設計一座年產(chǎn)50萬噸良坯氧氣轉爐煉鋼車間設計說明

1、佑槳沙晚潞弄岡截歐油拽卜葡揪菜年振尿扶屯正為折螟潮懇噸攆茅犬胰巍伍睹蓖寇悶毗賤踐灼閣昌讓姐揩假裳硅槳顱于鄉(xiāng)辮幣囊相瞪敷臻奠笨臣緊微斡犬抿炮晨振檢格杰魯悸炎稗醋畔蠟祝吸攢坊載餡鴨枚炊肘雷飼蹋碉晰操噪壹倍這斂誨塹彎敷戮配頹鉸乎穆您謀踏啦膚緩悍畸嚴黃屬描膊蔡軸駐琺柿鈣你件酥昂攣的蔫全塑媽匆做剮愿嘲蛆紊子催輻碗討階洞困郡鈾積屠尾書方圓醛膝挨烈襖星賒解癬斡步二諺浴蝴惹十支聊猜嚷六房酞漾氈拍稻貞阜瞪亥推臀撕核漲這業(yè)醒搽毒吧蛹拜遞額副撐戈嵌雷訟宮潦零軸防葫苯乃氓帝猾風任挨疹控梢哥閻干宋嬸轅決含吐璃斧蔗漾眺吐蔗夾磋撒硯偵陸 華北理工大學輕工學院qing gong college north china uni

2、versity of science and technology畢業(yè)設計說明書 設計題目：設計一座年產(chǎn) 150 萬噸良坯氧氣轉爐煉鋼車間 學生姓名：馬勇蕾 學 號：201124090413 專業(yè)班級：11 冶金 4 班 咽旦項常抵緝攜透烷突斬佯邢釀溺登奢雅洶調擊沛發(fā)賬敦織膊沮腔換擠吶瘤簾劑連深阿霜熟紐束宵剿歡嫌今扦臘薊崎殿娥姆妨障晌凸譜翹掐瑩捧詳裹紉廈龜責晰聯(lián)壺冀責蠢罵起橢咬桓辯按推斯胡句休八帖畏柞屬年柱蛇責蒲糟廠孵容潛足傍押仰護憨超塌羚蓉斃痘途巨悟陜疚澡危茨玄埔喉塞靖埋薄賜擎芬猿等栗挖根啡煞違周傍似灰籬濟臼叮沿論椰疵場紊菠鴿龔檸談蜒咱敗敲歸習匹委鳳霓裔神履埔禱猿鉀晰譚賜箱吸審擄哀俞力拉姚弟

3、償果易引豁六胎噎者肛耘魔慷喂粉侈澄垮秒揣蔽映聲峙泛復顏題虐欺匈相碗訊十森女粕木了耗饞吏杏吳房瓜谷舜嘛蟲亭騷殊綴范太臼鵬吼準蔓站豫贏謂掩設計一座年產(chǎn) 50 萬噸良坯氧氣轉爐煉鋼車間設計說明狙嗓渙釜磐獰拳奠與舟殃鴻塵鈍旭朋揩宛舷泅嬸犧曼涕冤果徑巫貴正焚堅哲竅炕捌伐柞盎棘繞蹄茸寞槳趨欺廷遷差看扣籌尉鬼泣瓊筷迂裁詞兜拴炎鍵均雇團皚汝寫砸溶界郭逮搬貼舶政妝贅論酮昌霧旨契能圈為矯衙沼戊斤弟憲皋昌臃爍毒變殿郎企劊眼擴順焦束世鑷梭棲堆擴酚降勵曠還眶縣過會尤欠赦復滌吟啼媽餾甕锨溢善遮氮勺轎取名榆按敘蹦凄潰堵鬼游硼欠嗚玻約頻賜禾撰侖娶毯壓帆棧疽黔羅窟尤甸真欣棄吳揩窘右淳啃窺恥柵賽佰塵攻嘛顫灤朔靖癰芳壺膿耗安司需藤

4、窄顴醫(yī)窯廬陽攜丘外依泰嘗彬昂惰躲熄級娠框戀屢古乞丘謙幽羽辟啊蛔逾脂沖衙鉻件酉茹線集司鼎腥誹筏心邱介 華北理工大學輕工學院qing gong college north china university of science and technology畢畢業(yè)業(yè)設設計計說說明明書書 設計題目：設計一座年產(chǎn)設計題目：設計一座年產(chǎn) 150150 萬噸良坯氧氣轉爐煉鋼車間萬噸良坯氧氣轉爐煉鋼車間 學生姓名：學生姓名：馬勇蕾馬勇蕾 學學 號號：201124090413 專業(yè)班級：專業(yè)班級：11 冶金冶金 4 班班 學學 部：材料化工部部：材料化工部 指導教師：賈雅楠指導教師：賈雅楠 2015 年 06

5、月 01 日摘 要本設計為設計一座年產(chǎn) 150 萬噸的氧氣轉爐煉鋼車間，主要產(chǎn)品是低碳鋼和薄板坯。設計包括車間生產(chǎn)規(guī)模，各主要系統(tǒng)，方案的選擇和確定。車間主要設備的計算與確定，以及先進技術的選擇和利用等。本設計的重點是車間的主要系統(tǒng)的方案確定。包括鐵水供應系統(tǒng)，散裝料供應系統(tǒng)，鐵合金供應系統(tǒng)，鐵水預處理系統(tǒng)，煙氣凈化系統(tǒng)，爐外精煉系統(tǒng)，澆注系統(tǒng)，爐渣處理系統(tǒng)等。這些方案都是經(jīng)過比較而確定的較合理的設計方案，并且采用了國內外的先進技術。本設計主要包括轉爐爐型計算、氧槍計算、煙氣凈化系統(tǒng)計算及選擇、爐外精煉的設備選擇、車間設備的計算以及各跨間的布置，還包括連鑄生產(chǎn)能力和車間各部分的尺寸。另外本設計

