年產(chǎn)260萬(wàn)噸良坯不銹鋼轉(zhuǎn)爐車間的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文論文)題目：題目： 年產(chǎn) 260 萬(wàn)噸良坯不銹鋼轉(zhuǎn)爐車間的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文論文)內(nèi)容：內(nèi)容：根據(jù)給定的鐵水成分： c=4.13%、si=0.58%、mn=0.42%、p=0.22%、s=0.026%，鐵水溫度 1300，設(shè)計(jì)一 座年產(chǎn) 260 萬(wàn) t 的不銹鋼車間。 設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括： 1.選擇冶煉的主鋼種，決定冶煉工藝流程，編制產(chǎn)品大綱； 2、物料及熱平衡計(jì)算； 3、爐型和氧槍噴頭的設(shè)計(jì)及計(jì)算，并繪制爐型圖(a2)和氧槍噴頭圖(a2)； 4、車間主要設(shè)備的選擇及計(jì)算； 5、主廠房設(shè)計(jì)及計(jì)算，并繪制車間平面布置圖(a0)； 6、主鋼種的

2、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)； 7、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。(參考文獻(xiàn)不少于 15 篇，其中外文文獻(xiàn)不少于 2 篇) 專題專題(子課題子課題)題目：題目： 專題專題(子課題子課題)內(nèi)容：內(nèi)容： 畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文論文)指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師(簽字簽字)： 主主 管管 教教 學(xué)學(xué) 院院 (部部) 長(zhǎng)長(zhǎng)(簽字簽字)： 2011 年年 3 月月 10 日日 年產(chǎn)年產(chǎn) 260 萬(wàn)噸良坯不銹鋼轉(zhuǎn)爐車間的設(shè)計(jì)萬(wàn)噸良坯不銹鋼轉(zhuǎn)爐車間的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)說(shuō)明書 昆明理工大學(xué)昆明理工大學(xué) 學(xué)學(xué) 院：冶金與能源工程學(xué)院院：冶金與能源工程學(xué)院 專專 業(yè)：冶金工程業(yè)：冶金工程 班班 級(jí)：級(jí)： 編編 制制 人：人： 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師

3、： 時(shí)時(shí) 間：間：2011.03.0106.01 design of 2.6 million tons annual fine ingot yield stainless steel convertor steelmaking workshop design instruction booklet kunming university of science and technology institute： energy and metallurgy engineering college speciality： metallurgy engineering class： 2007(2) au

4、thor： liu lingang supervisor：yin shubiao period： 2011.03.0106.01 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教師 的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo) 注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果， 也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的 材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作 了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作 者 簽 名： 日 期：

5、 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 使用授權(quán)說(shuō)明使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本； 學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與 閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究 所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包 含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文

6、的研究做出 重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到 本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同 意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許 論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的 全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描 等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名：日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 摘摘 要要 本設(shè)計(jì)是依據(jù)昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院

7、冶金工程系本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)任 務(wù)書和到云南天高鎳業(yè)有限公司收集的全部資料來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)任務(wù)為“設(shè)計(jì) 一年產(chǎn) 260 萬(wàn)噸良坯不銹鋼轉(zhuǎn)爐車間” 。 本文設(shè)計(jì)了一座年產(chǎn) 260 萬(wàn) t 良坯的不銹鋼煉鋼車間，該煉鋼車間的主鋼種為 304 不銹鋼，根據(jù)設(shè)計(jì)給定的條件和鋼種的特征，高爐鐵水采用混鐵車運(yùn)輸至脫磷 轉(zhuǎn)爐，脫磷轉(zhuǎn)爐所出鋼水通過(guò)鋼包送至 aod 轉(zhuǎn)爐并兌入電爐熔化金屬鎳和高碳鉻 鐵的混合金屬液進(jìn)行精煉，得到的合格鋼水通過(guò)鋼包送至連鑄跨進(jìn)行連鑄。根據(jù)煉 鋼廠的年產(chǎn)量和鋼種種類，設(shè)計(jì)了一座 120t 的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐(5 孔拉瓦爾氧槍噴頭)、兩 座 200t 的側(cè)頂吹 aod 轉(zhuǎn)爐、一臺(tái)二流斷面為 2

8、50mm1600mm 的板坯連鑄機(jī)和一 臺(tái)六流斷面為 400mm400mm 的方坯連鑄機(jī)。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：工藝過(guò)程概述， 物料平衡計(jì)算及熱平衡計(jì)算，主要設(shè)備的計(jì)算選擇，煉鋼車間平面布置，最后繪制 了煉鋼車間平面圖。 關(guān)鍵字：關(guān)鍵字：不銹鋼；脫磷轉(zhuǎn)爐；aod；連鑄 abstract this design is based on the kunming university of metallurgy and metallurgical engineering, energy engineering graduates graduation design plan and to collect

9、 all the information which comes form yunnan tiangao nickel industry co., ltd to carrg out the design. design task: design an annual output of 2.6 million t of a good billet stainless steel converter plant. this article is designed annual output of 2.6 million t of a good billet stainless steel conv

10、erter plant，the main steel is 304 stainless steel of the steel plant, under the given conditions and the characteristics of steel itself, torpedo car is used to transport hot metal to the dephosphorization converter，then the molten iron is send into the aod converter , the mixed liquid metal of high

11、-carbon ferrochrome and nickel which is smelted by electric furnace is also send into the aod converter, and refining. only by using ladle to the casting. based on the annual production of steel mills and steel a variety of categories，two-blowing smelting system of one 120t converter and the five-ho

12、le of the spray gun of laval are being used ，two-blowing smelting system of two 200t aod converter ，department of casting has a two-flow cross-section of the slab 250mm1600mm for the continuous casting machine and a six-flow cross-section of the billet 400mm400mm for the continuous casting machine.

