設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)150萬噸良坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間

設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)150萬噸良坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間摘要現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼要求采用大型、連續(xù)、高效設(shè)備先進(jìn)生產(chǎn)工藝，布局合理、管理先進(jìn)、節(jié)約能耗、減少污染、降低投資成本。轉(zhuǎn)爐是煉鋼的主要設(shè)備。煉鋼轉(zhuǎn)爐是對(duì)于人類來說，最有用的生產(chǎn)工具之一，它提供了一種方法，使我們可以快速而有效的使廢鋼變廢為寶，而生鐵則是所有基礎(chǔ)鋼材生產(chǎn)的基本原料，它在所有國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展里，都是很重要的。鋼產(chǎn)量的增加，甚至是工藝方法的一些改善，都可以帶動(dòng)一筆可觀的利潤。本設(shè)計(jì)主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)150萬噸良坯的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，建有三座60噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用“三吹二”操作，為提高鋼材質(zhì)量和高效連鑄的要求，車間建有CAS-OB和RH真空處系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)要求100%的連鑄比。整個(gè)生產(chǎn)過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)控制。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括：物料平衡和熱平衡計(jì)算，轉(zhuǎn)爐爐型及氧槍設(shè)計(jì)；主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的確定和生產(chǎn)流程的確定；車間設(shè)計(jì)及車間生產(chǎn)過程概述。關(guān)鍵詞：復(fù)吹轉(zhuǎn)爐；氧槍；連鑄；動(dòng)態(tài)控制；靜態(tài)控制Designaanannualoutputof1.5milliontonsofgoodcharacterizetheconvertersteelmakingworkshopABSTRACTWiththerapiddevelopmentofiron-steelindustrynowdays,modernsteelplantsrequireadoptinglong-scale,continuousandhighefficientequipment,advancedmanagement.Itshouldsaveenergy,andmakelesspollutionandreducetheinvestmentcost.Theconverteristhesteelmakingequipment.Convertersteelisoneofthemostusefulforhumans,oneofthetoolsofproduction,itprovidesawaysothatwecanquicklyandefficientlysothatthescrapturningwasteintowealth,whilepigironisthebasicrawmaterialofallbasicsteelproductioninallthecountry'seconomicdevelopment,itisveryimportant.Increaseinsteelproduction,andevensomeimprovementoftheprocessmethod,canbringasubstantialprofit.Thisworkshopisdesignedtoproduce1,500thousandtonsqualitiesingots.Three60tonsBOFwhicharebrownoxygenfromtheirtopadoption“threeblowingtwo”.Inthewhile,therefiningequipmentRHandCAS-OBareusedforraisingthesteelqualityandhighefficientcontinuouscastingof100%.Computerbeingoperatedautomaticallycontrolthetechnologicalprocessofwholeplantdynamicallyandsatirically.Thisdesigninclude:thebalanceofmaterialandquantityofheat;thedesignofshapeandequipmentoftheworkshops.Keywords:BOFofblowingaironthetopandbottom;Equipmentofblowingoxygen;Continuouscasting;plantdynamically;plantsatirically目錄摘要……………….IABSTRACT……………………...Ⅱ1緒論 11.1本課題來源，意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.2國內(nèi)外現(xiàn)狀 11.3國內(nèi)外復(fù)合吹煉技術(shù)的最新進(jìn)展 21.4國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的新進(jìn)展 32廠址選擇 53頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡與熱平衡計(jì)算 63.1物料平衡計(jì)算 63.1.