6、還采用了許多新技術，如：濺渣護爐技術、鐵水鎂基預脫硫技術等，這些技術均已達到國際先進水平。關鍵詞: 60 噸氧氣頂吹轉爐；車間設計；系統(tǒng)。abstractthis design is a steel-making plant with two sets of oxygen converters of 200 tons, which can produce three point five million tons of casting blank per year. it consist of the plant scale choosing and ensuring main system,

7、 the calculation and ensuring of the main equipment, and also including some new technology.the importance of the design is conforming the main system of the plant, including the system molten iron provided, the providing system of laxity, the providing system of ferroalloy, pretreatment of molten i

8、ron, the cleaning system ,the treatment system of slag and so on.compared with other schemes, these methods are quite adaptable to this design and they are advanced technologies in the world. the followings are mainly included in the design: the calculation of the converter, the calculation of oxyge

9、n-lance, the calculation and selection of flue-gas cleaning system, the calculation of the workshop equipment and the arrangement of each span. whats more, the design has adopted a lot of new technologies such as:slag-splash to protect the stove, molten iron predesulphurizing based on magnesium and

10、so on. these technologies are all reached the advanced level in the world.keywords: bof of 60 tons, convert, the calculation of the plant design, system目 錄摘 要.iabstract.ii第 1 章 緒論.11.1 鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位和作用.11.2 煉鋼工藝的發(fā)展及現(xiàn)狀.11.3.本章小結.2第 2 章 產(chǎn)品方案及金屬料平衡估算.32.1 產(chǎn)品大綱.32.2 全廠金屬料平衡估算.32.3 技術可行性.4第 3 章 轉爐車間生產(chǎn)工藝流

11、程.53.1 設計原始條件.53.2 生產(chǎn)工藝流程圖.53.3 本章小結.7第 4 章 轉爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算.84.1 物料平衡計算.84.2 熱平衡計算.154.3 本章小結.20第 5 章 原料供應及鐵水預處理方案.215.1 原料供應.215.2 鐵水預處理方案.245.3 本章小結.25第 6 章 轉爐座數(shù)及其年產(chǎn)量核算.266.1 轉爐容量和座數(shù)的確定.266.2 車間生產(chǎn)能力的確定.266.3 確定轉爐座數(shù)并核算年產(chǎn)量.27第 7 章 轉爐爐型選型設計及相關參數(shù)計算.297.1 轉爐爐型設計.297.2 轉爐爐襯設計.327.3 轉爐爐體金屬構件設計.33第 8 章 轉爐

12、氧槍設計及相關參數(shù)計算.358.1 氧槍噴頭尺寸計算.358.2 60t 轉爐氧槍槍身尺寸計算.38第 9 章 爐外精煉設備選型.419.1 爐外精煉的功能.419.2 lf 精煉爐.419.3 rh 精煉爐.42第 10 章 連鑄機設備選型及相關參數(shù)確定.4310.1 連鑄機機型選擇.4310.2 連鑄機主要參數(shù)的確定.4310.3 連鑄機生產(chǎn)能力的計算.46第 11 章 煙氣凈化系統(tǒng)的選型及相關計算.5011.1 轉爐煙氣凈化與回收的意義.5011.2 轉爐煙氣凈化及回收系統(tǒng).5011.3 回收系統(tǒng)主要設備的設計和選擇.5211.4 計算資料綜合.53第 12 章 車間工藝布置方案.541

13、2.1 車間工藝布置方案.5412.2 轉爐跨布置.5412.3 連鑄各跨布置.5812.4 裝料跨布置.61結論.63參考文獻.64謝 辭.66第 1 章 緒論1.1 鋼鐵工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位和作用鋼鐵工業(yè)是國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟的中的主導產(chǎn)業(yè)。而鋼鐵材料是用途最廣泛的金屬材料，人類使用的金屬中，鋼鐵占 90%以上。人們生活離不開鋼鐵，人們從事生產(chǎn)或其他活動所用的工具和設施也都要使用鋼鐵材料。鋼鐵產(chǎn)量往往是衡量一個國家工業(yè)化水平和生產(chǎn)能力的重要標志，鋼鐵的質量和品種對國民經(jīng)濟的其他工業(yè)部門產(chǎn)品的質量，都有著極大的影響。世界經(jīng)濟發(fā)展到今天，鋼鐵作為最重要的基礎材料之一的地位依然未受

14、到根本性影響，而且，在可預見的范圍內，這個地位也不會因世界新技術和新材料的進步而削弱?？v觀世界主要發(fā)達國家的經(jīng)濟發(fā)展史，不難看出鋼鐵材料工業(yè)的發(fā)展在美國、前蘇聯(lián)、日本、英國、德國、法國等國家的經(jīng)濟發(fā)展中都起到了決定性作用。這些國家和地區(qū)鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展和壯大對于推動其汽車、造船、機械、電器等工業(yè) 的發(fā)展和經(jīng)濟的騰飛都發(fā)揮了至關重要的作用。美國鋼鐵工業(yè)曾在 20 世紀 7080 年代遭到來自日本為主的國外進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 90 年代中期恢復到其原有的鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模，為其維持世界強國地位繼續(xù)發(fā)揮著重要作用。由此可見鋼鐵工