13、the main design content including: material balance calculation and heat balance calculation, the calculation of major equipment selection, layout of steel-making plant, finally , steel plant plan has been drawn. keywords: stainless steel; dephosphorization converter; aod; continuous casting 目 錄 摘 要

14、. abstract. 前 言.1 第一章 產(chǎn)品方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì).2 1.1 產(chǎn)品方案的確定及金屬物料平衡表.2 1.1.1 產(chǎn)品方案的確定.2 1.1.2 金屬平衡圖.3 1.2 合金元素對(duì)不銹鋼組織(性能)的作用.4 第二章 工藝流程的選擇與論證.7 2.1 轉(zhuǎn)爐車間原材料供應(yīng).7 2.2 脫磷轉(zhuǎn)爐.7 2.2.1 一爐鋼的冶煉過(guò)程.8 2.2.2 終點(diǎn)碳的控制.9 2.3 aod 轉(zhuǎn)爐精煉.10 第三章 冶金計(jì)算.13 3.1 脫磷轉(zhuǎn)爐平衡計(jì)算13 3.1.1 物料平衡計(jì)算.13 3.1.2 熱平衡計(jì)算.19 3.3aod 轉(zhuǎn)爐平衡計(jì)算.23 3.3.1 物料平衡計(jì)算.23 3.3.2

15、熱平衡計(jì)算.34 第四章 氧槍和轉(zhuǎn)爐的設(shè)計(jì)計(jì)算.39 4.1 轉(zhuǎn)爐(脫磷)設(shè)計(jì).39 4.1.1 轉(zhuǎn)爐座數(shù)和公稱容量確定.39 4.1.2 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì).40 4.1.3 轉(zhuǎn)爐爐襯設(shè)計(jì).43 4.2 氧槍設(shè)計(jì)44 4.2.1 噴頭參數(shù)的選擇.44 4.2.2 噴頭計(jì)算確定尺寸.45 4.2.3 氧槍水冷系統(tǒng).47 第五章 連鑄.49 5.1 連鑄機(jī)分類及特點(diǎn).49 5.1.1 立式連鑄機(jī).49 5.1.2 立彎式連鑄機(jī).49 5.1.3 弧形連鑄機(jī).49 5.1.4 橢圓形連鑄機(jī).50 5.1.5 水平連鑄機(jī).50 5.2 連鑄機(jī)基本計(jì)算50 5.2.1 板坯連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)的確定.51

16、5.2.2 方坯連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)的確定.53 5.3 連鑄機(jī)附屬設(shè)備的選擇56 5.3.1 盛鋼桶的作用及尺寸計(jì)算.56 5.3.2 中間包的選擇.57 5.3.3 結(jié)晶器.59 5.4 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)59 5.4.1 轉(zhuǎn)爐冶煉周期表.59 5.4.3 轉(zhuǎn)爐車間主要技術(shù)參數(shù)表.60 第六章 主廠房設(shè)計(jì)計(jì)算.62 6.1 概述62 6.2 裝料跨63 6.2.1 鐵水的供應(yīng).63 6.2.2 廢鋼的供應(yīng).63 6.2.3 尺寸確定.63 6.3 爐子跨的位置64 6.3.1 爐子跨的橫向位置.65 6.3.2 爐子跨縱向布置和轉(zhuǎn)爐操作平臺(tái).65 6.3.3 尺寸確定.67 6.4aod 轉(zhuǎn)

17、爐跨.67 6.5 鑄跨67 6.5 起重設(shè)備的選擇70 第七章 煉鋼車間煙氣凈化與回收.72 7.1 煙氣與煙塵72 7.1.1 煙氣的特征.72 7.2 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化方案選擇73 7.2.1 爐口附近煙氣處理方法.73 7.2.2 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化方法.73 總結(jié)和體會(huì).75 致 謝.76 參 考 文 獻(xiàn).77 附錄外文文獻(xiàn)原文和中文翻譯.78 前 言 鋼鐵行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)性行業(yè)。作為原材料 工業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有不可替代的地位。鋼鐵工業(yè)作為一個(gè)原材料的生產(chǎn)和加工 部門，處于產(chǎn)業(yè)鏈的中間位置。它的發(fā)展與國(guó)家的基礎(chǔ)建設(shè)以及工業(yè)發(fā)展的速度關(guān) 聯(lián)性很強(qiáng)。工業(yè)用鋼是使用最

18、廣、用量最大的金屬材料之一，在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 占有極其重要的地位。一般轉(zhuǎn)爐煉鋼廠冶煉碳素鋼，但是隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 對(duì)鋼鐵材料的性能提出了越來(lái)越高的要求，不銹鋼制品因?qū)嵱?、耐用、美觀、衛(wèi)生 被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。含鉻 10.5%以上的合金稱為不銹鋼。不銹鋼最基 本的特性是它在大氣條件下的耐銹性和在各種液體介質(zhì)中耐蝕性。這一特性與鋼中 的鉻含量有直接關(guān)系，隨著鉻含量的提高而增強(qiáng)。當(dāng)鉻含量達(dá)到 10.5%以上時(shí)，鋼 的特征發(fā)生突變，從易生銹到不銹，從不耐蝕到耐腐蝕，而且含鉻量隨著鉻含量的 不斷提高，其耐銹性和耐蝕性也不斷的提高。不銹鋼的鉻含量最高為 26%，更高的 鉻含量已經(jīng)沒(méi)有必

19、要。不銹鋼區(qū)別于其它鋼鐵材料的重要優(yōu)勢(shì)有:耐腐蝕、高溫度中 依然保持高的強(qiáng)度、光潔的外觀、易于加工，焊接，成型，制作、永久無(wú)磁性，適 合于航空領(lǐng)域、優(yōu)良的抗疲勞性和抗沖擊性、耐高低溫度、持久耐用。304 不銹鋼， 國(guó)標(biāo) 0cr18ni9,作為一種用途廣泛的鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性，低溫強(qiáng)度和機(jī) 械性能；壓、彎曲等熱加工性好，無(wú)熱處理硬化現(xiàn)象(無(wú)磁性，使用溫度-196 800)，因此被廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機(jī)件， 例如：家庭用品(1、2 類餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、鍋爐、浴缸)，汽車配件 (風(fēng)擋雨刷、消聲器、模制品)，醫(yī)療器具、建材，化學(xué)，食品工業(yè)，農(nóng)業(yè)