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù) 63.1.2計(jì)算步驟：以100kg鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算 73.2熱平衡計(jì)算 133.2.1基本數(shù)據(jù) 133.2.2計(jì)算過程（以100kg鐵水為基礎(chǔ)） 144氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì) 174.1轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 174.1.1轉(zhuǎn)爐的公稱容量 174.1.2轉(zhuǎn)爐爐型選擇 174.1.3轉(zhuǎn)爐爐型主要參數(shù) 174.2爐襯設(shè)計(jì) 184.3高寬比核定 195氧槍設(shè)計(jì) 205.1噴頭設(shè)計(jì) 205.2槍體設(shè)計(jì) 216氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計(jì) 226.1轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主廠房設(shè)計(jì) 226.2轉(zhuǎn)爐煉鋼車間主要設(shè)備 236.3連鑄跨的參數(shù)設(shè)置及其設(shè)備 257車間生產(chǎn)過程概述 297.1車間總體布置與組成 297.2煉鋼廠生產(chǎn)過程所采用的先進(jìn)設(shè)備及技術(shù) 298車間人員編制 318.1煉鋼車間定員表 318.2連鑄車間定員表 339技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 359.1單位產(chǎn)品的收入估算表 359.2成本估算表 3510結(jié)論 37致謝 39參考文獻(xiàn) 40附錄A:外文文獻(xiàn) 41附錄B:中文翻譯 501緒論1.1本課題來源，意義及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：來源：眾所周知，煉鋼生產(chǎn)環(huán)節(jié)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中處于整個(gè)生產(chǎn)流程的中間部位，起承上啟下的作用，可謂鋼產(chǎn)品生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)；而在獨(dú)立的鋼廠，即煉鋼—軋鋼以及鋼的深加工型企業(yè)里，煉鋼是決定產(chǎn)品產(chǎn)、質(zhì)量的首要一步。煉鋼環(huán)節(jié)的任何延誤或產(chǎn)、質(zhì)量波動(dòng)都會(huì)影響前后生產(chǎn)工序的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。這都與煉鋼車間（廠）的設(shè)備、工藝、組織管理等因素有關(guān)。所以在新建廠設(shè)計(jì)或舊廠進(jìn)行技術(shù)改造的起始階段就應(yīng)當(dāng)處理好相關(guān)的各種問題，為正常生產(chǎn)，保持良好的運(yùn)轉(zhuǎn)秩序打下基礎(chǔ)。意義：基于我對(duì)鋼鐵冶金生產(chǎn)工藝學(xué)的了解，通過工藝設(shè)計(jì)使我對(duì)國內(nèi)外鋼鐵生產(chǎn)工藝流程、主要技術(shù)條件、冶金計(jì)算、冶金設(shè)備等實(shí)際生產(chǎn)情況有較全面的了解和掌握，使自已成為符合鋼鐵廠需要的合格專業(yè)技術(shù)人才。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀：前言：2012年中國鋼產(chǎn)量達(dá)到2.22億t，是世界上第一產(chǎn)鋼大國。而煉鋼是鋼鐵生產(chǎn)的主要工序，對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種范圍具有決定性影響。轉(zhuǎn)爐是目前國內(nèi)外最主要的煉鋼設(shè)備，世界上約有600座轉(zhuǎn)爐在運(yùn)行，約占全球粗鋼產(chǎn)量的60%。在我國，粗鋼產(chǎn)量的80%以上由轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。鞍鋼、武鋼等大型鋼廠多采用全轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)。全世界現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r參見表1-1。轉(zhuǎn)爐的分類：按吹煉設(shè)施的布置，轉(zhuǎn)爐大體分為頂吹轉(zhuǎn)爐、底吹轉(zhuǎn)爐和復(fù)吹轉(zhuǎn)爐三類。1952年奧地利的林茨和多納維茨鋼廠合作發(fā)明了第一座氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，1960年世界氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的鋼產(chǎn)量占全球粗鋼產(chǎn)量的比率不到5%。20世紀(jì)70年代該技術(shù)發(fā)展較快，占全球粗鋼產(chǎn)量的比率提高到40%，到20世紀(jì)80年代初提高到60%以上。1968年德國馬克西姆利安鋼廠又成功開發(fā)了氧氣底吹轉(zhuǎn)爐。到20世紀(jì)70年代，底吹轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力達(dá)到3000萬噸。1977年美國瓊斯—?jiǎng)诜蛄止局ゼ痈鐝S建成了2座225t氧氣底吹轉(zhuǎn)爐，接著日本川崎制鐵公司千葉廠也投產(chǎn)了230t底吹轉(zhuǎn)爐，稱為Q—BOP法。20世紀(jì)70年代中期至80年代初期，法國鋼鐵研究院、盧森堡阿爾貝德公司等十幾個(gè)國家的煉鋼廠先后開展了頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐實(shí)驗(yàn)研究。1980年3月，日本住友金屬工業(yè)公司鹿島廠250t復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐正式投入生產(chǎn)。頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐的種類繁多，以底部吹人氣體的種類劃分，可分為強(qiáng)攪拌型和弱攪拌型，如日本新日鐵大分廠采用的ID—OB法為強(qiáng)攪拌型，底吹氧氣強(qiáng)度為0．15～0.80m3/(t·min)；而法國鋼研院和阿爾貝德公司開發(fā)的IBE法為弱攪拌型，該法采用多孔磚底吹N2、Ar，底吹供氣強(qiáng)度為0.07～0.15m3/(t·min)。表1-1現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展歷程時(shí)間特點(diǎn)說明1952～1970大型化以轉(zhuǎn)爐大型化技術(shù)為核心，“三吹二”或“二吹一”模式，逐步完善轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝與設(shè)備。1970～1990復(fù)合吹煉連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的穩(wěn)定性提出更高要求。1990～現(xiàn)在潔凈鋼冶煉社會(huì)對(duì)潔凈鋼的生產(chǎn)需求日益提高，迫切需要建立起一種全新的。能大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)純凈鋼的生產(chǎn)體系。(1)頂吹氧氣、底吹惰性氣體法。這種方法為強(qiáng)攪拌型復(fù)吹法，代表技術(shù)有LBE、ID—KG、LD—OBT和NK一(BIJ)一AB)等。此技術(shù)底部供氣元件易維護(hù)、壽命長、操作工藝較簡單、適應(yīng)鋼種范圍廣，在世界上廣為采用，中國的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐絕大多數(shù)采用該法。