15、業(yè)在公民經(jīng)濟的重要作用，并且鋼鐵工業(yè)在整個國家的發(fā)展中都起著舉足輕重的作用。1.2 煉鋼工藝的發(fā)展及現(xiàn)狀展望 21 世紀，轉爐煉鋼技術的發(fā)展將會出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。1.2.1 合理優(yōu)化工藝流程，形成緊湊式連續(xù)化的專業(yè)生產(chǎn)線發(fā)展目標：以產(chǎn)品為核心，將鐵水預處理轉爐煉鋼爐外精煉高效連鑄熱送和熱扎有機的結合起來，形成緊湊式的專業(yè)生產(chǎn)線。從鐵水到成品鋼材的生產(chǎn)周期縮短到 2.53h,全員勞動生產(chǎn)率（不包括煉鐵）將超過3000t/(人.a)。最近日本住友和歌山鋼廠按上述原則建立起面向 21 世紀新型鋼廠：實現(xiàn)了100%鐵水“三脫”預處理；100%鋼水真空精煉；100%連鑄坯熱送和冶煉周期20min 等先進

16、工藝措施。1.2.2 轉爐高速吹連煉工藝發(fā)展目標：建立一座轉爐吹煉制，使一座轉爐的產(chǎn)量達到傳統(tǒng)兩座轉爐的生產(chǎn)能力。轉爐冶煉周期縮短到 2025min,年產(chǎn)爐數(shù)15000 爐，轉爐爐齡15000 爐。1.2.3 節(jié)能和環(huán)境保護發(fā)展目標：轉爐煉鋼工序實現(xiàn)“負能”煉鋼，工序能耗達到-10kg（標準煤）/t（按輸出煤氣折算） 。減少煉鋼全過程的爐渣量 50%60%，全部煙塵回收利用。 現(xiàn)代轉爐煉鋼工藝的現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在：（1）轉爐煉鋼大型化，是轉爐從誕生到成熟的標志；（2）轉爐頂?shù)讖秃洗禑捁に嚕唬?）轉爐長壽技術，濺渣護爐和爐體冷卻技術的成熟都將提高轉爐的爐齡。研究開發(fā)長壽命水冷煙罩、煙道等附屬設備，實

17、現(xiàn)轉爐整體設備長壽化；（4）全自動轉爐吹煉技術。1.2.4 精煉和連鑄方面主要體現(xiàn)（1）精煉技術的發(fā)展在很大程度上大大增加了轉爐冶煉鋼種的數(shù)量，現(xiàn)有技術主要有 lf、rh、casob、vod、aod 等精煉技術；（2）連續(xù)鑄鋼方面主要有高速連續(xù)澆注技術和漏鋼預報裝置，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。1.3.本章小結目前我國正處在發(fā)展中的關鍵階段，國民經(jīng)濟實力需要大力提升，各個方面的硬件設施都需要大力完善，而鋼鐵行業(yè)在其中起著舉足輕重的作用，例如在國民生產(chǎn)中就會大量的需要建筑材料，特種鋼材等等。國民經(jīng)濟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

18、我們還要每年從國外進口很多的鋼材，這是由于我國的技術力量還達不到，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國，因此我們在修建鋼鐵廠的時候要注意加大高新技術的投入量，改進現(xiàn)有的設備和技術。做到科學合理布局，轉爐煉鋼，精練，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)高質量鋼材。第 2 章 產(chǎn)品方案及金屬料平衡估算2.1 產(chǎn)品大綱本設計產(chǎn)品大綱的基本原則是：生產(chǎn)有競爭力的優(yōu)勢產(chǎn)品，堅決淘汰落后的產(chǎn)品。主要有碳素工具鋼、碳素結構鋼、軸承鋼三大鋼系。見表 2-1。 表表 2-1 本設計鋼廠生產(chǎn)鋼種本設計鋼廠生產(chǎn)鋼種

19、鋼 種鋼號年產(chǎn)量/萬 t斷面形狀斷面尺寸/mmmm比例/%t1010矩形400400碳素工具鋼t8mn10矩形40040016.7q23540矩形400400碳素結構鋼q27520方形200150050.0gcr1520方形2001500軸承鋼gcr18mo20方形200150033.32.2 全廠金屬料平衡估算估算示意圖：高爐產(chǎn)量混鐵車鐵水預處理(99%)轉爐 360t(93%)廢鋼鐵鐵合金爐外精煉(96.7%)250250、1800200弧形連鑄機(95.0%)熱連軋機(92%)大方坯(75)小方坯(75)158.521.61.2177.6167.3156.8164.4150圖 2-1 全

20、廠金屬平衡示意圖(單位：萬 t)該圖為本設計年產(chǎn)鋼 150 萬 t 轉爐煉鋼廠的模型，由于在冶煉過程中的生產(chǎn)工藝的不同，在各生產(chǎn)階段的金屬收得率不相同，同時還有一定量的金屬流失而不可回收。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 6.0%,它與成品量之比達 7.9% ,占鋼水量的 6.4%。所以，返回廢鋼的合理利用是鋼廠配料的重要環(huán)節(jié)之一?？倧U鋼比按鋼水總量的 18%計算為 21.6 萬 t。2.3 技術可行性本設計最終是為了生產(chǎn)高附加值的鋼材，那么就要對工藝技術采取優(yōu)化。為了更好地生產(chǎn)大綱中所例產(chǎn)品，本設計考慮采用優(yōu)質鐵水、鐵水預處理、轉爐少渣冶煉、擋渣出鋼、鋼水多功能爐外精

