年产370万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计毕业论文.docx

1、年产370万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计毕业论文年产370万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计毕业论文1 转炉炼钢车间设计方案1. 1 工艺流程高炉铁水用混铁车运到倒罐站后，转移到铁水罐中（鉴于铁水罐比混铁车操作方便且易于扒渣），为了优化工艺，进行一系列的铁水预处理。由于脱硫需要氧化性条件，和脱硅、脱磷的气氛条件不一样，且采取的渣处理工艺也不一样，所以从工艺上考虑将其放到其它两个预处理工艺之前；脱硫渣送到渣场处理，经过磨碎提取其中的铁粉后，剩余脱硫渣送到厂外用于建材生产、建筑填料等工业。脱硫后铁水必须保证硅含量低于0.15%才能实现脱磷处理，因此将脱硅处理置于脱磷之前；脱硅渣属于酸性渣且硫含量较

2、低，可以将其送到高炉或烧结车间，进行返回利用。脱硅达到要求后，可以进行脱磷操作；脱磷渣送到脱磷渣再生器中，此过程产生的炉渣考虑到整个流程的最优化，分别取50%返回脱磷和脱硅程序；当高磷铁水达到一定量时，将其转移到一个脱磷包中进行深脱磷，产生的磷含量10%的炉渣可以送到化肥厂生产磷肥，剩余的高磷铁水送到其他小型的铸造厂用于铸造。经过铁水预处理后的铁水兑到转炉进行脱碳处理，此时硅、硫、磷的含量都比较低，其产生的转炉渣可以继续返回到脱硅程序，工艺流程如图11。 高炉铁水 混铁车 铁水预处理 倒罐站 铁水罐 预处理渣 渣 场 扒渣 转炉渣 钢液 钢液 钢包回转台 L F 炉 转炉 钢液 连铸坯 连铸机

3、 . . 废钢及其它辅料 图11 工艺流程图1.2 主要冶炼钢种及产品方案本设计主要生产普碳钢、低合金钢，也可根据市场的要求进行灵活调整。根据毕业设计任务书中年产370万吨铸坯的要求，可确定其产品大纲。详见于表1-1：表1-1 产品大纲钢种代表型号年产钢量所占比例铸坯断面长宽定长尺寸成品形式普碳钢Q235B200万吨54%180700mm9000mm钢板低合金钢Q345170万吨46%150150mm9000mm钢板1.3 转炉车间组成现代氧气转炉炼钢车间一般由以下各部分组成：铁水预处理站及铁水倒罐站；废钢堆场与配料间；主厂房（包括炉子跨、原料跨、炉外精炼跨、浇铸系统各跨间）；铁合金仓库及散状

4、原料储运设施；中间渣场；耐火材料仓库；一、二次烟气净化设施及煤气回收设施；水处理设施；分析、检测及计算机监控设施；备品备件库、机修间、生产必需的生活福利设施；水、电、气（氧、氩、氮、压缩空气）等的供应设施。1.4 转炉车间生产能力计算1.4.1 转炉容量及座数的确定综合考虑当前转炉炼钢车间的生产情况，本设计采“二吹二”制，每炉钢的平均冶炼周期取38min，平均供氧时间为16min。转炉作业率：取=94.5%；炉外精炼收得率：取99%；连铸收得率：取98%，以提高转炉的利用效率，减少资金的投入。1.4.2 计算年出钢炉数 转炉的年出钢炉数N按下式计算： =式中： T1每炉钢的平均冶炼时间，38m

5、in/炉； 1440一天的时间，min/d； 345一年的工作天数，d/a； 转炉作业率，（T2 一年的工作天数） =94.5%1.4.3 根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量每炉钢的平均冶炼周期取38min。炉外精炼收得率：取99%；连铸收得率：取98%；代入数据得：；代入数据得：。1.4.4 按标准系列确定炉子的容量 故取公称容量为：150吨。 1.4.5 核算车间年产量 本设计中选定150吨转炉两座，按照二吹二生产方式。车间年产量=1502614298%99%=380.44万吨370万吨，故设计选取合格。2 转炉炼钢物料平衡和热平衡计算2.1 物料平衡计算2.1.1计算所需原始数据。

