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1、 钢冶金学毕业设计 炉型：80t顶吹氧气转炉学院名称：材料与冶金学院专 业： 冶金工程 年 级： 学生姓名： 学 号： 指导老师： 完成时间： 前 言氧气转炉是炼钢法是当前国内外主要的炼钢方法。氧气转炉炼钢自20世纪40年代初问世以来，在世界各国得到了广泛的应用，技术不断地进步，设备不断地改进，工艺不断地完善。在短短的五十几年里，从顶吹发展到底吹、侧吹发展到复合吹炼。氧气转炉炼钢的飞速发展，使炼钢生产进入了一个崭新的阶段，钢的产量不断增加，成本不断的下降。从日前来看，转炉炼钢可以说是最佳的炼钢方法。本设计是根据学校教学环节安排的一个实践学习环节过程，以社会和经济发展需要为出发点，以职业需求为直
2、接依据。是冶金技术专业学生在学习专业课程之后进行的一个重要的独立性实践过程，培养学生综合应用所学的炼钢理论知识去分析和解决实际问题的能力。这也是我们步入社会和工作岗位之前的一次实训，通过这次课程设计的学习，可以帮助我们巩固、深化和拓展炼钢学的知识面，更好的将理论知识与生产实际相合起来，掌握一般设备工艺的基本思路和方法。为以后踏入工作岗位奠定了一个良好的基础，为实际工程设计奠定基础，使我们能够很快、很好的融入工作岗位和社会。在本次的炉型设计中，参阅了大量有关转炉炼钢工艺、炼钢生产设备等文献，得到首钢集团提供的资料与经验数据。还得到了老师们的指导和大力支持，广大同学的帮助。在此一并表示衷心的感谢。
3、由于个人所学的知识和水平有限，加上没有实际的生产实践经验，存在缺点和错误之处，敬请老师批评和指正。 目 录1设计目的 - 1 -2设计内容 - 1 -3 设计步骤及说明 - 1 -3.1 物料平衡和热平衡计算 - 1 -3.1.1 原始数据的选取 - 1 -3.1.2物料平衡计算 - 3 -3.1.3热平衡计算 - 9 -3.2顶吹转炉炉型的设计及计算 - 13 -3.2.1转炉的公称容量及其表示方法 - 13 -3.2.2转炉炉型的选择 - 13 -3.2.3转炉炉型主要参数的确定 - 13 -3.2.4转炉炉型主要尺寸的确定 - 14 -3.2.5 炉衬的组成、材质选择及厚度的确定 - 1
4、7 -3.2.6炉壳厚度和转角半径的确定 - 17 -480T顶吹氧气转炉炉型的绘制 - 18 -参考文献 - 18 -80t顶吹氧气转炉炉型设计1 设计目的本课程是冶金技术专业学生学习专业课程之后进行的一个重要的独立性实践教学环节。其任务是通过转炉炉型设计的全过程，培养学生综合应用所学的炼钢理论知识去分析和解决工程实际问题的能力，帮助学生巩固、深化和拓展知识面，使之得到一次比较全面的设计训练。为实际工程设计奠定基础。学生通过课程设计的学习，将理论知识与生产实际相结合，掌握一般设备工艺设计的基本思路和方法。理解设计工作是工程建设的重要环节和先导，设计工作是将科学技术转化为生产力的纽带。2 设计
5、内容转炉是转炉炼钢车间的核心设备，转炉炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收得率、炉龄等技术经济技术指标都有直接影响，炉型设计的是否合理关系到冶炼工艺能否顺利进行，比如喷溅问题：除了与操作因素有关外，炉型的合理性也是一个重要的因素。并且车间的主厂房的高度以及主要设备（除尘设备、倾动机构设备等）都与炉型尺寸密切相关。所以设计一座炉型结构合理、满足工艺要求的转炉是保证转炉车间正常运行生产的前提，面炉型设计又是整个转炉设计的关键。转炉的炉型是指转炉炉膛的几何形状，即指由耐火材料砌成的内形。其设计内容主要包括：炉型的选择、炉型主要参数的确定和炉型主要尺寸的设计计算。3 设计步骤及说明3.1 物料平
6、衡和热平衡计算氧气转炉炼钢是一个复杂的物理化学变化过程，但它同样遵循物质不灭和能量守恒定律。氧气转炉炼钢过程的物料平衡和热平衡计算也是建立在物质不灭和能量守恒的基础上的。在转炉设计中，应根据当地资源情况确定各原始数据，再根据已投产的转炉实际生产数据作出一定的假设，最后进行计算。通过计算结果，确定各项生产工艺参数。3.1.1 原始数据的选取3.1.1.1 原材料成分铁水、废钢成分如下表1。表1 铁水、废钢成分（/）原料CSiMnPS温度/铁水4.2400.840.480.1400.0371240废钢0.180.200.420.0220.02424渣料和炉衬成分见表2；各原料的热容见表3；反应热效
7、应见表4.表2 渣料和炉衬材料成分（/）种类CaOSiO2MgOAl2O3SPCaF2FeOFe2O3烧碱H2OC石灰91.02.02.01.40.043.44矿石1.04.610.421.100.0729.461.80.40萤石6.00.481.780.090.4489.02.00白云石44.03.033.03.04.04.0炉衬44.02.01.01.0表3 各材料的比热容项目固态平均比热/kJkg-1K-1熔化潜/kJkg-1液（气）态平均比热容/kJkg-1K-1生铁0.744217.4680.8368钢0.699217.690.8368炉渣209.201.247炉气1.136烟尘1.
