1、轉爐煉鋼車間設計轉爐煉車岡車間設計 (engineering design of converter steelmaking plant)以鐵水為主要原料，向轉爐內吹入空氣或氧氣，生產鋼水并澆注成連鑄坯或鋼錠的車間設計。其設 計范圍主要包括轉爐原料系統設計、轉爐爐型和爐襯設計、轉爐氧槍系統設計、轉爐修爐系統設計和轉爐 復合吹煉設計等。其設計內容主要包括工藝流程選擇、生產能力計算、設備選型，以及車間組成和布置等。簡史19世紀中后期，英國人貝塞麥(H . Bessemer)和托馬斯(S . G. Thomas),先后發明了酸性轉爐 煉鋼和堿性轉爐煉鋼，這兩種方法的特點都是向轉爐熔池中吹入空氣。20

2、世紀40年代大規?？諝夥蛛x制氧獲得成功，為轉爐煉鋼提供了廉價氧氣，從而開創了用氧氣代替空氣煉鋼的可能性。1952年世界上第一個工業性生產的氧氣頂吹轉爐煉鋼車間在奧地利建成投產，由于純氧頂吹轉爐煉鋼比其他傳統的煉鋼方法 優越，因此，世界上許多國家相繼建成一大批氧氣轉爐煉鋼車間，使轉爐的鋼產量迅速增長，最大爐容量 達到300t,有的甚至要更大一些，為適應冶煉中、高磷生鐵的需要，在西歐一些國家還出現了噴石灰粉的 氧氣頂吹轉爐煉鋼法。20世紀60年代末，聯邦德國和法國研究成功氧氣底吹轉爐煉鋼，在歐洲、日本和 美國建成了一批氧氣底吹轉爐煉鋼車間。70年代后期，綜合了頂吹轉爐和底吹轉爐兩者優點的頂底復合吹

3、煉轉爐煉鋼逢勃興起，并迅速得到推廣。20世紀60年代以前，中國的轉爐煉鋼基本上是使用小型空氣側吹轉爐。中國第一個自行設計的 30t氧氣頂吹轉爐煉鋼車間于1964年在首都鋼鐵公司(原石景山鋼鐵公司)建成投產，以后又陸續建成了一批 30180t氧氣轉爐煉鋼車間。 與此同時，各地方鋼鐵廠還建成了一批小 型氧氣頂吹轉爐。80年代上海寶山鋼鐵總廠建成了現代化的300t大型轉爐煉鋼車間。工藝流程選擇 轉爐煉鋼生產工藝流程包括鐵水、廢鋼、散狀原料和鐵合金4個原料設施系統和轉爐1所示。冶煉控制、鋼水爐外精煉、澆鑄工藝、轉爐修理和三廢治理等操作。如圖堆桐間低位料倉高爐制機機L T鐵本 校合金低位料倉校帶運輸機（

4、_成提升機）11高位料倉_;_加料裝備枚合金傳爐鐵水倒蟾站或混鐵雷包鋼水精M吹Ar站軋何連誓機（模略起重機1D斜裝置起頁機 （加料機）散狀照料|廢鋼高位料倉|廢鋼料幗|嫖汽回收煙氣凈化（或高爐&*»）活動煙凈爐洸性理嫌合利用w«氣回收困I轉爐嫉鋼生產工藝流峰鐵水系統轉爐煉鋼車間的鐵水供應常用的有 4種方式。（見轉爐原料系統設計）為了提高煉鋼產品質 量，改善消耗指標，鐵水兌入轉爐之前，需要對鐵水進行預處理，如脫硫或再加脫硅、脫磷 （見鐵水預處理 站設計）。廢鋼系統 廢鋼是氧氣轉爐煉鋼的金屬爐料之一。轉爐在冶煉過程中，鐵水中各元素氧化產生的化學 熱，除滿足出鋼溫度要求外

