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1、题目名称 ： 公称容量 210t 顶底复吹转炉供氧系统强化改造上海大学 东方贱人IAbstractAvoidances the combined-blowing converter oxygen supply system is the key technology of steelmaking process, send the oxygen pipeline and oxygen gun is one of the key equipment of steelmaking process. Reasonable oxygen lance blowing oxygen technology
2、can improve the quality of liquid steel, shortening time of smelting and reduce the furnace lining erosion, improve the service life of furnace, at the same time can improve the quality of continuous casting billet for subsequent continuous casting. The design of converter steelmaking oxygen system
3、is briefly introduced and its optimization process, and some of the steelmaking technology development in our country. Then has carried on the thermal equilibrium and material balance calculation, based on past experience, optimization of oxygen supply system technology, shorten the smelting cycle,
4、Again according to the given to calculate the nominal capacity of 210 t, designed its oxygen lance nozzle and oxygen supply system, to complete the design 。Key words: top and bottom combined converter；oxygen system；process optimization；Material balance and heat balance ；oxygen lance head0第 1 章 绪论 1.
5、1 转炉炼钢供氧系统的历史及发展1.1.1 转炉炼钢供氧系统概述转炉炼钢技术中的关键之一是顶底复吹转炉供氧系统的改造,氧枪与送氧的管道是转炉炼钢工艺的关键设备。适当的氧枪喷吹工艺可以有效提高钢液的质量,减少冶炼的时间,尽可能的减少对转炉炉衬的损害,使炼钢炉的使用寿命增长,同时也可以对后续连铸工艺连铸坯的质量有所提升 1。其中管路输送系统由低压氧气管道和中压富氧管道组成；压力调节系统由数套调节阀组构成；储存缓冲系统由中压氧球罐构成 2。管道输送系统、主控制系统、压力的调节系统和存储缓冲系统这几个系统构成了顶底复吹供氧系统。近年来，钢铁厂不断在发展，生产规模也随之增大，所以氧气的需求量也提高了，这