6、基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（表21）；金属料铁水成分和废钢的成分（表21）；终点钢水成分（表21）；造渣用熔剂及炉衬等原材料的成分（表22）；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率（表23）；其他工艺参数（表24）。 表21 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值 成分（%）类别 C Si Mn P S 钢种Q235B 设定值 0.16 0.25 0.50 0.045 0.045 铁水设定值 4.20 0.80 0.60 0.200 0.035 废钢设定值 0.16 0.25 0.50 0.030 0.030 终点钢水 设定值* 0.09 0.002 0.18 0.020 0.021*C和S

7、i按实际生产情况选取；Mn、P和S分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在钢水中设定。 本计算设定的冶炼钢种为Q235B2.1.2 物料平衡基本项目 收入项 支出项 铁水 钢水 废钢 炉渣 熔剂（石灰、萤石、轻烧白云石） 烟尘 氧气 渣中铁珠 炉衬蚀损 炉气 铁合金 喷溅表22 原材料成分 成分 （%）类别CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5 SCO2H2O C灰分挥发分 石 灰88.002.502.601.500.500.100.064.640.10 萤 石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50生白云石36.400.8025

8、.601.0036.20 炉 衬1.203.0078.801.401.6014.00 焦 炭0.5881.5012.405.52 （续）表22 原材料成分 名 称CSiMnPSFe碳素废钢0.160.250.500.0300.030余量炼钢生铁4.200.800.600.2000.035余量 表23 铁合金成分（分子）及其回收率（分母） 成分（%）/回收 率（%）类别 C Si Mn Al P S Fe 硅 铁 73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100 锰 铁6.60/90*0.50/7567.80/80 0.23/1000.13/10024

9、.74/100 *10%C与氧生成CO2 表24 其他工艺参数设定值 名 称 参 数 名 称 参 数 终渣碱度%CaO/%SiO2=3.5渣中铁损（铁珠） 为渣量的6% 萤石加入量为铁水量的0.5% 氧气纯度 99%,余者为N2生白云石加入量为铁水量的2.5%炉气中自由氧含量 0.5%(体积比) 炉衬蚀损量为铁水量的0.3% 气化去硫量占总去硫量的1/3终渣（FeO）含量（按（FeO）=1.35(Fe3O3)折算）15%，而（Fe2O3）/(FeO)=1/3 即（Fe2O3）=5%，(FeO)=8.25% 金属中C的 氧化产物90%C氧化成CO，10%C氧化成CO2 烟尘量为铁水量的1.5%（

10、其中FeO为75%，Fe2O3为20%） 废 钢由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的13.39%，即废钢比为11.81% 喷溅铁损 为铁水量的1%2.1.3 计算步骤 以100Kg铁水为基础进行计算。 第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。 总渣量包括铁水中元素氧化、炉衬蚀损和加入熔剂的成渣量。其各项成渣量分别列于表 25、26和 27。总渣量及其成分如表 28所示。 第二步：计算氧气消耗量。 氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表 29。 第三步：计算炉气量及其成分。 表25 铁水中元素的氧化产物及其成渣量元素 反应产物元素氧化量（kg）耗氧量（kg）产物量（kg） 备 注C

11、C CO4.1190%=3.699 4.932 8.631C CO24.1110%=0.411 1.096 1.507SiSi (SiO2) 0.800 0.910 1.710 入 渣MnMn （MnO） 0.420 0.120 0.520 入 渣PP (P2O5) 0.180 0.230 0.410 入 渣SS SO2 0.03540%1/3 =0.005 0.005 0.010S+(CaO)=(CaS)+(O) 0.03540%2/3 =0.009 -0.005*0.021(CaS) 入 渣FeFe (FeO) 1.07656/72 =0.837 0.239 1.076入渣(见表28)Fe

12、 (Fe2O3) 0.606112/160 =0.424 0.182 0.606入渣(见表28)合计 6.785 7.709成渣量 4.371入渣组分之和*由CaO还原出的氧量；消耗的CaO量=0.00956/32=0.016kg 表26 炉衬蚀损的成渣量炉衬蚀损量（kg） 成渣组分（kg） 气态产物（kg）耗氧量（kg）CaOSiO2MgO Al2O3Fe2O3 C COC CO2C CO，CO20.3（据表24）0.0040.0090.2360.0040.0050.314%90%28/12=0.0880.314%10%28/12=0.0150.314%（90%16/12+10%32/12）

