圓坯轉(zhuǎn)爐煉鋼及車間設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　年產(chǎn)400萬噸合格圓坯轉(zhuǎn)爐煉鋼及車間設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是設(shè)計(jì)年產(chǎn)400萬噸圓坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間。從基礎(chǔ)的物料平衡和熱平衡計(jì)算開始，主要包括以下幾部分：轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)、氧槍設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)、連鑄設(shè)備的選型及計(jì)算、以及鐵水供應(yīng)系統(tǒng)，廢鋼供應(yīng)系統(tǒng)，散裝料供應(yīng)系統(tǒng)，鐵合金供應(yīng)系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)

2、等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。其中，轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與核心。</p><p>　　本設(shè)計(jì)設(shè)有轉(zhuǎn)爐三座，公稱容量均為120t，平均冶煉時(shí)間為38min，純吹氧時(shí)間為16min，轉(zhuǎn)爐作業(yè)率為84%，轉(zhuǎn)爐的原料主要有鐵水、廢鋼以及其它一些輔助原料。連鑄坯的收得率為98%，另外本車間爐外精煉主要采用了喂絲以及真空脫氣手段。本車間的澆注方式為全連鑄。車間的最終產(chǎn)品為圓坯。</p><p>　　為了更加

3、詳細(xì)說明轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)中的一些工藝及設(shè)備結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)穿插了很多圖形，表格，為明確，直觀的介紹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的工藝布置提供幫助。</p><p>　　關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)爐；400萬噸；設(shè)計(jì)；設(shè)備計(jì)算；車間計(jì)算</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The main task is to design a annual pr

4、oduction 4,000,000 tons round billet converter steelmaking plant.From basic material balance and heat balance calculations . including the following sections: Converter furnace design, lance design, the converter plant d

5、esign, equipment selection and calculation of continuous casting and hot metal supply system, scrap supply system, bulk material supply systems, ferroalloy supply system, de dusting systems designed. Among them, the conv

6、erter steelmaking plan</p><p>　　This design features have three converters, engineering capacity are 120t, the average time was blowing 38min, pure oxygen blowing time is 16min, the converter operating rate

7、of 84%, the main raw converter molten iron, scrap steel and some other auxiliary materials. Casting umburnt yield was 98%, while the workshop mainly adopted refining and vacuum degassing means for feeding wire. The work

8、shop for the whole casting casting method. The final product is a workshop round billets.</p><p>　　A more detailed description of some of the converter plant design process and equipment structure, the desig

9、n interspersed with a lot of graphics, tables, For clearly, intuitive introduction converter steelmaking plant process layout help.</p><p>　　Keywords：Converter; 4,000,000 tons; design; equipment calculation;

10、 workshop calculation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　第一章 文獻(xiàn)綜述1</p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況1</p><p>　　1.1.1 我國(guó)鋼

11、鐵工業(yè)運(yùn)行情況1</p><p>　　1.2 我國(guó)鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 鋼鐵工業(yè)運(yùn)行存在問題2</p><p>　　1.3 現(xiàn)階段我國(guó)鋼鐵工業(yè)面臨的主要問題3</p><p>　　1.3.1 品種質(zhì)量亟待升級(jí)3</p><p>　　1.3.2 布局調(diào)整進(jìn)展緩慢3</p>

12、<p>　　1.3.3 自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)3</p><p>　　1.4 我國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼研究現(xiàn)狀與技術(shù)進(jìn)步3</p><p>　　1.4.1 我國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4.2 鐵水脫硫預(yù)處理的技術(shù)進(jìn)步3</p><p>　　1.4.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進(jìn)步3</p><p&g

13、t;　　1.5 節(jié)能環(huán)保技術(shù)4</p><p>　　1.6 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.7 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠設(shè)計(jì)研究的目的與意義5</p><p><b>　　1.8 結(jié)論5</b></p><p>　　第二章 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案6</p><p>　　2.1 金屬平衡計(jì)算

14、6</p><p>　　2.2 生產(chǎn)規(guī)模的確定7</p><p>　　2.2.1 轉(zhuǎn)爐座數(shù)和大小的確定7</p><p>　　2.3 轉(zhuǎn)爐爐型選擇及計(jì)算8</p><p>　　2.3.1 轉(zhuǎn)爐爐型各部分尺寸確定9</p><p>　　2.4 轉(zhuǎn)爐爐襯與金屬構(gòu)件12</p><p>　

15、　2.4.1 爐襯材質(zhì)的選擇12</p><p>　　2.4.2 爐襯組成及耳軸高度確定13</p><p>　　2.4.3 爐體支承及傾動(dòng)設(shè)備13</p><p>　　2.5 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底部供氣構(gòu)件設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.5.1 底氣種類14</p><p>　　2.5.2 底氣用量14</

16、p><p>　　2.5.3 供氣構(gòu)件15</p><p>　　2.5.4 底吹元件布置15</p><p>　　2.5.6 轉(zhuǎn)爐爐體金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.5.7 爐殼設(shè)計(jì)15</p><p>　　2.5.8 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)15</p><p>　　第三章 物料平衡與熱平

17、衡計(jì)算16</p><p>　　3.1 物料平衡16</p><p>　　3.1.1 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)16</p><p>　　3.1.2 物料平衡基本項(xiàng)目18</p><p>　　3.1.3 計(jì)算步驟18</p><p>　　3.2 熱平衡計(jì)算30</p><p>　　3.2.1

18、計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)30</p><p>　　3.2.2 計(jì)算步驟32</p><p>　　第四章 氧氣轉(zhuǎn)爐供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)36</p><p>　　4.1供氧系統(tǒng)工藝流程36</p><p>　　4.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼車間需氧量計(jì)算36</p><p>　　4.3 制氧機(jī)能力的選擇37</p><p

19、>　　4.4 氧槍設(shè)計(jì)37</p><p>　　4.5 噴頭設(shè)計(jì)38</p><p>　　4.6 氧槍槍身設(shè)計(jì)40</p><p>　　4.6.1 槍身各層尺寸的確定40</p><p>　　4.6.2 氧槍長(zhǎng)度的確定41</p><p>　　4.7 氧槍升降和更換機(jī)構(gòu)43</p>&l

20、t;p>　　4.7.1 對(duì)氧槍升降和更換機(jī)構(gòu)設(shè)備的要求43</p><p>　　4.7.2 氧槍垂直升降機(jī)構(gòu)43</p><p>　　4.7.3 氧槍各操作點(diǎn)的控制位置45</p><p>　　4.7.4氧槍各操作點(diǎn)標(biāo)高的確定原則45</p><p>　　第五章 轉(zhuǎn)爐車間原材料供應(yīng)47</p><p>

21、　　5.1鐵水供應(yīng)47</p><p>　　5.2 鐵水包選擇47</p><p>　　5.3 廢鋼的供應(yīng)48</p><p>　　5.4 散狀材料的供應(yīng)49</p><p>　　5.4.1 散狀料的供應(yīng)流程49</p><p>　　5.4.2 散狀料供應(yīng)和主要設(shè)備選型49</p><p