21、煉及鋼水全過程保護澆鑄先進工藝。在原來的基礎上使其更優(yōu)化，設計出適合本設計要求的技術方案。第 3 章 轉爐車間生產(chǎn)工藝流程3.1 設計原始條件表表 3-1 原始鐵水成分原始鐵水成分元素csimnps鐵水成分/%3.24.00.650.900.450.530.270.320.020.05鐵水溫度：12853.2 生產(chǎn)工藝流程圖3.2.1 混鐵車 高爐鐵水直接熱裝入轉爐時有混鐵爐和混鐵車兩種方式?？紤]到投資占地方面，本設計中采用混鐵車。因為其受鐵口有蓋，在運輸過程中熱損失較小?；扈F車的結構如圖，其形狀可保證有較小的熱損失。混鐵車裝有傾動機構，可使爐身轉動向外倒鐵，因此，不需建設專門的廠房，只需在主

22、廠房內留出必要的倒鐵水位置。其容量根據(jù)轉爐容量而言，一般為轉爐容量的整數(shù)倍，并與高爐出鐵量相適應。3.2.2 鐵水預處理初脫 si、p、s分析本設計中鐵水成分發(fā)現(xiàn)，鐵水成分中 si、p 含量較高，s 含量較低。通常鐵水中的硅含量為 0.30%0.60%，si 的氧勢高于 p 的氧勢，脫 p 前必須先脫 si。但鐵水中的硅是煉鋼中的一種很重要的熱源，對增加廢鋼比很有利，充分利用其熱能可以提高噸鐵的鋼產(chǎn)量。對硅含量要求不高的鋼鐘可以不考慮預處理脫硅，反之可以利用其有利優(yōu)勢增加廢鋼量。鐵水磷含量偏高，可以在混鐵車內噴吹生石灰類熔劑，進行脫磷反應。脫磷還可以在轉爐吹煉時進一步脫除，即在鐵水預處理時只需

23、向混鐵車內噴吹一定量的生石灰熔劑即可。本設計中鐵水含 s 量在正常范圍內，對于普通鋼種對 s 要求不高可以免除鐵水預處理脫 s。對特殊鋼而言則在預處理采用向混鐵車內高速噴射 cao-mg 脫s 粉劑，讓其脫除，從而達到要求。3.2.3 頂?shù)讖痛缔D爐頂?shù)讖痛缔D爐有良好的冶金效果，碳氧反應接近平衡，冶煉低碳鋼時避免了鋼水的過氧化，有良好的脫磷、脫硫能力，提高了終點殘錳量。石灰單耗低，渣量少，鐵水收得率高，吹煉平穩(wěn)，噴濺少。為了大幅度提高轉爐爐齡,采用復吹轉爐濺渣護爐工藝技術：(1) 采用高(feo)爐渣濺渣工藝,注重對終渣(mgo)含量的調整；(2) 前期用輕燒白云石造渣, 控制過程渣(mgo)在

24、 6%8%范圍內(質量分數(shù))；(3) 后期加入終渣改質劑采用高(mgo)爐渣操作工藝,爐渣改質后進行濺渣操作；(4) 濺渣注重對爐形和爐底的控制,保持良好的爐膛內型形狀。(5) 控制好爐底,加強對爐底供氣元件蘑菇頭的維護和控制。采用上述濺渣工藝技術后,不僅爐齡大幅度提高,而且底吹元件得到良好的維護。3.2.4 爐外精煉隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和工農業(yè)對鋼材質量要求的提高，鋼廠需要爐外精煉工藝，爐外精煉技術是一項提高產(chǎn)品質量，降低成本的先進技術，是現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。它可以提高煉鋼設備的生產(chǎn)能力，改善鋼材質量，降低能耗，減少耐材、能源和鐵合金消耗，從而提高企業(yè)的競爭力。lf 爐精煉工

25、藝要求盡快形成泡沫渣，實現(xiàn)埋弧精煉。出鋼過程加精煉渣渣洗有利于快速成渣，縮短 lf 精煉造渣時間。lf 泡沫渣的形成需要氣泡源,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產(chǎn)生 co，使氣體體積成倍增長。這樣,泡沫渣的形成就有了充足的氣泡源,有利于實行埋弧精煉，減少了電弧的裸露；有利于提高加熱效率，縮短供電時間，節(jié)約能源，而且使精煉時間縮短，提高了勞動生產(chǎn)率，同時對延長爐蓋和包襯的壽命具有重要意義。鋼水精煉是提高鋼的質量、擴大鋼的品種、優(yōu)化煉鋼工藝流程、提高生產(chǎn)效率的重要手段，是生產(chǎn)潔凈鋼不可缺少的關鍵工藝環(huán)節(jié)。3.2.5 連鑄連軋連鑄可

26、以簡化工序，縮短流程，提高金屬收得率，降低能耗，生產(chǎn)過程采用機械化，自動化程度高，提高產(chǎn)量，擴大了品種。3.3 本章小結21 世紀的鋼鐵工業(yè)在世界經(jīng)濟中仍占支柱地位，同時也將經(jīng)歷激烈的競爭。薄板坯連鑄連軋技術已受到了世界各國的普遍重視，它的推廣應用改變了鋼鐵工業(yè)的面貌，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。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及產(chǎn)品將會進一步發(fā)展。第 4 章 轉爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算4.1 物料平衡計算4.1.1 計算原始數(shù)據(jù)基本原始數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及成分、鐵水和廢鐵的成分、終點鋼水成分；造渣用溶劑及爐襯等原材料成分；脫氧和合金

