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1、1 年产年产 180180 万吨转炉炼钢车间设计万吨转炉炼钢车间设计 学校：学校： 昆明理工大学昆明理工大学 专业：专业： 冶金工程冶金工程 班次：班次： 20022002（2 2） 姓名：姓名： 普松普松 指导老师单位：指导老师单位： 昆明理工大学昆明理工大学 姓名：普靖中姓名：普靖中 职称：职称： 副教授副教授 2 目目 录录. 摘 要.4 ABSTRACT5 前 言.6 第一章 设计概述.7 1.1 主要用途8 1.2 冶炼要点.8 1.3 化学成分对 H08 性能的影响9 1.4 现代全连铸冶炼焊条钢要点10 第二章 氧气顶吹转炉炼钢物料平衡和热平衡.11 2.1 物料平衡计算.11
2、2.2 热平衡计算.21 第三章 氧气顶吹转炉的设计与计算.27 3.1 炉型设计.27 3.2 氧气顶吹转炉炉衬设计.30 3.3 氧气顶吹转炉炉体金属构件设计.31 3.4 支承装置.32 3.5 倾动机构.32 3.6 底部供气构件的设计.34 第四章 氧枪的设计与计算.36 4.1 喷头设计.36 4.2 氧枪水冷系统.40 第五章 连铸机的设计与计算.43 5.1 连铸机的主要工艺参数43 5.2 连铸机生产能力的确定50 5.3 盛钢桶及其载运设备.54 5.4 中间包及其载运设备.55 5.5 结晶器及其振动装置.57 5.6 二次冷却装置.59 第六章 钢包的设计与计算.63
3、3 6.1 盛钢桶尺寸计算.63 6.2 盛钢桶质量.65 6.3 盛钢桶重心计算.67 第七章 铁水预处理及炉外精练.68 7.1 铁水预处理.68 7.2 炉外精练.69 第八章 转炉炼钢车间布置.71 8.1 转炉容量及车间生产能力的确定.71 8.2 全厂金属平衡表的制定.72 8.3 主厂房工艺布置.73 总结与体会.75 谢 辞.76 参考文献.77 4 摘摘 要要 本次设计的是一座年产 180 万吨合格坯的氧气顶吹转炉炼钢厂。冶炼的钢种为碳素 焊条钢，主要牌号：H08A、H08E、H08C 主要规格：f 6.5mm、f 6.0mm、f 5.5mm。两座 120 吨的氧气顶吹转炉，
4、年产钢水量为 189.22 万吨，采用三孔氧枪，氧流量为 333.33Nm3/min，配用钢包的额定容量为 150 吨；两台 2 机 6 流板坯弧形连铸机，连铸机 的弧形半径为 6m，主产品断面尺寸 2001000mm，连铸机设计年生产能力为 205.2 万吨。 设计主要针对转炉炼钢厂,其中包括炼钢厂规模、生产工艺流程、冶炼的钢种牌号、 全厂金属料消耗平衡表、转炉炼钢车间的物料平衡和热平衡计算、转炉炉型选择及设计 计算、氧枪喷头及枪身设计计算、连铸机以及车间附属设备的计算选型、车间平面布置 设计等。 关键字：氧枪，转炉，连铸机，碳素焊条钢 5 Abstract The task of this
5、 design is to design a steelmaking mill with top oxygen blowing vessels that has an annual productivity of 1 million tons fine butts. It produces series ofThe carbon welds the bar iron，Trademark：H08A、H08E、H08C，specification：f 6.5mm、f 6.0mm、f 5.5mm。 There are two top oxygen-blowing vessels, with a 1.
6、892million tons productivity of hot metal. It adopts the oxygen core lance that has three holes, and the flow rate is 333.33Nm3/min. The matched steel ladle size is 150 tons. Also, there are two setcasting machines that are two machine and six currents and produce the plank block. The arc radius is
7、6m, and the major product contour size is 2001000mm. The annual productivity of the casting is 2.052 million tons. This design aims at the converter steel mill primarily, among them include the steel mill scale and produce the steel of the craft flowsheet, the card number of smelting steel, and the
8、balance sheet of whole plant depletion of metal charge. A calculation for of material balance and calorific balance in the converter ship, designing, then choosing the profile and furnace lines of converter, as well as choosing spray head and body of oxygen lance, calculating and choosing the caster