(2)頂?shù)讖?fù)合吹氧法。這一方法屬于強(qiáng)化冶煉型，代表技術(shù)有：BSC—BAP、LD—HC、SHB、SIB—P和K—（BP）等，歐洲和日本采用此法較多。(3)頂吹氧氣、底吹氧氣和燃料法。此法可顯著提高廢鋼比，代表技術(shù)有KMS和KS等，其中KS法在底吹氧的同時(shí)噴人煤粉。鋼鐵料可100%采用廢鋼，德國應(yīng)用了該技術(shù)。1.3國內(nèi)外復(fù)合吹煉技術(shù)的最新進(jìn)展(1)蒂森公司TBM法早在20世紀(jì)70年代末期，蒂森公司通過一系列的研究試驗(yàn)，確立了TBM法復(fù)合吹煉技術(shù)。該法是從轉(zhuǎn)爐底部向熔池吹人N2、Ar。多年來，蒂森公司的布魯克豪森廠2座380t轉(zhuǎn)爐、貝克爾韋特廠3座260t轉(zhuǎn)爐和盧森堡阿爾貝德馬里蒂姆廠2座300t轉(zhuǎn)爐均采用TBM法復(fù)合吹煉，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)成本亦有所降低。采用IBM法復(fù)合吹煉，鋼水收得率提高、造渣劑加入量減少、合金回收率高、氧槍及爐襯壽命延長，使鋼的生產(chǎn)成本降低約5馬克/t鋼。此外，IBM法曾出售給印度一家鋼廠，在生產(chǎn)實(shí)踐中也取得了良好的脫磷效果。2001年我國梅山冶金公司150t轉(zhuǎn)爐引進(jìn)了IBM技術(shù)，運(yùn)行結(jié)果表明，IBM法具有良好的脫磷能力。(2)阿爾貝德薩爾鋼公司LBE法伏林根廠3座150t轉(zhuǎn)爐采用LBE法復(fù)合吹煉。生產(chǎn)實(shí)踐證明，LBE法復(fù)吹技術(shù)透氣元件壽命長，可大幅度調(diào)節(jié)吹氣量；操作簡便；流經(jīng)爐底布置的12個(gè)透氣磚的氣流可以保持恒定，透氣磚沿爐底呈圓周布置；攪拌氣體的輸入管線可從轉(zhuǎn)爐耳軸經(jīng)球型接頭引入轉(zhuǎn)爐爐底；利用聲波對(duì)爐內(nèi)成渣過程進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。采用LBE法復(fù)合吹煉取得了下列效果：①爐渣中F(O含量降低約2.5%)；②金屬收得率提高約0.5%；③石灰耗量約減少5kg/t鋼；④不經(jīng)脫氣處理的鋼中碳含量可達(dá)0.02%；⑤轉(zhuǎn)爐出鋼成分、溫度均勻。由于LBE法復(fù)吹具有諸多優(yōu)點(diǎn)，被歐洲一些鋼廠及新日鐵室蘭廠廣泛采用。(3)新日鐵公司ID－AB復(fù)吹技術(shù)早在1979年末，新日鐵公司大分廠340t轉(zhuǎn)爐、八幡－煉鋼150t轉(zhuǎn)爐、八幡三煉鋼320t轉(zhuǎn)爐以及名古屋廠均相繼把原有頂吹轉(zhuǎn)爐改造成了IJ－OB復(fù)吹轉(zhuǎn)爐。此外，新日鐵還開發(fā)了IJ－AB復(fù)吹技術(shù)，從轉(zhuǎn)爐底部吹人惰性氣體，如君津二煉鋼300t轉(zhuǎn)爐、君津—煉鋼220t轉(zhuǎn)爐。1990年新日鐵向?qū)氫撦敵隽?IJ)－AB技術(shù)。日本新日鐵采用預(yù)脫磷硫－BOF－精煉－CC工藝生產(chǎn)海洋結(jié)構(gòu)用高級(jí)管線鋼，達(dá)到碳(0.001%)、全氧(0.0025%)、氮(0.0015%)、磷(0.0025%)、硫(0.0003%)和氫(0.0001%)之和為0.0069%。(4)住友金屬SIB法住友金屬發(fā)明了SIB復(fù)合吹煉技術(shù)，從轉(zhuǎn)爐底部吹入N2、Ar、CO2、O2四種混合氣體，其中O2約占15%。底部噴嘴采用雙層套管式，爐底安裝了4支噴嘴，轉(zhuǎn)爐采用活爐底，可進(jìn)行更換，爐底采用Mg-C質(zhì)磚，最初爐底壽命僅為700～1000次。最近已將透氣元件改為透氣磚，透氣磚為Mg-C磚，每塊透氣磚內(nèi)鑲嵌56～60根耐熱不銹鋼管，不銹鋼管直徑為2mm。SIB法復(fù)吹轉(zhuǎn)爐由于從底部噴入部分氬氣，因此，應(yīng)增設(shè)C的制備系統(tǒng)。一般從轉(zhuǎn)爐廢氣中回收，要求CO2純度>99.25%，水分≤0.0002%。由于采用S'IB復(fù)合吹煉技術(shù)，擴(kuò)大了轉(zhuǎn)爐冶煉超低碳鋼種的范圍，同時(shí)獲得了良好的操作指標(biāo)。(5)川崎制鐵公司LD—KGC和K—BOP法川崎制鐵公司開發(fā)出兩種不同類型的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，即K—BOP和ID—KGC。K—BOP在底吹噴嘴噴人石灰的同時(shí)，還吹人一部分氧氣；ID—(GC)則在底吹噴嘴噴吹惰性氣體的同時(shí)，用頂槍吹氧。（IJ)一KGC通過提高底吹惰性氣體流量來增加熔池的攪拌力；K—BOP法在精煉末期，混合底吹惰性氣體與氧氣來增加熔池?cái)嚢?。生產(chǎn)中，LD—KGC法使用CO氣體；K—BOP法使用CO2氣體。(6)日本鋼管公司NK—CB復(fù)吹技術(shù)日本鋼管公司開發(fā)了NK—CB復(fù)吹技術(shù)，并先后在福山一煉鋼廠180t轉(zhuǎn)爐和福山二煉鋼廠250t轉(zhuǎn)爐上采用。從轉(zhuǎn)爐底部噴吹CO2氣體，冶煉極低碳鋼時(shí)吹人N2和，底部噴入氣體量≤0.1m3/(t·rain)，采用單管噴嘴，爐底設(shè)4支噴嘴。采用NK—CB復(fù)吹技術(shù)冶煉低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼時(shí)，金屬收得率可提高0.6,鐵合金消耗有所降低，其中鋁降低0.35kg/t鋼，F(xiàn)e-Mn降低1.2kg/t鋼；石灰消耗降低3kg/t鋼，轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間可縮短1min。(7)轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法脫磷目前，單用轉(zhuǎn)爐工藝磷含量可達(dá)到0.004～0.01。其高低取決于鐵水的硅和磷含量。根據(jù)渣量來確定鐵水硅含量，在脫磷期間形成的POS是一定的。在日本，鐵水脫磷后再進(jìn)行少渣吹煉比較普及。采用轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法脫磷，鋼水含磷可達(dá)0.004。然而，在這種情況下必須注意的是，鐵水脫磷必須先脫硅，轉(zhuǎn)爐冶煉超低硅鐵水，具有少渣操作的優(yōu)越性。另一方面，這一工藝廢鋼比低。采用雙聯(lián)法，第一座轉(zhuǎn)爐的爐渣扒掉，第二座轉(zhuǎn)爐出鋼后爐渣返回到第一座轉(zhuǎn)爐，用于下一爐次鐵水脫磷，使轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)磷含量達(dá)0.003。如果出鋼時(shí)帶少量渣，渣中P2O5還原可使鋼水回磷。此外，添加含磷合金元素和錳鐵，也能引起磷含量增加，最終產(chǎn)品的磷含量比轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)的磷含量高出0.001左右。