1、精品文檔年產 500500 萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉爐煉鋼系統設計冶金工程 冶金 06-306-3 班 邵志華 指導老師：張芳摘要本設計的題目 :年產 500 萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉爐煉鋼系統設計。本說明書在實習和參考文獻的基礎上， 對所學知識進行綜合利用。 講述了設計一轉爐車間 的方法和步驟， 說明書中對車間主要系統例如鐵水供應系統， 廢鋼供應系統， 散裝料供應系統， 鐵合金供應系統， 除塵系統等進行了充分論證和比較確定出一套最佳設計方案。 并確定了車間 的工藝布置，對跨數及相對位置進行設計，簡述了其工藝流程，并在此基礎上進行設備計算， 包括轉爐爐型計算， 轉爐爐襯計算及金屬構件計算， 氧槍設計，

2、 凈化系統設備計算， 然后進行 車間計算和所用設備的規格和數量的設計， 在此基礎上進行車間尺寸計算， 確定各層平臺標高。 最后對轉爐車間設計得環境和安全要求進行說明。為了更加詳細說明轉爐車間設計中的一些工藝及設備結構， 本設計穿插了圖形， 為能夠明 確、直觀的介紹了轉爐煉鋼車間的工藝布置。關鍵詞 : 轉爐； 500 萬噸；設計；設備計算；車間計算值得下載精品文檔DesignDesign ofof ConverterConverter SystemsSystems ofof AnnualAnnual OutputOutput 5 5 MillionMillion TonsTons ofof Qu

3、alifiedQualified ContinuousContinuousCastingCasting SlabSlabAbstractAbstractThis design topic of annual 5 million tons qualified casting steel of converter steelmaking system.This instruction booklet in the practice and in the reference foundation, to studies the knowledge to carry on the comprehens

4、ive utilization.Narrated has designed a converter mill the method and the step, in the instruction booklet to the workshop main system for example molten iron supply system, scrap supply system ， dispersed feeds the supply system, ferroalloy supply system ， dedusting system and so on to carry on the

5、 abundant proof and quite is definite a set of best design proposal.And had determined the workshop craft arrangement, carries on the design to the cross number and the relative position, has summarized its technical process, and carries on the equipment computation in this foundation, including the

6、 converter stove computation, the converter lining computation and the converter metal components computation the oxygen gun design, the purification system equipment computation, then carries on the workshop computation and uses the equipment the specification and quantity design, carries on the wo

7、rkshop size computation in this foundation, determines each platform elevation. Finally to environmental and safety requirements of the Steel workshop to carry on the explanation.For more detailed description of some of the converter workshop design technology and equipment structure, the design wit

8、h graphics, which can clear, intuitive introduces converter steelmaking plant process arrangement.Key word: The Converter ；5 million tons ；design；the converter equipment calculates ；the workshop computation第一章 文獻綜述1.1國內外鋼鐵產業的發展情況鋼鐵產業是國民經濟的重要支柱產業， 涉及面廣、 產業關聯度高、 消費拉動大， 在經濟建 設、 社會發展、 財政稅收、 國防建設以及穩定就業等方

9、面發揮著重要作用。 為應對國際金融危 機的影響， 落實黨中央、 國務院保增長、 擴內需、 調結構的總體要求， 確保鋼鐵產業平穩運行， 加快結構調整，推動產業升級，特編制本規劃，作為鋼鐵產業綜合性應對措施的行動方案。2008年下半年以來， 隨著國際金融危機的擴散和蔓延， 我國鋼鐵產業受到嚴重沖擊， 出現 了產需陡勢下滑、 價格急劇下跌、 企業經營困難、 全行業虧損的局面， 鋼鐵產業穩定發展面臨 著前所未有的挑戰。 應當看到， 鋼鐵產業在經歷了長期粗放型擴張后， 必然要進行一次大的調值得下載精品文檔整。現階段，我國城鎮化、工業化任務依然繁重，內需潛力巨大，鋼鐵產業發展的基本面沒有 改變。 必須抓住

10、機遇， 制定實施鋼鐵產業結構調整和振興規劃， 促進鋼鐵產業平穩運行、 健康 發展。按照規劃目標：力爭在 2009年遏制鋼鐵產業下滑勢頭，保持總體穩定。據2010年初統計，2009 年粗鋼產量超過 1000萬噸的鋼鐵企業共有 11家。鋼鐵產業粗放發展方式得到明顯轉變，技術水平、 創新能力再上新臺階， 綜合競爭力顯著提高， 支柱產業地位得到鞏固和加強， 步入良 性發展的軌道。（ 1）總量恢復到合理水平。 2009年我國粗鋼產量 5.6億噸，同比下降 8%；表觀消費量維持 在5.3億噸左右，同比下降 5%。到 2011年，粗鋼產量控制在 5億噸左右，表觀消費量 4.5億噸左 右，工業增加值占 GDP

11、 的比重維持在 4%的水平。（ 2）淘汰落后產能有新突破。按期淘汰 300立方米及以下高爐產能和 20噸及以下轉爐、電 爐產能。 提高淘汰落后產能的標準， 力爭三年內再淘汰落后煉鐵能力 7200萬噸、 煉鋼能力 2500 萬噸。（3）聯合重組取得重大進展。形成若干個具有較強自主創新能力和國際競爭力的特大型 企業，國內排名前 5位鋼鐵企業的產能占全國產能的比例達到45%以上，沿海沿江鋼鐵企業產能占全國產能的比例達到 40%以上，產業布局明顯優化， 重點中心城市鋼鐵企業污染明顯減少。（4）嚴格控制新增產能，不再核準和支持單純新建、擴建產能的鋼鐵項目，所有項目必 須以淘汰落后為前提。 2010年年底