5、，還有富余熱量，因此需要加入一定數量的冷卻劑，而廢鋼是較為理想的冷卻 劑之一。廢鋼在加入轉爐之前要進行加工處理，其外形尺寸、體積密度、有色金屬和各種雜質含量等要符 合轉爐冶煉要求，并不得有密閉容器和爆炸物。存放時要按廢鋼性質進行分類堆放。廢鋼加入轉爐的方式有兩種：一種是將廢鋼裝入廢鋼料槽，利用加料跨起重機將廢鋼加入爐內，這 種方式設備簡單。操作方便，在轉爐煉鋼車間獲得廣泛采用；另一種是利用爐前或爐后操作平臺上設置的 地上廢鋼加料機，將廢鋼加入爐內。散狀原料系統轉爐在冶煉過程中需要加入石灰、輕燒白云石、氧化鐵皮、螢石和鐵礦石等造渣原料。由于散狀原料品種多，用量大，而且轉爐冶煉周期短，冶煉過程中需

6、要及時準確地將其加入爐內。散狀原 料系統由上料和加料兩部分組成。上料系統包括低位料倉和上料設施。低位料倉的數量和容積主要取決于 原料種類和日消耗量。轉爐煉鋼車間的散狀原料上料設施廣泛采用膠帶運輸機。對于一些上料量不大或總 圖布置受限制的中、小轉爐煉鋼車間，上料系統也可以采用單斗或多斗提升機。散狀原料加料部分由高位 料倉、振動給料器、稱量斗、匯集料斗和加料溜槽等組成。高位料倉的數量，容積取決于物料種類和轉爐 每小時的耗量。散狀原料的上料和加料操作可以自動控制，也可以人工操作。鐵合金系統鐵合金的供應方式隨煉鋼車間規模幸專zhuan大小而有所不同。鐵合金供應系統由運輸、貯存、稱量和投入等部分組成，有

7、的煉鋼車間還設置了鐵合金烘烤爐。大型轉爐煉鋼車間鐵合金用量較多，鐵合金通過低位料倉、膠帶運輸機或提升機送到轉爐跨高位料倉貯存，并通過振動給料器、稱量斗和溜槽 加入鋼包。中、小型轉爐煉鋼車間鐵合金用量小，一般是將鐵合金運到轉爐操作平臺上的鐵合金活動料倉 中貯存，稱量后通過叉式運輸車或手推車運到爐后，經鐵合金活動溜槽加入鋼包。設有鋼水脫氣裝置的轉爐煉鋼車間，可以不設鐵合金烘烤爐，未設鋼水脫氣裝置的或者在氣候比較 潮濕的轉爐煉鋼車間，當冶煉一些對氫敏感的鋼種時，需要考慮鐵合金烘烤爐。轉爐冶煉控制 轉爐冶煉周期短，冶煉過程變化十分復雜，影響因素多。為了及時、準確地控制冶煉 過程和確定吹煉終點，現代化的

8、轉爐煉鋼車間都設置了完善的計量檢測儀表和自動控制系統。轉爐冶煉時 通過控制鐵水、廢鋼和各種散狀原料的成分和加入量，并根據轉爐冶煉需要，及時調整氧槍高度、氧氣壓 力或氧氣用量，以提高吹煉終點鋼水成分和溫度的命中率。不同容量的轉爐應考慮不同的裝備水平。大型 轉爐煉鋼車間可采用副槍和電子計算機進行動態控制。中、小型轉爐煉鋼車間可考慮用微機按理論模型或 經驗模型進行靜態控制，小型轉爐也可以用人工控制吹煉過程。無論采用何種控制方式，要提高轉爐吹煉 終點的命中率，首先要求入爐物料質量高，成分要均勻穩定，其次是各種計量、檢測儀表要求完善和準確，.這 些是提高轉爐自動化水平的前提條件。鋼水爐外精煉 鋼水爐外精