13、=0.062 合计 0.258 0.103 表 27 加入熔剂的成渣量类别加入量（kg）成渣组分（Kg）气态产物（Kg）CaOMgO SiO2 Al2O3Fe2O3P2O5CaS CaF2H2OCO2O2萤石0.5（据 表24）0.0020.0030.0280.0080.0080.0050.0010.4400.005生白云石2.5（据 表24）0.9100.6400.0200.0250.905石灰6.67*15.863*30.1730.1670.1000.0330.0070.0090.0070.3090.002*3合计6.7750.8610.2150.1330.0410.0120.0100.4

14、400.0121.2140.002成渣量8.442*1石灰加入量计算如下：由表2527可知，渣中已含的（CaO）=-0.016+0.004+0.002+0.910=0.9000kg；渣中已含（SiO2）=1.710+0.009+0.028+0.020=1.767kg。因设定的终渣碱度R=3.5；故石灰加入量为R(SiO2)-(CaO)/(%CaO石灰-R%SiO2石灰) =5.285/(88.00%-3.52.50%)=6.67kg。*2为（石灰中CaO含量）-（石灰中S CaS自耗的CaO量）。*3由CaO还原出的氧量，计算方法同表25之注。表28 总渣量及其成分炉渣成分CaOSiO2MgO

15、Al2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合计元素氧化成渣量（kg）1.7100.5201.0760.6060.4100.0214.343石灰成渣量（kg）5.8630.1670.1730.1000.0330.0070.0096.352炉衬侵蚀成渣量（kg）0.0040.0090.2360.0040.0050.258生白云石成渣量（kg）0.0910.0200.6400.0251.595萤石成渣量（kg）0.0020.0280.0030.0080.0080.4400.0050.0010.495总渣量（kg）6.7991.9341.0520.1370.5201.0760.6520.4

16、400.4220.03113.043* %51.9714.838.071.053.998.255.003.373.230.24100.00*总渣量计算如下：因为表28中除（FeO）和（Fe2O3）以外的渣为：6.799+1.934+1.052+0.137+0.520+0.440+0.422+0.031=11.315kg，而终渣（FeO）=15%，故总渣量为11.315/86.75%=13.043kg（FeO）量=13.0438.25%=1.076kg（Fe2O3）量=13.0435%-0.033-0.005-0.008=0.606kg 表29 实际耗氧量 耗氧项（kg） 供氧项（kg） 实际氧

17、气消耗量（kg）铁水中元素氧化耗氧量（表25）7.709铁水中S与CaO反应还原出的氧量（表25）0.005炉衬中碳氧化耗氧量（表26）0.062石灰中S与CaO反应还原出的氧量（表27）0.002烟尘中铁氧化耗氧量（表24）0.340炉气中自由氧耗量（表210）0.060 8.171-0.007+0.071*=8.235合计 8.171合计 0.0078.235*为炉气中N2之重量，详见表2-10 炉气中含有CO、CO2、O2、N2、SO2和H2O。其中CO、CO2、SO2和H2O可由表2527查得，O2和N2则由炉气总体积来确定。现计算如下。炉气总体积V ： 式中： Vg CO、CO2、S

18、O2和H2O诸组分之总体积，m3。本计算中，其值 为8.71922.4/28+ 2.73622.4/44 + 0.01022.4/64+ 0.01222.4/18 =8.387 m3 ； Gs 不计自由氧的氧气消耗量，kg。本计算中，其值为8.111 m3（见表29）； Vx铁水铁水与石灰中的S与CaO反应还原出的氧量，m3 。本计算中，其值为0.007 kg（见表29）； 5% 炉气中自由氧含量； 99 由氧气纯度为99%转换得来。计算结果列于表210。表210 炉气量及其成分 炉气成分 炉气量，（kg） 体积（m3 ） 体积 % CO 8.7198.71922.4/28=6.97582.1

19、9 CO22.7362.73622.4/44=1.39316.41 SO20.0100.01022.4/64=0.0040.05 H2O0.0120.01222.4/18=0.015 0.18 O20.060* 0.042*0.50 N20.071*0.057*0.67合计11.608 8.486*炉气中O2的体积为8.4860.5%=0.042 m3 ；重量为0.04232/22.4=0.060 kg *炉气中N2的体积系炉气总体积与其它成分的体积之差；重量为0.05728/22.4 =0.071 kg 第四步：计算脱氧和合金化前的钢水量。钢水量Qg = 铁水量铁水中元素的氧化量烟尘、喷溅和