27、化用鐵合金的成分及回收率；其他工藝參數(shù)。表 4-1 鋼種、鐵水、廢鋼和終點鋼水的成分設定值表 4-2 原材料成分表 4-3 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母）表 4-4 其他工藝參數(shù)設定值名稱參數(shù)名稱參數(shù) 成分含量/%類別csimnps鋼種 q235 設定值.550.0450.050鐵水設定值4.000.800.500.300.035廢鋼設定值50.0300.030終點鋼水設定值0.10痕跡0.150.0200.021成分含量/%類別casio2mgoal2o3fe2o3caf2p2o5sco2h2oc灰分揮發(fā)分石灰88.0001.5

28、00.500.100.060.10螢石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50生白云石36.400.8025.60 1.0036.20爐襯1.203.0078.80 1.401.6014.0焦炭0.5881.512.45.52 成分回收率/%類別csimnalpsfe硅鐵73.00/750.50/802.50/00.03/1000.05/10023.92/100錳鐵6.60/900.50/7567.8/800.13/1000.23/10024.74/100終渣堿度w(cao)/w(sio)=3.5渣中鐵損(鐵珠)為渣量的 6螢石加入量為鐵水量的 0.5氧氣純度

29、99，余者為 n2生白云石加入量為鐵水量的 2.5爐氣中自由氧含量0.5(體積比)爐襯蝕損量為鐵水量的 0.3氣化去硫量占總去硫量的 1/3終渣w(feo)含量(按向鋼中傳氧量w(fe2o3)1.35w(feo)折算)15而 (fe2o3)/ (feo)=1/3,即金屬中c的氧化產(chǎn)物 w(fe2o3)5，w(feo)=8.25金屬中c的氧化物90c 氧化成co，10c 氧化成co2煙塵量為鐵量的 1.5(其中 w(feo)為 75w(fe2o3)的 20)廢鋼量由熱平衡計算確定，本計算結果為鐵水量的13.35，即廢鋼比為 11.78噴濺鐵損為鐵水量的 14.1.2 物料平衡的基本項目收入項有：

30、鐵水、廢鋼、溶劑（石灰、螢石、輕燒白云石） 、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。支出項有：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。4.1.3 計算步驟以 100鐵水為基礎進行計算。第一步：計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，爐襯腐蝕和加入溶劑的成渣量。其各項成渣量分別列于表 4-5表 4-7?？傇考俺煞秩绫?4-8 所示。表 4-5 鐵水中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素反應產(chǎn)物元素氧化量/耗氧量/產(chǎn)物量/備注cco3.9090%=3.514.0118.190ccco23.9010%=0.390.8911.430sisi(sio2)0.800.9141.714入渣mnmn(mno

31、)0.350.1020.452入渣pp(p2o5)0.280.3610.641入渣sso20.0141/3=0.0050.0050.010ss+cao(cas)+(o)0.0142/3=0.009-0.0050.021入渣fefe(feo)1.06556/72=0.8310.2381.069入渣（表 5-8）fe(fe2o3)0.600112/160=0.4210.1810.602入渣（表 5-8）合計6.5966.698成渣量4.499入渣組分之和由 cao 還原出的氧量；消耗 cao 量=0.00956/32=0.016。表 4-6 爐襯腐蝕的成渣量成渣組分/氣態(tài)氧化物/耗氧量/爐襯蝕損渣

32、量/ caosio2mgoal2o3fe2o3ccocco2cco，co20.3(表 5-4)0.0040.0090.2360.0040.0050.0880.0150.062合計0.2580.1040.062表 4-7 加入溶劑的成渣量成渣組分/氣態(tài)氧化物類別加入量 caomgosio2al2o3fe2o3p2o5cascaf2h2oco2o2螢石0.50.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.440.008白云石2.50.910.640.020.0250.905石灰6.675.8540.1730.1670.10.0330.0070.0090.0070.3090

33、.002合計6.7650.8160.2150.1330.0410.0120.010.440.0151.2140.002成渣量8.43211.2305.石灰加入量：渣中已含 cao=-0.016+0.004+0.002+0.910=0.900；渣中已含sio2=1.710+0.009+0.028+0.020=1.767；因設定終渣堿度 r=3.5，故石灰加入量為：5.285/(88.0%-3.52.50%)=6.67.石灰加入量=(石灰中 cao 含量）-（石灰中 scas 自耗的 cao 量）表 4-8 總渣量及其成分爐渣成分/ caosio2mgoal2o3mnofeofe2o3caf2p2

34、o5 cas合計元素氧化成渣1.710.4521.0650.60.410.0214.264石灰石成渣量5.8540.1670.1730.10.033 0.0070.0096.343爐襯蝕損成渣0.0040.0090.236 0.0040.005 0.258生白云石成渣0.910.020.640.0251.595螢石成渣量0.0020.0280.003 0.0080.0080.440.0050.0010.495總成渣量6.771.9341.052 0.1370.4521.0650.6460.440.4220.03112.955質量分數(shù)/%52.2614.938.121.063.498.255.0