12、前，淘汰 300立方米及以下高爐產能 5340 萬噸， 20噸及以下 轉爐、電爐產能 320萬噸； 2011年底前再淘汰 400立方米及以下高爐、 30噸及以下轉爐和電爐， 相應淘汰落后煉鐵能力 7200萬噸、 煉鋼能力 2500萬噸。實施淘汰落后、 建設鋼鐵大廠的地區和 其它有條件的地區，要將淘汰落后產能標準提高到1000立方米以下高爐及相應的煉鋼產能。目前我國的鋼鐵產能己超過 6億噸，從長遠的發展趨勢看，新建中小規模的煉鋼項目相對 較少， 對系統的升級和技術改造將成為主要方向。 轉爐本體設備安裝的新工藝， 在技術改造工 程中具有一定的優勢， 對該工藝的應用進行深入的研究， 將對該工藝在今后

13、進一步的推廣實施 提供更多的經驗和資料 1 。在這種不穩定的經濟條件下， 許多小規模小產量的鋼鐵企業逐漸被淘汰和重組， 因為這些 企業無法抵抗市場的沖擊。 而重組后的鋼鐵企業， 必將建設大型的鋼鐵生產設備， 所以， 擴大 鋼鐵生產規模是每個鋼鐵企業必行之路。年產500萬噸合格鑄坯煉鋼廠轉爐煉鋼系統必將被大規模的使用。而根據目前許多大型鋼鐵企業的建設來看，年產500萬噸合格鑄坯轉爐系統是必要的并且科學的。1.2轉爐煉鋼發展情況1.2.1氧氣轉爐煉鋼法的誕生頂吹氧氣轉爐是將高壓、高純度（含氧氣 99.4% 以上）的氧氣通過水冷氧槍，以某種距離 （噴頭到熔池面的距離約為 1 3m）從熔池上面吹入的。

14、為了使氧流有足夠的能力穿入熔池，值得下載精品文檔使用出口為拉瓦爾型的多孔噴頭，氧氣的使用壓力為（10 14） 104Pa， 氧流出口速度可達440 400m/s。1846年，英國人貝塞麥發明了底吹酸性空氣轉爐煉鋼法。將空氣吹入鐵水，使鐵水中硅、 錳、碳高速氧化， 依靠這些元素氧化放出的熱量將液體金屬加熱到能順利地進行澆注所需的溫 度，從此開創了大規模煉鋼的新時代。 由于采用酸性爐襯和酸性渣操作， 吹煉過程中不能去除 磷、硫，同時為了保證有足夠的熱量來源，要求鐵水有較高的含硅量。1879年，英國人托馬斯又發明了堿性底吹空氣轉爐煉鋼法，改用堿性耐火材料作爐襯，在 吹煉過程中加入石灰造堿性渣， 并通

15、過將液體金屬中的碳氧化去除到 0.06%以下的 “后吹 ”操作， 集中化渣脫磷。 在托馬斯法中， 磷取代硅成為主要的發熱元素， 因而此法適合于處理高磷鐵水， 并可得到優質磷肥。西歐各國一直使用此法直到20世紀 60年代。早在 1846年，貝塞邁就提出利用純氧煉鋼的設想，由于當時工業制氧技術水平較低，成本 太高， 氧氣煉鋼未能實現， 直到 19241925年間，德國在空氣轉爐上開始進行富氧鼓風煉鋼的 試驗， 結果表明， 隨著鼓入空氣中氧含量的增加， 鋼的質量有明顯的改善。 當鼓入空氣中富氧 的濃度超過 40%時，爐底的風眼磚損壞嚴重，因此又開展了用CO2+O2或CO2+O2+H2O 汽）等混合氣

16、體的吹煉試驗，但效果都不夠理想，沒能投入工業生產。氧氣頂吹轉爐煉鋼法出現以后，在世界各國得到了迅速發展，不僅新建轉爐停建平爐，而 且還紛紛拆除平爐改建氧氣轉爐， 如日本到 1997年底平爐已全部拆除。 進入20世紀 70年代， 煉 鋼技世紀術日趨完善，公稱噸位 400噸的大型氧氣頂吹轉爐先后在前蘇聯、前聯邦德國等國投 入生產，單爐生產能力達 400500萬 t/年，大型轉爐的平均吹煉時間為 1115min ，月平均冶煉 周期已縮短到 26 28min。氧氣轉爐不僅能冶煉全部平爐鋼種， 而且還可以冶煉部分電爐鋼種。 隨著爐襯耐火材料性能的不斷改善，爐襯壽命不斷提高，大型氧氣轉爐爐襯壽命在日本高達

17、 10110次2。1.2.2我國氧氣轉爐的發展概況1951 年，堿性空氣側吹轉爐煉鋼法首先在我國唐山鋼廠試驗成功， 并于 1952年投入工業生產。1954 年開始了小型氧氣頂吹轉爐煉鋼的試驗研究工作，1962年首鋼試驗廠將空氣側吹轉爐改建成 3t氧氣頂吹轉爐，開始了工業性試驗。在試驗取得戰功的基礎上，我國第1個氧氣頂吹轉爐煉鋼車間 （2 30t）在首鋼建成，于 1964年12月 26日投入生產。以后，又在唐山、上海、杭 州等地改建了一批 3.4 4t的小型氧氣頂吹轉爐。 1966年上鋼一廠將原有的一個空氣側吹轉爐 煉鋼車間， 改建成有 3座 30t氧氣頂吹轉爐的煉鋼車間， 并首次采用了允進的煙

18、氣冷化回收系統， 于半年月月投入生產， 還建設了弧形連鑄機與之扣配套， 試驗和擴大了氧氣頂吹轉爐煉鋼的品 種。這些都為我國日后氧氣頂吹轉爐煉鋼技術的發展提供了寶貴經驗。 此后， 我國原有的一些 空氣側吹轉爐攣間逐漸改建戊中小型氧氣頂吹轉爐煉鋼車間， 并新建了一批中、 大型氧氣頂吹 轉爐車間。小型頂吹轉爐有天律鋼廠 20t 轉爐、濟南鋼廠 13t 轉爐、邯鄲鋼廠 14、轉爐、太原鋼 鐵公司引進的 40t轉爐、包頭鋼鐵公司 40t轉爐、武鋼 40t 轉爐、馬鞍山鋼廠 40t轉爐等；中犁的值得下載精品文檔有鞍鋼 140t和180t轉爐、攀校花鋼鐵公司 120t轉爐和本溪鋼鐵公司 120t轉爐等； 2