22、>　　5.4.3 高位料倉容積和數(shù)量的確定50</p><p>　　5.5 鐵合金的供應(yīng)51</p><p>　　第六章 轉(zhuǎn)爐車間煙氣凈化與回收53</p><p>　　6.1 轉(zhuǎn)爐煙氣與煙塵53</p><p>　　6.1.1 煙氣特征53</p><p>　　6.1.2 煙塵的特征53</p

23、><p>　　6.2 煙氣凈化方案選擇54</p><p>　　6.3 煙氣凈化系統(tǒng)54</p><p>　　6.4 煙氣凈化回收系統(tǒng)主要設(shè)備54</p><p>　　6.4.1 煙罩54</p><p>　　6.4.2 靜電除塵器55</p><p>　　6.4.3 煤氣柜55<

24、/p><p>　　第七章 冶金輔助設(shè)備的計(jì)算56</p><p>　　7.1 盛鋼桶的計(jì)算56</p><p>　　7.1.1 盛鋼桶容積計(jì)算56</p><p>　　7.1.2 鋼包需要量計(jì)算57</p><p>　　7.1.3 鋼包質(zhì)量計(jì)算58</p><p>　　7.2 渣罐計(jì)算5

25、8</p><p>　　第八章 圓坯連鑄機(jī)選型及相關(guān)參數(shù)確定59</p><p>　　8.1 圓坯連鑄設(shè)備有如下特點(diǎn)：59</p><p>　　8.2 連鑄機(jī)的選擇59</p><p>　　8.3 連鑄機(jī)主要參數(shù)的確定。60</p><p>　　8.3.1 鋼包允許澆鑄時(shí)間60</p><

26、p>　　8.3.2 鑄坯斷面60</p><p>　　8.3.3 拉坯速度60</p><p>　　8.3.4 冶金長(zhǎng)度61</p><p>　　8.3.5 連鑄機(jī)弧形半徑62</p><p>　　8.3.6 連鑄機(jī)的流數(shù)62</p><p>　　8.4 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算62</p>

27、<p>　　8.4.1 連鑄澆注周期計(jì)算62</p><p>　　8.4.2 連鑄機(jī)的作業(yè)率63</p><p>　　8.4.3 連鑄坯收得率64</p><p>　　8.4.4 連鑄機(jī)的理論小時(shí)產(chǎn)量65</p><p>　　8.4.5 連鑄機(jī)平均日產(chǎn)量65</p><p>　　8.4.6 連鑄機(jī)

28、平均年產(chǎn)量65</p><p>　　8.5 連鑄機(jī)與煉鋼爐的合理匹配和臺(tái)數(shù)的確定66</p><p>　　第九章 鐵水預(yù)處理及爐外精煉67</p><p>　　9.1 鐵水預(yù)處理方案67</p><p>　　9.1.1 脫硅67</p><p>　　9.1.2 脫硫67</p><p&g

29、t;　　9.1.3 脫磷68</p><p>　　9.2 爐外精煉68</p><p>　　第十章 轉(zhuǎn)爐車間主廠房工藝布置69</p><p>　　10.1 生產(chǎn)工藝流程圖69</p><p>　　10.2 原料跨間布置69</p><p>　　10.3 爐子跨布置71</p><p&g

30、t;　　10.3.1 橫向布置71</p><p>　　10.3.2 縱向布置72</p><p>　　10.3.3 爐子跨各層平臺(tái)的布置72</p><p>　　10.4 轉(zhuǎn)爐跨長(zhǎng)度的確定73</p><p>　　10.5 轉(zhuǎn)爐跨廠房高度73</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)75</b

31、></p><p><b>　　致 謝77</b></p><p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　1.1 國(guó)內(nèi)外鋼鐵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況</p><p>　　鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，涉及面廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、消費(fèi)拉動(dòng)大，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、財(cái)政稅收、國(guó)防建設(shè)以及穩(wěn)定

32、就業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用。</p><p>　　1.1.1我國(guó)鋼鐵工業(yè)運(yùn)行情況</p><p>　　(1)粗鋼產(chǎn)量小幅增長(zhǎng)，區(qū)域發(fā)展不均衡。2012年，全國(guó)累計(jì)生產(chǎn)粗鋼71654萬噸，同比增長(zhǎng)3.1%；產(chǎn)生鐵65791萬噸，增長(zhǎng)3.7%；產(chǎn)鋼材(含重復(fù)材)95186萬噸，增長(zhǎng)7.7%，同比增速分別回落4.2、4.7和2.2個(gè)百分點(diǎn)。</p><p>　　(2)鋼材凈

33、出口增速平穩(wěn)，鐵礦石價(jià)格近期快速反彈。2012年，我國(guó)累計(jì)出口鋼材5573萬噸，同比增長(zhǎng)14%；進(jìn)口鋼材1366萬噸，下降12.3%；進(jìn)口鋼坯36萬噸，下降43.3%；坯材合計(jì)折合凈出口粗鋼4207萬噸，同比增長(zhǎng)26.3%，增速與上年基本持平。2012年全國(guó)累計(jì)進(jìn)口鐵礦石74355萬噸，同比增長(zhǎng)8.4%，進(jìn)口均價(jià)128.6美元/噸，同比下降35.4美元/噸。月均礦價(jià)在10月份跌至年度低點(diǎn)104.9美元/噸后開始回升，特別是近1個(gè)多月來，

34、礦價(jià)快速反彈，到2013年1月份成交價(jià)迅速攀升至150美元/噸以上。</p><p>　　(3)鋼材價(jià)格大幅下跌，長(zhǎng)材價(jià)格跌幅明顯。2012年鋼材價(jià)格水平總體低于上年。尤其是從4月中旬開始，市場(chǎng)出現(xiàn)連續(xù)大幅下跌，價(jià)格一度跌至1994年水平，12月底，中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)鋼材綜合價(jià)格指數(shù)為105.3點(diǎn)，較年初下降15.2個(gè)點(diǎn)，下降12.6%。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來看，長(zhǎng)材(螺紋鋼、線材等)價(jià)格跌幅大于板材(薄板、中厚板等)，長(zhǎng)期

35、的“長(zhǎng)強(qiáng)板弱”態(tài)勢(shì)有所轉(zhuǎn)變。</p><p>　　(4)鋼材社會(huì)庫存持續(xù)下降，鋼鐵企業(yè)庫存壓力大增。2012年國(guó)內(nèi)鋼材社會(huì)庫存呈持續(xù)下降趨勢(shì)，從2月份開始連續(xù)9個(gè)月環(huán)比下降，至12月末，全國(guó)主要鋼材市場(chǎng)社會(huì)庫存1188萬噸，比年內(nèi)最高點(diǎn)下降706萬噸，比上年同期也減少了102萬噸。鋼材社會(huì)庫存持續(xù)下滑將市場(chǎng)供需矛盾壓力傳導(dǎo)至生產(chǎn)企業(yè)，去年鋼鐵企業(yè)鋼材庫存一直處于高位，其中7月份達(dá)到歷史最高點(diǎn)1232萬噸，截止20