20、，船舶部 件。 第一章 產(chǎn)品方案的規(guī)劃與設(shè)計(jì) 1.1 產(chǎn)品方案的確定及金屬物料平衡表 1.1.1 產(chǎn)品方案的確定 (1) 主鋼種 304(標(biāo)準(zhǔn)號(hào) gb/t)占 40% 表 1-1 主鋼種 304 成分 化學(xué)成分csimnpscrni 含量(%)0.071.002.000.0350.03017 19811 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 b672mpa 屈服點(diǎn) s(mpa)271 硬度(hv)=165 伸長(zhǎng)率 5(%)40 應(yīng)用領(lǐng)域：304 是一種通用性的不銹鋼，它廣泛地用于制作要求良好綜合性能 (耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機(jī)件，例如：家庭用品(1、2 類餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、 熱水器、鍋爐、浴缸)，汽車配件

21、(風(fēng)擋雨刷、消聲器、模制品)，醫(yī)療器具、建材， 化學(xué)，食品工業(yè)，農(nóng)業(yè)，船舶部件等。 (2) 鋼種 316l(標(biāo)準(zhǔn) gb/t)占 20% 表 1-2 鋼種 316l 的成分 化學(xué)成分csimnpscrnimo 含量(%)0.0301.002.000.0350.0301618121523 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 b480mpa 條件屈服強(qiáng)度 0.2 (mpa)：177 硬度(hv)200 應(yīng)用領(lǐng)域：牌號(hào)022cr17ni12mo2，紙漿和造紙用設(shè)備熱交換器、染色設(shè)備、膠 片沖洗設(shè)備、管道、沿海區(qū)域建筑物外部用材料，以及高級(jí)手表的表鏈、表殼等用 途。 (3) 鋼種 2205(標(biāo)準(zhǔn) gb/t)占 15%

22、表 1-3 鋼種 2205 的成分 化學(xué)成分csimnpscrnimo 含量(%)0.0301.002.000.0300.02022234.56.53.03.5 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 b640mpa 屈服點(diǎn) s(mpa)862 硬度(hv)=273 延伸率：25% 應(yīng)用領(lǐng)域：雙相不銹鋼 2205 合金是由 21%鉻,2.5%鉬及 4.5%鎳氮合金構(gòu)成的復(fù) 式不銹鋼。它具有高強(qiáng)度、良好的沖擊韌性以及良好的整體和局部的抗應(yīng)力腐蝕能 力。2205 雙相不銹鋼的屈服強(qiáng)度是奧氏體不銹鋼的兩倍，這一特性使設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì) 產(chǎn)品時(shí)減輕重量。因此主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域：1)壓力器皿、高壓儲(chǔ)藏罐、高壓管道、 熱交換器(化

23、學(xué)加工工業(yè))；2)石油天然氣管道、熱交換器管件；3)污水處理系統(tǒng)；4) 紙漿和造紙工業(yè)分類器、漂白設(shè)備、貯存處理系統(tǒng)；5)高強(qiáng)度耐腐蝕環(huán)境下的回轉(zhuǎn) 軸、壓榨輥、葉片、葉輪等； 6)輪船或卡車的貨物箱； 7)食品加工設(shè)備。 (4)鋼種 316(標(biāo)準(zhǔn) gb/t)占 25% 表 1-4 鋼種 316 的成分 化學(xué)成分csimnpscrnimo 含量(%)0.081.002.000.0350.031618.510142.03.0 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度 b620mpa 屈服點(diǎn) s(mpa)310 延伸率：30% 應(yīng)用領(lǐng)域：316 不銹鋼，18cr12ni2.5mo， 因添加 mo，故其耐蝕性、耐大氣腐 蝕

24、性和高溫強(qiáng)度特別好，可在苛酷的條件下使用；加工硬化性優(yōu)(無(wú)磁性)。 海水里 用設(shè)備、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料等生產(chǎn)設(shè)備；照像、食品工業(yè)、沿海地區(qū) 設(shè)施、繩索、cd 桿、螺栓、螺母。 表 1-5 產(chǎn)品大綱 產(chǎn)品304316l2205316 產(chǎn)品所占比例(%)40201525 1.1.2 金屬平衡圖 煉鋼廠生產(chǎn)的物料平衡是指某一時(shí)期進(jìn)入該廠的各項(xiàng)原材料的量與同一時(shí)期生 產(chǎn)出來(lái)的合格坯(錠)量，排出的爐渣、工業(yè)垃圾、廢氣以及可回收的煙塵等的量所 作的平衡計(jì)算。也就是一個(gè)鋼廠生產(chǎn)的投入與產(chǎn)出的平衡關(guān)系。煉鋼過(guò)程消耗的原 料以金屬料(鋼鐵原料與合金料)量為最大，所以物料平衡中宜以金屬料平衡為主。 圖

25、 1-1 為年產(chǎn) 260 萬(wàn)噸合格不銹鋼鋼坯的金屬料流程圖。 260 2. 60 249. 50 2. 60 1. 00% 95. 96% 1. 00% 5. 30 2. 04% 2. 62 1. 00% 262. 63 99. 0% 3. 79 3.25 270. 75 1. 20%1. 4% 97% 0. 4% 1.08 1. 91 272. 66 99. 3% 0. 7% 5. 86 14. 66 293. 18 93. 00% 2. 00%5. 00% 262. 89 89. 67% 22. 73 7. 56 7. 75% 2. 58% 10. 34 17. 00% 0. 44 30.

26、 00% 4. 40 70. 00% 10. 26 93. 00% 1. 00 7. 00% 0. 08 83. 00% 2. 16 圖 1-1 常規(guī)弧形連鑄機(jī)連鑄熱裝工藝的金屬料流程圖(單位：wt/a) 1.2 合金元素對(duì)不銹鋼組織(性能)的作用 不銹鋼的組織是由鋼的化學(xué)成分決定的。在不銹鋼的化學(xué)成分中對(duì)組織的作用 分為兩類。一類是奧氏體形成元素，另一類是鐵素體形成元素。所謂的奧氏體就是 構(gòu)成鋼的基體的最小單位是晶鉻，晶格中原子的排列形式是面心立方體。所謂的鐵 素體，就是晶格中的原子的排列形式是體心立方晶體。因?yàn)闊o(wú)論是奧氏體還是鐵素 體形成元素，在各類不銹鋼中都或多或少同時(shí)存在，所以具體的不