19、0世紀 80年代， 寶鋼從日本引進建成具有 70年代末技術水平的 300t 大型轉爐 3座，首鋼購入二手設備建成 210t 轉爐車間； 90年代，寶鋼又建成 250t轉爐車間，武鋼引進 250t轉爐，唐鋼建成 150t轉爐車間， 重鋼和首鋼又建成 80t轉爐煉鋼車間；許多平爐車間改建成 80t 氧氣頂吹轉爐車間等。頂吹轉爐 鋼占年鋼總產員的 83，1999年我國轉爐鋼產量突破 1億t;達到 10247.2萬t;占全國鋼產量比重上 升到 82.7%3。近年來， 轉爐鋼產量持續處于高速增長態勢， 2002年我國轉爐鋼產量高達 15330 萬t，僅時隔 3年轉爐鋼產量增長近 50%。1994年我國

20、1384萬 t平爐鋼產能至 2002年已全部被轉爐 鋼所取代 4 。據統計 2003年我國轉爐鋼產量已接近 1.9億 t，占我國鋼產量的 85.2%，約占世界轉 爐鋼的 25%。50300 t轉爐由 2001年的75座增至 2003年的134座，工藝技術進一步優化 5。我 國轉爐冶煉新鋼種和優質鋼種增長迅速， 其中包括低合金、耐候鋼、 TRIP（ 相變誘發塑性 ）鋼以 及合金結構鋼、 齒輪鋼、 軸承鋼、 鍋爐用鋼等特殊鋼。 今后轉爐鋼的增長主要是對條件較好轉 爐鋼廠挖潛改造，進一步提高裝備水平、擴大品種、提高質量以及降低消耗，改善環境6 。隨著鋼產量的增加， 轉爐所占的產鋼比例也在迅速增加。

21、自 2000年以來我國各種煉鋼法產鋼量和 轉爐煉鋼比例變化情況 7 。2000年到2006年的 6年間，我國轉爐鋼產量由10584.3萬t增長到 37671.4萬t，年均增幅23.56 ，轉爐鋼比例始終保持在 80以上，高于世界平均水平，且總體呈上升趨勢。這是由 于我國廢鋼資源短缺， 電力缺乏， 電價偏高， 致使電爐鋼產量的增長受到一定程度的制約； 平 爐被淘汰， 生鐵資源的充裕， 給轉爐鋼產量的增長提供了良好條件， 因此轉爐鋼產量近年來獲 得了快速增長。 2006年轉爐鋼產量 37671.4萬 t，比例達到創記錄的 89.48，相當于當年電爐鋼 的9倍。粗鋼實際費量扣除補庫存因素將超過5億噸

22、。這表明，在應對國際金融危機的大環境下，固定資產投資的高速增長和我國工業化、 城鎮化步伐的不斷加快， 拉動了鋼材消費大幅度增長； 也表明國家一攬子刺激經濟計劃措施有效地抵御了國際市場需求萎縮對我國鋼鐵業的沖擊， 鋼 鐵復蘇為我國率先實現經濟形勢回升向好做出了重要貢獻。1.3 轉爐煉鋼技術的發展 隨著鋼鐵行業的日益發展，各地的鋼鐵企業不斷合并重組，為了適應對鋼品種的要求，降 低生產成本， 提高生產效率， 減少能耗和生產成本， 保護環境， 現代轉爐煉鋼不斷采用各種轉 爐新技術，如：鐵水預脫硫技術、水冷爐口技術、頂底復合吹煉技術、煙氣除塵及煤氣回收利 用技術、擋渣出鋼技術、濺渣護爐技術和終點控制技術

23、等，使轉爐實現了自動化、高效化、節 能化、壽命長壽化、鋼種多樣化、環境友好化。1.4 結論250t轉爐本體部分結構合理，功能齊全，技術先進，具備當今世界一流水平，其中許多技 術及結構在國內還是首次應用， 轉爐的整個冷卻系統， 在設計中考慮的十分周全， 冷卻點分布值得下載精品文檔很廣，可大大延長設備的使用壽命。從結構、性能及技術參數上看，設計方案先進合理，產品 性能優良可靠。大力發展 100t到 300t的轉爐設備，比較適合我國國情，應進一步完善冶煉、分 析、檢測的自動控制，推廣擋渣技術。隨著鋼鐵企業的改造和重組，100t以上轉爐設備將會大量上馬占有市場的主導地位。 故設計建造年產 500萬噸合

24、格鑄坯煉鋼廠轉爐煉鋼系統是可行的， 也是必要的。第二章 生產規模及產品方案2.1金屬平衡計算值得下載所需的轉爐鋼水年圖 2.12.1 金屬平衡表2.2生產規模的確定該轉爐車間的生產規模是年產合格鑄坯 500 萬噸。2.2.1轉爐座數和大小的確定設計年產 500 萬噸合格鑄坯的轉爐煉鋼系統。 由金屬平衡表計算可知，值得下載精品文檔N 1440 T2 1440 365T1T11440 365 84%4011037.6爐2-1)K t 1.50250 5929.3 163-1)3-2)精品文檔產量為 546 萬噸。每一座吹煉轉爐的年出鋼爐數 N 為：式中： T1 每爐鋼的平均冶煉時間， min；T2