9、煉是改善鋼的純潔度，提高鋼水質量，擴大冶煉品種，以及協調轉爐與連 鑄生產的重要手段。不同的鋼水爐外精煉設施可以分別完成脫碳、脫硫、脫氧、脫氣、成分和溫度調整、 去除非金屬夾雜物或改變其形態，以及成分和溫度均勻化等。爐外精煉的型式很多，應根據鋼種和鋼水質 量要求進行選擇（見鋼水爐外精煉設施設計）。澆鑄工藝澆鑄工藝對成品鋼的質量、鋼水收得率和成材率有直接影響。澆鑄工藝有模鑄和連鑄兩種 類型。模鑄又可分為地面（坑）澆鑄和車鑄兩種形式。地面（坑）澆鑄僅適用于小型轉爐煉鋼車間，大、中型 轉爐煉鋼車間多采用車鑄。按鋼水注入錠模的方向不同，模鑄又可分為上注和下注，其中下注應用較為普 遍。（見模鑄系統設計）。

10、連鑄工藝是將鋼水直接澆成鑄坯，其成材率大幅度提高，節能效果顯著，因而發展很快。新建轉爐煉鋼車間和舊車間改造，應優先考慮采用連續鑄鋼工藝，有條件的地方還應推廣連鑄坯 熱送或直接軋制。（見連續鑄鋼車間設計）轉爐修爐 轉爐冶煉過程中，爐襯受到化學、機械和高溫作用而逐漸變薄，需要定期更換。修爐操作 包括舊爐襯冷卻、拆除和新爐襯修砌等工作。轉爐爐襯修砌一般都在爐座上進行，修爐方法有兩種：（1）修爐設備和爐襯磚從轉爐下部進入爐內的下修法。此法進磚方便，修爐不與其他作業發生干擾，但要求爐 底與爐身為“分離式”，多用于中、小型轉爐。（2）修爐設備和爐襯磚從爐口上部進入爐內的上修法，其最大優點是保持轉爐爐體的完

11、整性，但固定煙道下段要求做成“活動式”。大型轉爐基本上都采用上修法。 為適應修爐作業的需要，還需配置拆爐機、修爐機和下修法用的爐底車等設備。“三廢”治理轉爐在生產過程中將產生大量的廢氣、廢水和廢渣（簡稱“三廢”）。為了保護環境，消除污染和開展綜合利用， 需要對“三廢”進行治理。轉爐冶煉脫碳期的煙氣中含有較高的。貝體，經凈化處理后可以回收利用，煤氣回收量為每噸鋼6080m3（熱值約為8000kJ/vn） o不能回收煤氣的煙氣，需經凈化處理，達到國家規定的排放標準后通過煙囪排入大氣。轉爐煙氣采用濕法除塵時，將產生大量的 洗滌污水，污水經沉淀處理后可循環使用，沉淀后的污泥進行脫水、成型和干燥后，可返

12、回轉爐作為造渣 劑或送燒結廠作原料。采用干法除塵時，可將除塵干灰加粘結劑，經壓塊，于燥后返回轉爐使用。轉爐在 生產過程中一般。每噸鋼產生100 150kg鋼渣。多數轉爐煉鋼車間用火車或汽車將鋼渣運往棄渣場，這種 方法占地多，同時容易污染環境，也有一部分轉爐煉鋼車間對轉爐鋼渣進行了加工處理和綜合利用，同時 回收渣中廢鋼。轉爐鋼渣的處理方法主要有水淬、風淬、熱潑、盤潑、悶渣和激冷等工藝。經過處理的鋼 渣可返回燒結車間或高爐作為熔劑，也可以經進一步加工作為建筑材料，有的鋼渣還可以作為肥料用于農 業生產（見鋼渣處理設施設計）。新建轉爐煉鋼車間應將“三廢”治理和綜合利用與主體工程同時設計和施 工。生產能

13、力計算轉爐煉鋼車間年生產能力按下式計算：小 _ 1440GC»式中Q為轉爐煉鋼車間年生產能力，t /a; 1440為一天的分鐘數，min/d; G為一座轉爐平均出鋼 量，t ； T為轉爐平均冶煉周期，min ； C為轉爐年有效作業天數，d； n為轉爐車間經常吹煉爐座數。轉爐平均冶煉周期根據轉爐容量、原材料條件、冶煉鋼種以及鐵水預處理和鋼水爐外精煉等設施的配置情況而異。以生鐵為原料冶煉碳素結構鋼時，可以參考如下數值：15 25t轉爐取28 32min； 30 50t轉爐取3238min； 100t以上轉爐取3845min。轉爐年有效作業天數可按 290310d考慮。采用全連鑄 的轉爐煉