27、銹鋼是什么組織 最終是由兩類形成元素的比例所決定的。從下圖 1-2 可以看到各元素的當(dāng)量值和由 當(dāng)量比所決定的組織。 圖 1-2 修正的舍菲爾不銹鋼組織圖 鎳通常用以形成并穩(wěn)定奧氏體的組織。在不銹鋼中多將鎳和鉻配合使用，以獲 得奧氏體鐵素體雙相組織或單相奧氏體組織，使鋼具有更好的耐蝕性和良好的形 變及焊接性能。 鉬能增加不銹鋼的耐蝕性，特別是對(duì)那些鉻的鈍化作用不夠的還原性介質(zhì)和存 在氯離子的介質(zhì)。在某種情況下，鉬還能夠提高鉻鎳不銹鋼的抗晶間腐蝕的能力。 銅可以提高鐵素體鉻不銹鋼在某些還原性介質(zhì)中的耐蝕性，并改變其韌性。在 奧氏體不銹鋼中加銅，可顯著提高其在硫酸中的耐蝕性。 錳和氮都是促進(jìn)奧氏體

28、形成的元素，因而可以代鎳。但錳本身并不防蝕，不能 單獨(dú)使用，只用以代替部分的鎳。 碳在不銹鋼中將與鉻形成碳化物，含碳量越高，形成的碳化鉻越多，固溶體中 的含鉻量越低，鋼的電極電位就越低，因此鋼的耐蝕性也越低，因而不銹鋼一般要 求較低的含碳量。但是，不銹鋼的強(qiáng)度和硬度則隨不銹鋼的含碳量的增加而提高， 因此，用以制造要求高硬度和高耐磨性的滾動(dòng)軸承、刃具、彈簧等不銹鋼，其含碳 量較高，但需相應(yīng)提高其含鉻量(如 9cr18)。 鈦和鈮與碳親和力比鉻大，在不銹鋼中能夠優(yōu)先形成碳化物，使鉻能基本溶于 固溶體中，從而避免晶界貧鉻，減輕晶間腐蝕傾向。 鋁和硅能在鋼的表面形成一層致密的氧化膜，提高鋼的耐蝕性。

29、在不銹鋼常用的合金元素中，鉻、鉬、硅、鋁、鈦、鈮等是鐵素體形成元素， 而碳、鎳、錳、氮是奧氏體元素。 此外，s 降低鋼的延展性及韌性，沖擊韌性的下降最為嚴(yán)重 。損害鋼的抗蝕性 能，造成焊熱裂，氣孔及疏松。p 提高鋼的強(qiáng)度，降低塑性和韌性，碳量越高引起 的脆性越大 ，改善鋼的耐磨性和耐蝕性及切削加工性能，但對(duì)焊接性能不利。si 提 高鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度，顯著提高鋼的彈性極限、屈服強(qiáng)度，降低鋼的密 度、熱導(dǎo)率、導(dǎo)電率和電阻溫度系數(shù)，提高溫度時(shí)鋼的抗氧化性能和屈服強(qiáng)度、疲 勞強(qiáng)度降低，但硅含量高時(shí)，表面脫碳加劇，硅還會(huì)降低鋼的可焊性。 第二章 工藝流程的選擇與論證 根據(jù)鋼種特性，設(shè)計(jì)中采用的

30、煉鋼工藝流程大致如下： 高碳鉻鐵、金屬鎳板電爐熔化 鐵水供應(yīng)(混鐵車)脫磷轉(zhuǎn)爐aod 轉(zhuǎn)爐鋼包連鑄 下面具體地描述各個(gè)環(huán)節(jié)中采用的具體方法及其原因。 2.1 轉(zhuǎn)爐車間原材料供應(yīng) 轉(zhuǎn)爐煉鋼使用的原料包括：鐵水、廢鋼、散裝料(石灰、白云石、螢石、氧化鐵 皮、鐵礦石、焦炭等)和鐵合金。 煉鋼廠的物料運(yùn)輸方式包括：吊車運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸和皮帶運(yùn)輸。 鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料。設(shè)計(jì)中鐵水由混鐵車運(yùn)輸至脫磷轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫磷硫 得到磷硫較低的鋼水，得到的鋼水經(jīng)扒渣倒入煉鋼鋼水罐，經(jīng)稱量后送至 aod 轉(zhuǎn) 爐跨，再用吊車，吊上鋼水罐，入 aod 轉(zhuǎn)爐，并兌入高碳鉻鐵、金屬鎳的熱熔混 合液。 廢鋼由汽車運(yùn)輸?shù)綇U鋼間，廢

31、鋼入爐是通過(guò)廢鋼槽運(yùn)往裝料跨裝入轉(zhuǎn)爐。 散裝料包括生石灰、白云石、鐵礦石、氧化鐵皮、焦炭等。供應(yīng)系統(tǒng)包括散裝 料堆場(chǎng)、地下料倉(cāng)、由地下料倉(cāng)送往主廠房的運(yùn)料設(shè)施、轉(zhuǎn)爐上方高位料倉(cāng)、稱量 和向轉(zhuǎn)爐加料的設(shè)施。散裝料由成品料倉(cāng)和中間倉(cāng)經(jīng)皮帶運(yùn)輸至地下料倉(cāng)，再由皮 帶運(yùn)往高位料倉(cāng)。 鐵合金的供應(yīng)一般由煉鋼廠鐵合金車間、車間鐵合金料倉(cāng)及稱量和輸送設(shè)施、 向爐子加料設(shè)施等幾部分組成。把鐵合金自卸式料罐用汽車、火車運(yùn)到主廠房爐子 跨，再用吊車卸入車間鐵合金料倉(cāng)，經(jīng)皮帶運(yùn)輸至高位料倉(cāng)儲(chǔ)存，經(jīng)稱量后由皮帶 機(jī)及中間料斗加入電爐中熔化。 鋼渣由渣罐車運(yùn)往渣處理間。 2.2 脫磷轉(zhuǎn)爐 由于 aod 轉(zhuǎn)爐不能脫磷，因