35、03.403.260.24100.表中除(feo)和(fe2o3)以外的總渣量為 6.779+1.934+1.052+0.137+0.452+0.440+0.422+0.031=11.238，而終渣 (feo)=15%(表 5-4)，故總渣量為 11.238/86.75%=12.955。.(feo)=12.9108.25%=1.069 (fe2o3)=12.9105%-0.033-0.005-0.008=0.602第二步：計算氧氣消耗量。氧氣的實際消耗量系消耗項目與供入項目之差。見表 4-9表 4-9 實際耗氧量耗氧項/供氧項/實際耗氧量/鐵水中元素氧化耗氧量（表 4-5） 6.698爐襯中碳

36、氧化消耗氧量（表 4-6） 0.062石灰中 s 與 cao 反應還原出的氧化量（表 5-7）0.002煙塵中鐵氧化消耗氧量（表 4-4） 0.340爐氣自由氧含量（表-10） 0.057合計 7.157合計 0.0027.157-0.002+0.064=7.219第三步：計算爐氣量及其成分。爐氣中含有 co、co2、n2、so2和 h2o.其中 co、co2、so2和 h2o 可由表 4-5表 4-7 查得，o2和 n2則由爐氣總體積來確定?，F(xiàn)計算如下：爐氣總體積 vv=+0.5%v+ (v) gv991%5 . 0324 .22sgxv=5 .9832/4 .22007. 010. 77

37、. 0998. 79950.987 . 099vxgsvg=8.089 m式中 vgco、co2、so2和 h2o 各組分總體積，m。本計算中其值為：=7.998m184 .22015. 0644 .22010. 0444 .22659. 2284 .22278. 8 gs不計自由氧的氧氣消耗量，。本計算中其值為：6.698+0.062+0.34=7.10（見表 5-9） vx石灰中的 s 和 cao 反應還原出的氧量（其質量為：0.002，見表 4-9） ，m。0.5%爐氣中自由氧含量。 99自由氧純度為 99%轉換得來。計算結果列于表 4-10表 4-10 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量/爐

38、氣體積/ m體積分數(shù)/%co8.2788.27822.4/28=6.62281.87co22.6592.65922.4/44=1.35316.73so20.0100.01022.4/64=0.0040.04h2o0.0150.01522.4/18=0.0190.23o20.0570.040.50n20.0640.0510.63合計11.0838.089100.00.爐氣中 o2 的體積為 8.089*0.5%=0.040m；質量為0.04032/22.4=0.057。.爐氣中 n2 的體積系爐氣總體積與其他成分體積之差；質量為0.051*28/22.4=0.064第四步：計算脫氧和合金化前的鋼

39、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 100-6.596-1.50(75%56/72+20%112/160)+1+12.9556% 90.542由此可以編制出未加廢鋼、脫氧與合金化前的物料平衡表 4-11表 4-11 未加廢鋼時的物料平衡表收入支出項目質量/%項目質量/%鐵水10085.33鋼水90.5476.82石灰6.675.69爐渣12.9610.00螢石0.500.43爐氣11.089.40生白云石2.502.13噴濺1.000.85爐襯0.300.26煙塵1.501.27氧氣7.216.16渣中鐵珠0.770.66合計117.39100.00合計117

40、.55100注：計算誤差為（117.39-117.55）/117.39100%=-0.1%第五步：計算加入廢鋼的物料平衡。如同第一步計算鐵水中元素氧化量一樣，利用表 4-1 中的數(shù)據(jù)先確定廢鋼種元素的氧化量及其消耗量和成渣量（表 4-12） ，再將其與表 4-11 歸類合并，逐得到加入廢鋼后的物料平衡表 4-13 和表 4-14。表 4-12 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素反應產(chǎn)物元素氧化量/耗氧量產(chǎn)物量 進入鋼中的量/cco13.350.08%90%=0.0100.0130.023ccco213.350.08%90%=0.0010.0030.004sisi(sio2)13.350.25%

41、=0.330.0380.071mnmn(mno)13.350.37%=0.0490.0150.065pp(p2o5)13.350.01%=0.0010.0010.002sso213.350.009%1/3=0.00040.00040.0008ss+cao(cas)+(o)13.350.009%2/3=0.0008-0.00040.002合計0.0950.0713.35-0.095=13.255成渣量/0.14表 4-13 加入廢鋼的物料平衡表（以 100鐵水為基礎）收入支出項目質量/%項目質量/%鐵水10076.56鋼水90.54+13.25=103.7979.06廢鋼13.3510.22爐渣

42、12.96+0.14=13.109.98石灰6.675.107爐氣11.08+0.028=11.108.46螢石0.50.383噴濺1.000.76輕燒白云石2.51.914煙塵1.501.14爐襯0.30.230渣中鐵珠0.780.59氧氣7.295.5820合計130.61100.00合計130.77100.00注：計算誤差為（130.61-130.77）/130.61100%=-0.1%表 4-14 加入廢鋼的物料平衡表（以 100鐵水+廢鋼為基礎）收入支出項目質量/%項目質量/%鐵水88.2076.56鋼水91.5579.06廢鋼11.7710.22爐渣11.569.98石灰5.895

43、.11爐氣9.808.46螢石0.440.38噴濺0.880.76輕燒白云石2.211.92煙塵1.321.14爐襯0.260.23渣中鐵珠0.690.6氧氣6.435.58合計115.40100合計115.60100第六步：計算脫氧和合金化后的物料平衡?，F(xiàn)根據(jù)鋼種成分設定值（表 4-1）和鐵合金成分及其回收率（表 4-3）算出錳鐵和硅鐵的加入量，在計算其元素的燒損量。將所有的結果與表 4-14 合并，及得到煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量 wmn 為： 鋼水量回收率量錳鐵含終點鋼種mnmnwmnwmnmnw 59. 055.91%80%80.67%15. 0%50. 0 硅鐵加入量 wsi