36、12年11月中旬，鋼鐵企業(yè)庫存1064萬噸，較2011年同期上升6.1%。</p><p>　　(5)企業(yè)效益大幅下滑，固定資產(chǎn)投資明顯回落。2012年80家重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)累計(jì)實(shí)現(xiàn)銷售收入35441億元，同比下降4.3%；實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)15.8億元，同比下降98.2%，銷售利潤(rùn)率幾乎為零(只有0.04%)。2012年鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)累計(jì)投資6584億元，同比增長(zhǎng)3%，其中黑色金屬冶煉及壓延加工業(yè)投資5055億元，同

37、比下降2%，增速明顯回落。</p><p>　　1.2 我國(guó)鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀</p><p>　　2012年，受國(guó)內(nèi)外經(jīng)濟(jì)增速放緩、產(chǎn)能過剩和財(cái)務(wù)成本居高不下等因素影響，我國(guó)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)再次陷入低迷，鋼鐵工業(yè)進(jìn)入轉(zhuǎn)型升級(jí)的“陣痛期”。</p><p>　　1.2.1 鋼鐵工業(yè)運(yùn)行存在問題</p><p>　　(1)下游消費(fèi)需求增幅回落，產(chǎn)能過

38、剩進(jìn)一步凸顯。2012年，全國(guó)房地產(chǎn)開發(fā)投資比上年名義增長(zhǎng)16.2%，增速同比回落11.9個(gè)百分點(diǎn)；機(jī)械、汽車、家電行業(yè)工業(yè)總產(chǎn)值(產(chǎn)品產(chǎn)量)增幅也有較大回落，鋼鐵市場(chǎng)需求疲軟的態(tài)勢(shì)一直延續(xù)，粗鋼產(chǎn)能利用率僅達(dá)到72%。</p><p>　　(2)礦價(jià)走勢(shì)強(qiáng)于鋼價(jià)，鋼企處于被動(dòng)地位。2012年9月份進(jìn)口鐵礦石價(jià)格較上年同期下跌43美元/噸，折合噸材成本下降450元左右，而同期鋼材價(jià)格跌幅在1200元/噸左右。20

39、12年9月至12月市場(chǎng)回升時(shí)，除熱軋板、中板漲幅在500元/噸左右外，多數(shù)鋼材品種漲幅在200元/噸左右，而同期進(jìn)口鐵礦石價(jià)格漲幅在50美元/噸左右，僅鐵礦石就使噸材成本增加500元左右。礦價(jià)大幅波動(dòng)使很多企業(yè)損失嚴(yán)重，2012年前11個(gè)月，首鋼集團(tuán)因產(chǎn)品下跌減利107億元，原燃料降價(jià)僅增利70億元，合并減利達(dá)37億元。</p><p>　　(3)產(chǎn)業(yè)集中度降低，非重點(diǎn)企業(yè)投資增速不減。2012年以來多數(shù)重點(diǎn)大中

40、型鋼鐵企業(yè)受市場(chǎng)低迷影響采取了減產(chǎn)措施，在一定程度上緩解了市場(chǎng)供需關(guān)系，但一些非重點(diǎn)企業(yè)卻借助低成本優(yōu)勢(shì)增產(chǎn)。如前11個(gè)月，重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)產(chǎn)量同比下降0.6%，非重點(diǎn)企業(yè)增長(zhǎng)23.3%，前十名鋼鐵企業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度也由48.3%降低到46.1%。在重點(diǎn)大中型鋼鐵企業(yè)投資同比降低27.8%情況下，非重點(diǎn)企業(yè)投資增長(zhǎng)17.4%。非重點(diǎn)企業(yè)占鋼鐵行業(yè)固定資產(chǎn)投資比重達(dá)到83.6%，遠(yuǎn)超重點(diǎn)大中型企業(yè)。</p><p>

41、　　1.3 現(xiàn)階段我國(guó)鋼鐵工業(yè)面臨的主要問題</p><p>　　1.3.1 品種質(zhì)量亟待升級(jí)</p><p>　　我國(guó)鋼材產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量整體水平仍然不高，只有約30%可以達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，下游行業(yè)尚不能高效科學(xué)使用鋼材。少數(shù)關(guān)鍵品種鋼材仍依賴進(jìn)口，高強(qiáng)度、耐腐蝕、長(zhǎng)壽命、減量化等高性能產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)水平有待進(jìn)一步提高。</p><p>　　1.3

42、.2 布局調(diào)整進(jìn)展緩慢</p><p>　　在一場(chǎng)鐵礦石專題論壇上指出，中國(guó)鋼鐵工業(yè)布局調(diào)整進(jìn)展緩慢，鐵礦石價(jià)格大幅上漲極大擠壓盈利空間，鋼鐵企業(yè)生存面臨的成本壓力越發(fā)明顯，急需建立全方位的鐵礦石資源保障體系。</p><p>　　1.3.3 自主創(chuàng)新能力不強(qiáng)</p><p>　　我國(guó)重點(diǎn)統(tǒng)計(jì)鋼鐵企業(yè)研發(fā)投入只占主營(yíng)業(yè)務(wù)收入的1.1%，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家3%的水平。主要

43、設(shè)備仍然主要依靠引進(jìn)，非高爐煉鐵、近終形連鑄軋等前沿技術(shù)研發(fā)投入不足。</p><p>　　1.4 我國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼研究現(xiàn)狀與技術(shù)進(jìn)步</p><p>　　1.4.1 我國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼研究現(xiàn)狀</p><p>　　進(jìn)入新世紀(jì)以來，我國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展階段。從生產(chǎn)品種上分析，小型轉(zhuǎn)爐以生產(chǎn)普通建筑用鋼為主，主要和小方坯連鑄機(jī)配合使用，通常未采用鐵水預(yù)處理、計(jì)算

44、機(jī)終點(diǎn)控制和爐外精煉等先進(jìn)工藝裝備。大中型轉(zhuǎn)爐是今后主流爐型，目前，絕大多數(shù)大中型轉(zhuǎn)爐均采用鐵水預(yù)處理、爐外精煉、計(jì)算機(jī)終點(diǎn)動(dòng)態(tài)控制等先進(jìn)技術(shù)，裝備精良，工藝流程先進(jìn)。</p><p>　　1.4.2 鐵水脫硫預(yù)處理的技術(shù)進(jìn)步</p><p>　　近幾年，國(guó)內(nèi)大力發(fā)展鎂脫硫鐵水預(yù)處理工藝，先后引進(jìn)了美國(guó)、歐洲和俄羅斯的鐵水脫硫工藝，比較了混合噴吹法、復(fù)合噴吹法和純鎂噴吹法三種工藝。實(shí)踐證明

45、，采用噴鎂脫硫工藝優(yōu)于以KR法為代表的石灰劑脫硫方法 。</p><p>　　1.4.3 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的進(jìn)步</p><p><b>　?。?）長(zhǎng)壽轉(zhuǎn)爐技術(shù)</b></p><p>　　濺渣護(hù)爐技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用工作，使轉(zhuǎn)爐爐齡大幅度提高。</p><p><b>　?。?）長(zhǎng)壽復(fù)吹工藝</b>