32、此入 aod 的鋼水要求磷很低，脫磷轉(zhuǎn)爐的主要目 的是把鐵水中的磷脫的足夠的低，同時(shí)脫去大部分的硫。 2.2.1 一爐鋼的冶煉過(guò)程 從裝料起到出鋼、倒完渣為止，轉(zhuǎn)爐一爐鋼的冶煉過(guò)程包括裝料、吹煉、脫氧、 出鋼、濺渣護(hù)爐和倒渣六個(gè)階段。一爐鋼的吹氧時(shí)間設(shè)計(jì)中為 16 分鐘，冶煉周期為 33 分鐘。 吹煉過(guò)程中熔渣成分與鋼中元素氧化、成渣情況有關(guān)。渣中 cao 含量、堿度隨 冶煉時(shí)間延長(zhǎng)逐漸提高，中期提高速度稍慢；渣中氧化鐵(feo)含量前后期較高，中 期降低；渣中 sio2、mno、p2o5含量取決于鋼中 si、mn、p 氧化的數(shù)量和熔渣中 其他組成含量的變化。 吹煉過(guò)程中金屬升溫大致分三階段：

33、第一階段升溫速度很快，第二階段升溫速 度趨緩慢，第三階段升溫速度又加快。出鋼溫度約 16501680。 裝入制度是指一個(gè)爐役期中裝入量的安排。裝入制度有三種：定量裝入、定深 裝入、分階段定量裝入法。分階段定量裝入法兼有前兩者的優(yōu)點(diǎn)，是生產(chǎn)中最常見 的轉(zhuǎn)入制度，設(shè)計(jì)中就采用分階段定量裝入。 轉(zhuǎn)爐煉鋼的裝入量是指煉一爐鋼時(shí)鐵水和廢鋼的裝入數(shù)量，它是決定轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量、 爐齡及其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素之一。在轉(zhuǎn)爐爐役的不同時(shí)期，有不同的合理 的裝入量。 轉(zhuǎn)爐一般有底吹、頂吹和頂?shù)讖?fù)合吹。設(shè)計(jì)中采用復(fù)吹。 氧氣轉(zhuǎn)爐的頂?shù)讖?fù)合吹煉是指：由轉(zhuǎn)爐頂部吹氧氣+底部吹惰性、中性氣體(或 部分氧氣+石灰粉)的煉鋼方法

34、。其優(yōu)點(diǎn)是：加強(qiáng)了熔池的攪拌；氧的利用率提高、 冶煉周期縮短、鐵損和脫氧劑消耗降低；充分發(fā)揮頂吹易造渣的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)中前期 脫磷；底部吹氬氣和氮?dú)?，提高了爐底耐火材料和供氣元件的壽命，克服了底吹保 護(hù)性介質(zhì) c-h 的使用，避免了鋼種含 h 增高的問(wèn)題。 頂吹轉(zhuǎn)爐操作靈活，可以控制脫碳、脫磷同時(shí)進(jìn)行，熔渣氧化性高，成渣條件 好，但熔池?cái)嚢璨?，熔池成分、溫度不均勻性大，容易產(chǎn)生噴濺和金屬損失，渣中 有很高的氧化鐵(feo)；底吹轉(zhuǎn)爐熔池?cái)嚢鑿?qiáng)烈，可以避免過(guò)氧化，吹煉平穩(wěn)、金屬 損失少，但成渣慢，且冶煉過(guò)程中，渣中的氧化鐵(feo)不高，不利于石灰熔化，冶 煉初期不能形成高的氧化鐵(feo)、一定堿

35、度及流動(dòng)性的爐渣；爐底耐火材料的壽命 不長(zhǎng)，噴嘴的維護(hù)困難。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐兼有這兩者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免了兩者的缺點(diǎn)，且 頂?shù)讖?fù)合吹法底部吹的不是氧氣而是氮?dú)獾确茄趸詺怏w，所以既達(dá)到加強(qiáng)攪拌的 目的又避免了單純底吹的底部供氣元件容易燒壞的缺點(diǎn)。因此設(shè)計(jì)中就采用頂?shù)讖?fù) 合吹轉(zhuǎn)爐。 2.2.2 終點(diǎn)碳的控制 本設(shè)計(jì)并未涉及終點(diǎn)碳的控制，但終點(diǎn)碳的控制是煉鋼過(guò)程的一個(gè)重要技術(shù)操 作，在此略做介紹。 在轉(zhuǎn)爐冶煉的過(guò)程中最重要的是終點(diǎn)碳的控制，那直接關(guān)系到最后所出鋼水能 否達(dá)到所煉鋼種的要求。終點(diǎn)碳控制的方法有三種：拉碳法、增碳法、高拉碳。 (1) 低增碳法 轉(zhuǎn)爐煉綱終點(diǎn)控制方法之一。在吹煉平均含碳量0.08%

36、的鋼種時(shí)，皆采取吹到 0.05%0.06%c 時(shí)便停吹，然后按所煉鋼種的規(guī)格，再在鋼包中增碳。該法省去了 中途倒?fàn)t取樣和校正補(bǔ)吹，因而生產(chǎn)率高；終渣好，有利于減少噴濺和提高供氧強(qiáng) 度；但增加廢鋼用量，廢鋼比高，且必須采用低硫、低灰分并干燥的增碳劑。 (2) 拉碳法： 轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制方法之一，即在熔池含碳量達(dá)到出鋼要求時(shí)便停止吹氧。這 種方法在吹煉終點(diǎn)時(shí)不但熔池的硫、磷和溫度等符合出鋼要求，而且熔池中的碳加 上鐵合金帶入的碳也能符合所煉鋼種的規(guī)格，不需再專門向金屬追加增碳劑增碳。 該法金屬收得率高、錳鐵消耗少；渣中 feo 低，有利于提高爐齡；鋼中氣體、夾雜 含量較低。提高一次命中率是發(fā)揮拉碳