9、 type, then choose the other accessory equipment. Last, make an arrangement for the various equipments in the whole workshops. Keywords: oxygen lance, converter, caster, The carbon welds the bar iron. 6 前前 言言 由于我国已经加入世界贸易组织，世界经济的格局将发生重大变化，外商投资将保 持良好的增长态势，世界机械制造业，化工业的重心将加快向我国转移，入世受益行业 发展速度将有所加快，这将加大国
10、内钢材需求。在钢材消费增加的同时，消费结构将保 持多层次，多样化，并逐步向高层次演化。21 世纪，随着经济的日益全球化，竞争不断 加剧，21 世纪的我国钢铁行业既有前所未有的发展机遇，又面临严峻的挑战。 本设计说明书对毕业设计的整个过程及主要内容进行了详细的说明。主要设计一座 年产 180 万吨钢坯的转炉炼钢车间。设计范围包括从铁水预处理到连铸的整个炼钢过程。 设计内容有主钢种碳素焊条钢的冶炼工艺流程和操作要点，炼钢厂内的物料平衡计算和 热平衡计算，及由此计算结果来确定的厂内各设备生产能力、型号等。设备选定及其在 厂房内的布置，应力求使厂区有效面积得到充分利用，物料流向合理。 由于本人水平有限
11、，设计中错误和缺点在所难免，望老师和同学们批评指正。 7 第一章第一章 设计概述设计概述 本次设计的是年产 180 万吨碳素焊条钢的转炉炼钢厂。冶炼的主钢种为连铸碳素焊 条钢，主要牌号：H08A、H08E、H08C，主要尺寸规格：f 6.5mm、f 6.0mm、f 5.5mm，执 行标准：GB/T3429-2002。碳素焊条钢是焊接材料行业使用量最大的原料品种，主要用于 制作不同牌号、不同规格的碳钢焊条，产销量大。随着我国钢材消费量的增长，焊接材 料用钢不断增加，据最新统计，2002 年全年需求量达到 120 万吨以上。此类碳素钢，存 在成分偏析，尤其是硫、碳和磷在的上部和中心呈正偏析。为了保
12、证盘条质量，冶炼时 必须严格控制成分。其所要求的各化学成分的范围如表 1-1。 表 1-1 连铸碳素焊条钢各化学成分范围 钢种C，% Mn,% P，%S，% H08A0.070.370.500.0200.020 H08E0.040.070.370.500.0130.013 H08C0.040.070.370.500.0100.010 冶炼主要工艺流程是在高炉出铁后，铁水通过鱼雷罐车运到炼钢厂，经过铁水预处 理，去除部分有害元素，从而减轻转炉脱 P 的负担。预处理后的铁水再通过转炉吹炼， 脱去绝大部分的 C。 冶炼主要工艺流程如图 1-1 所示： 图 1-1 工艺流程图 任何一个炼钢厂都不可能只
13、炼一个钢种，都是由一个主钢种和多个副钢种组成的。 为了便于冶炼及减少资金投入，在本设计中对副钢种的选择主要依据钢种的化学成分来 8 确定，使各钢种的化学成分相差不大，从而可以制定出相似的冶炼工艺。这里选取了三 种副钢种。各钢种的化学成分要求如表 1-3 所示。 表表 1-31-3 各化学成分范围各化学成分范围 CSiMnPS 65Mn0.620.690.170.370.701.000.0250.020 T9A0.850.930.350.400.0250.020 55CrMnA0.520.600.170.370.650.950.0300.030 表表 1-41-4 产品大纲产品大纲 钢种占总产量
14、的百分比钢水量(万吨)锰铁(万吨)硅铁(万吨) H0850%94.610.5140.000 65Mn20%37.84 0.2050.082 T9A15%28.380.1540.125 55CrMnA15%28.380.154 0.125 合计189.22 1.2070.332 碳素焊条钢的概述碳素焊条钢的概述 1.1 主要用途主要用途 碳素焊条钢盘条，最重要的是化学成分要求严格，尤其是碳、硅、硫成分要确保盘 条成分符合标准规定。此外要求碳素焊条钢具有优良的拉拔性能。电焊条主要尺寸规格 有：f4.0mm、f3.2mm、f2.5mm、f2.0mm。用户拉拔使用的主要特点有：碳素焊条钢合金 含量少，
15、属于非合金钢范畴，用户最终加工产品尺寸较大，因此与合金焊丝产品不同， 碳素焊条钢盘条主要生产规格为 f6.5、f6.0mm，国内用户订购 f5.5 规格的很少。 1.2 冶炼要点冶炼要点 1.铁水含硫量0.035%时方可冶炼此钢种，出铁时尽量少带高炉渣。 2.冶炼本钢种时要考虑到石灰、矿石、铁块、煤等原材料含硫量。 3.装入量力求准确。废钢加入量以确保过程温度、终点温度为前提。 副钢种化学成分 9 4.冶炼过程中关键是去硫，要保证在转炉中去硫率，有两个问题必须注意。首先是 前期高温去硫，要求第一次拉碳（熔池 C0.20%0.30%）时温度为 16501680。炉渣 碱度为 3.03.6，尽量多
16、倒炉渣。后吹用石灰石或生白云石调温造新炉渣，这样即可以 防止熔池温度过高又可以有效地去硫。吹炼终点碳含量在 0.04%0.06%，熔池温度在 16401660。炉渣碱度大于 3.2。 5.为了保持钢中合适的含氧量，用 1/3 中碳锰铁和 2/3 高碳锰铁合金化。这样钢水 增碳约 0.02%，有利于模内钢液沸腾。其原因是钢液碳含量增加，碳氧乘积远超过平衡值； 其次中碳锰铁含硅 1.5%2%，不致因中碳锰铁加入数量多增硅而影响沸腾。 6.出钢时用铁芯铝调整包内钢水氧化性。 7.开浇平稳，随时观察模内钢液沸腾，浇注过程及刺铝调整钢水氧化性。尽量使用 瓶口模浇注。用瓶口模浇注时，预留高度 90100mm，然后加瓶塞。用敞口模浇注时必须 采用铝封，加铝时要拨渣后搅拌，防止钢水冒窜而导致钢锭开坯轧制时脱落（调头） 。严 禁用硅铁封顶。主要是钢锭头部增硅，以致钢坯要切去 1/31/2。焊条钢在锭模内沸腾 弱，是在开坯时造成掉头和坚壳带薄产生气泡裂纹的主要原因。因此保证钢水在锭模内 有良好的沸腾是十