14、鋼車間，需要考慮轉爐和連鑄機生產的配合關系，因此轉爐年有效作業天數略有減少。設備選型轉爐煉鋼車間的設備選型主要是確定設備的基本性能、技術參數、結構特點和進行數量計算等。轉爐容量和座數主要取決于車間生產規模，一般轉爐煉鋼車間要配置 23座轉爐。轉爐煉鋼車間有兩種生產操作方式：即二吹一（車間有2座轉爐，經常吹煉1座）和三吹二（車間有3座轉爐，經常吹煉2座） 操作。轉爐容量不宜過小，以利于降低原材料消耗，改善技術經濟指標，同時也有助于采用爐外精煉技術。在滿足產量要求的情況下一般盡可能選擇爐容量大、爐座少的方案。復合吹煉轉爐兼有頂吹和底吹轉爐的 優點，可積極推廣采用。連鑄機的臺數、流數、曲率半徑和連鑄

15、坯斷面等參數主要由生產規模和產品方案確定。連鑄機的生產能力要與轉爐生產能力相匹配，以實現連鑄機的多爐連澆，提高連鑄機的作業率和鋼 水收得率。鋼水爐外精煉的形式很多，功能多樣，可根據鋼種質量要求和生產規模，選擇不同的處理方法 和確定處理裝置的功能和座數。兌鐵水和澆鑄用起重機是轉爐煉鋼車間的重要設備，起重機的主鉤起重量 應根據鐵（鋼）水、渣和鐵（鋼）水包三者的重量之和來確定。不帶龍門鉤的起重機，還需考慮活動龍門鉤的 自重。起重機的臺數由各種占用起重機的作業時間來計算。煉鋼車間的起重機一般按重級工作制選用。車間組成和布置 轉爐煉鋼冶煉周期短，出鋼次數頻繁，原材料種類多，物流量大，因此在布置上盡 可能

16、減少各操作工序之間的相互干擾，使工藝流程合理，物料運輸順行。轉爐煉鋼車間宜接近煉鐵車間， 以減少鐵水運輸行程和溫降損失，同時也可以縮短混鐵車（鐵水罐）的占用時間。轉爐煉鋼車間也要靠近軋鋼車間，便于連鑄坯熱送軋鋼車間。進行轉爐煉鋼車間總體設計時，特別是對分期建設的車間，要考慮今 后的發展余地，如總圖布置、輔助設施和公用系統的發展潛力。車間改、擴建時，應充分利用原有設備和 建筑物，以降低工程費用。轉爐煉鋼車間由主廠房、輔助設施和公用系統等組成。主廠房 由加料跨、轉爐跨、澆鑄跨（鋼水接受跨），連鑄跨和出坯跨等組成。生產規模和工藝流程不 同的車間，其主廠房跨間組成也有所區別。常見的轉爐煉鋼車問主廠房的

17、平面布置如圖2所示。111具H 11S 2 粽岸嫉制烏/乎而韋置國轉爐煉鋼車間主廠房采用多跨毗連布置。隨著連鑄工藝和鋼水爐外精煉技術的發展，澆鑄系統也往 往由多跨廠房組成。主廠房三個主要跨間有加料跨一轉爐跨一澆鑄跨并列和轉爐跨一加料跨一澆鑄跨并列兩種布置形式。(1)加料跨一轉爐跨一澆鑄跨并列形式，爐下鋼包車運行距離短，爐前操作平臺采光和通風條件比較好。由于轉爐跨在加料跨和澆鑄跨之間，轉爐跨高層框架廠房結構比較穩定。但轉爐煙氣凈化系 統的煤氣管道和除塵污水槽的布置比較困難，且管路也比較長。這種布置形式在轉爐煉鋼車間設計中被廣泛采用。(2)轉爐跨一加料跨一澆鑄跨并列形式，對轉爐煙氣凈化設備的布置比