37、法優(yōu)越性的重要手段。 (3) 高拉碳法： 是指熔池含碳量達(dá)到出鋼要求時(shí)停止吹氧，此時(shí)熔池中不但硫磷和溫度符合出 鋼溫度要求，而且計(jì)入鐵合金帶入金屬中的碳后，鋼水中的碳也能符合所煉鋼種的 規(guī)格要求。 “高拉碳法”控制終點(diǎn)，由于縮短了冶煉時(shí)間，終點(diǎn)鋼水含氧量較低，溶于鋼液 中的氫氣、氮?dú)庖草^少，鋼液的內(nèi)生非金屬夾雜物少，從而減少了鋼中氣體對(duì)鋼性 能的影響，鋼水質(zhì)量有明顯改善。且終渣中(feo)含量較低，減少對(duì)爐襯的化學(xué)侵蝕， 對(duì)延長(zhǎng)爐齡十分有利。但是“高拉碳法”爐內(nèi)熱量收入少，不利于提高廢鋼比。 “高拉 碳法”控制終點(diǎn)，冶煉時(shí)間縮短，不利于去除 p、s。 2.3 aod 轉(zhuǎn)爐精煉 鋼水爐外精煉又稱

38、鋼水二次精煉或二次煉鋼。爐外精煉是將原來(lái)在轉(zhuǎn)爐里需要 完成的鋼水精煉任務(wù)轉(zhuǎn)移到爐外的鋼包或?qū)Ｓ萌萜髦羞M(jìn)行，以便更經(jīng)濟(jì)、更有效的 獲得優(yōu)質(zhì)的，多品種鋼水。幾乎任何一種精煉工藝都需要鋼水?dāng)嚢?，以加速添加?的融化與均勻化，促進(jìn)渣鋼反應(yīng)，均勻鋼水的化學(xué)成分與溫度。最常用的攪拌手段 是鋼水吹氬。這也是鋼水連鑄之前必不可少的預(yù)備處理。爐外精煉設(shè)備的種類很多， 大致分為 5 類。 (1) 簡(jiǎn)易的鋼包吹氬調(diào)溫、加合金裝置(如喂絲裝備)； (2) 具有氬氣保護(hù)氣氛的合金微調(diào)、噴粉精煉、吹氧化學(xué)升溫等功能的鋼包精裝備 如 cas-ob 等； (3) 設(shè)有電極加熱具有電弧爐精煉功能的鋼包爐，如 lf 裝備； (4

39、) 具有真空脫碳、脫氣等精煉功能的裝備，如 vod、rh 等； (5) 能控制爐內(nèi)氣氛，具有精煉功能的特種轉(zhuǎn)爐，如 aod 等。 對(duì)于不銹鋼的冶煉，需要特種轉(zhuǎn)爐，目前主要使用的有 aod、gog 和 vod 三 種。本設(shè)計(jì)使用的是 aod 轉(zhuǎn)爐，aod 精煉法是氬氧脫碳法(argon oxygen decarburization)的簡(jiǎn)稱。在精煉不銹鋼時(shí)，它是在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下向鋼水吹氧的同 時(shí)，吹入惰性氣體(ar，n2)，通過(guò)降低 co 分壓，達(dá)到假真空的效果，從而使碳含 量降到很低的水平，并且抑制鋼中鉻的氧化。自 1955 年美國(guó)聯(lián)合碳化物公司取得氫 氧精煉專利，并于 1968 年在喬司林公司

40、韋堡鋼廠投產(chǎn)第一座 15 噸 aod 爐以來(lái)， 世界上已有眾多的國(guó)家先后采用了此技術(shù)。由于這種工藝與電弧爐冶煉不銹鋼相比， 具有三高(產(chǎn)量高、質(zhì)量高、鉻的收得率高)和三低(投資低、成本低、勞動(dòng)強(qiáng)度低)等 一系列優(yōu)點(diǎn)，因此，許多國(guó)家已把 aod 法作為生產(chǎn)不銹鋼的主要手段之一。目前 aod 爐除冶煉不銹鋼外，在生產(chǎn)耐熱鋼、耐腐蝕鋼、高溫合金、純鐵等品種上，同 樣能取得較好的冶煉效果，并已向冶煉結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼及特殊性能的低合金鋼方面 擴(kuò)展。 aod 爐的主要工藝特點(diǎn)如下: (1) 可以用廉價(jià)的高碳鉻鐵和全部返回廢鋼，使冶煉成本大大降低； (2) 采用電爐、aod 爐雙聯(lián)工藝冶煉不銹鋼，電爐只承擔(dān)熔

41、化任務(wù)，因而可大 大提高電爐生產(chǎn)率； (3) 可以順利生產(chǎn)電爐難以冶煉的超低碳(含 c0.03%)不銹鋼，能保持較高的鉻 的回收率； (4) 鋼質(zhì)凈化好，質(zhì)量明顯提高； (5) 降低電能消耗，節(jié)省電極，減少原材料消耗； (6) 由于在大氣壓力下進(jìn)行精煉，設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便靈活。 aod 法吹煉過(guò)程從冶金反應(yīng)方面可大體分為三個(gè)階段。 (1)吹氧階段 ：吹煉初期，鋼液含碳量較高，吹氧脫碳反應(yīng)順利進(jìn)行。碳的氧 化采取兩種方式，經(jīng)過(guò)一個(gè)階段的吹煉，碳的氧化反應(yīng)接近平衡。 (2) 吹氬氧混合氣體階段：由于氣泡中含有氬氣，降低 co 的分壓力，因而 改變了原來(lái)的 c-o 平衡關(guān)系，促使脫碳反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行其

42、結(jié)果是使鋼液含碳量進(jìn)一 步降低。 (3) 吹氬階段：由于停止供氧，故鋼液中的氧量不再得到補(bǔ)充。更由于吹氬促 進(jìn)鋼液中碳的進(jìn)一步氧化，在吹氬階段，鋼液含碳量更進(jìn)一步降。 常規(guī)的 aod 精煉鑄造工藝流程如圖 2-1 所示： 爐料 熔化 鋼水檢測(cè) 裝料 成分檢測(cè) 氧化脫碳 精煉 還原 成分檢測(cè) 成分溫度微調(diào) 出鋼 成分檢測(cè) 澆注 鑄件 圖 2-1 aod 精煉鑄造工藝流程 第三章 冶金計(jì)算 3.1 脫磷轉(zhuǎn)爐平衡計(jì)算 3.1.1 物料平衡計(jì)算 基本原始數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及其成分、鐵水、廢鋼成分和終點(diǎn)鋼水成分(如表 3- 1)；造渣用熔劑及爐襯等原材料的成分(如表 3-2)；其他工藝參數(shù)(如表 3-3)