由此表明，選擇合適的工藝步驟，可得到磷含量為0.003%～0.004%的鋼。1.4國內(nèi)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的新進(jìn)展我國1964年第一座30t轉(zhuǎn)爐在首鋼建成投產(chǎn)至今，轉(zhuǎn)爐技術(shù)發(fā)展迅速,已成為我國最主要的煉鋼方法。目前轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量已占我國鋼產(chǎn)量的80%以上，超過1.6億t，武鋼、鞍鋼等大型鋼鐵廠鋼產(chǎn)量的100%采用轉(zhuǎn)爐工藝生產(chǎn)。(1)鐵水預(yù)處理鐵水質(zhì)量的好壞直接影響轉(zhuǎn)爐煉鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量。國外先進(jìn)鋼鐵廠一般均采用全量鐵水預(yù)處理，日本絕大多數(shù)鋼廠采用鐵水全量“三脫”(脫Si、P、S)，歐美鋼廠以預(yù)脫硫?yàn)橹?。近幾年，由于潔凈鋼的需求日益增加，我國鐵水預(yù)處理迅速推廣，不少鋼廠已達(dá)到國際先進(jìn)水平。如寶鋼二煉鋼廠250t轉(zhuǎn)爐已實(shí)現(xiàn)100%鐵水預(yù)處理，其中35%進(jìn)行預(yù)脫磷處理，處理后鐵水含硫量低于0.00396，含磷量低于0.0025%。武鋼二煉鋼廠的KR法在粉劑消耗、攪拌頭壽命、處理溫降和生產(chǎn)成本等方面的指標(biāo)已優(yōu)于德國蒂森鋼廠。我國鐵水預(yù)處理以預(yù)脫硫?yàn)橹?處理方法多為機(jī)械攪拌法和噴吹法。采用CaO基脫硫劑比一般噴吹法具有脫硫效率高、處理后硫含量低、處理時(shí)間短等優(yōu)勢。但與鎂基脫硫劑噴吹法比較，KR法溫降大，鐵損高。比較混合噴吹、復(fù)合噴吹和純鎂噴吹三種鎂基脫硫劑工藝，純鎂噴吹法脫硫效率高，處理后鋼水含硫最低可達(dá)0.0003,工藝簡單、渣量少、溫降和鐵損小，設(shè)備投資少、生產(chǎn)成本低。如武鋼二煉鋼廠KR法脫硫成本為20元/t鋼，武鋼一煉鋼廠純鎂噴吹法的處理成本僅為14.96元/t鋼。(2)轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉我國轉(zhuǎn)爐通過應(yīng)用濺渣護(hù)爐技術(shù)，爐齡已達(dá)到國際先進(jìn)水平。2004年，全國轉(zhuǎn)爐平均爐齡4674爐。我國自主開發(fā)的長壽復(fù)吹轉(zhuǎn)爐工藝技術(shù)成功地解決了底吹噴嘴與爐齡不同步的技術(shù)難題。2004年2月武鋼再次創(chuàng)造了30368次我國最高轉(zhuǎn)爐爐齡紀(jì)錄，復(fù)吹比達(dá)100％，全程底部供氣元件不更換。寶鋼在300t轉(zhuǎn)爐上開展了少渣煉鋼工業(yè)性試驗(yàn)。通過工業(yè)試驗(yàn)，掌握了少渣吹煉的工藝特點(diǎn)和規(guī)律，寶鋼轉(zhuǎn)爐少渣吹煉生石灰單耗達(dá)到11.3kg/t，輕燒白云石單耗達(dá)到6.3kg/t，轉(zhuǎn)爐渣量僅為常規(guī)渣量的三分之一。通過少渣吹煉，在吹煉終點(diǎn)碳含量大于0.10%的情況下，錳的收得率在50%以上。本鋼150t轉(zhuǎn)爐是原120t轉(zhuǎn)爐擴(kuò)容改造的，爐容比僅為0.62，采用長壽復(fù)吹工藝后，供氧強(qiáng)度從2.3m3/(t·min)提高到3.7m3/(t·min)，冶煉周期從50分鐘縮短到30分鐘，年鋼產(chǎn)量提高100萬噸，經(jīng)濟(jì)效益顯著。太鋼第二煉鋼廠1號(hào)轉(zhuǎn)爐是由奧鋼聯(lián)引進(jìn)的復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，生產(chǎn)不銹鋼，而2號(hào)、3號(hào)轉(zhuǎn)爐原為傳統(tǒng)的80t頂吹轉(zhuǎn)爐，生產(chǎn)碳鋼。為了擴(kuò)大品種，提高產(chǎn)品質(zhì)量，太鋼與鋼鐵研究總院合作，在2004年4月將2座頂吹轉(zhuǎn)爐改造為復(fù)吹轉(zhuǎn)爐。2廠址選擇本設(shè)計(jì)廠址選在吉安區(qū)市郊，隨著江西省經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各行業(yè)對(duì)鋼材的需求也在不斷上升。尤其是特種鋼材，而且人們的注意力也逐漸移向鋼材的高質(zhì)量，為了充分利用當(dāng)?shù)刭Y源條件促進(jìn)其他部門的發(fā)展，在吉安附近建立一個(gè)鋼廠是很迫切的。同時(shí)，優(yōu)越的地理位置更提供給我們在吉安市郊建設(shè)鋼廠的條件：吉安境內(nèi)有自北向南縱貫的京九鐵路，105國道和由東向西的319國道及“三南”公路，是連接北京、西南、華南、福建、港澳地區(qū)的天然紐帶，交通便利，可以外購廢鋼，大噸位運(yùn)輸。吉安市區(qū)工業(yè)發(fā)達(dá)，鋼資源豐富，而且人口眾多，勞動(dòng)力充足。吉安市貿(mào)易發(fā)達(dá)，進(jìn)出口條件優(yōu)惠，美，澳，日等多國在此均有貿(mào)易，有投資優(yōu)勢。再技術(shù)改進(jìn)上也有優(yōu)勢。由此，本設(shè)計(jì)中年產(chǎn)150萬噸良坯，以碳結(jié)鋼、合結(jié)鋼，彈簧鋼為主的轉(zhuǎn)爐鋼廠選在吉安市郊的公路鐵路沿線處。 3頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡與熱平衡計(jì)算3.1物料平衡計(jì)算3.1.1計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)基本數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及其成份表（3-1）；金屬料——鐵水和廢鋼成分（表3-1）造渣用熔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）；其它工藝參數(shù)設(shè)定值表（表3-4）表3-1冶煉鋼種鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值成分類別CSiMnPS鋼種Q235設(shè)定值鐵水設(shè)定值廢鋼設(shè)定值終點(diǎn)鋼水設(shè)定值*5≤0.045≤0.0504.300.680.590.190.0450.0300.0300.10痕跡0.190.0190.029*[C]和[Si]按實(shí)際生產(chǎn)情況選取；[Mn]、[P]和[S]分別按鐵水成分的30%、10%、55%留在鋼水中設(shè)定。表3-2原材料成分成分類別CaOSiO2Mg0Al2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分燒堿石灰螢石輕燒白云爐襯焦炭87.02.503.601.500.500.100.064.640.101.304.500.600.601.5089.000.900.101.5034.70.8027.31.2036.01.503.3276.50.281.6016.8FeO0.5881.712.25.52表3-3鐵合金成分(分子)及其回收率(分母)CSiMnAlPSFe硅鐵錳鐵-73.00/750.50/802.5/00.05/1000.03/10023.92/1006.60/85*0.50/7567.80/80-0.23/1000.13/10024.74/100*15%的C生成CO2。