25、 一年的有效作業天數， d；1440一天的日歷時間， min ； 365一年的日歷天數， d； 轉爐的作業率，取 84% ； 轉爐車間年產鋼水量：W=nNq（2-2 ）式中： W 轉爐車間年產鋼水量， t； n轉爐車間經常吹煉爐子座數； N每一座吹煉爐的年出鋼爐數； q 轉爐公稱容量， t。nq=5460000 11037.6=494.7 噸 所以，取 n= 2，則 q=250t 所以：本設計選兩座 250 噸的轉爐進行煉鋼。3.1轉爐爐型選擇及計算 轉爐爐型選筒球形，其中球缺體半徑取 R=1.1D 。3.1.1轉爐主要尺寸參數的確定和計算1）爐容比爐容比取 0.90m3/t （2）熔池尺寸計

26、算 熔池直徑 D式中： G新爐金屬裝入量，取公稱容量250t；t平均每爐鋼純吹氧時間， min ，（取 16min ）； K 系數（取 1.50）D 熔池直徑， mm； 熔池深度 hV池 G/T 250/6.8 36.76 (m 3)值得下載精品文檔3V池 0.046D 30.79D21668.92 （mm ）式中： V 池轉爐熔池有效容積， m3 ；3T轉爐內鋼水密度，取 6.8t/m 3 ；（3） 爐帽尺寸計算 爐帽傾角 ：取 =60? 爐口直徑 d 口 ：d 口=（0.43 0.53）D本設計取 d 口=0.43D=0.43 5929.3=2549.6mm 爐帽高度 H 帽：1H帽 （D

27、 - d口） tan H口 3226.91 式中 H 口 爐口直線段高度，取 H 口=300 ： 爐帽總容積 V 帽：2 2 2V帽（H帽 H口）（ D2 Dd口 d口2） d口2H口12 4（ 4） 爐身尺寸計算 爐身體積 V 身：取爐容比為 0.90m3/tVT=0.90 T=0.90 250=225m33V 身 =V T-V 帽 -V 池 =143.23m式中： V T轉爐有效容積， m3； 爐身高度 H 身：H身4V身D2（4 VT -V帽 V池）D25190.4 （5）出鋼口尺寸的確定 出鋼口中心線水平傾角 1：取 1=0 ； 出鋼口直徑 d 出：d出63 1.75G 223.72

28、6）轉爐有效高度 H 內：H 內 = h+H 身+H 帽=1668.92+5190.4+3226.91=10086.23 7）轉爐總高 H 總：H 總 =H 內+H 襯+底+帽=10086.23+1060+130=11276.23 （3-3）（3-4）（3-5）45.01m3（ 3-6）（3-7）（3-8）（3-9）（ 3-10 ）（3-11）（3-12）8）爐殼直徑 D 殼：值得下載精品文檔D 殼=D+D 襯 +2身=5929.3+2020+160=8109.3 （3-13） 式中： 身爐身鋼板厚度，取 80 ；D 襯 爐身處兩側爐襯的厚度；（9） 高寬比核定：H 總/D 殼=11276.2

29、3/8109.3=1.39 （在 1.21.4范圍內） 所以設計合格。3.2轉爐爐襯設計 爐襯設計得主要任務是選擇合適的爐襯材質， 確定合理的爐襯組成和厚度， 并確定相應各 層厚度，以確保獲得經濟上的最佳爐齡。3.2.1爐襯材質選擇表 3.1 轉爐爐襯厚度選取值名稱工作層 /填充層 /永久層 /絕熱層 /爐帽6009014020爐身（加料側）8009015020爐身（出鋼側）7009015020爐底60090350203.3 復吹轉爐底部供氣構件設計3.3.1底氣種類本設計確定采用加強攪拌型，所以頂槍吹氧，底部吹惰性氣體和中性氣體N2 等。3.3.2底氣用量采用底吹 N2、 Ar 、CO 2等

30、氣體時，供氣強度小于 0.03m3/（t min ）時，其冶金特征已接近 頂吹法； 達到 0.20.3m3/（t min），則可以降低爐渣和金屬的氧化性， 并達到足夠的攪拌強度。 最大供氣強度一般不超過 0.3m 3/（ t min ）。全程吹 Ar ，成本太高；全程吹 N2，又會增加鋼中 的氮。考慮到經濟效益和產品需求，底部全程供氣，只是前期吹N2，末期再改吹 Ar 。3.3.3供氣構件本設計采用類環縫式噴嘴， 在環縫中設有許多細金屬管， 它兼有透氣磚和噴嘴的優點， 適 用于噴吹各種氣體和粉劑， 還簡化了細金屬管磚的制作工藝， 是很有發展前途的一種供氣構件。 在本設計當中，由于是 250t

31、轉爐，噴嘴數量選 6 個。3.3.4底吹元件布置底吹噴嘴布置應使底吹和頂吹產生的熔池環流運動同向， 且是熔池攪拌均勻時間最短， 以 此獲得最佳的攪拌效果。 噴嘴布置在按爐底部 =0.45D 同心圓上， 且相互成 60分布即偏軸心 布置。值得下載60GWQ160 250 55 20625 Nm 3/h404-1)式中： G平均爐產鋼水量，t；3W 噸鋼耗氧量， m3/t，可取4555m3/t；T1 平均每爐鋼水冶煉時間，min 。Q260GW 60 250 5541250Nm3/h204-2)式中： T2 平均每爐純吹氧時間， min 。（2）車間小時耗氧量 車間平均小時耗氧量 Q3（m3/h）

32、：3Q 3=NQ 1=220625=41250m 3/h式中： N 車間經常吹煉的爐座數。 車間高峰小時耗氧量 Q4（ m3/h）：3Q4=n/N Q2=41250m3/h4.1.3 制氧機能力的選擇根據轉爐車間的小時平均需氧量確定選取制氧機座數及能力。(4-3)4-4)本設計選取 2 座 26000m3/h精品文檔3.4轉爐爐體金屬構件設計轉爐金屬構件是指爐殼、支承裝置（托圈與耳軸）和傾動機構。3.4.1爐殼設計爐殼通常由爐帽、 爐身和爐底三部分組成。 主要承受鋼水、 爐渣及耐材的靜載荷， 以及金 屬料沖擊；熱應力作用，其材質應具有高的強度，本設計采用鍋爐鋼板和合金鋼板。3.4.3 傾動機構

