1、 第V页摘 要该设计为年产450万吨合格连铸坯的转炉炼钢车间，以生产合金钢为主。设计的主要内容包括:物料平衡和热平衡计算,转炉炉型设计及计算,车间设计,各厂区长度,跨度,高度的确定等。转炉选取2座250吨顶底复吹转炉，精炼系统采用LF和RH两种精炼方式连铸部分采用弧形连铸机。设计采用国际上流行的工艺流程:高炉铁水铁水预处理转炉冶炼炉外精炼连续铸钢。钢水采用炉外精炼,全连铸。专题部分介绍了如何提高LF精炼脱硫率的措施等。关键词：顶底复吹转炉，物料平衡，热量平衡，炉外精炼，连铸AbstractThe design is qualified for the annual 450 million to
2、ns of steelmaking continuous casting plant to produce steel based.Design of the main contents include: material balance and heat balance calculation, and calculation of converter furnace design, plant design, the plant length, span, height, determining。Block 2, 250 tons of converter selected top and
3、 bottom blowing converter, LF and RH refining system uses two kinds of refined way. Casting part of the continuous casting machine with circular-arc type continuous casting machine.Adopting international fashion design process: hot blast furnace- iron pretreatment converter smelting- secondary refin
4、ing - continuous casting. Outside the furnace and ladle refining casting.The projects section in converter is introduced, improve the desulfurization efficiency measures LF refining.Keyword: combined top-bottom-blown converter，materials balance，heat balance，refining steel out of furnace，continuous c
5、asting bay 目 录摘 要IABSTRACTII绪论1第一篇 设计部分21产品大纲及工艺流程的选择21.1产品大纲31.2产品方案31.3工艺流程设计42.物料平衡与热量平衡52.1物料平衡计算52.1.1计算所需原始数据52.1.2物料平衡基本项目52.1.3计算步骤72.2热平衡计算192.2.1计算所需原始数据192.2.2计算步骤203转炉主体设备的选择233.1转炉的选择计算233.1.1转炉容量计算233.1.2转炉炉型计算243.1.3转炉附属设备计算273.2支承装置303.3氧枪设计313.3.1需要氧量计算313.3.2氧机能力的选择：313.3.3氧枪喷头设计32
6、 3.3.4设计要求323.3.5喷头参数选择的原则：323.4氧枪水冷系统323.4.1氧枪枪身尺寸的确定：323.5副枪装置34 3.6氧气转炉炼钢车间供氧.354盛钢桶354.1盛钢桶的尺寸及计算414.2盛钢桶质量计算414.3盛钢桶重心计算425.车间设计445.1铁水供应系统445.2废钢供应系统445.2.1转炉车间昼夜所需废钢量445.2.2废钢料斗的容量445.2.3废钢贮料坑容积或堆放场地面积455.3散料供应系统455.4铁合金供应系统455.5炉外精炼465.5.2 RH设备的选择计算465.5.3 LF精炼炉的选择计算485.6连续铸钢系统535.6.1连铸机型的选择
7、535.6.2主要工艺参数535.6.3 中间包设计计算575.6.4结晶器的重要参数595.6.5二冷区水量计算626车间设计646.1车间组成646.2主厂房工艺布置646.2.1原料跨间布置646.2.2炉子跨间布置656.2.3炉子跨各层平台的布置656.2.4精炼跨的布置666.2.5连铸设备的布置676.2.6切割、二次清理跨676.2.7横移跨677.炼钢车间烟气净化系统的设计697.1 烟气特征697.1.1 烟气成分697.1.2 烟气温度697.1.3 烟气量697.2 烟尘性质707.3 烟气净化方法的选择707.4 烟气净化系统707.5 烟气净化系统的主要设备707.