6、就促使了安全、经济、稳定、持续的氧气供应对钢铁长稳定高速的发展有了更加重要的作用。现在的氧气输送能力以及一整套供氧系统已经不能达到实际生产的要求。所以，供氧系统的强化改造有重要的意义。1.1.2 我国转炉炼钢供氧系统的发我国 200t 以上的转炉用氧的装备水平和国外同类型的钢铁厂相当，炼钢用氧水平与国外大型转炉相近。100t 一下的中小型转炉的用氧技术处于领先地位。武钢二炼钢、首钢一炼钢、济钢、安阳、唐钢第一批中小型转炉的用氧技术指标都不错 3。从 1943 年到现在，国内的顶底复吹炼钢技术有了很大的发展，制氧机的生产能力和应用也有了很大的进步。1957 年，首都钢铁集团试制并建成了 3350
7、0m3/h 的制氧机，这中间经历了很多种制氧机的试制。 （1）6000m3/h 双纯度全低压蓄冷器型制氧机。 （2）6500m 3/h 全板式制氧机。这之间在制氧方面经历了很多的困难，近几十年，氧气压力运输方面也一直在优化，获得了不少技术上的突破和发展。现在把气压力输送方面系统地、历史地作一个总结，这样对今后的供氧发展作借鉴 4 近几十年，天津第二炼钢厂的炼钢工艺技术和相关设备也有了很大的提升，在之前天津第二炼钢厂的主要制约因素是供氧设备和供氧技术， 所以公司高层决定对厂内原有的供氧设备和供氧技术进行技术强化改造，对吹氧相关工艺参数重新进行了确立，在确保氧气使用安全的前提下，优化了供氧系统。
8、（1）调整快速切断阀的口径；（2）扩大了原管路上的截止阀；（3）将氧气管道换成159mm（4）改造了与新氧枪相应的氧枪升降小车和氧枪重砣配种等相关设备；（5）使用氧枪快速的更换接头的装置。（6）采取了新的氧枪喷头为 4 孔拉瓦尔喷头，调整马赫数为 1.97.（7）新的氧枪改变了密封条件，增加了水泵，增大了新氧枪的冷却水流量。改造后的新氧枪吹氧效率大大提高，明显缩短了冶炼周期，钢厂提高了生产效率，取得了很明显的经济效益 5。.1.3 国外转炉炼钢供氧系统的发展早在 1953 年，奥地利的两个钢厂合作发明了世界上第一座氧气顶吹转炉，到了 1960 年，在世界上，通过氧气顶吹转炉的钢铁量占全球钢产量
9、的比例不到 5%。但是 20 世界是顶吹转炉技术发展飞跃的时期，在世界上占到了很高的比例，为 41%，顶峰期甚至2到了 60%上，这是令人难以置信的。2 0 世 纪 中 后 期 ， 世 界 上 的 转 炉 炼 钢 供 氧 系统 有 了 更 大 的 进 步 ， 主 要 体 现 在 法 国 和 日 本 两 个 工 业 大 国 。 日 本 在 1980年 3 月 开 始 了 顶 底 复 合 吹 炼 转 炉 炼 钢 ， 以 底 部 吹 入 气 体 的 方 式 划 分 ， 可 分 为强 搅 拌 型 和 弱 搅 拌 型 ， 法 国 钢 铁 研 究 院 用 的 则 是 弱 搅 拌 型 。 .4 国外钢铁厂的
10、先进复合吹炼技术 1）蒂森公司 TB1970 年，蒂森公司经过不懈的研究，研究出了 TBM 法复合吹炼技术。这个方法是把 Ar、N 2从转炉底部吹入熔池。这个方法为公司取得了比较好的经济效益，并且略微降低了生产成本。(2)川崎制铁公司 LD-KGC 和 K-BOP 法 20 年代末，川崎制铁公司通过不懈的努力，克服了重重困难，开发研制出了两种不同类型的复出转炉，即 LD-KGC 合 K-BOP。LD-KGC 在底吹喷嘴吹惰性气体的同时，用顶枪吹氧。而 K-BOP 则是在底部喷嘴混合吹氧气和石灰。这两种方法提高了增强的熔池的搅拌力。 （3） 新日铁公司 LD-AB复吹技术在 1979 年底，新日
11、铁公司的分厂把所有大型转炉盖在成了 LD-OB 复出转炉。并且，新日铁公司还开发了从炉底吹惰性气体的 LD-AB 复吹技术，在1990 年，该厂向我国宝钢提供了 LD-AB 技术，对我国转炉吹炼技术有了很大帮助。(4)转炉双联法脱磷现在，转炉工艺的磷含量可达到 0.004%0.01%。这个取决于硅和磷的含量。而铁水硅的含量是由渣量来确定的。转炉双联法脱磷中钢水含量很高，科大 0.004%。脱磷之前必须先去除硅，所以转炉冶炼超低硅铁水，具有少渣操作的一些优越性。双联法，先把第一座转炉的炉渣扒掉，然后把第二座转炉出钢后把炉渣送回第一座转炉，给下因此 I 铁水脱磷做准备，再者，在铁水中添加锰铁和磷合