33、的設計本設計采用全懸掛式傾動機構，采用無級調速，轉速為0.151.5r/min 。第四章 氧氣轉爐供氧系統設計4.1氧氣的供應4.1.2 轉爐煉鋼車間需氧量計算1）一座轉爐吹煉時的小時耗氧量計算 平均小時耗氧量 Q1 （Nm 3/h）： 高峰小時耗氧量 Q2 （m3/h）：的制氧機。4.2氧槍設計氧槍由噴頭、 槍身和尾部結構三部分組成。 噴頭常用紫銅制成； 槍身由三層無縫鋼管套裝值得下載而成；尾部結構連接輸氧管和冷卻水進出軟管。4.2.1噴頭設計（1）噴頭類型與選擇 本設計選用拉瓦爾型噴頭，孔數定為 口馬赫數 M=2.0 。（2）噴頭尺寸計算 氧流量計算5 孔，噴孔夾角為每噸鋼耗氧量 出鋼量氧

34、流量吹氧時間式中：每噸鋼耗氧量為5565m3/t，本設計選 理論計算氧壓由等熵流函數表可查得：當馬赫數 M=2.0 時，則可求得 P0=7.90 105Pa其中： P 轉爐爐膛內氣體壓力，即噴孔出口處氣流的壓力， 105Pa； P0使用氧壓，在設計噴頭時按理論計算氧壓選取， 選用噴孔出口馬赫數與噴孔數。 綜合考慮，選取馬赫數 Ma=2.0 。參照武鋼煉鋼三分廠 噴孔數為 5 孔，能保證氧氣流股有一定的沖擊面積與沖突深度， 噴濺，提高成渣速度和改善熱效率。 計算吼口直徑。噴頭每個噴孔氧氣流量 q：15，噴孔布置選擇周邊布置，出55 250 3687.5 m /min（ 4-5）2055m3/t；

35、5P/P0=0.1278，將選取的 P=1.01 105Pa 帶入，Pa，選取范圍（ 1.01 1.04）Pa；250t 轉爐氧氣使用情況，選取轉爐熔池內盡快形成乳化區， 減少q 氧流量 q 噴孔數687.553137.5m3/min( 標態)4-6)噴管實際氧氣流量 QV ：QV 1.782C DA 喉 P0(4-7)式中：一般單孔 CD=0.950.96；三孔噴頭 CD=0.90 0.96。137.5 1.782 0.96d喉47.90 105290精品文檔由上式可求得： d 喉=47 求噴孔出口直徑T0由式 （4-7），并且取 CD=0.96，T0=290K ，又 P0=7.90 105

36、Pa，代入上式，則值得下載Q0P標P0T0T標4-10)51.01325 105 2907.90 105 2733687.5 93.67m3/min31.56m3/s 219 8 。精品文檔22根據等熵流表，在 Ma=2.0 時， A 出/A 喉=1.6875，即 d2出 1.6875 d2喉 ，故噴孔出口 44直徑d出1.6875d喉1.6875 47 61 （4-8）出喉 計算擴張段長度。取擴張段的半錐角為 4 ，則擴張段長度d出 d 喉 61 47 L 擴 出 喉 0 100（ 4-9）擴 2tan2tan40 確定噴孔傾角 ：多孔噴頭的各個流股是否發生交匯以效應角 為界，大于 則各流股

37、很少交匯，小于 則必定交匯。按照經驗，噴頭傾角 =12.815.4 為宜。綜合考慮選取 =15。 噴孔喉口段長度確定 喉口段長度的作用：一是穩定氣流；二是使收縮段和擴張段加工方便，為此過長的喉口段 反而會使阻損增大，因此喉口段長度推薦為5 10 。本設計選取 8 。4.2.2氧槍槍身設計氧槍槍身由三層無縫鋼管套裝而成， 內層管是氧氣通道， 內層管與中層管之間是冷卻水進 水通道，中層管與外層管之間是冷卻水通道。（1） 槍身各層尺寸的確定 中心氧管管徑的確定管內氧氣工況流量 Q0：式中： P 標標準大氣壓， Pa； P0 管內氧氣工況壓力， Pa； T 標標準溫度， 273K ； T0 管內氧氣實

38、際溫度，一般取 290K。 取中心管內氧氣流速 V 0=50m/s ，則中心氧管內徑4 4 Q04 1.56d1F10210 （ 4-11）1 1V045式中： F1 中心氧管內截面積，； V0管內氧氣流速， m/s，一般取 40 50m/s，這里取 V 0=45m/s； 根據標準熱軋無縫鋼管產品規格，選取中心鋼管為值得下載PmaxN Qnc17000600 0.9 3 0.7513.95-1)精品文檔 中外層鋼管管徑根據生產實踐經驗， 選取氧槍冷卻水耗量 Q 水=250t/h ；冷卻水進水速度 V 進=6m/s，出水速 度 V 出 =7m/s。又中心氧管外徑 d1 外 =219 ，則：進水環

39、縫面積Q水250 2 2F2水0.01157m2 115.7cm2（ 4-12）2 V 進 6 3600出水環縫面積Q 水250 2 2F30.00992m 99.2cm（ 4-13）3 V 出 7 3600所以，中層鋼管的內徑 d2：d24F2 d1外 24 115.7 21.92 25.03cm 250.3mm （4-14）選取中層鋼管 d2 外=2538 。同理，外層鋼管內徑4F32 4 99.2 2d33 d2外 225.32 27.68cm 276.8mm （4-15 ）選取外層鋼管 d3 外=2808 。（2）氧槍長度的確定氧槍全長包括下部槍身長度 l1 和尾部長度 l2。氧槍尾部