20、渣中的铁损 =100-6.785-1.50（75%56/72+20%112/160)+1+13.0436% = 90.348 kg。 据此可编制脱氧和合金化前的物料平衡表（表211） 表211 未加废钢时的物料平衡表收 入 支 出项 目 质量（kg） %项 目 质量（kg） %铁 水 100.00 84.59钢 水 90.3576.37石 灰 6.675.64炉 渣 13.04 11.03萤 石0.50 0.42炉 气11.61 9.82生白云石2.502.11喷 溅 1.000.85炉 衬 0.30 0.26烟 尘1.501.27氧 气8.24 6.97渣中铁珠 0.780.66合 计 11

21、8.21 100.00合 计118.31100.00注：计算误差为（118.21-118.31）/118.21100% = -0.08%第五步：计算加入废钢的物料平衡。如同“第一部”计算铁水中元素氧化量一样，利用表21的数据先确定废钢中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表212），再将其与表211归类合并，遂的加入废钢后的物料平衡表213和表214。第六步：计算脱氧和合金化后的物料平衡。现根据钢种成分设定值（表21）和铁合金成分及其烧损率（表23）算出锰铁和硅铁的加入量，再计算其元素的烧损量。将所得结果和表214归类合并，即得冶炼一炉钢的总物料平衡表。 锰铁加入量WMn 为 硅铁加入量WSi 为

22、 表212 废钢中元素的氧化产物及其成渣量元素 反应产物元素氧化量（kg）耗氧量（kg）产物量（kg） 备 注CC CO13.390.07%90%=0.0080.0110.019（入气）C CO213.390.07%10%=0.0010.0030.004（入气）SiSi (SiO2)13.390.25%=0.033 0.038 0.071MnMn （MnO）13.390.32%=0.043 0.013 0.056PP (P2O5)13.390.010%=0.0010.001 0.002SS SO213.390.009%1/3=0.0040.00040.0008（入气）S+(CaO)(CaS)+

23、O13.390.009%2/3=0.008-0.00040.002 (CaS）合计 0.0880.06613.39-0.088=13.302成渣量 0.131 表213 加入废钢的物料平衡表（以100kg铁水为基础）收 入 支 出项 目 质量（kg） %项 目 质量（kg） %铁 水 100.00 75.95钢 水90.35+13.302=103.65 76.37废 钢 13.39 10.17渣中铁珠 0.78 0.59石 灰 6.67 5.06炉 渣 13.04+0.13=13.17 11.03萤 石 0.50 0.38炉 气 11.61+0.024=11.63 9.82生白云石 2.50

24、1.90喷 溅 1.00 0.76炉 衬 0.30 0.23烟 尘 1.50 1.14氧 气 8.24+0.066=8.31 6.31 合 计 131.67 100.00合 计 131.73 100.00 表214 加入废钢的物料平衡表（以100kg（铁水+废钢）为基础）收 入 支 出项 目 质量（kg） % 项 目 质量（kg） %铁 水 88.19 75.95 钢 水 91.41 78.69废 钢 11.81 10.17 渣中铁珠 0.69 0.59石 灰 5.88 5.07 炉 渣 11.61 9.99萤 石 0.44 0.38 炉 气 110.26 8.83轻烧白云石 2.20 1.9

25、0 喷 溅 0.88 0.76炉 衬 0.26 0.22 烟 尘 1.32 1.14氧 气 7.33 6.31 合 计 116.11 100.00 合 计 116.17 100.00 铁合金中元素的烧损量和产物量列于表215。 表215 铁合金中元素的烧损量和产物量类别元素 烧损量（kg）脱氧量（kg）成渣量（kg）炉气量（kg）入钢量（kg） 锰 铁 C0.546.60%10%=0.004 0.010 0.015（CO2） 0.546.60%90%=0.032 Mn0.5467.80%20%=0.0730.0210.094 0.5467.80%80%=0.293Si0.540.50%25%=0.0010.0010.002 0.540.50%75%=0.002P 0.540.23%=0.001S 0.540.13%=0.001 Fe 0.5424.74%=0.134合计0.0780.0320.