43、。各項(xiàng)數(shù) 據(jù)如下列表： 表 3-1 鋼水、鐵水、廢鋼、和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定 成分含量/%csimnps 鋼種 304 設(shè)定值0.071.002.000.0350.030 鐵水設(shè)定值4.130.580.420.220.026 廢鋼設(shè)定值0.180.250.550.0300.030 終點(diǎn)鋼水設(shè)定值0.06痕跡0.1260.0220.016 注：c和si按實(shí)際生產(chǎn)情況??；mn、p、s分別按鐵水中相應(yīng)成分含量的 30%、10% 和 60%留在鋼水中。 表 3-2 原材料成分 成分/% 類別 caosio2mgoal2o3fe2o3caf2p2o5sco2h2oc灰分揮發(fā)分 石灰90.02.082.17

44、1.250.420.080.053.870.08 螢石0.35.50.61.61.5880.90.101.5 生白云石36.40.825.61.036.2 爐襯1.23.078.81.41.614.0 焦炭0.681.512.45.52 表 3-3 其他工藝參數(shù)的設(shè)定 名 稱參 數(shù) 終渣堿度w(cao)/w(sio2)=3.5 螢石加入量為鐵水量的 0.5% 生白云石加入量為鐵水量的 2.5% 爐襯蝕損量為鐵水量的 0.15% 終渣(feo)含量15%，而(fe2o3)/(feo)=1/3,即(fe2o3)=5%，(feo)=8.25% 煙塵量為鐵水量的 1.5%(其中 feo 為 75%，f

45、e2o3為 20%) 噴濺鐵損為鐵水量的 1% 渣中鐵損(鐵珠)為渣量的 6% 名 稱參 數(shù) 氧氣純度99%，余者為 n2 爐氣中自由氧含量0.5%(體積比) 氣化去硫量占總?cè)チ蛄康?1/3 金屬中c的氧化產(chǎn)物99%c 氧化成 co，10%氧化成 co2 廢鋼量本計(jì)算結(jié)果為鐵水量的 13.86%，即廢鋼比為 12.17% 計(jì)算時(shí)以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。 第一步：計(jì)算脫氧合金化前的總渣量及其成分 總渣量包括鐵水中元素氧化、爐襯蝕損量和加入熔劑的成渣量。其各項(xiàng)成渣量 分別列于表 3-4、3-5、3-6?？傇考捌涑煞秩绫?3-7 所示。 第二步：計(jì)算氧氣消耗量 氧氣實(shí)際消耗項(xiàng)目與供入項(xiàng)

46、目之差，詳見表 3-8。 表 3-4 鐵水中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量 元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量/kg耗氧量/kg產(chǎn)物量/kg備注 cco3.6634.8848.547 c cco20.4071.0851.492 sisisio20.580.6631.243入渣 mnmnmno0.2940.0860.380入渣 ppp2o50.1980.2550.453入渣 sso20.0030.0030.006 s s+cao=cas+o0.007-0.004 0.016 入渣 fefeo0.6490.1850.835入渣(見表 3-7) fe fefe2o30.3290.1410.470入渣(見表 3-7)

47、合計(jì)6.1307.298 成渣量3.397 注：cao 還原出的氧量；消耗的 cao 的量：0.012 kg. 表 3-5 爐襯蝕損的成渣量 成渣組分氣態(tài)產(chǎn)物耗氧量爐襯蝕損量 (據(jù)表 3-3)caosio2mgoal2o3fe2o3coco2coco2 0.30.0040.0090.2360.0040.0050.08820.01540.01160.0504 合計(jì)0.2580.1030.062 表 3-6 加入溶劑的成渣量 成渣組分/kg氣態(tài)產(chǎn)物/kg 類別 加入 量/kg caomgosio2al2o3fe2o3p2o5cascaf2h2oco2o2 螢石0.5000.0020.0030.02

48、80.0080.0080.0050.0010.4400.008 生白云石2.5000.9100.6400.0200.0250.905 石灰4.604.0360.1200.1150.0690.0230.0050.0070.0050.2130.002 合 計(jì)4.9480.7630.1630.1020.0310.0100.0080.4400.0131.1180.002 成 渣 量6.465 注：石灰加入量計(jì)算如下:由表 3-43-6 可知，渣中已含(cao)=0.904kg，渣中已含(sio2) =1.300kg。因設(shè)定的終渣堿度 r=3.5。故石灰加入量為：rw(sio2)-w(cao)/w(ca

49、o石灰)- rw(sio2 石灰)=4.60kg。 表 3-7 總渣量及其成分 爐渣 成分 caosio2mgoal2o3mnofeofe2o3caf2p2o5cas合計(jì) 元素 氧化 成渣 量/kg 1.2430.3800.8350.4700.4530.0163.397 石灰 成渣 量/kg 4.0360.1150.1200.0690.0230.0050.0074.375 爐襯 蝕損 成渣 量/kg 0.0040.0090.2360.0040.0050.258 生白 云石 城渣 量/kg 0.9100.0200.6400.0251.595 螢石 成渣 量/kg 0.0020.0280.0030

50、.0080.0080.4400.0050.0010.495 總渣 量/kg 4.9521.4150.9990.1060.3800.8350.5060.4400.4630.02410.12 質(zhì)量 分?jǐn)?shù) /% 48.9313.989.871.053.758.255.004.354.580.24100.0 注：總渣量計(jì)算如下：表 3-7 中除 feo 和 fe2o3外的渣量為:8.779kg，因終渣 w(feo)=15%(見表 3-3)，而 (fe2o3)/(feo)=1/3,即(fe2o3)=5%，(feo)=8.25%，設(shè)總渣量為 x，則有：8.779+x5%+x8.25%=x。解得 x=10.