40、裝有氧槍把持器，冷卻水進出管接 頭，氧氣管接頭和吊環等。故 l 2的長度取決于爐子容量和煙罩尺寸。本設計參照寶鋼三百噸轉爐參數，取氧槍總長為24m，氧槍工作行程為 18m 。第五章 轉爐車間原材料供應5.1鐵水供應由于所建的是兩座 250 噸的轉爐，所以采用容量為 600 噸的混鐵車。 車間所需混鐵車臺數 N（臺）為：式中： Pmax高爐鐵水最高日產量， t/d ； Q混鐵車容量， t，取 600t； n 混鐵車裝滿系數，可取 0.9； c混鐵車日周轉次數，一般取23 次/d；混鐵車作業率，約取 0.75；值得下載由金屬料平衡可計算出每爐鋼水需要鐵水231t，考慮過余裝量10%后可裝 254t

41、，由此選擇鐵水包容量為 260t。參照盛鋼桶尺寸計算，選取鐵水包全高為4759 ，空鐵水包重72.05t，其它數據兼同鋼包。鐵水包耳軸位置選取為鐵水包全高一半偏上500 。廢鋼的加入量一般為 10 30%。加入轉爐的廢鋼塊度，最大長度不得大于爐口直徑的面積的 1/7。根據爐子噸位的不同，廢鋼塊單重波動范圍為1/3，最大截面積要小于爐口的1502000kg。1）廢鋼的加入方式目前在氧氣頂吹轉爐車間，向轉爐加入廢鋼的方式有兩種， 一種是直接用橋式吊車吊運廢鋼槽倒入轉爐；另一種是用廢鋼加料車裝入廢鋼；本設計選用直接用橋式吊車吊運廢鋼槽倒入轉爐。2）廢鋼堆場面積精品文檔經計算得知，選取 14 個魚雷罐

42、車。5.1.2鐵水包選擇本設計鐵水包數選用 6 個，其中兩個為備用。5.2廢鋼的供應廢鋼是作為冷卻劑加入轉爐的。 根據氧氣頂吹轉爐熱平衡計算，廢鋼間面積的大小決定于廢鋼需要的堆存用的面積、鐵路條數、 料槽位置及稱量設備占用的面積，高度取決于工藝操作所需要的吊車軌面標高。廢鋼堆積的面積可按下式估算：2082 3A Qx1971 1.2H 1.2 1.2 2.25-2)式中： Q每日所需廢鋼量， t/d ；x廢鋼儲存定額（天數） ，d，取 3 天；H 廢鋼儲存允許高度，有坑時包含的深度，取 1.2m； 廢鋼堆積密度， t/m3，取 2.2t/m3； 3）廢鋼料斗容積 V（ m3）：廢鋼入爐一般通過

43、廢鋼料斗， 由普通吊車像兌鐵水那樣裝入轉爐。廢鋼料斗容積的大小決定于每爐廢鋼的裝入量。廢鋼料斗容積 V 計算如下：V nqf 0.8692.12 1 39.26m5-3)式中： q 每爐加入廢鋼量， t；n 料斗裝滿系數，取 0.8；f 每爐加入廢鋼的斗數，取 1； 廢鋼堆積密度， t/m3；值得下載精品文檔5.3散狀材料的供應 轉爐散狀材料包括石灰、白云石、螢石、鐵礦石、氧化鐵皮、焦炭等。品種多，批量少， 批次多，要求迅速、準確、可靠的供料。供應系統包括散狀料堆場、地下（地面）料倉、由地 下料倉送往主廠房的運料設施、 轉爐上方高位料倉、 稱量和向轉爐加料的設施。 散狀料供應流 程如5.3.1

44、散狀料的供應流程5.3.2散狀料供應和主要設備選型（1）地面料倉容積和數量的確定 地面料倉的容積 V （m3）：QtV（ 5-4）0.8Y式中： Q一天需要的原料量， t；t貯存天數； 0.8料倉裝滿系數； Y 散料堆積密度， t/m3；根據公式 5-4 可得：鐵礦石：V 250 0.93 1440 40 2 0.0089 10 936.2m3V 0.8 2.3 936.2m石灰：250 0.93 1440 40 2 0. 0501 3V 121.21m30. 81. 0螢石：250 0.93 1440 40 2 0.0037 10 3V 455. 4m0. 81. 7白云石：250 0.93

45、 1440 40 2 0.0187 10 3V 2661.3m3 0.8 1.7焦炭粉：250 0.93 1440 40 2 0.0005 10 3V 201.6m0.8 0.6選用標準料倉，總容量為： V 總 =126m3 故料倉需要個數：鐵礦石料倉個數：n=936.2/126=7.43取8個石灰料倉個數：n=1212.1/126=9.6取 10 個螢石料倉個數：n=455.4/126=3.6取4個白云石料倉個數：n=2661.3/126=21.1取 22 個焦炭粉料倉個數：n=201.6/126=1.6取2個（ 2）上料方式的選擇本設計采用全膠帶運輸上料系統，其作業流程如下：值得下載螢石：

46、V 250 0.93 1440 40 2 0.0037 1 45.54m30.8 1.7266.13m 3鐵礦石料倉的個數為： 93.62/25=3.7取4個精品文檔地下（或地面 ）料倉 固定膠帶運輸機 轉運漏斗 可逆式膠帶運輸機 高位料倉 分散 稱量漏斗 電磁振動給料器 匯集膠帶運輸機 匯集料斗 轉爐這種上料系統的特點是運輸能力大， 上料速度快而且可靠， 能夠進行連續作業， 有利于自 動化；但它的占地面積大，投資多，上料和配料時有粉塵外逸現象。5.3.3高位料倉容積和數量的確定 高位料倉的作用在于臨時儲料，并利用重力向轉爐及時和可靠地供料保證轉爐正常生產。高位料倉的橫截面一般為矩形， 上部為