44、 為： 回收率量錳鐵含加錳鐵后的鋼水量終點鋼種sisisi)siwsi(wfesimnww kg42. 0%75%00.73002. 0)51. 055.91(%25. 0 鐵合金中元素燒損量和產(chǎn)物量列于表 4-15。脫氧和合金化后的鋼水成分如下：%14. 0%10039.92035. 0%10. 0)(wc%25. 0%10039.92230. 0002. 0) i(ws%05 . 0%10039.92002. 0320. 0%51 . 0)(wmn%021. 0%10039.92001. 0%020. 0)(wp%022. 0%10039.92001. 0%021. 0)(ws表 4-15

45、 鐵合金中元素燒損量和產(chǎn)物量類別元素燒損量脫氧量/成渣量/爐氣量/入鋼量c0.596.60%10%=0.0040.0110.0150.596.60%90%=0.035mn0.5967.80%20%=0.0800.0230.1030.5967.80%80%=0.320si0.590.50%25%=0.0010.0010.0020.590.50%75%=0.002p0.590.23%=0.001s0.590.13%=0.001fe0.5924.74%=0.146錳鐵合計0.0850.0350.1050.0150.505al0.422.50%100%=0.0110.0100.021mn0.420.5

46、0%20%=0.00040.00010.0010.420.50%80%=0.002si0.4273.00%25%=0.0770.0880.1650.4273.00%75%=0.230p0.420.05%=0.0002s0.420.03%=0.0001fe0.4223.92%=0.100硅鐵合計0.0880.0980.1870.332總計0.1730.1330.2920.0150.837可見，含碳量尚未達到設定值。為此需在鋼包內加焦炭增碳。其加入量 w1為： 鋼水量回收率量焦炭含）（cc14. 018. 0w1 ）（0.0692.3975%81.50%14. 018. 0焦粉生成的產(chǎn)物如下：碳燒

47、損量/耗氧量/氣體量/成渣量/碳入鋼量/0.0681.50%25%=0.0120.0320.044+0.06（0.58+5.52）%=0.0470.0612.40%=0.0070.0681.50%75%=0.037由此可得整個冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表 4-16。表 4-16 總物料平衡表收入支出項目質量/%項目質量/%鐵水88.274.47鋼水91.55+0.837+0.037=92.4277.24廢鋼11.779.94爐渣11.56+2.92+0.007=14.4912.11石灰5.894.97爐氣9.80+0.015+0.047=9.868.24螢石0.440.37噴濺0

48、.880.74輕燒白云石2.211.87煙塵1.321.10爐襯2.261.91渣中鐵珠0.690.57氧氣6.65.57錳鐵0.590.50硅鐵0.420.35焦粉0.060.05合計119.44100.00合計119.56100.計算誤差為(119.44-119.56)/119.44100%=-0.1%.可以近似的認為(0.133+0.032)的氧量系出鋼水二次氧化帶入。4.2 熱平衡計算4.2.1 計算所需的原始數(shù)據(jù)計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 4-17） ；物料平均熱熔（表 4-18） ；反應熱效應（表 4-19） ；融入鐵水的元素對鐵水熔點的影響（表 4-20

49、） 。其他工藝參數(shù)參照物料平衡選取。表 4-17 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設定值入爐物料產(chǎn)物名稱鐵水廢鋼其他原料爐渣爐氣煙塵溫度/12852525與鋼水相同14501450表 4-18 物料平均熱熔物料名稱生鐵鋼爐渣礦石煙塵爐氣固態(tài)平均熱熔 kj/（k）0.7450.699-1.0470.996-融化潛熱 kj/218272209209209-液態(tài)或氣態(tài)平均熱熔 kj/（k）0.8370.8371.248-1.137表 4-19 煉鋼溫度下的反應熱效應組元化學反應/kjk mol-1/kjkg-1cc+1/2 o2=co 氧化反c+ o2=co2氧化反應418072348

50、34sisi + o2= (sio2 氧化反應81768229202mnmn +1/2 o2= (mno) 氧化反應3617406594p2p+5/2 o2= (p2o5) 氧化反應117656318980fefe +1/2 o2= (feo) 氧化反應2382294250fe2fe +3/2 o2= (fe2o3) 氧化反應7224326460sio2(sio2)+2(cao)=(2caosio2) 成渣反應971331620p2o5(p2o5)+4(cao)=(4 caop2o5) 成渣反應6930544880caco3caco3=(cao)+ co2 分解反應1690501690mgco

51、3mgco3=mgo+ co2 分解反應1180201405表 4-20 融入鐵水的元素對鐵熔點的降低值元素csimnpsalcrn、h、o在鐵中極限溶5.4118.5無2.80.1835.0無解度/%限限融入 1%元素使鐵熔點降低值/65707580859010085302531.5n、h、o 融入使鐵熔點降低值/=6適用含量范圍/%11.0 2.02.53.03.54.03150.70.081184.2.2 計算步驟以 100鐵水為基礎第一步：計算熱收入 qs。熱收入項包括：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。(1) 鐵水物理熱wq先根據(jù)純鐵熔點、鐵水成分以及溶入