46、;</p><p>　　爐渣蘑菇頭保護(hù)底吹透氣磚技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，使底吹的噴嘴的一次壽命與爐齡同步，并保證復(fù)吹比100%，實(shí)現(xiàn)全程復(fù)吹，提高了底吹噴嘴的壽命。</p><p>　?。?）復(fù)吹強(qiáng)化冶煉技術(shù)</p><p>　　提高供氧強(qiáng)度，縮短吹氧時(shí)間；加快生產(chǎn)節(jié)奏，提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率；適當(dāng)擴(kuò)大裝入量，提高轉(zhuǎn)爐利用系數(shù)，借鑒小轉(zhuǎn)爐的強(qiáng)化冶煉的成功經(jīng)驗(yàn)。</p>

47、<p><b>　?。?）精煉新工藝</b></p><p>　　精煉手段有渣洗、真空、攪拌、加熱、噴吹。爐外精煉的方法都是一種或幾種精煉手段的綜合利用，如LF、RH、DH、VOD、VAD、CAS—OB、ASEA—SKF等[7]。</p><p><b>　?。?）連鑄新工藝</b></p><p>　　連鑄

48、坯熱送熱裝技術(shù)，其利用鑄坯的物理熱，節(jié)約能耗； 提高成材率，節(jié)約金屬消耗；簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝流程，節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用，減少工序，縮短生產(chǎn)周期；提高了產(chǎn)品質(zhì)量，采用無缺陷鑄坯軋制。</p><p>　　連鑄坯直接軋制, 有利于節(jié)能，降低生產(chǎn)費(fèi)用。</p><p>　　連鑄機(jī)高溫出坯技術(shù)。</p><p>　　近終形連鑄技術(shù):薄板坯連鑄、帶鋼連鑄、薄帶連鑄、異型坯連鑄、中空?qǐng)A坯連鑄

49、。</p><p>　　提高拉速，提高作業(yè)率，實(shí)現(xiàn)多爐連鑄，實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)的高效連鑄。</p><p>　　1.5 節(jié)能環(huán)保技術(shù)</p><p>　?。?）三干技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用減少水的用量和廢水的排放，串級(jí)供水技術(shù)實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用。</p><p>　?。?）干法除塵，濕法除塵，重力除塵對(duì)煙塵進(jìn)行回收利用。</p><p>

50、;　?。?）尾氣的回收利用。</p><p>　　（4）鋼渣水淬、風(fēng)淬、盤潑水冷等工藝實(shí)現(xiàn)鋼渣的處理及利用。</p><p>　　1.6 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著鋼鐵行業(yè)的日益發(fā)展，各地的鋼鐵企業(yè)不斷合并重組，為了適應(yīng)對(duì)鋼品種的要求，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，減少能耗和生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境，現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼不斷采用各種轉(zhuǎn)爐新技術(shù)，如：鐵水預(yù)脫硫技

51、術(shù)、水冷爐口技術(shù)、頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)、煙氣除塵及煤氣回收利用技術(shù)、擋渣出鋼技術(shù)、濺渣護(hù)爐技術(shù)和終點(diǎn)控制技術(shù)等，使轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、高效化、節(jié)能化、壽命長(zhǎng)壽化、鋼種多樣化、環(huán)境友好化。</p><p>　　1.7 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠設(shè)計(jì)研究的目的與意義</p><p>　　目前，我國(guó)正處在發(fā)展中的關(guān)鍵階段，國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力需要大力提升，各個(gè)方面的硬件設(shè)施都需要大力完善，而鋼鐵行業(yè)在其中起著舉足輕重的作用。

52、考慮到我國(guó)的現(xiàn)狀及主要面臨的問題，說明我國(guó)雖然是一個(gè)鋼鐵大國(guó)，但是并不是一個(gè)鋼鐵強(qiáng)國(guó)。因此我們?cè)谛藿ㄤ撹F廠的時(shí)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)。做到科學(xué)合理布局，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煉鋼，精煉，連鑄一體化，提高原材料使用率，降低能耗，減少污染，高效生產(chǎn)高質(zhì)量鋼材。</p><p>　　轉(zhuǎn)爐煉鋼的設(shè)計(jì)研究不僅可以使我對(duì)整個(gè)煉鋼工藝流程加以熟悉，也鍛煉我鉆研的能力，為走上工作崗位，打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。另外，本次

53、畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)培養(yǎng)我們獨(dú)立思考問題和解決問題的能力有很大的提高，為今后工作做好理論儲(chǔ)備，都具有十分重要的意義。</p><p><b>　　1.8 結(jié)論</b></p><p>　　轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的核心設(shè)備。轉(zhuǎn)爐爐型及其主要參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)率、金屬收得率、爐齡等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有直接影響，其設(shè)計(jì)是否合理也關(guān)系到冶煉工藝能否順利進(jìn)行，車間主廠房高度和與轉(zhuǎn)爐配套的其它相關(guān)設(shè)

54、備的選型。所以，設(shè)計(jì)一座爐型合理，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(jì)又是整個(gè)轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。120t轉(zhuǎn)爐本體部分結(jié)構(gòu)合理，功能齊全，技術(shù)先進(jìn)，轉(zhuǎn)爐的整個(gè)冷卻系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)中考慮的十分周全，冷卻點(diǎn)分布很廣，可大大延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。從結(jié)構(gòu)、性能及技術(shù)參數(shù)上看，設(shè)計(jì)方案先進(jìn)合理，產(chǎn)品性能優(yōu)良可靠。隨著鋼鐵企業(yè)的改造和重組，100t以上轉(zhuǎn)爐設(shè)備將會(huì)大量上馬占有市場(chǎng)的主導(dǎo)地位。故設(shè)計(jì)3×120t轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)是可行

55、的，也是必要的。</p><p><b>　　生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案</b></p><p>　　2.1 金屬平衡計(jì)算</p><p>　　圖2.1 金屬平衡表 </p><p>　　2.2 生產(chǎn)規(guī)模的確定</p><p>　　該轉(zhuǎn)爐車間的生產(chǎn)規(guī)模是年產(chǎn)合格圓坯400萬噸。</p>&l

56、t;p>　　2.2.1 轉(zhuǎn)爐座數(shù)和大小的確定</p><p>　　設(shè)計(jì)年產(chǎn)400萬噸合格鑄坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼系統(tǒng)。由金屬平衡表計(jì)算可知，所需的轉(zhuǎn)爐鋼水年產(chǎn)量為436.8萬噸。</p><p>　　表2-1轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時(shí)間推薦值</p><p>　　每一座吹煉轉(zhuǎn)爐的年出鋼爐數(shù)N為：</p><p><b>　?。?-1）<

57、/b></p><p>　　式中： T1—每爐鋼的平均冶煉時(shí)間，取38min；</p><p>　　T2—一年的有效作業(yè)天數(shù)，d；</p><p>　　1440—一天的日歷時(shí)間，min；</p><p>　　365—一年的日歷天數(shù)，d；</p><p>　　η—轉(zhuǎn)爐的作業(yè)率，取84%；</p>&l