47、長方體， 下部為四角錐形。 椎體部分的傾角不小于 45 50，放料口尺寸為標準散狀料尺寸的36 倍以上，一般大致為 150 300 ，以保證料倉內的散狀料能自由下落，避免堆積成拱和卡料。高位料倉沿爐子跨縱向布置有三種方案， 分布為共用高位料倉、 部分共用高位料倉、 單獨 高位料倉。本設計選用共用高位料倉。高位料倉容積計算：V qt（ 5-4）0.8Y式中： V 料倉容積；q 一天內轉爐原料消耗量， t；0.8料倉裝滿系數；t 原料貯存時間， h；3Y 散料堆積密度， t/m3；石灰按 68小時備料，其它 24h，白班上料， Y 堆比重 t/m3。鐵礦石：250 0.93 1440 40 2 0

48、.0089 1 3V 93.62m0.8 2.3石灰：V 250 0.93 1440 40 2 0.0501 13 404.03m30.8 1.0250 0.93 1440 40 2 0.0187 10.8 1.7焦炭粉：V 250 0.93 1440 40 2 0.0005 1 20.16m30.8 0.6各散料標準倉計算和數量的確定：鐵礦石、石灰、螢石、白云石、焦粉用料倉容量選25m3 ，則：白云石：值得下載精品文檔石灰料倉個數：404.03/25=16.2取 17 個螢石料倉個數：45.54/25=1.8取2個白云石料倉個數：266.13/25=10.64取 11 個焦炭粉料倉個數：20

49、.10/25=0.8取1個采用共用料倉， 其優點是料倉數目少， 停爐后料倉中剩余石灰處理方便。 缺點是稱量及下 部給料器的作業頻率太高，出現臨時故障時會影響生產。5.4 鐵合金的供應鐵合金料倉容積計算：Qt0.8Y5-5）式中：V 料倉容積； Q一天內轉爐原料消耗量， 0.8料倉裝滿系數； t 原料貯存時間， h；3Y 鐵合金堆積密度， t/m3 ；鐵合金儲存天數為 3 天FeSi（Si45）：250 0.93 1440 40 2 0.0036 30.8 2.5104.5mFeMn （ Mn76 ）：250 0.93 1440 40 2 0.0053 30.8 3.53109.9m3各種鐵合金

50、標準倉計算和數量的確定：鐵合金用料倉容量選 25m3，則：FeSi（ Si45）所用料倉個數： 104.5/25=4.18 取 5 個FeMn（Mn76 ）所用料倉個數： 109.9/25=4.3 取 5 個大型轉爐煉鋼車間的鐵合盒供應采用類似于散狀料系統的全膠帶供料系統。 這種系統工作可靠，運輸量大，機械化程度高，對于需要鐵合金品種多，用量大的煉鋼車間特別適用。值得下載精品文檔第六章 轉爐車間煙氣凈化與回收6.1轉爐煙氣與煙塵6.1.1煙氣特征（1）煙氣來源及化學組成 在轉爐吹煉過程中， 熔池碳氧反應生成的 CO 和 CO2，是轉爐煙氣的基本來源； 其次是爐 氣從爐口排出時吸入部分空氣， 可

51、燃成分有少量燃燒生成廢氣， 也有少量來自爐料和爐襯中的 水分，以及生燒石灰中分解出來的CO2 氣體等。在未燃的煙氣中，煙氣主要成分是CO，含有少量 CO2和N 2以及極少量的 O2和 H2。（2）煙氣溫度轉爐未燃煙氣溫度為 1400 1600，燃燒煙氣溫度為 18002000，因此煙氣凈化系統 中必須設置冷卻設備。（3）煙氣量 轉爐未燃法平均煙氣量為 60 80m3/t。（ 4）煙氣的發熱量轉爐未燃法中，當煙氣含 60%80%CO 時，其發熱量波動在 7745.95 10048.8kJ/m 3。6.1.2煙塵的特征（1）煙塵的來源在氧氣轉爐熔池反應區內，局部溫度可達2500 2800，使一定數

52、量的鐵和鐵氧化物蒸發，并夾帶部分散料粉塵和渣粒， 組成煙塵， 隨爐氣排出。 煙塵量約為入爐金屬料量的 0.8% 1.3%，煙氣中的含塵量為 15 120g/m3。在大型爐每熔煉 1t鋼約產生 20kg 粉塵，吹氧時煙氣 含塵濃度可達 20 30g/m3。（2）煙塵成分未燃法轉爐煙塵中 60%以上為 FeO，其顏色呈黑色。（3）煙塵粒度 轉爐未燃法塵粒大于 10m的達 70%。6.2煙氣凈化方案選擇（1）爐口附近煙氣處理方法轉爐煙氣從爐口逸出， 在進入煙罩過程中或燃燒， 或不燃燒， 或部分燃燒， 然后經過汽化 冷卻煙道或水冷煙道， 溫度有所下降； 進入凈化系統后， 煙氣還需進一步冷卻， 有利于提

53、高凈 化效率，簡化凈化設備系統本設計爐口煙氣處理方法選用未燃法，并選用爐口微壓差控制法來控制煙罩不吸入空氣。（2）轉爐煙氣凈化方法本設計轉爐煙氣凈化采用未燃法干法靜電除塵， 未燃法電除塵通常是將空氣過剩系數控制值得下載精品文檔在 0.3 以下，故煙氣量小得多，且可回收煤氣和獲得干塵，被認為是最經濟的方法，越來越受 到各國的重視。6.3煙氣凈化系統參照邯鋼集團邯寶公司煉鋼廠 2座 250t頂底復吹轉爐 ,年設計生產能力是 520萬 t 轉爐除塵系 統26 。本設計采用 LT 法干法除塵系統。該 LT 法煙氣凈化系統的主要參數如下：爐氣量： 17000m3/h爐口煙氣溫度： 1450 從汽化冷卻煙