8、5.1 烟气收集设备707.5.2 烟气冷却设备717.5.3 除尘设备717.5.4 脱水设备717.5.5 抽气设备717.6 含尘污水处理717.6.1 含尘污水处理工艺717.6.2 污水的回收利用72第二篇 专题研究73第三篇 外文翻译82参考文献101致 谢102 第99页绪论钢铁作为人类的重要的金属材料，无论在经济建设上还是国防上，都有举足轻重的作用。新中国成立后，我国的钢铁冶炼达到了一定的水平，现在我国年产钢量超过5亿吨，居世界首位。钢铁工业从其出现至今已有150多年历史。从古至今，钢铁工业一直在国民经济中占有着重要的地位。亨利贝塞麦在1855年发明了酸性空气底吹转炉炼钢法，第
9、一次解决了铁水直接炼成液态钢的问题。从此以后，钢铁工业作为国民经济的基础，发展极为迅速。1952年奥地利林茨厂第一座LD转炉投产以来，转炉炼钢以强有力的生命力不断发展，至今在钢铁工业中已发展成为占主导地位的炼钢方法。目前，转炉钢产量已占全世界粗钢产量的80%以上。钢铁工业发展极为迅速。为贯彻国家经济政策和技术政策，需要设计出可提高产品质量、增加优良产品种类、并且环保节能的绿色钢厂，本设计设计了一个年产合格连铸坯量为450万吨的炼钢厂使用了两座转炉采用2吹2制运转。本设计的车间，主要生产合金钢，生产出的板坯价格高用量广，市场前景广阔。第一篇 设计部分1产品大纲及工艺流程的选择在现代炼钢生产中，顶
10、底复吹转炉炼钢占有重要地位，我国从1980年开始研究转炉复吹技术，到现在转炉复吹技术逐渐成熟，复吹比例逐渐增大，复吹工艺的发展与铁水预先处理和炉外精炼的结合开始形成了现在化炼钢新工艺，使得转炉生产的钢种逐渐增大，给转炉炼钢带来新发展。尤其是顶底复吹转炉技术，其生产能力大，炉数多，生产频率高。因此，在设计确定氧气顶底复吹转炉炼钢车间的总体布置和工艺流程时，必须处理好车间内外部各工序环节的衔接关系，以及与炼铁、轧钢的协调，保证各个流程顺利，互不交叉干扰，各工序作业顺畅，以充分满足生产需要，采用机械化、自动化的操作和管理，且要保证工程项目在建设与通入生产后技术先进、经济合理、安全运行和具有良好的劳动
11、生产条件。所以，合理的选择工艺流程是设计工作的重要环节。本设计采用了国际上流行的工艺流程，即“高炉铁水铁水预处理顶底复吹转炉炉外精炼连续铸钢”的流程，钢水采用全精炼、全连铸。主要跨间包括原料跨、炼钢跨、精炼跨、连铸跨四个主体跨，辅助跨间有切割跨、铸坯横移存放区等。在铁水预处理的过程中脱S、P能够减轻炼钢的负担，使炼钢能够迅速、顺利的完成。炉外精炼主要是脱氧、脱硫；去气、去除夹杂；调整钢液成分及温度，能够大大提高钢液的质量，使其能满足更多的要求。1.1产品大纲表1-1产品大纲钢种代表钢号化学成分(%)CSiMnPS碳素结构钢Q215B0.09-0.150.30.25-0.550.0450.045
12、Q235A0.14-0.220.30.35-0.650.0450.050Q255A0.18-0.280.30.4-0.70.0450.05低合金钢Q295B0.160.550.80-1.50.0400.040Q390A0.20.551.0-1.70.0450.045Q345D0.180.551.0-1.70.0450.045合金结构钢20Mn20.17-0.240.17-0.371.4-1.80.0350.03550Mn20.42-0.490.17-0.371.4-1.80.0350.03535SiMn0.32-0.41.1-1.41.1-1.40.0350.035轴承钢GCr150.95-1
13、.050.15-0.350.25-0.450.0250.025G20CrMo0.17-0.230.2-0.350.65-0.950.030.03G4Mo4V0.75-0.850.350.350.0270.021.2产品方案序号产品产量(万吨/年)连铸坯规格轧机-最终产品1方坯30040040010 2板坯15040015003表1-2产品方案表1-3 主要技术经济指标序号项目单位数值备注1生产合格铸坯万吨4502精炼收得率%99.03连铸成材率%994转炉生产率%955转炉生产周期Min396钢水收得率%90.17最大废钢比%10.661.3工艺流程设计本设计设计的是生产规模为年产450万吨合
14、格钢坯的炼钢车间。其主要流程示意图如下：渣料 铁合金 铁水铁水预处理转炉钢包精炼连铸机出坯 废钢 铁合金2.物料平衡与热平衡 炼钢过程的物料平衡和热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上的。其主要目的是比较整个冶炼过程中的物料、能量、的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量数据。应当指出，由于炼钢是复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算。尽管如此，它对炼钢生产和设计仍有重要意义。2.1物料平衡计算2.1.1原始数据铁水成分及温度 铁水成分及温度见表1-1表1-1 铁水成分及温度成 分(C)(Si)(Mn)(P)(
15、S)含 量/%4.4500.8600.6200.1500.035温 度/12501250125012501250原材料成分原材料成分见表1-2表1-2原材料成分组 成原材料石 灰矿 石萤 石白云石炉 料（CaO）/%91.81.0030.8454.00（SiO2）/%1.665.616.000.462.05（MgO）/%1.540.520.5820.1637.75（Al2O3）/%1.221.100.780.741.00（S）/%0.060.070.09（P）/%0.55（CaF2）/%90.00（FeO）/%29.40（Fe2O3）/%61.80烧 碱/%4.4447.80（H2O）/%0.