58、t;p>　　轉(zhuǎn)爐車間年產(chǎn)鋼水量：</p><p>　　W=n×N×q （2-2）</p><p>　　式中： W—轉(zhuǎn)爐車間年產(chǎn)鋼水量，4368000t；</p><p>　　n—轉(zhuǎn)爐車間經(jīng)常吹煉爐子座數(shù)，取3座；</p><p>　　N—每一座吹煉爐的年出

59、鋼爐數(shù)，11618.53爐；</p><p>　　q—轉(zhuǎn)爐公稱容量，t；</p><p>　　n/q=4368000÷11618.53=376.00噸。所以，取n= 3則q=125.34噸</p><p>　　表2-2轉(zhuǎn)爐重要參數(shù)</p><p>　　所以：本設(shè)計(jì)選三座120噸的轉(zhuǎn)爐進(jìn)行煉鋼。</p><p>

60、;　　2.3 轉(zhuǎn)爐爐型選擇及計(jì)算</p><p>　　轉(zhuǎn)爐由爐帽、爐身、爐底三部分組成、由于爐帽（截錐形）和爐身（圓柱形）的形狀沒有變化。把爐型分為筒球型、錐球型和截錐型等三種。</p><p>　?。?）筒球型。熔池由球體和圓柱體兩部分組成。爐型形狀簡(jiǎn)單，砌磚方便，爐殼容易制造，被國(guó)內(nèi)外大、中型轉(zhuǎn)爐普遍使用。</p><p>　?。?）錐球型。熔池由球缺體和倒截錐

61、體兩部分組成。與相同容量的筒球型比較，錐球型熔池較深，有利于保護(hù)爐底。在同樣的熔池深度的情況下，熔池直徑可以比筒球型大，增加了熔池反應(yīng)面積，有利于去磷、硫。我國(guó)中小型轉(zhuǎn)爐普遍采用這種爐型。</p><p>　?。?）截錐型。熔池為一個(gè)倒截錐體。爐型構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，平的熔池較球型底容易砌筑。在裝入量和熔池直徑相同的情況下，其熔池最深，因此不適用于大型容量爐。我國(guó)30t以下的轉(zhuǎn)爐采用較多。</p><

62、;p>　　經(jīng)過比較，由于筒球型轉(zhuǎn)爐砌筑方便且爐殼容易制造以及考慮到本設(shè)計(jì)所需熔池容量為120t，所以選擇了筒球型。</p><p>　　2.3.1 轉(zhuǎn)爐爐型各部分尺寸確定</p><p>　?。?）熔池直徑D。熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)金屬液面的直徑。它主要與金屬裝入量和吹氧時(shí)間有關(guān)。我國(guó)設(shè)計(jì)部門推薦的計(jì)算熔池直徑的經(jīng)驗(yàn)公式為：</p><p>　　式中

63、 D——熔池直徑，m；</p><p>　　G——新爐金屬裝入量，t，可取公稱容量；</p><p><b>　　K——系數(shù)，</b></p><p>　　t——平均每爐鋼純吹氧時(shí)間，min，</p><p>　　表2-3系數(shù)K的推薦值</p><p>　　根據(jù)表中所列，本設(shè)計(jì)為公稱容量120t轉(zhuǎn)

64、爐，所以取K=1.70，t=16則計(jì)算熔池直徑為：</p><p>　?。?）熔池深度h。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深度。對(duì)于一定容量的轉(zhuǎn)爐，爐型和熔池直接確定后，可以用幾何公式計(jì)算熔池深度h。</p><p>　　因?yàn)樗橥睬蛐娃D(zhuǎn)爐，所以通常球缺體的半徑R為熔池直徑D的1.1～1.25倍。本設(shè)計(jì)取1.2，當(dāng)R=1.2D時(shí)，熔池體積V池和熔池直接D及熔池深度h有如

65、下關(guān)系：</p><p>　　V池=0.79hD2-0.046D3</p><p>　　根據(jù)爐子容量與鋼水密度可以確定V池，鋼水密度可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算如下：取鋼水溫度為1600。</p><p>　　=8523-0.8358×（1600+273）</p><p>　　=8523-1565</p><p>&

66、lt;b>　　=6959㎏/m3</b></p><p>　　V池=1.2×105÷6959=17.24 m3</p><p><b>　　因此</b></p><p>　　=21.89÷17.16=1.28m</p><p>　?。?）爐身尺寸。轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的

67、圓柱體部分成為爐身。其直徑與熔池直接是一致的，故須確定的尺寸是爐身高度H身。</p><p><b>　　=4.03m</b></p><p>　　式中V帽、V身、V池——分別為爐帽、爐身和熔池的容積；</p><p>　　V——轉(zhuǎn)爐有效容積，為V帽、V身、V池三者之和，取決于容量和爐容比。</p><p>　?。?）爐

68、帽尺寸。頂吹轉(zhuǎn)爐一般都是正口爐帽，其主要尺寸有爐帽傾角、爐口直徑和爐帽高度。</p><p>　　爐帽傾角θ。傾角過小，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定，容易倒塌；過大則出鋼時(shí)容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。目前傾角多為60°±3°，小爐子取上限，大爐子取下限，這是因?yàn)榇鬆t子的爐口直徑相對(duì)要小些。本設(shè)計(jì)取60°。</p><p>　　爐口直徑d。在滿足順利兌鐵水和加廢鋼

69、的前提下，應(yīng)適當(dāng)減小爐口直徑，以減少熱損失。一般爐口直徑為熔池直徑的43%～53%較為適宜。小爐子取上限，大爐子取下限。本設(shè)計(jì)取45%。即</p><p>　　d=4.66×45%=2.10m。</p><p>　　爐帽高度H帽。為了維護(hù)爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴(kuò)大，在爐口上部設(shè)有高度為H口=300～400㎜的直線段。本設(shè)計(jì)H口取為400mm。因此爐帽高度H帽為：

70、</p><p><b>　　=2.2+0.4</b></p><p><b>　　=2.6m</b></p><p><b>　　爐帽總?cè)莘eV帽為：</b></p><p>　　=20.68+1.38</p><p><b>　　=22.06

71、m3</b></p><p>　　（5）出鋼口尺寸。出鋼口內(nèi)口一般都設(shè)在爐帽與爐身交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)其位置最低，便于鋼水全部出凈。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。出鋼口中心線水平傾角θ1。為了縮短出鋼口長(zhǎng)度，以利維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉(zhuǎn)爐的θ1趨于減小。國(guó)外不少轉(zhuǎn)爐采用0°，國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐多為45°以下。出鋼口直徑d出。出鋼口直徑?jīng)Q定著出鋼時(shí)間，隨爐子容量不同

72、而異。出鋼時(shí)間通常為2～8min。時(shí)間短（即出鋼口過大），難以控制下渣，且鋼包內(nèi)鋼液靜壓力增長(zhǎng)過快，脫氧產(chǎn)物不易上浮。時(shí)間過長(zhǎng)（即出鋼口過小），鋼液容易二次氧化和吸氣，散熱也大。通常d出（㎝）按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</p><p>　　式中 G——轉(zhuǎn)爐公稱容量，t</p><p>　　所以本設(shè)計(jì)的出鋼口直徑就為:</p><p><b>　　16.5㎝&