8、000209.20矿石1.046209.20表4 反应热效应（24）元素反应反应热/kJkg-1CC + 1/2O2 = CO10940CC + O2 = CO234420SiSi + O2 = SiO228314P2P + 5/2O2 = P2O518923MnMn + 1/2O2 = MnO7020FeFe + 1/2O2 = FeO4020FeFe + 3/2O2 = Fe2O36670SiO2SiO2 + 2CaO = 2CaOSiO22070P2O5P2O5 + 4CaO = 4CaOP2O540203.1.1.2 假设条件根据各类转炉生产实际过程假设:(1) 炉渣中铁珠量为渣量的8
9、；(2) 喷溅损失为铁水量的1；(3) 熔池中碳的氧化生成90CO，10CO2；(4) 烟尘量为铁水量的1.6，其中烟尘中（FeO）=77，（Fe2O3）=20; (5) 炉衬侵蚀量为铁水量的0.4；(6) 炉气温度取1440，炉气中自由氧含量为总炉气量的0.4；(7) 氧气成分：98.4氧气，1.4氮气；(8) 铁水温度：1250，废钢温度：24；(9)终点钢水成分(/)：C：0.14,Si:0,Mn:0.14,P:0.014,S:0.024。3.1.1.3 冶炼钢种及规格成分要求冶炼低碳钢，以Q-234钢为例，其规格成分如下：C=0.140.22,Si=0.120.30,Mn=0.400.
10、64,P0.044,S0.040。3.1.2 物料平衡计算 根据铁水、渣料质量以及冶炼钢种要求，采用单渣法操作。以100kg铁水作为计算基础。3.1.2.1 渣量及成分计算 A 铁水中元素氧化量 说明：参考转炉脱磷、脱硫情况，取脱磷率90，脱硫率34；钢水中残余锰占铁水Mn的3040，钢水中C取规格下限，因合金加入后还要增碳。 C元素的氧化量（/）=4.24-0.14=4.10 Si元素的氧化量（/）=0.84-0 =0.84 Mn元素的氧化量（/）=0.48-0.4830=0.34 P元素的氧化量（/）=0.140-0.140 (1-90)=0.0126 S元素的氧化量（/）=0.037-0
11、.037（1-34）=0.013 汇总得下表：表5 铁水中元素氧化量（/） 元素 项目 SSiMnPS铁水4.240.840.480.1400.037钢水0.1400.140.0140.024氧化量4.100.840.340.01260.013 B 各元素耗氧量及氧化产物量 各元素耗氧量及氧化产物量见下表：表6 铁水中元素氧化耗氧量、氧化产物量元素反应元素氧化量/kg耗氧量/kg氧化产物量/kgCC + 1/2O2 = CO4.1090%=3.693.6916/12=4.923.69x28/12=8.61CC + O2 = CO24.1010%=0.410.4132/12=1.090.4144
12、/12=1.50SiSi + O2 = SiO20.840.84x32/28=0.960.8460/28=1.8MnMn + 1/2O2 = MnO0.340.3416/55=0.100.3471/55=0.44P2P + 5/2O2 = P2O50.1260.12680/62=0.1630.126142/62=0.289SS + O2 = SO20.0131/3=0.0040.00432/32=0.0040.00464/32=0.008SS + (CaO) = CaS +O0.0132/3=0.0090.009(-16)/32=-0.0050.00972/32=0.020FeFe + 1/2O2 = FeO0.836083616/56=0.2391.075FeFe + 3/2O2 = Fe2O30.0250.02548/112=0.0110.036总计6.287.482注：假定炉内汽化脱硫1/3；铁的氧化由渣量反算得出。 C 渣料加入量 （1）矿石加入量及成分见下表7。
