年產320萬噸合格鑄坯的轉爐煉鋼車間工藝設計(更新版)

　　

【正文】 第 2 頁 二 、畢業設計（論文）題目應完成的工作（含圖紙數量） 1. 根據設計題目完成畢業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. 主要技術經濟指標； 10. 繪制設計圖紙三張 （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。 第 1 頁 1 煉鋼車間設計方案 根據設計任務 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 。 根據年產 320 萬噸生產能力的要求 ， 冶煉周期取 40min， 供氧時間為 16min。 其兩端分別布置鐵水和廢鋼工段 ， 采用混鐵車運輸鐵水 。 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 ， 散裝料供應系統和加料、供氧系統 ， 底吹氣系統 ， 煙氣凈化系統 ， 出 渣、出鋼設施 ， 拆修爐設備 。 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 。 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 % 左右 。 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 的含量應盡可能低 ， 把灼減控制在 4%～ 70%， 塊度一般以 5～40mm為宜石灰質量要求： CaO≥90%， SiO2≤3%， S≤%， 過燒率 ≤14%。 終點鋼水成分（表 21）造渣用溶劑及爐襯等原材料的成分（表 22） ， 脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表 23）其它工藝參數（表 24） 。 其中 CO、 CO SO2 和 H2O可由表 5~7 查得 ， O2 和 N2 則由爐氣總體積來確定 。 根據鋼種成分設定值（表 21） 和鐵合金成分及其燒損率（表 23）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 214 合并 ， 得到冶煉一爐鋼的總物料平衡表 。SiO2) 成渣反應 － 97133 － 1620 P2O5 （ P2O5)+4(CaO)=(4CaO 脫氧合金化后的鋼水成分 C: 0 . 0 6 10 . 1 0 % 1 0 0 % 0 . 1 7 %9 1 . 0 3? ? ? 第 14 頁 Si: 0 . 0 0 4 0 . 2 6 8 1 0 0 % 0 . 3 0 %9 1 . 0 3? ?? Mn: 0 . 5 5 3 0 . 0 0 20 . 1 8 0 % 1 0 0 % 0 . 7 9 %9 1 . 0 3?? ? ? P: 0 . 0 0 20 . 0 2 0 % 1 0 0 % 0 . 0 2 2 %9 1 . 0 3? ? ? S: 0 .0 0 10 .0 2 1 % 1 0 0 % 0 .0 2 2 %9 2 .2 5? ? ? 碳含量未達到設定值 ， 則需向鋼包內加焦粉增碳 。 爐氣總體積 V∑: 1 2 2 . 40 . 5 % 0 . 5 %9 9 3 2g s xV V V G V V? ? ???? ? ? ? ????? 99 0. s xV G VV ? ??? 3= 式中 Vg——CO、 CO SO2 和 H2O 諸組分之總體積 ， m3。 注： 本計算設定的冶煉鋼種為 20Mn 表 22 原材料成分 （ 質量 百 分數 ） 成分 類別 CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C 灰分 揮發分 石灰 螢 石 白云石 爐襯 14 焦炭 表 23 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母） C Si Mn Al P S Fe 硅鐵 — 錳鐵 (1) — (1) 10%C 與氧生成 CO2 表 24 其它工藝參數設定值 名稱 參數 名稱 參數 終渣堿度 螢石加入量 %CaO/%SiO2= 為鐵水量的 % 渣中鐵損（鐵珠） 氧氣純度 爐氣中的自由氧量 氣化去硫量 為渣量的 6% 99%， 余者為 N2 %（體積比） 占總去硫量的 1/3 成 分 類 別 第 7 頁 生白云石加入量 爐襯蝕損量 終渣 ∑（ FeO） 含量 按 （ FeO=(Fe2O3)折算 煙塵量 噴濺鐵損 為鐵水量的 % 為鐵水量的 % 15%， 而（ Fe2O3） / ∑（ FeO） =1/3， 即（ Fe2O3）=5%， （ FeO） =% 為鐵水量的 %（其中FeO 為 75%， 為 20%） 為鐵水量的 1% 金屬中 [C]的氧化產物 廢鋼量 90%C 氧化成 CO， 10%氧化成 CO2 由熱平衡計算確定 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 計算步驟 （ 1） 計算脫氧合金化前的總渣量及其成 。SiO2 外殼的熔點顯著降低 ， 加速石灰熔解 ， 迅速改善爐渣流動性 。 