73、lt;/b></p><p><b>　　取166㎜。</b></p><p>　　（6）爐容比（或容積比）。爐容比系指轉(zhuǎn)爐有效容積V與公稱容量G之比值V/G（m3/t）。V系爐帽、爐身和熔池三個(gè)內(nèi)腔容積之和。公稱容量以轉(zhuǎn)爐爐役期的平均出鋼量來表示。確定爐容比時(shí)應(yīng)綜合考慮。通常，鐵水比增大，鐵水中Si、S、P含量高，用礦石作冷卻劑以及供氧強(qiáng)度提高時(shí)，為了減少噴濺

74、和溢渣損失，提高金屬收得率和操作穩(wěn)定性，爐容比要適當(dāng)增大。但過大的爐容比又會(huì)使基建和設(shè)備投資增加。對(duì)于大型轉(zhuǎn)爐，由于采用多孔噴槍和頂?shù)讖?fù)吹，操作比較穩(wěn)定，因此在其他條件相同的情況下，爐容比有所減小。轉(zhuǎn)爐新砌爐襯的爐容比推薦值為0.90～0.95m3/t，大轉(zhuǎn)爐取下限，小轉(zhuǎn)爐取上限。</p><p>　　本設(shè)計(jì)取0.90 m3/t。</p><p>　　由此得到V=120×0.9=

75、108m3</p><p>　?。?） 增加爐殼鋼板厚度</p><p>　　表2-4 爐殼鋼板厚度</p><p>　　則所選的D（殼）殼=D+0.66+0.15+0.70+0.15+0.20+0.16=4.66+2.02=6.68m</p><p>　　H總=h+H身+H帽+H襯+H鋼=1.28+4.03+2.60+1.33=9.24m&

76、lt;/p><p><b>　?。?）高徑比</b></p><p>　　高徑比系指轉(zhuǎn)爐爐殼總高H總與爐殼外徑D殼之比值。實(shí)際上它只是作為爐型設(shè)計(jì)的校核數(shù)據(jù)</p><p>　　則高徑比就為9.24÷6.68=1.38。在高徑比所推薦的范圍（1.20～1.45）之內(nèi)。</p><p>　　2.4 轉(zhuǎn)爐爐襯與金屬構(gòu)件

77、</p><p>　　2.4.1 爐襯材質(zhì)的選擇</p><p>　　轉(zhuǎn)爐爐襯壽命是一個(gè)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，受許多因素的影響，特別是受冶煉操作工藝水平的影響比較大。但是，合理選用爐襯（特別是工作層）的材質(zhì)，也是提高爐襯壽命的基礎(chǔ)。</p><p>　　根據(jù)爐襯的工作特點(diǎn)，其材質(zhì)選擇應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　?。?）耐火度（即在高溫條

78、件下不熔化的性能）高；</p><p>　　（2）高溫下機(jī)械強(qiáng)度高，耐急冷急熱性能好；</p><p>　　（3）化學(xué)性能穩(wěn)定；</p><p>　　（4）資源廣泛，價(jià)格便宜。</p><p>　　近年來氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯工作層普遍使用鎂炭磚，爐襯壽命顯著提高。但由于鎂炭磚成本較高，因此一般只用于諸如耳軸區(qū)、渣線等爐襯易損部位。</p>

79、<p>　　2.4.2 爐襯組成及耳軸高度確定</p><p>　　通常爐襯由永久層、填充層和工作層。有些轉(zhuǎn)爐則在永久層與爐殼鋼板之間夾有一層石棉板絕熱層。</p><p>　　永久層貼緊爐殼（無絕熱層時(shí)），維修時(shí)一般不予拆除。其主要作用是保護(hù)爐殼。該層常用鎂磚砌筑。</p><p>　　填充層介于永久層與工作層之間，一般用焦油鎂砂搗打而成，厚度80～

80、100㎜。其主要功能是減輕爐襯受熱膨脹時(shí)對(duì)爐殼產(chǎn)生擠壓和便于拆除工作層。也有的轉(zhuǎn)爐不設(shè)填充層。本設(shè)計(jì)取用100㎜。</p><p>　　工作層系指與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件極其苛刻。目前該層多用鎂炭磚和焦油白云石磚綜合砌筑。</p><p>　　爐帽可用二部煅燒鎂磚，也可根據(jù)具體條件選用其他材質(zhì)。</p><p><b>　　耳軸位置的確定

81、：</b></p><p>　　取耳因地制宜發(fā)從爐底鋼板外表面算起的爐子全高的0.52倍。</p><p>　　即H軸=H總×0.52=4945mm</p><p>　　2.4.3 爐體支承及傾動(dòng)設(shè)備</p><p>　　爐體支承系統(tǒng)設(shè)備包括：托圈部件、爐體和托圈的連接裝置、支承托圈的軸承和軸承座。</p>

82、<p>　　托圈與耳軸，托圈主要起支撐爐體和傳遞傾動(dòng)力矩的作用。它由銅板焊成的，斷面呈矩形的中空環(huán)。托圈兩側(cè)固結(jié)著兩根耳軸。為使?fàn)t殼熱膨脹時(shí)不受限制和通風(fēng)冷卻，在爐殼與托圈之間留有100～150 mm間隙。耳軸作成空心，可通水冷卻。冷卻水經(jīng)過耳軸、托圈，直到爐口水箱。</p><p>　　爐體與托圈的聯(lián)接爐殼與托圈因受熱膨脹不同而在徑向和軸向出現(xiàn)差動(dòng)位移，可采用懸掛支撐盤裝置聯(lián)接。</p>

83、<p>　　表2-1 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度設(shè)計(jì)參考值</p><p>　　表2-2轉(zhuǎn)爐相關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　2.5 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底部供氣構(gòu)件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.5.1 底氣種類</p><p>　　本設(shè)計(jì)確定采用加強(qiáng)攪拌型，所以頂槍吹氧，底部吹惰性氣體和中性氣體N2等。</p><p>　　2.5.

84、2 底氣用量</p><p>　　采用底吹N2、Ar、CO2等氣體時(shí)，供氣強(qiáng)度小于0.03m3/（t·min）時(shí)，其冶金特征已接近頂吹法；達(dá)到0.2～0.3m3/（t·min），則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達(dá)到足夠的攪拌強(qiáng)度。最大供氣強(qiáng)度一般不超過0.3m3/（t·min）。全程吹A(chǔ)r，成本太高；全程吹N2，又會(huì)增加鋼中的氮。考慮到經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品需求，底部全程供氣，只是前期吹N2

85、，末期再改吹A(chǔ)r。</p><p>　　2.5.3 供氣構(gòu)件</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用類環(huán)縫式噴嘴，在環(huán)縫中設(shè)有許多細(xì)金屬管，它兼有透氣磚和噴嘴的優(yōu)點(diǎn)，適用于噴吹各種氣體和粉劑，還簡(jiǎn)化了細(xì)金屬管磚的制作工藝，是很有發(fā)展前途的一種供氣構(gòu)件，現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐氧槍都用多孔噴頭。一般中、小型轉(zhuǎn)爐用三孔或四孔噴頭，大型轉(zhuǎn)爐用五孔或五孔以上的噴頭。在本設(shè)計(jì)當(dāng)中，由于是120t轉(zhuǎn)爐，噴嘴數(shù)量選3個(gè)。<