表3-4其它工藝參數(shù)設(shè)定值名稱參數(shù)名稱參數(shù)終渣堿度螢石加入度輕燒白云石 爐襯蝕損量%CaO/%SiO2=3.0為鐵水的0.5%為鐵水的2%為鐵水的0.3%渣中鐵損氧氣純度爐氣中自由氧含量氣化去硫量為渣量的4%99%余者為N20.5%(體積比)占總?cè)チ蛄康?/3終渣含量∑FeO按(FeO)=1.35(Fe2O3)折算12%，而（Fe2O3）/∑(FeO)=1/3,即（Fe2O3）=4.8%，（FeO）=7.9%金屬中[C]的氧化物85%C氧化為CO，15%氧化為CO2煙塵量為鐵水量的1.5%（其中FeO為83%，F(xiàn)e2O3為12%廢鋼量由熱平衡計(jì)算確定，本計(jì)算結(jié)果為鐵水量的21.38%，即廢鋼比為17.6%噴濺鐵損為鐵水量的0.2%3.1.2計(jì)算步驟：以100kg鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算第一步、計(jì)算脫氧和合金化前的總渣量及其成份總渣量包括鐵水中元素氧化，爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。其各項(xiàng)成渣量及成分分別列于3-5，3-6，3-7?？傇考捌涑煞秩绫?-8所示第二步：計(jì)算氧氣消耗量氧氣消耗量是消耗項(xiàng)目與供入項(xiàng)目之差，詳見表3-10所示表3-5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CSiMnPSFe[C]→{CO}4.20×85%=3.5704.7608.330[C]→{CO2}4.20×15%=0.6301.6802.310[Si]→(SiO2)0.6800.7771.457[Mn]→(MnO)0.4000.1160.516[P]→(P2O5)0.1710.2210.392[S]→{SO2}0.012×1/3=0.0040.0040.008[S]+(CaO)→(CaS)+(O)0.012×2/3=0.008-0.004*0.018(CaS)[Fe]→(FeO)0.821×56/72=0.6390.1830.821[Fe]→(Fe2O3)0.821×112/160=0.3230.1380.461入渣入渣入渣入渣入渣(表3-8)入渣(表3-8)合計(jì)6.4257.875入渣組分之和：3.665成渣量*由CaO還原出的氧量；消耗的CaO量0.008×56/32=0.014kg表3-6爐襯蝕損的成渣量爐襯蝕損量成渣組分（kg）氣態(tài)產(chǎn)物（kg）耗氧量（kg）0.3(據(jù)表2-4)CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O30.00450.0100.22950.00080.0048C→CO0.3×16.8%×85%×28/12=0.100C→CO20.3×16.8%×15%×44/12=0.028C→CO,CO20.3×16.8%(85%×16/12+15%×32/12)=0.077合計(jì)0.24960.1280.077表3-7加入熔劑成渣量類別加入量成渣組分(kg)氣態(tài)產(chǎn)物(kg)(kg)CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2螢石輕燒白云山石灰0.524.95*10.0060.0030.0220.0080.0080.0050.0010.4450.6940.5460.0160.0244.289*20.1780.1240.0740.0250.0050.00670.0080.720.0050.22970.001*3合計(jì)成渣量4.9890.7270.1620.1060.0330.0100.0080.4456.4800.0130.94970.001*1石灰加入量計(jì)算如下：由表3-5~3-7可知，渣中已含（CaO）=-0.014+0.0045+0.006+0.694=0.6905kg渣中已含（SiO2）=1.457+0.01+0.022+0.016=1.505kg因設(shè)定的終渣堿度為R=3.0故石灰加入量[R·∑(SiO2)-∑(CaO)]/(%CaO石灰-R×%SiO2石灰)(3-1)=(3×1.505-0.6905)/(84.7%-3×2.5%)=4.95kg*2為(石灰中CaO含量)-(石灰中S→CaS的CaO量)。*3為由CaO還原出的氧量，計(jì)算方法同表3-5之注表3-8總渣量及其成分爐渣成分CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合計(jì)元素氧化石灰成渣爐襯輕燒白云石螢石成渣量1.4570.5160.821①0.461②0.3920.0184.2890.1240.1780.0740.0250.0050.0070.0040.0100.2300.0010.0050.6940.0160.5460.0240.0060.0220.0030.0080.0080.4450.0050.0013.6654.7020.2501.280.498總渣量%4.9931.6290.9570.1070.5160.8210.4990.4450.4020.02648.0315.679.211.034.967.904.804.283.870.2510.395100*總渣量計(jì)算如下：因?yàn)楸?-8中除FeO和Fe2O3發(fā)外的渣量為：4.993+1.629+0.957+0.107+0.516+0.445+0.402+0.026=9.075kg，而終渣∑（FeO）=12%(表3-4)，故總渣量為：9.075/(100-12.7)%=10.395kg①(FeO)量=10.395×7.9%=0.821kg②(Fe2O3)量=10.395×4.8%-0.025-0.005-0.008=0.461kg第三步：計(jì)算爐氣及其成分表3-9，3-111)礦石,煙塵中的鐵及氧量：假定礦石中的 FeO、Fe2O3全部被還原成鐵，則有：煙塵帶走鐵量=1.50×(83.00%×56/72+12.00%×112/160)=1.095kg煙塵消耗氧量=1.50×(83.00%×16/72+12.00%×48/160)=0.330kg其它造渣劑的Fe2O3帶入量和氧量忽略不計(jì)2)爐氣成分、重量及體積①當(dāng)前爐氣體積V1由元素氧化和造渣劑帶入的氣體重量見下表表3-9氣體來源及重量、體積來源鐵水/kg爐襯/kg輕燒白云石/kg石灰/kg螢石合計(jì)體積/Nm3*COCO2SO2H2O8.330.1002.310.0280.7200.22970.0080.0050.0088.4303.2880.0080.0136.7451.6720.0030.016合計(jì)10.6480.1280.7200.23470.00811.739V1=8.436*氣體體積=氣體重量×22.4/氣體分子量②當(dāng)前氧氣消耗重量及體積表3-10氧氣消耗量元素氧化煙塵鐵氧化爐襯碳氧化石灰硫還原氧合計(jì)耗氧量/kg7.8750.3300.077-0.0018.281則當(dāng)前實(shí)際氧氣消耗的體積量：VO2=8.281×22.4/32=5.797Nm3③爐氣總體積Vg，爐氣總體積為：Vg=元素氧化生成的體積+水蒸氣的體積+爐氣中自由體積+爐氣中氮?dú)怏w積即Vg=V1+{O2}爐氣×Vg+[VO2+{O2}爐氣×Vg×{N2}氧氣/{O2}氧氣，式中，{O2}爐氣為爐氣中自由氧含量，0.5%；{N2}氧氣為氧氣中氮?dú)獬煞?