12、金元素，能提高磷的含量。所以说，选择恰当的工艺操作，可得到磷含量相对较高的钢 6。1.2 转炉炼钢吹氧方式的分类1.2.1 氧气顶吹转炉炼钢 BOF 法和 LD 法指的是把纯氧气从炉子的顶部吹炼铁水变成钢的转炉炼钢方法。这个方法发扬了以前吹炼方法的优点，避开了缺点不足。这两个方法比电炉炼钢生产率高；对铁水相关成分的适应能力较强；可以生产低硫、低氮、低磷的低杂质钢种；废钢使用量也比电炉炼钢高很多；可以生产目前主要的几种钢品种。如此多的优点，不得不使氧气顶吹转炉炼钢在 20世界 60 年代迅速地发展成为主流炼钢方法。这个方法一般用在冶炼低合金钢和非合金钢。1.2.2 氧气底吹转炉炼钢炉底部的氧气喷
13、嘴把氧气吹到炉内熔池，使铁水冶炼成钢的转炉炼钢方法称 OBM 法，底吹法比顶吹法优越很多。 （1）脱碳的速度比较快（2）熔池的搅拌能力增强。这些优点促使炼钢有更好的合金和钢水收得率。任何事物都有两面性，所以氧气底吹还是有它的不足。 （1）在熔池区脱磷困难。 （2）废钢比偏低，比顶吹法低 5%。 （3）钢水中的H比顶吹法高。所以底吹法还有待改进。1.2.3 顶底复合转炉在之前的底吹法和顶吹法做铺垫以后，促使钢铁厂迫切的研究开发新的供氧方式来炼钢。31970 年连铸开始在世界兴起，所以对炼钢的成分和材质也有了一些更高的要求，所以对于研究新的供氧方式的迫切渴望进一步加强。1979 年，卢森堡厂终于不
14、负众望研制出了顶底复合吹练方法，因为这个方法优势十分明显，所以很快在世界流行起来。在这同时，日本也自主研发了这个方法。顶底复吹给工厂带来了很多的经济效益和冶金效果。顶底复合吹炼技术主要分为三大类：（1）底吹惰性气体、顶吹氧：顶吹氧气，底吹 AR、N 2、及 CO2 较 弱的氧化性气体。 （2）顶底复合吹氧气法：这个技术是指顶底一起吹氧、外面层吹 CO2，中心层吹 O2、N 2、Ar 和天燃气起保护作用；（3）顶底吹氧、喷加燃料法：这个技术指顶部吹的氧气、底部吹或者侧面吹氧，同时加入燃料，是一种增加废钢的复吹方法。顶底复吹的主要冶金特征表现在以下几个方面：（1）吹练终点残锰明显提高；（2）碳氧反
15、应更趋平衡；（3）脱磷脱硫反应更趋平衡。复吹的优点可以简单归纳为：（1）减少耐材消耗，提高炉龄；（2）降低 O2 耗约 8%；（3）石灰消耗减少 310Kg/t ；（4）金属收得率高了0.5%1.4%（5）磷的含量降低了大概 0.002（6）残锰提高约 0.02%0.06%； （7）渣中的铁含量降低了 2.5%5.0第 2 章 热平衡和物料平衡的计算2.1 计算原始数据 2.1.1 计算原始数据（表 1-1表 1-5）计算所需基本原始数据有：各种入炉物料和其他的产物（表 1-1） ；物料的平均热效应（表 1-3） ；在铁水中的元素对铁的熔点的影响（表 1-4） 。表注意：纯铁的熔点为 1536
16、表 2-2 各材料的热容（kJ/kg.K）表 2-3 反应热效应（25）4表 2-4 熔入铁水中元素对铁熔点的降低值2.2.1 热收入 的计算用 100kg 铁水作为基础进行计算第一步：先计算它的热SQ收入 Qs热收入包括炉渣物理热、渣中铁珠物理热、废钢吸热、热损失、炉气物理热、白云石的分解热、铁水物理热等等 1）铁水的物理热 ：应该先根据铁WQ水的熔点的要求来确定钢水的熔点，再按照出刚时的温度和过热度来决定出钢的温度，最后可以算物理热。 =1536-(4.2100+88+0.65+0.230+0.03525)tT-6=1094 =1000.745(1094-25)+218+0.837(1308-1094)=119352.30kJ2)混合W料中的元素氧化放热和成渣热根据表 1-18、表 1-6、表 1-12 数据计算如下： 表 2-5 混合料中元素氧化放热和成渣热 1.5（