16、502.00（C）/%5.00100.00100.00100.00100.00100.00冶炼钢种及成分冶炼钢种及成分见表1-3表1-3冶炼钢种（Q235）成分成 分(C)(Si)(Mn)(P)(S)含 量/%0.170.300.35-0.800.0350.035平均比热容原料平均比热容见表1-4表1-4原料平均比热容物料名称生 铁钢炉 渣矿 石烟 尘炉 气固态平均热容/kJ/（kg）熔化潜热/kJ/kg）液态或气态平均热容/（kJ/kg）0.7452180.8370.6992720.8372091.2481.0472090.9962091.137冷却剂用废钢做冷却剂，其他成分与冶炼钢种成分的
17、中限皆同。反应热效应（25）铁水中元素氧化放热见表1-5 表1-5铁水中元素氧化放热元 素化学反应HkJ/kmolHkJ/kgCCSiMnPFeFeSiO2P2O5C+1/2O2=CO C+O2=CO2 Si+O2=SiO2 Mn+1/2O2=MnO 2P+5/2O2=P2O5 Fe+1/2O2=FeO 2Fe+3/2O2=Fe2O3 SiO2+2CaO=2CaO SiO2 P2O5+4CaO=4CaO P2O5 131365.0414481.7795023.6384959.01172078.6266635.0822156.0124600.4690414.910949.134521.02931
18、4.07020.318922.65021.27340.72071.15020.8注：数据来自氧气转炉炼钢原理（美），密执安大学，冶金工业出版社，1974年，75页。根据国内同类转炉的实测数据选取（1） 渣中铁珠量为渣量的8%；（2）金属中碳的氧化，其中90%的碳氧化成CO，10%的碳氧化成CO2；（3）喷溅铁损为铁水的1%；（4）炉气和烟尘量，取炉气平均温度1450。炉气中自由氧含量为0.5%。烟尘量为铁水量的1.6%，其中(FeO)=77%, (Fe2O3 )=20%；（5）炉衬侵蚀量为铁水量的0.5%；（6）氧气成分，氧气为98.5%，氮气为1.5%。2.1.2物料平衡计算根据铁水成分，原
19、材料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作。为了简化计算，以100kg铁水为计算基础。炉渣量及成分计算炉渣来自金属中元素的氧化产物、造渣剂及炉衬侵蚀等。铁水中各元素氧化量见表1-6表1-6铁水中各元素氧化量 成分（千克）项 目CSiMnPS铁 水氧化量终点钢水4.4504.3000.1500.8600.860痕迹0.6200.4500.1700.1500.1350.0150.0350.0100.025注：C和Si按实际生产情况选取，Mn，P，S分别按铁水中相应成分含量的30%、10%、53%留在钢水中设定。（P）：采用低磷铁水操作，炉料中磷约85%95%进入炉渣，本计算采用低磷铁水操作，取铁水中
20、磷的90%进入炉渣，10%留在钢中。（Mn）：终点钢水余锰量，一般为铁水中锰含量的30%40%，取30%。（S）：去硫率，一般为30%50%的范围，取40%。（C）：终点钢水含碳量，根据冶炼钢种的含碳量和预估计脱氧剂等增碳量之差，则为终点含碳量。本计算取0.15%。各元素氧化量、耗氧量及其氧化产物量见表1-7表1-7铁水中各元素氧化产物量元素反应产物元素氧化量(kg)耗氧量(kg)氧化产物量(kg)备注CSiCCOCCO24.30090%=3.8704.30010%=0.4305.1601.1479.030 1.577SiSiO20.8600.9831.843MnMnMnO0.4500.131