18、較有利，煙氣凈化系統的煙氣管道和除塵污水槽長度短；加料跨和澆鑄跨的一部分廠房柱子可以公用，節省土建投資。但鋼包車運行線路長，爐前操作條件差。這種布置形式在車間改造和小轉爐煉鋼車間使用較多。氧氣頂吹轉爐煉鋼車間常見的橫斷面布置如圖3所示：淚3轉爐嫁錠至何懂斷面節詈困加料跨轉爐兌鐵水、加廢鋼和爐前冶煉操作均在加料跨進行。一般將轉爐煉鋼車間的鐵水區和廢鋼 區分別布置在加料跨的兩端，中部為轉爐爐前操作區。高爐鐵水通過兩種主要途徑供應轉爐，即混鐵爐或混鐵車?；扈F爐布置在加料跨，鐵水吊運比較方 便。也有個別車間為減少其對主廠房的污染，設置獨立的混鐵爐間，鐵水經過跨線運至加料跨?；扈F車供 應鐵水需設置倒罐站

19、，多數車間將鐵水倒罐站設在加料跨外側的跨間內，鐵水經過跨線運進加料跨，也有 少數車間將鐵水倒罐站設在加料跨內。鐵水倒罐站一般為地坑式。大型轉爐煉鋼車間廢鋼加入量較多，可在加料跨外設置獨立的廢鋼間。廢鋼問一般與加料跨呈T字形布置，廢鋼裝槽后通過24條過跨運輸線送往加料跨。中、小型轉爐煉鋼車間的廢鋼區大都設在加料跨的一端，廢鋼在地坪上或地坑內存放。廢鋼存放時間取決于廢鋼來源，采用本企業返回廢鋼可取35d,外來廢鋼為1015d。加料跨起重機的軌面標高，主要取決于加料跨起重機向混鐵爐和轉爐兌鐵水以及向 轉爐加廢鋼時所需的高度。加料跨的跨度應滿足轉爐爐前操作的需要，同時也要考慮鐵水區和廢鋼區工藝 布置的

20、要求。加料跨廠房的長度包括轉爐操作區、鐵水區和廢鋼區廠房的長度。轉爐跨 是轉爐煉鋼車間的核心部位。轉爐、氧槍和供氧系統、副槍、散狀原料加料系統、煙氣除塵 裝置和煙道汽化冷卻裝置等均布置在轉爐跨，有的車間還將鋼水精煉裝置也設在轉爐跨。轉爐跨為高層框 架式廠房，按車間布置要求，一般設46層平臺，其中主要的是轉爐操作平臺。轉爐跨的跨度主要取決于轉爐容量、氧槍和副槍的位置、煙道汽化冷卻裝置、煙氣除塵裝置和散狀 原料加料系統等的布置。相鄰兩座轉爐的中心距，需滿足有關設備布置、工藝操作和設備檢修的要求。轉 爐跨的長度與轉爐座數、轉爐之間中心距、以及鋼包精煉爐的布置有關。轉爐跨還需考慮樓梯、電梯和氧 槍吊裝孔的位置。轉爐跨的廠房高度主要根據更換氧槍和副槍的起重機的軌面標高確定，同時也要兼顧煙 道汽化冷卻裝置、加料系統和轉爐煙氣除塵裝置的高度。澆鑄跨澆鑄方法、澆鑄能力對車間組成和布置有很大影響。澆鑄方法主要取決于產品方案，對于生產275mm以下的小鋼錠，一般采用地面澆鑄或橫向車鑄。鋼水澆鑄、脫模和整模等作業集中在12跨廠房內進行。這種布置工藝流程簡單，設備少，但勞動條件差，而且僅適用于小規模車間。生產規模較大、鋼錠單重在2t以上的轉爐煉鋼車間，大都