86、;/p><p>　　2.5.4 底吹元件布置</p><p>　　底吹噴嘴布置應(yīng)使底吹和頂吹產(chǎn)生的熔池環(huán)流運(yùn)動(dòng)同向，且是熔池?cái)嚢杈鶆驎r(shí)間最短，以此獲得最佳的攪拌效果。噴嘴布置在按爐底部φ=0.45D同心圓上，且相互成60°分布即偏軸心布置。</p><p>　　2.5.6 轉(zhuǎn)爐爐體金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)</p><p>　　轉(zhuǎn)爐金屬構(gòu)件是指爐殼、

87、支承裝置（托圈與耳軸）和傾動(dòng)機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.5.7 爐殼設(shè)計(jì)</p><p>　　爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成。主要承受鋼水、爐渣及耐材的靜載荷，以及金屬料沖擊；熱應(yīng)力作用，其材質(zhì)應(yīng)具有高的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)采用鍋爐鋼板和合金鋼板。</p><p>　　2.5.8 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用全懸掛式傾動(dòng)機(jī)

88、構(gòu)，采用無級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速為0.15～1.5r/min。 </p><p>　　第三章 物料平衡與熱平衡計(jì)算</p><p><b>　　3.1 物料平衡</b></p><p>　　3.1.1 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)</p><p>　　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(diǎn)鋼水成分（表3-1），造渣用

89、溶劑及爐襯等原材料的成分（表3-2），脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表3-3），其他工藝參數(shù)（表3-4）。根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書》要求，本設(shè)計(jì)冶煉普碳鋼、低碳鋼，據(jù)此選定轉(zhuǎn)爐冶煉鋼種的牌號(hào)為Q235A。</p><p>　　表3-1 鋼種、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值</p><p>　　[C]和[Si]按實(shí)際生產(chǎn)情況選取；[P]和[S]分別按鐵水中相應(yīng)成分含量的30%，10%和

90、60%留在鋼水中設(shè)定。</p><p>　　表3-2 原材料成分</p><p>　　表3-3 鐵合金成分及其回收率</p><p>　　10%C與氧生成CO2</p><p>　　表3-4 其他工藝參數(shù)設(shè)定值</p><p>　　3.1.2 物料平衡基本項(xiàng)目</p><p>　　收入項(xiàng)：鐵水、

91、廢鋼、溶劑（石灰、螢石、輕燒白云石）、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金</p><p>　　支出項(xiàng)：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺</p><p>　　3.1.3 計(jì)算步驟</p><p>　　以100kg鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　第一步：計(jì)算脫氧和合金化前的總渣量及其成分。總渣量包括鐵水中元素氧化、爐襯蝕損和加入溶劑的成渣量。

92、其各項(xiàng)成渣量分別列于表3-5——表3-7?？傇考捌涑煞秩绫?所示。</p><p>　　第二步：計(jì)算氧氣消耗量。氧氣消耗量為消耗項(xiàng)與供入項(xiàng)之差，見表3-9。</p><p>　　表3-5 鐵水中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量</p><p>　　由CaO還原出的氧量；消耗的CaO的量=0.00956/32=0.016 kg</p><p>　　表

93、3-6 爐襯蝕損的成渣量</p><p>　　表3-7 加入溶劑的成渣量</p><p>　　注：(石灰加入量計(jì)算如下：有表3-5——表3-7知，渣中已含 (CaO)=-0.016+0.004+0.002+0.910=0.900kg。渣中已含(SiO2)=1.757+0.009+0.028+0.020=1.815kg。因設(shè)定的終渣堿度R=3.5；故石灰加入量為</p>&

94、lt;p>　　設(shè)A=石灰加入量，由</p><p><b>　　得上式</b></p><p>　?、跒?石灰中CaO含量)-(石灰中S生成CaS自耗的CaO量)</p><p>　?、蹫镃aO還原出的氧量，計(jì)算同表3-5的注</p><p>　　表3-8 總渣量及其成分(未注明單位/kg)</p>

95、<p>　　注：(總渣量計(jì)算如下：因?yàn)楸碇谐鼺eO和Fe2O3以外的渣量為</p><p>　　6.96+1.981+1.052+0.137+0.594+0.440+0.465+0.030=11.660 kg，</p><p><b>　　而終渣</b></p><p><b>　　，(表3-4)，</b><

96、;/p><p><b>　　故總渣量</b></p><p><b>　　②</b></p><p>　?、?</p><p>　　表3-9 實(shí)際耗氧量</p><p>　　爐氣N2(存在于氧氣中，見表3-4)的質(zhì)量，詳見表3-10。</p>

97、;<p>　　第三步：計(jì)算爐氣量及其成分</p><p>　　爐氣中含有CO、CO2、N2、SO2、和H2O。其中CO、CO2、SO2、和H2O可由表3-5—表3-7差得。O2和N2則由爐氣總體積來確定。計(jì)算如下：</p><p><b>　　爐氣總體積：</b></p><p><b>　　化得</b>&l

98、t;/p><p>　　式中，Vg—CO、CO2、SO2和H2O各組分總體積，m3。本計(jì)算中，其值為</p><p>　　Gs—不計(jì)自由氧的氧氣消耗量，kg。本計(jì)算中，其值為</p><p><b>　　(見表3-9)</b></p><p>　　Vx—鐵水與石灰中的S與CaO反應(yīng)還原出的氧量，其質(zhì)量為0.007kg(見表3-

99、9),m3</p><p>　　0.5%—爐氣中自由氧含量</p><p>　　99—由氧氣純度為99%轉(zhuǎn)換得來</p><p>　　計(jì)算結(jié)果見列于表3-10</p><p>　　表3-10 爐氣量及其成分</p><p>　　注：(爐氣中O2的體積為8.494*0.5%=0.042；質(zhì)量為0.042*32/22.4=

100、0.060kg</p><p>　　②爐氣中N2的體積系爐氣總體積與其他成分的體積之差，即8.495-(0.042+0.015+0.003+1.392+6.982)=0.06;質(zhì)量為0.06*28/22.4=0.075kg</p><p>　　第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量</p><p><b>　　剛水量</b></p>

101、<p>　　據(jù)此可編制脫氧和合金化前的物料平衡表。</p><p>　　表3-11 未加廢鋼時(shí)的物料平衡表</p><p><b>　　注：計(jì)算誤差為</b></p><p>　　第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡</p><p>　　如同“第一步”計(jì)算鐵水中元素氧化量一樣，利用表3-1的數(shù)據(jù)先確定廢鋼中元素的氧化

102、量及其耗氧量和成渣量(表3-12)，再將其與表3-11歸類合并，遂得加入廢鋼后的物料平衡表3-13和表3-14</p><p>　　表3-12 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量</p><p>　　表3-13 加入廢鋼的物料平衡表(以100kg鐵水為基礎(chǔ))</p><p><b>　　注：本計(jì)算誤差為</b></p><p&g