硫在大多數鋼種是有害元素 ， 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%。 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 ， 有利于實現鑄坯直接熱送、熱裝及連鑄連軋 。 煙道和煙罩皆沿跨間朝爐后彎曲 ， 一是便于氧槍和副槍 穿過煙罩插入轉爐內 ， 二是有一個連續的更換氧槍的通道 ， 換槍方便 。 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 。 表 12 平均每爐鋼冶煉時間推薦值 轉爐容量（ t） 30 30～ 100 100 備注 冶煉時間 28～ 32 32～ 38 38～ 45 結合供氧強度 ，鐵水成分和所煉鋼種具體確定 吹氧時間 12～ 16 14～ 18 16～ 20 （ 2） 計算年出鋼爐數 。 主要鋼種及產品方案 本設計主要生產普碳鋼、低合金鋼 ， 優質碳素結構鋼 ， 彈簧鋼 ， 也可根據市場的要求進行靈活調整 。 根據生產鋼種及車間規模 ， 選擇的 工藝 流程是： BOFLFCC。 三、畢業設計（論文）進程的安排 序號 設計 （論文）各階段任務 日 期 備 注 1 畢業實習、收集資料 2 設計相關計算 － 3 爐型、工藝、主設備設計和選擇 － 4 車間布置 － 5 制圖與翻譯 － 6 編制設計說明書 － 7 準備答辯 － 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》 西安建筑科技大學 [2]《鋼 鐵冶金學》（煉鋼部分） 陳家祥編 冶金工業出版社 1990 [3]《煉鋼工藝學》 高澤平編 冶金工業出版社 20xx [4]《鋼鐵廠設計原理》（下冊） 李傳薪編 冶金工業出版社 1995 [5]《普通冶金》 西安建筑科技大學 20xx [6]《煉鋼設計原理》 馮聚和編 化學工業出版社 20xx [7]《畢業設計參考資料》 鋼鐵冶金專業 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 20xx [9]《現代轉爐煉鋼》 戴云閣等編 東北大學出版社 1998 [10] 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 本設計根據設計任務書的要求 ， 結合所學 專業 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 。 方案的確定要求設計合理 ， 能順利生產 。采用 2 吹 2 制 度 ， 故轉爐公稱容量 G=320xx00/[365(1440/40)2]=122t， 因此采取 2 座 150t 轉爐 。 其中布置 鐵水預處理站、 鐵水倒罐站 。 爐子跨采用橫向布置 。 在出坯跨中設置毛刺噴印設備、在線監控和檢測設備、廢坯清除、精整設備和 鑄 坯熱運輸設備 。 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定的含磷量 ， 以穩定轉爐的吹煉制度 。 （ 2） 螢石 螢石能使 CaO 和阻礙石灰熔解的 2CaO 表 21 鋼種、鐵水、廢鋼、和終點鋼水的成分設定值 （質量百分數） C Si Mn P S 成 分 類 別 第 6 頁 20Mn ≤ ≤ 鐵水設定值 廢鋼設定值 終點鋼水設定值 (1) 痕跡 (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 。 先計算如下 。 錳鐵加入量 WMn 為： ? ? ? ?% M n %M n % M n %Mn MnW ????鋼 種 終 點 鋼 水 量錳 鐵 含 回 收 率 = 0 .8 0 % 0 .1 8 % 8 9 .7 76 7 .8 0 % 8 0 % ?? = 硅鐵加入量 WSi 為： ? ? ? ?? ? ? ? F e M nSi S i % S i % S iW= S i % S i %? ? ??鋼 種 終 點 加 錳 鐵 后 的 鋼 水 量硅 鐵 含 回 收 率 第 13 頁 = 2 5 % ( 8 9 .7 7 1 .0 2 ) 0 .0 0 27 3 .0 0 % 7 5 % ??? ? = 鐵合金中元素的損量和產物量列于表 215 表 215 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） 錳 鐵 C ％ 10％＝ （ CO2） ％ 90％＝ Mn ％ 20％＝ ％ 80％＝ Si %25％＝ ％75%= P %= S ％ = Fe ％ = 合計 硅 鐵 Al ％ 100％＝ Mn ％ 20％＝ （ 1） ％ 80％＝ Si ％ 25％＝ ％ 75％＝ P ％＝* S ％＝* Fe ％＝ 合計 總計 （ 1） 表示可以忽略 。P2O5) 成渣反應 － 693054 － 4880 CaCO3 CaCO3=(CaO)+{CO2} 分解反應 169050 1690 MgCO3 MgCO3=(MgO)+{CO2} 分解反應 118020 1405 221 溶入鐵中的元素對鐵熔點的降低值 第 16 頁