；{O2}氧氣為氧氣中氧氣成分。整理得：(3-2)=[8.436+5.797×0.5%/99.5%]/[1-0.5%-0.5%×0.5%/99.5%]=8.508Nm3④爐氣中自由氧體積及重量Vf=0.5%×8.508=0.5%Vg=0.043Nm3Wf=32×0.043/22.4=0.061kg⑤爐氣中氮?dú)鈿怏w體積及重量Vn2=(5.797+0.043)×0.5%/99.5%=0.029Nm3Wn2=28×0.029/22.4=0.037kg表3-11爐氣組元的重量和體積爐氣組元COCO2SO2O2N2H2O合計(jì)重量/kg體積/Nm3體積百分?jǐn)?shù)8.4303.2880.0080.0610.0370.01311.8376.7451.6720.0030.0430.0290.0168.50879.2819.650.040.510.340.21003)充入氧氣消耗量及體積WO2∑=8.281+0.061+0.037=8.379kgVO2∑=22.4×(8.281+0.061)/32+22.4×0.037/28=5.846+0.030=5.869Nm3第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量表3-12吹煉中鐵水的各項(xiàng)損失吹損元素氧化*煙塵鐵損渣中鐵珠噴濺鐵損重量/kg鐵損合計(jì)6.4251.09510.395×5%=0.520100×0.2%=0.28.240*鐵水元素氧化：4.2+0.68+0.40+0.171+0.012+0.639+0.323=6.425kg鋼水重量為Wm=100.00-8.240=91.76kg即鋼水收得率為91.76%表3-13未加廢鋼的物料平衡表收入支出項(xiàng)目重量%項(xiàng)目重量%鐵水 10086.18石灰4.954.27螢石0.50.43輕燒白云石21.72爐襯0.30.26氧氣8.2817.14合計(jì)116.031100鋼水91.7678.96爐渣10.3958.94爐氣11.83710.19噴濺0.2000.17煙塵1.5001.29渣中鐵珠0.5200.45116.212100計(jì)算誤差=(116.031-116.212)/116.031×100%=-0.16%第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡(1)廢鋼中各元素氧化量表3-14廢鋼中各元素氧化量元素CSiMnPS廢鋼成分/%終點(diǎn)鋼水/%氧化量/%0.250.550.0300.030痕跡0.190.0190.0290.080.250.360.0110.001(2)廢鋼中各元素氧化量耗氧量，氧化產(chǎn)量表3-1521.38kg廢鋼中元素氧化產(chǎn)物及成渣量元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量耗氧量產(chǎn)物量CSiMnPS[C]→(CO)[C]→(CO2)[Si]→(SiO2)[Mn]→MnO[P]→(P2O5)S]→(SO2)[S]+(CaO)→(CaS)+(O)21.38×0.08%×85%=0.014521.38×0.08%×15%=0.002521.38×0.25%=0.05321.38×0.36%=0.07721.38×0.011%=0.00221.38×0.001%×1/3=0.0000721.38×0.008%×2/3=0.000140.0145×16/12=0.0190.0025×32/12=0.0070.053×32/28=0.0610.077×16/55=0.0220.002×80/62=0.0020.00007-0.000070.0145×28/12=0.0340.0025×44/12=0.0090.053×60/28=0.1140.077×71/55=0.0990.002×142/62=0.0040.000140.00035合計(jì)0.14920.111成渣量0.260廢鋼進(jìn)入鋼水中的重量=21.38-0.1492=21.2308kg進(jìn)入爐氣中的氣體重量=0.034+0.009+0.00014=0.043kg加入廢鋼后的物料平衡，將表3-15和表3-13的相應(yīng)數(shù)據(jù)合并得加入廢鋼后的物料表見表3-16和表3-17表3-16加入廢鋼后的物料平衡表(以100kg鐵水為基礎(chǔ))收入支出項(xiàng)目重量項(xiàng)目重量鐵水100廢鋼21.38石灰4.95螢石0.5輕燒白云石2爐襯0.3氧氣8.281+0.111=8.392合計(jì)137.522鋼水91.76+21.2308=112.911爐渣10.395+0.260=10.655爐氣11.837+0.033=11.880噴濺0.200煙塵1.500渣中鐵珠0.520合計(jì)137.746表3-17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)目重量%項(xiàng)目重量%鐵水廢鋼石灰螢石輕燒白云石爐襯氧氣合計(jì)82.3917.614.080.411.650.256.91113.3072.7215.543.600.361.470.226.10100鋼水爐渣爐氣噴濺煙塵渣中鐵珠合計(jì)93.098.789.73113.4982.027.748.630.141.090.38100計(jì)算誤差：(113.30-113.49)/113.30×100%=-0.17%第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡錳鐵，硅鐵加入量根據(jù)鋼種成分中限(表3-1)和鐵合金成分及其收得率(表3-3)算出錳鐵和硅鐵加入量。錳鐵加入量WMn的計(jì)算為：WMn=[(Mn)鋼種%-[Mn]終點(diǎn)%]/(錳鐵Mn%×Mn收得率%)×鋼水量(3-3)=[(0.55%-0.19%)/(67.8%×80%)]×93.09=0.62kg硅鐵加入量為WFe-Si：WSi=[([Si]鋼種%-[Si]終點(diǎn)%)×(加入猛鐵鋼水量-[Si]/(硅鐵含Si%×Si回收率)(3-4)=[(0.25%-0)×(93.09+0.62)-0.62×0.5%×75%]/(73%×75%)=0.2320/(73%×75%) =0.42kg鐵合金中元素的燒損量和產(chǎn)物量。 表3-18鐵合金元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量類別元素?zé)龘p量脫氧量成渣量爐氣量進(jìn)入鋼中量/kg錳鐵CMnSiPSFe0.62×6.60%×15%=0.0060.0160.0220.62×6.6%×85%=0.0340.62×67.8%×20%=0.0840.0240.1080.62×67.8%×80%=0.3360.62×0.5%×25%=0.00080.00080.00160.62×0.5%×75%=0.0020.62×0.23%=0.0010.62×0.13%=0.0010.62×24.74%=0.153合計(jì)0.09080.04080.10960.022 0.527硅鐵AlMnSiPSFe0.42×2.5%=0.010.010.0060.42×0.5%×20%=0.00040.00010.00050.42×0.5%×80%=0.0020.42×73%×25%=0.0770.0880.1650.42×73%×75%=0.2300.42×0.05%=0.00020.42×0.03%=0.00010.42×23.92%=0.100合計(jì)0.0880.0980.1720.332總計(jì)0.17880.1388*0.28160.0220.859*0.1388kg的氧量為脫氧劑總脫氧量終點(diǎn)鋼水含氧量可根據(jù)終點(diǎn)[C]=0.1%和[C]×[O]=0.0023即[O]=0.0023/0.1=0.023%則出鋼時(shí)氧的重量=0.023%×93.09=0.0214kg，此氧量還不能滿足脫氧劑的耗氧量，其差值是由于出鋼時(shí)鋼水二次氧化所獲得的氧。