103、t;　　表3-14 加入廢鋼的物料平衡表(以100kg(鐵水+廢鋼)為基礎(chǔ))</p><p>　　第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡</p><p>　　先根據(jù)鋼種成分設(shè)定值(表3-1)和鐵合金成分及其回收率(表3-3)算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計(jì)算其元素的燒損值。將所有結(jié)果與表3-14歸類合并，即得出冶煉一爐鋼的總物料平衡表。</p><p><b>

104、　　錳鐵加入量WMn為</b></p><p><b>　　硅鐵加入量WSi為</b></p><p>　　鐵合金中元素的燒損量和產(chǎn)物量列表3-15</p><p>　　表3-15 鐵合金中元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量</p><p>　　注：(以為忽略脫氧和合金化后的鋼水成分如下：</p><p&

105、gt;　　含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值。為此需要在鋼包內(nèi)加入焦粉增碳。其加入量W1為：</p><p><b>　　焦粉生成的產(chǎn)物如下</b></p><p>　　為CO2、H2O和揮發(fā)分的總和(未計(jì)算揮發(fā)分燃燒的影響)</p><p>　　由此可得冶煉過程(即脫氧和合金化后)的總物料平衡表3-16 </p><p>　　表

106、3-16 總物料平衡表</p><p><b>　　注：計(jì)算誤差為</b></p><p>　　(可近似認(rèn)為(0.064+0.103)的氧量系出鋼二次氧化帶入。</p><p><b>　　3.2 熱平衡計(jì)算</b></p><p>　　3.2.1 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)</p><p

107、>　　計(jì)算所需基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度(表3-17)；物料平均熱熔(表3-18)；反應(yīng)熱效應(yīng)(表3-19)；溶入鐵中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響(表3-20)。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選</p><p>　　表3-17 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值</p><p>　　表3-18 物料平均熱容/KJ.(Kg.K)-1</p><p>　　表3-19 煉鋼溫度下

108、的反應(yīng)熱效應(yīng)</p><p>　　表3-20 熔入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值</p><p>　　3.2.2 計(jì)算步驟</p><p>　　以100Kg鐵水為基礎(chǔ)</p><p>　　第一步：計(jì)算熱收入Qs</p><p>　　熱收入項(xiàng)包括：鐵水物理熱；元素氧化熱及成渣熱；煙塵氧化熱；爐襯中碳的氧化熱。</p&

109、gt;<p>　　鐵水物理熱Qw：先根據(jù)純鐵熔點(diǎn)，鐵水成分以及溶入元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值(表3-17，表3-1，表3-20)計(jì)算鐵水熔點(diǎn)Tt，然后由鐵水溫度和生鐵熱容(見表3-17和表3-18)確定Qw。</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　元素氧化熱及成渣熱Qy：由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)(表3-19)可以算出，其結(jié)果列于表3

110、-21</p><p>　　表3-21 元素氧化熱和成渣熱</p><p>　　煙塵氧化熱Qc：由表3-4中給出的煙塵量參考和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得</p><p>　　爐襯中碳的氧化熱Q1，根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳量確定</p><p><b>　　故，熱收入總值為</b></p><p>　　第二步

111、：計(jì)算熱支出Q2</p><p>　　熱支出項(xiàng)包括：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(金屬)物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。</p><p>　　鋼水物理熱Qg：先按求鐵水熔點(diǎn)的方法確定鋼水熔點(diǎn)Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時(shí)的實(shí)際溫度降(通常前者為40~60℃，后者約為3~5℃/min，具體時(shí)間與盛鋼桶大小和澆注條件有關(guān))以及要求的過熱度(一般為

112、50~90℃)確定出鋼溫度T2；最后由鋼水量和熱容計(jì)算出物理熱。</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　式中，0.08、0.16、0.022和0.02分別為終點(diǎn)鋼水中C、Mn、P和S的含量。</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　式中，50、50和70分別

113、為出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的溫降和過熱度。</p><p>　　爐渣物理熱Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得</p><p>　　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(yīng)的溫度和熱容確定。詳見表3-22</p><p>　　表3-22 某些物料的物理熱</p><p>　　云分解熱Qb：根據(jù)其用量、成分和表3-

114、19所示的熱效應(yīng)計(jì)算</p><p>　　熱損失Qq：其他熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的3%~8%。本計(jì)算取5%,則得</p><p>　　廢鋼吸熱Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即</p><p><b>　　故廢鋼加入量Wf為</b></p><p><b>　　即廢鋼比為</b><

115、;/p><p>　　熱平衡計(jì)算結(jié)果列于表3-23</p><p>　　表3-23 熱平衡表</p><p>　　應(yīng)當(dāng)指出，加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會(huì)對(duì)熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。對(duì)轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金種類有限，數(shù)據(jù)也不多。經(jīng)計(jì)算，其熱收入部分約占總熱收入的0.8%~1.0%，熱支出部分約占0.5%~0.8%，二者基本持平。</p>&

116、lt;p><b>　　熱效率 </b></p><p>　　若不計(jì)算爐渣帶走的熱量時(shí)</p><p><b>　　熱效率 </b></p><p>　　第四章 氧氣轉(zhuǎn)爐供氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1供氧系統(tǒng)工藝流程</p><p>　　氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的供

117、氧系統(tǒng)是由制氧機(jī)、加壓機(jī)、中壓儲(chǔ)氣罐、輸氧管、控制閘閥、測(cè)量?jī)x器、氧槍等主要設(shè)備組成。</p><p>　　圖4-1供氧系統(tǒng)工藝流程圖</p><p>　　1—制氧機(jī) 2—低壓儲(chǔ)氣柜 3—壓氧機(jī) 4—桶形罐 5—中壓儲(chǔ)氣罐 6—氧氣站 7—輸氧總管8—總管氧壓測(cè)定點(diǎn)9—減壓閥10—減壓閥后氧壓測(cè)定點(diǎn)11—氧氣流量測(cè)定點(diǎn)12—氧氣溫度測(cè)定點(diǎn)13—氧氣流量調(diào)節(jié)閥14—工作氧壓測(cè)定點(diǎn)

118、 15—低壓信號(hào)連鎖 16—快速切斷閥 17—手動(dòng)切斷閥 18—轉(zhuǎn)爐</p><p>　　4.2 轉(zhuǎn)爐煉鋼車間需氧量計(jì)算</p><p>　?。?）一座轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)的小時(shí)耗氧量計(jì)算</p><p>　?、?平均小時(shí)耗氧量Q1（Nm3/h）：</p><p>　　Nm3/h （4-1）</p><p

119、>　　式中： G—平均爐產(chǎn)鋼水量，120t；</p><p>　　W—噸鋼耗氧量，50m3/t，范圍45～55m3/t；</p><p>　　T1—平均每爐鋼水冶煉時(shí)間，38min。</p><p>　?、?高峰小時(shí)耗氧量Q2（m3/h）：</p><p>　　Nm3/h （4-2）</p><p

120、>　　式中：T2—平均每爐純吹氧時(shí)間，16min。</p><p><b>　　車間小時(shí)耗氧量</b></p><p>　?、?車間平均小時(shí)耗氧量Q3(m3/h）：</p><p>　　Q3=NQ1=3×9474=28422m3/h (4-3)</p><p>