21、0.581PPP2O50.1350.1740.309SSSO2S+(CaO)=(CaS)+(O)0.0101/3=0.0030.010-0.003=0.0070.003-0.0040.0060.016(CaS)消CaO量0.012FeFe(FeO)Fe(Fe2O3)1.0610.4770.3090.2041.3640.682合计7.2938.104造渣剂成分及数量。（1）矿石加入量及成分。矿石加入量为1.00kg/100 kg（铁水），成分及质量见表1-8表1-8矿石加入量及其成分成 分质量/kgm(Fe2O3)m(FeO)m(SiO2)m( Al2O3 )m(CaO)m (MgO)m(S)m
22、(H2O)1.0061.8%=0.6181.0029.40%=0.2941.005.61%=0.0561.001.10%=0.0111.001.00%=0.0101.000.50%=0.0051.000.07%=0.0051.000.50%=0.005共计1.000注：S以S+CaO=CaS+O的形式反应,其中生成CaS量为0.00077232=0.002(kg)。消耗CaO量为0.00075632=0.002(kg).消耗微量氧，忽略之。(2)萤石加入量及成分。萤石加入量0.50kg/100 kg（铁水），其成分及质量见表1-9表1-9萤石加入量及成分成 分质量/kgm(CaF2)m(SiO
23、2)m( Al2O3 )m(MgO)m (P)m(S)m(H2O)0.5090.00%=0.450.506.00%=0.0300.501.78%=0.00890.500.58%=0.00290.500.55%=0.00280.500.09%=0.00040.502.00%=0.010共计0.500注：P以2P+5/2O2 =(P2O5)的形式进行反应,其中生产P2O5量为0.002814262=0.007 （kg）。消耗氧气量为0.00288062=0.004（kg）。硫微量，忽略之。(3)炉衬被侵蚀质量及成分。炉衬被侵蚀量为0.50kg100 kg（铁水），其成分及质量见表1-10。表1-1
24、0炉衬被侵蚀质量及成分成 分质量kgm(CaO)m(MgO)m(SiO2 )m(Al2O3)m (C)0.5054.00%=0.2700.5037.95%=0.1900.502.05%=0.0100.501.00%=0.0050.505.00%=0.025共计0.500注：被侵蚀的炉衬中碳的氧化，同金属中碳的氧化成CO、CO2的比例数相同。即：CCO 0.02590%2812=0.053（kg）。 CCO2 0.02510%4212=0.009（kg）。其氧气消耗量：0.0531628=0.030（kg）。 0.0093244=0.007（kg）。共消耗氧气量为0.030+0.007=0.03
25、7（kg）。（4）生白云石加入量及成分。为了提高转炉炉衬的寿命，采用白云石造渣剂，其主要目的是提高炉渣的MgO含量，降低炉渣对炉衬的侵蚀能力。若使渣中MgO含量在6.00%-8.00%的范围之内，其效果显著。经试算后取生白云石加入量为3.00kg/100 kg（铁水），其成分及质量见表1-11表1-11生白云石加入量及成分成 分质量/kgm(CaO)m(MgO)m(SiO2 )m(Al2O3)烧碱3.0030.84%=0.2703.0020.16%=0.1903.000.46%=0.0143.000.74%=0.0223.0047.8%=1.434共计3.000注：烧碱是指生白云石分解后而产生的气体。（5）炉渣碱度和石灰加入量。取终渣碱度 R=%CaO/%SiO2=3.5首先渣中已纯在的SiO2 =1.843+0.010+0.056+0.030+0.014=1.953 kg。渣中已存在CaO=0.925+0.270+0.010-0.002-0.014=1.189 kg。石灰加入量为3.51.953-1.189/91.08%-3.51.66%=6.62kg。石灰成分及质量见表1-12表1-12石灰成分及质量成 分质量Kgm(CaO)m(SiO2)m(MgO)m( Al2O3 )m(S)烧碱6.6291.08