(2)脫氧和合金化后鋼水成分C：0.10%+0.034/(93.09+0.859)×100%=0.136%Si：(0.002+0.230)/(93.09+0.859)×100%=0.247%Mn：0.19%+(0.336+0.002)/(93.09+0.859)×100%=0.55%P：0.019%+(0.001+0.0002)/(93.09+0.859)×100%=0.020%S：0.029%+(0.001+0.0001)/(93.09+0.859)×100%=0.030%可見含量尚未達(dá)到設(shè)定值，為此需向鋼包內(nèi)加入焦粉增碳，焦粉成分見表(3-2)其加入量Wj=([C]鋼種中限-[C]脫氧后)%×鋼水量/[焦粉含碳量(%)×C](3-5)=(0.18-0.136)%×(93.09+0.859)/(81.7%×75%)=0.067kg加入0.067kg的焦粉后，鋼水的含碳量可達(dá)0.18%焦粉生成物如表3-19表3-19焦粉生成產(chǎn)物碳燒損量耗氧量氣體量*/kg成渣量/kg碳入鋼量/kg0.067×81.7%×25%0.014×32/120.014×44/12+0.0670.067×12.2%0.067×81.7%×75%×(0.58+5.52)%=0.014=0.037=0.055=0.008=0.041*是CO2、H2O和揮發(fā)分之總和(未計(jì)揮發(fā)分燃燒的影響)(4)脫氧和合金化后的總物料平衡將以上結(jié)果合并后可得脫氧和合金化后的總物料平衡表 表3-20總物料平衡表收入支出項(xiàng)目重量%項(xiàng)目重量%鐵水82.3971.90廢鋼17.6115.37石灰4.083.56螢石0.410.36輕燒白云石1.651.44爐襯0.250.22氧氣6.91+0.1388+0.037=7.0866.18硅鐵0.420.37錳鐵0.620.54焦粉0.0670.06鋼水93.09+0.859+0.041=93.9982.01爐渣8.78+0.2816+0.008=9.0707.91噴濺0.160.14煙塵1.241.08渣中鐵珠0.430.38爐氣9.79+0.022+0.055=9.8678.61 合計(jì)114.583100114.613100計(jì)算誤差=(114.583-115.613)/114.583×100%=-0.03%3.2熱平衡計(jì)算3.2.1基本數(shù)據(jù)(1)物料平均熱容及其熔化潛熱表3-21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/kg.k)熔化潛熱(kJ/kg)液態(tài)或氣態(tài)平均熱容(kJ/kg.k)0.7450.6991.0470.9962182722092092090.8370.8371.2481.137入爐物料及產(chǎn)物的溫度表3-22入爐物料及產(chǎn)物的溫度名稱入爐物料產(chǎn)物鐵水廢鋼其它原料爐渣爐氣煙塵溫度/°C12502525與鋼水相同14501450熔入鐵液中元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值表3-23熔入鐵溶液中元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值元素CSiMnPS熔入1%元素使鐵熔點(diǎn)降低值/°C使用含量范圍1%7075808590100<11.02.02.53.03.540853025≤3≤15≤0.7≤0.08另外，O、H、N三種元素共降低鐵水熔點(diǎn)值為6°C（4）煉鋼反應(yīng)熱效應(yīng)表3-24煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)反應(yīng)類型化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)kJ/kmol熱效應(yīng)kJ/kg組元氧化反應(yīng) 成渣反應(yīng)分解反應(yīng)[C]+1/2{O2}={CO}[C]+{O2}={CO2}[Si]+{O2}=(SiO2){Mn}+{O2}=(MnO2)2[P]+5/2{O2}=(P2O5)[Fe]+1/2{O2}=(FeO)2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3)(SiO2)+2(CaO)=(2CaO·SiO2)P2O5+4(CaO)=(4CaO·P2O5)CaCO3=(CaO)+{CO2}MgCO3=(MgO)+{CO2}-139420-418072-817682-361740-1176563-238229-722432-97133-693054169050118020-11639C-34834C-29202Si-6594Mn-18980P-4250Fe-6460Fe-1620SiO2-4880P2O51690CaCO31405MgCO33.2.2計(jì)算過程（以100kg鐵水為基礎(chǔ)）(1)熱收入Qin1)鐵水物理熱Qhm已知純鐵水的熔點(diǎn)是1536°C，則根據(jù)表3-24和表3-1的數(shù)據(jù)得：鐵水熔點(diǎn)t=1536-（4.3×100+0.68×8+0.59×5+0.19×30+0.041×25）-6(3-6)=1084.9°C鐵水物理熱QW=100×[0.754×(1084.9-25)+218+0.837×(1250-1084.9)](3-7)=115535.33kJ2)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)可算出。表3-25元素氧化熱和成渣熱反應(yīng)產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kJ反應(yīng)產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kJC→COC→CO2Si→SiO2Mn→MnO2Fe→FeO23.570×11639=41551.230.630×34834=21945.420.680×29202=19857.360.400×6594=2637.60.639×4250=2715.75Fe→Fe2O3P→P2O5P2O5→4Cao.P2O5SiO2→2Cao.SiO20.323×6460=2086.580.171×18980=3245.580.402×4880=1961.761.629×1620=2638.98總計(jì)98640.263)煙塵氧化熱QC由表3-4中給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)可得：QC=1.5×(83℅×56/72×4250+12℅×112/160×6460)=4929.38kJ(3-8)4)爐襯中碳的氧化熱Q1根據(jù)爐襯蝕損量及其含量確定：Q1=0.3×(16.8℅×85℅×11639+16.8℅×15℅×34834)=762.0kJ(3-9)故熱收入總值為：Qin=Qw+Qy+Qc+Q1=115535.33+98640.26+4929.38+762.0(3-10)=219866.97kJ(2)熱支出Qout1)鋼水物理熱Qm① 鋼水熔點(diǎn)Tm=1536-(0.10×65+0.19×5+0.019×30+0.029×25)-6(3-11)=1521.3℃式中0.10，0.19，0.019，0.029分別為終點(diǎn)鋼水中C,Mn,P,S的含量。