54、道出來煙氣溫度： 800 1000從蒸發冷卻器出來煙氣溫度： 150200 放散管處煙塵濃度： 68mg/m3煤氣進入煤氣柜溫度： 70煤氣回收量： 100m3/t6.4煙氣凈化回收系統主要設備6.4.1煙罩煙罩位于爐口之上， 主要作用是收集煙氣使之不外溢， 且可控制吸入的空氣量。 煙罩一般有固 定段與活動段兩部分組成，二者用水封連接。活動煙罩下沿直徑 D2：D2（2.53）d口=63737648.8 取 7200 式中： d 口 轉爐爐口直徑，； 活動煙罩的高度 Ht：H t 0.5d口=0.5 2549.6=1274.8 可使煙罩下沿能降到爐口以下200300 處。活動煙罩的升降行程 S為

55、 300500 。固定煙罩內的直徑要大于爐口煙氣射流進入煙罩時的直徑。 取煙氣從爐口噴出自由射流的 擴張角 25，由此可求得煙氣射流直徑為：d口+2H ttan25 =3738.5 所以本設計固定煙罩直徑 D1 取 4000 。值得下載(7-1)渣量一般為金屬量的 3% 5%,（7-2）330.15m3/t，熔渣比容取 0.28m3/t 。精品文檔煙氣在煙道內的流速取 30 40m/s。煙道垂直段高度一般為3 4m，斜煙道的傾斜角為5560。6.4.3 靜電除塵器靜電除塵的原理是利用放電作用， 使煙氣中氣體分子電離， 由此導致塵粒帶電， 遂被靜電 吸引沉積于集塵電極上。 根據收塵電極的形式可分

56、為管式電除塵器和板式電除塵器。 管式電除 塵器的管徑通常為 150300 ，長 2 5m。煙氣在靜電除塵器內的流速一般為2 3m/s，煙氣溫度控制在不低于 150 200。靜電除塵器效率高，可達到 99.9%，而且除塵效率穩定，不受氣量波動的影響，最適合于 捕集小于 1m的煙塵，處理氣體量大，阻力損失小（一般在300Pa 以下）。6.4.4煤氣柜煤氣柜是貯存煤氣之用， 以便于連續供給用戶成分、 壓力、 質量穩定的煤氣， 是復吹轉爐 回收系統中重要設備之一。 由于轉爐煤氣容易爆炸， 從安全與回收煤氣質量出發， 要求整個系 統嚴密，并規定當煤氣中含 O2量大于 2%時停止回收，利用燃燒器所產生的C

57、O2 廢氣，清洗煙道中殘存的 O2 以保證安全。 經過靜電除塵器精除塵的煙氣經煤氣冷卻器降溫至70后進入煤氣柜。參照參照邯鋼集團邯寶公司煉鋼廠 250t轉爐煙氣回收系統，選用 10萬 m3的煤氣柜。第七章 冶金輔助設備的計算7.1盛鋼桶的計算7.1.1盛鋼桶容積計算（1）盛鋼桶容納鋼水量 本設計盛鋼桶的額定容量為 P=250t ，一般考慮應有 10% 的過余裝量，則鋼包內鋼水實際 容量為：P+0.1P=1.1P=1.1 250=275t（2）盛鋼桶內渣量 出鋼時一般將爐內熔渣全部或絕大部分隨鋼水倒入鋼包內。設計時取較大比例為 15% ，即渣量為：1.1P 0.15=275 0.15=41.25

58、t（3）盛鋼桶的容積及尺寸計算 盛鋼桶的實際容積即為鋼與渣的總容積，取鋼液比容為因此，鋼包容積為：30.15 1.1P+0.28 (1.1P 0.15)=0.2112P=52.8m 3( 7-3)設鋼包內型上部寬為 D ，下部寬度 DH,高為 H，若采用 D/H=1, 錐度為 15%，則鋼包下部內徑寬：值得下載精品文檔D H=D-0.15H=0.85D7-4)盛鋼桶的容積按圓錐臺計算：VH32DH2DD H447-5)將 H=D,D H=0.85D 帶入上式得：3V=0.673D 3（ 7-6）所以可求得：1/3D=0.680P 1/3=4.28m1/3H=0.680P 1/3=4.28m1/

59、3D H=0.578P1/3 =3.6m（4）盛鋼桶磚襯的厚度鋼桶桶壁磚襯厚度約等于：Jb=0.07D=0.07 4280=299.6 鋼桶磚襯厚度約為：Jd=0.1D=0.1 4280=428 （5）盛鋼桶外殼。桶壁一般選 14 28 ，桶底用 1835 的鋼板焊制或銜接。b=0.01D=42.8 d=0.012D=51.36 其中 b 桶壁殼板厚度，；d桶底殼板厚度，； 已求得盛鋼桶內部尺寸、磚襯厚度、鋼殼厚度之后，可計算出外殼的外部尺寸： 外殼內高： H 1=H+J d=D+0.1D=4708 外殼全高： H 2=H+J d+d=D+0.1D+0.012D=4759 外殼上部內徑： D

60、1=D+2J b=1.14D=4879.2 外殼上部外徑： D 2=D+2J b+2b=4964.8 外殼下部內徑： D 3=D H+2J b=4237 外殼下部外徑： D4=DH+2Jb+2b=4322.8 值得下載Q10Q11 Q12 Q13AT124 60 24FAt 0.9 11個7-7）7-8）桶底磚襯體積為：Va0.99D 230.1D 0.077D 36.04m 37-9）精品文檔7.1.2鋼包需要量計算車間需要的盛鋼桶數 Q10 的計算式如下：式中： Q11車間每晝夜生產周轉使用的盛鋼桶個數，Q 11=AT 1/（24 60）；Q12 車間每晝夜冷修的盛鋼桶個數， Q12=At