的 38，在這取 5，則Qq218427.67510921.38kJ6）廢鋼吸熱 Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即：Qf=Qs-Qg-Qr-Qx-Qb-Qq=20291.29故廢鋼加入量 Wf

57、 為：Wf20291.2910.699（152025）+272+0.837（16801520） 13.98kg故廢鋼比為：13.98/(100+13.98) 100%=12.27%熱平衡表計算結果列于表 2-24表 2-24 熱平衡表收入支出項目熱量（kJ）項目熱量（kJ）鐵水中物理熱114500.0052.42鋼水物理熱131130.2060.34元素氧化熱和成渣熱98266.0644.99爐渣物理熱29717.8313.68其中 C 氧化57229.8526.20廢鋼吸熱20291.299.29Si 氧化23361.6010.70爐氣物理熱18762.218.59Mn 氧化2769.481

58、.27煙塵物理熱2442.451.12P 氧化3416.401.57渣中鐵珠物理熱1267.870.58Fe 氧化6296.292.88噴濺金屬物理熱1457.330.67成渣2SiO3133.081.43輕燒白云石分解熱2437.101.11成渣25PO2059.360.94熱損失10921.385.00第 19 頁煙塵氧化熱5075.362.32爐襯中碳的氧化熱586.250.27合計218427.67100.00合計218427.67100.00應當指出：加入鐵合金進行脫氧和合金化，會對熱平衡數(shù)據(jù)產生一定的影響，對轉爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金種類有限、數(shù)量也不多。經(jīng)計算其熱收

59、入部分占總熱收入的 0.81.0，熱支出部分約占 0.50.8，二者基本持平。 熱效率%100熱收入總量廢鋼吸熱爐渣物理熱鋼水物理熱 =82.93% 若不計爐渣帶走的熱量時： 熱效率%100熱收入總量廢鋼吸熱鋼水物理熱 =69.32%第 20 頁3 頂?shù)讖痛缔D爐設計氧氣轉爐是轉爐煉鋼車間的主體設備。本章以頂?shù)讖痛缔D爐為重點，對其爐型、爐襯、爐體金屬結構和傾動機構以及底部供氣構件進行選型和設計。頂?shù)讖痛缔D爐是繼氧氣頂吹轉爐和底吹轉爐之后，于 70 年代中期出現(xiàn)的一種新型轉爐煉鋼設備。頂?shù)讖痛导嬗许敶狄子诳刂瞥稍^程和底吹可以增大熔池攪拌器強度的優(yōu)點，是節(jié)能降耗、擴大品種、提高產品質量的有效途徑；

60、特別對于容量較大的轉爐，更具有其優(yōu)越性。因此，近幾年來獲得迅速發(fā)展。據(jù)報道，日本基本淘汰了單純頂吹法，國內轉爐的發(fā)展方向也是積極采用復吹。3.1 爐型設計3.1.1 爐型選擇本設計轉爐公稱容量為 150 噸，屬于大中型轉爐，采用筒球形爐型。3.1.2 主要參數(shù)的確定。（1）爐容比：由于復吹轉爐吹煉過程比單純頂吹平穩(wěn)，其鋼渣噴濺高度相應低于后，復吹轉爐的爐容比可略小于頂吹轉爐。從目前實際情況來看，二者爐容比基本相同，即復吹轉爐一般也取 0.850.95m3/t 爐容比取 0.92m3/t。（2）熔池尺寸： 1）熔池直徑GDKt=4.90m1.6150 /16D 式中 D熔池直徑，mG新爐金屬裝入