②出鋼溫度TC=TM+△TG+△T2+△T3+△T1+△T4+6△T5(3-12)式中△TG為連鑄中間包鋼水過熱度，碳素鋼一般為10-20℃取15℃；△T1為出鋼過程溫度降一般為20-60℃取25℃計(jì)算；△T2為鋼水鎮(zhèn)靜和運(yùn)輸過程溫度降，按3℃/min計(jì)，鎮(zhèn)靜和運(yùn)輸時(shí)間為7min，故其溫度降為21℃；△T3為鋼水吹氬過程溫度降取20℃計(jì)；△T4為鋼水離開氬站到鋼包開澆時(shí)的溫度降取24℃；△T5為從大包到中間包溫度降一般為20-30℃取20℃故有：TC=1521.3+15+25+21+20+24+20=1646.30℃則鋼水物理熱Qm：Qm=91.76×[0.699×(1521.3-25)+272+0.837×(1646.30-1521.3)](3-13)=130532.15kJ2)爐渣物理熱QS：QS=10.395×[1.248×(1646.30-25)+209](3-14)=23205.62kJ3)爐氣，煙塵，鐵珠和噴濺金屬的物理熱：根據(jù)相應(yīng)的數(shù)量，溫度及熱容確定，見下表：表3-26爐氣,煙塵,鐵珠和噴濺金屬的物理熱項(xiàng)目參數(shù)備注爐氣物理熱煙塵物理熱渣中鐵珠物理熱噴濺金屬物理熱11.8367×[1.137×(1450-25)]=19178.12kJ1.500×[0.996×(1450-25)+209]=2442.45kJ0.520×[0.699×(1521.30-25)+272+0.837×(1646.30-1521.30)]=739.72kJ0.200×[0.699×(1521.30-25)]+272+0.837×(1646.30-1521.30)]=284.51kJ1450℃為爐氣和煙塵的溫度1521.30℃為鋼水熔點(diǎn)合計(jì)22644.80kJ4)輕燒白云石分解熱QB：根據(jù)其用量，成分和表3-17所示的熱效應(yīng)計(jì)算，則QB=2×(34.7℅×1690+27.3℅×1405)=1939.99kJ(3-15)5)熱損失Qq吹煉過程中轉(zhuǎn)爐熱輻射對(duì)流傳熱以及冷卻水等帶走的熱量與爐容大小操作等因素有關(guān)，一般約占總熱收入的的3-8℅，本計(jì)算取5℅，則有：Qq=5℅×Qin=5℅×219866.97=10993.35kJ(3-16)所以，Qout=130532.15+23205.62+22644.80+1939.99+10993.35(3-17)=189315.91kJ6)廢鋼加入量Wf用于加熱廢鋼的熱量即剩余熱量，Qf=Qin-Qout=219866.97-189315.91=30551.06kJ(3-18)故廢鋼加入量WfWf=30551.06/[0.699×(1521.30-25)]+272+0.837×(1646.30-1521.30)](3-19)=21.38Kg廢鋼比=21.38/(100+21.38)=17.6%(3)熱平衡表 熱效率=(鋼水物理熱+廢鋼物理熱+爐渣物理熱)/熱收入總值×100℅(3-20)=(130532.15+30408.22+23205.62)/219866.91×100℅=83.75℅表3-27熱平衡表收入支出項(xiàng)目熱量/Kg℅鐵水物理熱115535.3352.58元素氧化成渣熱98640.2644.89其中C氧化63496.6528.90Si氧化19857.369.04Mn氧化2637.601.20P氧化3425.581.56Fe氧化4802.332.19SiO2成渣熱2638.981.20P2O5成渣熱1961.760.89煙塵鐵氧化熱4929.382.24爐襯碳氧化熱762.000.28項(xiàng)目熱量/Kg℅鋼水物理熱130532.1559.41爐渣物理熱23205.6210.56廢鋼吸熱30551.0613.84爐氣物理熱19178.128.73渣中鐵珠物理熱739.720.34噴濺金屬物理熱284.510.12輕燒白云石物理熱1939.990.88熱損失10993.345.00煙塵物理熱2442.4501.11合計(jì)219866.97100合計(jì)219866.971004氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)4.1轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)4.1.1轉(zhuǎn)爐的公稱容量按3吹2.4設(shè)計(jì)：Q=1440G×N×n/T(4-1)式子中Q一座轉(zhuǎn)爐經(jīng)常吹煉的年產(chǎn)量t/a1440每天日歷時(shí)間min/dG轉(zhuǎn)爐服役期間平均出鋼量tN轉(zhuǎn)爐有效作業(yè)天數(shù)(d/c)取300天T每爐鋼平均冶煉時(shí)間取40minn2.4(3吹2.4設(shè)計(jì))所以G=Q×T/1440×N×n=(150×10000×40)/(1440×300×2.4)(4-2)=57.87t故取公稱容量為60t年需鋼爐數(shù)=1440×300×2.4/40=25920(爐)4.1.2轉(zhuǎn)爐爐型選擇本設(shè)計(jì)選擇筒球型，在裝入量和容池直徑相同的情況下，與其它兩種爐型相比，筒球型容池略淺些，這就是說，當(dāng)熔池面積足夠大時(shí)，可確保合適的熔池深度。雖然它對(duì)進(jìn)一步提高供氧強(qiáng)度，促進(jìn)渣鋼反應(yīng)和減少噴濺都是有利的，另外我國1993年5月1日新頒布的YB9058-92《煉鋼工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》提出大于150t的轉(zhuǎn)爐采用筒球型死爐底。4.1.3轉(zhuǎn)爐爐型主要參數(shù)(1)轉(zhuǎn)爐的熔爐比(V/T)轉(zhuǎn)爐工作容積與公稱噸位之比即為熔爐比，我國推薦轉(zhuǎn)爐熔爐比為0.9-0.95m3t，大容量取下限，我國已建容量為300t的熔爐比V/T=1.05轉(zhuǎn)爐的高徑比轉(zhuǎn)爐的高徑比即為轉(zhuǎn)爐殼總高H總和爐殼外徑D殼之比，我國推薦轉(zhuǎn)爐高徑比為1.5-1.6，大容量取下限，這里取H/D=1.55，經(jīng)計(jì)算取1.6，見(4.3)熔池直徑DV=k(4-3)D熔池直徑mG新爐金屬裝入量tt吹氧時(shí)間min這里取18mink比例常數(shù)，取1.80所以D=1.80=3.3m(4-4)熔池深度h=(Vc+0.046D3)/0.790D2(4-5)熔池體積Vc=G/ρ=60/6.9=8.70m3(其中ρm=6.8-7.0t/m3)(4