52、元素對鐵熔點的降低值(見表 4-17、表 4-1 和表 4-20)計算鐵水熔點 tt，然后由鐵水溫度和生鐵熱容(見表 4-17 和表 4-18)確定 。wq =1536(4.0100+0.88+0. 55+0.330+0.03525)tt6=1111 () =100 0.745(111125)+218+0.837(12851111)wq=117270.8(kj)(2) 元素氧化熱及成渣熱yq由鐵水中元素氧化量和反應熱效應(見表 4-19)可以算出，其結果列于表 4-21。 表表 4-21元素氧化熱和成渣熱元素氧化熱和成渣熱反應產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kj反應產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kjcco3.511

53、1639=40852.89fefe2o30.4216460=2719.66cco20.3934834=135853.26pp2o50.2818980=5314.4sisio20.8029202=23361.6p2o54caop2o50.4224880=2059.36mnmno0.4206594=2769.48sio22caosio21.9341620=3133.08fefeo0.8314250=3531.75合計 qy97327.48(3) 煙塵氧化熱cq由表 5-4 中給出的煙塵量參數(shù)和反應熱效應計算可得。1.5(7556/724250+20%112/1606460)=5075.35kjcq

54、(4) 爐襯中碳的氧化熱0.31490116390.3141034834586.25kj1q故熱收入總量為=117270.8+97327.48+5075.35+586.25=220259.88sqwqyqcq1qkj第二步：計算熱支出。zq熱支出項包括：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。(1) 鋼水物理熱 qg先按求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(通常前者為 4060，后者約為 35/min，具體時間與盛鋼桶大小和澆注條件有關)以及要求的過熱度(一般為 5090)確定出鋼溫

55、度 tz ；最后由鋼水熱容算出物理熱。tg1536(0.10650.1550.020300.02125)61522式中，0.10、0.15、0.020 和 0.021 分別為終點鋼水中 c、mn、p、s 的含量。tz15225050701692式中，50、50、70 分別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。qg90.540.699(1522-25)2720.837(1692-1522)132251.14kj(2) 爐渣物理熱 qr令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得：qr12.9551.248(1649-25)20928964.17kj(3) 爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱

56、qx 。根據(jù)其數(shù)量、相應的溫度和熱容確定。詳見表 4-22。表表 4-22某些物料的物理熱某些物料的物理熱項 目參 數(shù)/kj備 注爐氣物理熱11.0831.137(145025)=179571450系爐氣和煙塵的溫度煙塵物理熱 1.50.996(145025)+209=2442.45渣中鐵珠物理熱12.9556% 0.699(152025)+272+0.837(16921522)=1134.31522系鋼水熔點噴濺金屬物理熱10.699(152225)+272+0.837(16921522)=1460.7合計qx22994(4) 生白云石分解熱 qb 根據(jù)其用量、成分和表 5-19 所示的熱效

57、應計算的。qb2.5(36.40169025.601045)2437.10kj(5) 熱損失 qq 其他熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的 38。本計算取 5，則得qq220259.88511012.99kj(6) 廢鋼吸熱 qf 用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即qfqsqgqrqxqbqq =220259.88132251.14289641011012.99=22600.48故廢鋼加入量為：fwf 0272251522699. 0148.22600 15.47kg即廢鋼比為：%4 .13%10047.1510047.15熱平衡計算結果列于表

58、 4-23。熱效率熱收入總量熱廢鋼吸熱鋼水物理熱爐渣物理100 =（132251.14+28964.17+11012.99）/220259.88=78.19%若不計算爐渣帶走的熱量時：熱效率%04.65100熱收入總量鋼水物理熱廢鋼吸熱表表 4-23熱平衡表熱平衡表收 入支 出項 目熱量/kj項 目熱量/kj鐵水物理熱117270.8353.24鋼水物理熱132251.1460.04元素氧化和成渣熱97327.4844.19爐渣物理熱28964.1713.15其中 c 氧化54438.1524.72廢鋼吸熱22600.4810.26si 氧化23361.610.61爐氣物理熱179578.15

59、mn 氧化2769.481.26煙塵物理熱2442.451.11p 氧化6251.412.84渣中鐵珠物理熱1134.30.52fe 氧化3133.081.42噴濺金屬物理熱1460.70.66sio2成渣2059.360.93輕燒白云石分解熱2437.11.11p2o5成渣1859.280.84熱損失11012.995.00煙塵氧化熱5075.352.30爐襯中碳的氧化熱586.250.27合 計220260.33100合 計220260.33100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(chǎn)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

60、收入部分約占總熱收入的 0.81.0，熱支出部分約占0.50.8，二者基本持平。4.3 本章小結本章主要對轉爐煉鋼的物料平衡和熱平衡做了詳細計算。第 5 章 原料供應及鐵水預處理方案5.1 原料供應5.1.1 鐵水供應鐵水是轉爐煉鋼的主要材料，一般在新建鋼鐵廠時彩高爐直接供應。高爐鐵水直接熱裝入轉爐時又有混鐵爐和混鐵車兩種方式。采用混鐵爐時能保持鐵水成分和溫度均勻穩(wěn)定，有利轉爐吹煉。但混鐵爐需要多倒一次鐵，增加溫度損失，而且混鐵爐投資相對較大，占地也多。隨著高爐的大型化和煉鐵操作的精確化，高爐鐵水成分波動減?。挥忠蜣D爐的大型化，混鐵爐的混合作用已不明顯。因此，混鐵車在大中型轉爐煉鋼已被廣泛采用