51、120kg，所以 w(feo) = 10.1208.25%=0.835kg，w(fe2o3) = 10.1205%-0.023-0.005-0.008=0.470kg。 表 3-8 實(shí)際耗氧量 耗氧項(xiàng)/kg供氧項(xiàng)/kg 實(shí)際氧氣 消耗量/kg 鐵水中元素氧化耗氧量(表 3- 3) 7.298 爐襯中碳氧化耗氧量(表 3-5)0.062 石灰中 s 與 cao 反應(yīng)還原出的氧化 量(表 3-6)0.002 煙塵中鐵氧化耗氧量(表 3-3)0.340 爐氣自由氧含量 (表 3-90.060 合計(jì)7.76合計(jì)0.0002 7.813 第三步：計(jì)算爐氣量及其成分 其結(jié)果如下表 3-9 所示。 表 3-

52、9 爐氣量及其成分 爐氣成分爐氣量/kg體積/m3體積分?jǐn)?shù)/% c08.6356.90882.64 co22.6251.33615.98 so20.0060.0020.02 h2o0.0130.0160.19 o20.0600.0420.50 n20.0690.0550.66 合 計(jì)11.4088.359100.00 注：爐氣中 o2的體積為：0.042 m3。 第四步：計(jì)算未加入廢鋼前的鋼水量 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。 即 qg=1006.1301.50(75%56/72+20%112/160)+1+10.126% =91.178kg。 據(jù)此可以編制出未

53、加入廢鋼的物料平衡表 3-10： 表 3-10 未加入廢鋼時(shí)的物料平衡表 收 入支 出 項(xiàng)目質(zhì)量/kg%項(xiàng)目質(zhì)量/kg% 鐵水100.0086.42鋼水91.17878.72 石灰4.603.98爐渣10.1208.74 螢石0.5000.43爐氣11.4089.85 生白云石2.5002.16噴濺1.0000.86 爐襯0.3000.26煙塵1.5001.30 氧氣7.8136.75渣中鐵珠0.6070.53 合計(jì)115.713100.00合計(jì)115.813100.00 注：計(jì)算誤差為：(115.713115.813)/115.713100%=0.09%。 第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡 表

54、 3-11 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/kg耗氧量/kg產(chǎn)物量/kg進(jìn)入鋼中的量/kg cco 0.0150.0200.035 c cco2 0.0020.0050.007 si sisio2 0.0350.0400.075 mn mnmno 0.0170.076 p pp2o5 0.059 0.0010.0010.002 sso2 0.00060.00060.0012 s s+cao=cas+o 0.0012-0.00060.003 合計(jì) 0.1140.08313.746 成渣量 0.156 表 3-12 加入廢鋼的物料平衡表(以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)) 廢鋼1

55、3.8610.69爐渣10.2767.92 石灰4.603.55爐氣11.4518.82 螢石0.500.38噴濺1.0000.77 輕燒生白云石2.501.93煙塵1.5001.16 爐襯0.300.23渣中鐵珠0.6070.47 氧氣7.8966.09 合計(jì)129.656100.00合計(jì)129.758100.00 注：計(jì)算誤差為：(129.656129.758)/129.656100%=0.08%。 表 3-13 加入廢鋼的物料平衡表(以 100kg(鐵水+廢鋼)為基礎(chǔ)) 收 入支 出 項(xiàng)目質(zhì)量/kg%項(xiàng)目質(zhì)量/kg% 鐵水87.8377.13鋼水92.1580.86 廢鋼12.1710.

56、69爐渣9.037.92 石灰4.043.55爐氣10.068.82 螢石0.440.38噴濺0.880.77 輕燒生白云石2.201.93煙塵1.321.16 爐襯0.260.23渣中鐵珠0.530.47 氧氣6.936.09 合計(jì)113.87100.00合計(jì)113.96100.00 注：計(jì)算誤差為：(113.87113.96)/113.87100%=0.08%。 3.1.2 熱平衡計(jì)算 3.1.2.3 計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù) 計(jì)算所需的基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度(表 3-14)；物料平均熱 容(表 3-15)；反應(yīng)熱效應(yīng)(表 3-16)溶入鐵水中元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響(表 3-17)；

57、其他數(shù) 據(jù)參照物料平衡取。 表 3-14 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值 入爐物料產(chǎn)物 名稱 鐵水廢鋼其它原料爐渣爐氣煙塵 溫度13002525與鋼水相同14501450 注：純鐵熔點(diǎn)：1536 表 3-15 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(k)1 0.7450.6991.0470.996 熔化潛熱 kj1218272209209209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容 kj(k)1 0.8370.8371.2481.137 表 3-16 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng) 組元化學(xué)反應(yīng)hkjmol1hkj1 c(c)+ 1/2o2co 氧化反應(yīng)-139420-11639 c(c)+o2c

58、o2 氧化反應(yīng)-418072-34834 si(si)+o2(sio2) 氧化反應(yīng)-817682-29202 mn(mn)+ 1/2o2(mno) 氧化反應(yīng)-361740-6594 p2(p)+ 5/2o2(p2o5) 氧化反應(yīng)-1176563-18980 fe(fe)+ 1/2o2(feo) 氧化反應(yīng)-238229-4250 fe2(fe)+ 3/2o2(fe2o3) 氧化反應(yīng)-722432-6460 sio2(sio2)+2(cao)(2caosio2) 成渣反應(yīng)-97133-1620 p2o5(p2o5)+4(cao)(4caop2o5) 成渣反應(yīng)-693054-4880 caco3ca

59、co3(cao)+co2 分解反應(yīng)1690501690 mgco3mgco3(mgo)+co2 分解反應(yīng)1180201405 表 3-17 溶入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值 元素csimnpsalcr n、h、 o 鐵中的極限溶解度 (%) 5.4118.5 無(wú) 限 2.80.1835 無(wú) 限 溶入 1%的元素對(duì) 鐵熔點(diǎn)的降低值() 65707580859010085302531.5=6 適用含量范圍(%)1.01.02.02.53.03.54.03 15 0.7 0.08 118 3.1.2.2 計(jì)算熱收入 qs 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。

60、 (1) 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 3-14，表 3-1 和表 3-17)計(jì)算鐵水熔點(diǎn) tt ，然后由鐵水溫度和生鐵熱熔(表 3-18 和表 3-19)確定 qw。 tt=1536-(4.13100+0.588+0.425+0.2230+0.02625)-6=1103 qw=1000.745(1103-25)+218+0.837(1300-1103)= 118599.90kj (2)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 3-16)可以算 出，其結(jié)果列于表 3-18。 表 3-18 元素氧化熱和成渣熱 反應(yīng)產(chǎn)物氧化熱和成