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1、 . . 年产330万吨全连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计专 业：冶金工程姓 名：朱江江指导老师：折媛摘要本设计的主要任务是设计一座年产330万吨方坯的转炉炼钢车间。本设计从基础的物料平衡和热平衡计算开始，主要包括以下几部分：转炉炉型设计、氧枪设计、转炉车间设计、连铸设备的选型与计算、以与炼钢操作制度和工艺制度，其中，转炉炼钢车间设计是本设计的重点与核心。本设计设有转炉两座，转炉大小均为150t，平均吹氧时间为38min，纯吹氧时间为18min，转炉作业率为80%，转炉的原料主要有铁水、废钢以与其它一些辅助原料。连铸坯的收得率为98%，另外本车间炉外精炼主要采用了喂丝以与真空脱气手段。本车间的浇注
2、方式为全连铸。车间的最终产品为方坯。此次的设计任务更加巩固了我所学的专业知识，与此同时也更加了解了转炉炼钢车间的各道工艺流程，为以后的工作打下了良好的基础。关键词：顶底复吹 转炉 炼钢 车间 精炼 连铸AbstactThe main task of this design is designing a plant wich perduce 3.3 million tons of steel per year. It is become the foundation of the material and thermal calculation, mainly include the follo
3、wing parts: the bof model designing, oxygen lance designing, equipment selection and calculation ofcontinuous caster ,besides,also including operating and process system of steelmaking ,the core of the design is plant layouting This design has two 150t converter for steelmaking, the average time of
4、oxygen applying is 38min ,pure oxygen applying time is 18min, the efficient of the bof is 80% , scrap metal and other auxiliary materials. The rate of casting billet is 98%, in addition , refining mainly adopts wire feeding and vacuum deairing, The final product is billet.The design more strengthene
5、d my major knowledge, at the same time also understand more about the converter steelmaking of each process , laiding a good foundation for the work of future.Keywords: top and bottom combined blown converter steelmaking refining castingcontinuous casting目录1 绪论71.1 转炉冶炼原理简介171.2 氧气转炉炼钢的特点81.3设计原则和指导
6、思想91.4 产品方案92 氧气转炉炼钢车间112.1 初始条件112.2 公称容量选择2112.3 转炉座数的确定112.4根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量。122.5 计算年产钢量123 转炉物料平衡和热平衡计算133.1 氧气顶底复吹转炉的物料平衡和热平衡133.1.1 物料平衡计算133.2热平衡计算253.2.1热平衡计算所需数据253.2.2计算步骤264转炉炉型与氧枪设计304.1 转炉炉型设计304.1.1炉型选择304.1.2转炉的公称吨位304.1.3炉容比确定314.1.4高宽比324.1.5炉型主要尺寸的确定324.1.6 转炉设备与修砌394.2 氧枪喷头设计4
7、24.2.1喷头设计424.2.2 氧枪枪身设计444.2.3氧枪升降和更换机构464.2.4 副枪设计474.2.5 副枪的功能和要求474.3底部供气元件设计484.3.1底气种类484.3.2供气构件的选择484.3.3喷嘴数量与布置485转炉炼钢的生产制度505.1主要原材料的技术要求505.1.1金属料505.1.2造渣材料515.1.3氧化剂525.2装料制度535.3供氧制度545.3.1供氧制度主要工艺参数。545.3.2氧枪操作545.4造渣制度555.4.1采用单双渣操作565.4.2各种渣料用量计算与加入565.4.3炉渣调整：575.5 温度制度575.5.1温度控制原
8、则575.6 终点控制与出钢595.7 脱氧合金化605.7.1脱氧合金化操作605.7.2 影响合金元素吸收率的因素605.8 精炼与连铸616 车间工艺布置626.1 车间生产工艺流程图626.2 供应系统636.3 转炉烟气净化与回收系统646.4 炉下出钢出渣系统657 冶炼车间组成与车间布置667.1 冶炼车间的组成和厂房的布置形式667.1.1车间的组成667.2 主厂房的工艺布置667.2.1原料跨间的布置677.3 转炉跨间的布置687.4 精炼跨间的布置727.5浇铸跨间的布置727.5.1.连铸机总长度727.5.2连铸机高度737.5.3连铸机浇注平台尺寸737.4.5浇
9、注跨长度747.5.6浇注跨吊车轨面标高748 连铸车间768.1 连铸系统的组成与工艺流程768.2 浇注跨的工艺布置768.2.1连铸机机型的选择768.2.2连铸机的主要工艺参数计算778.3连铸机基本参数的确定798.3.1拉坯速度798.3.2 铸机的弧形半径的确定808.3.3 铸坯液心长度、冶金长度和铸机长度，以与高度808.3.4 钢包的设计818.3.5 中间包的设计838.3.6 结晶器的设计848.3.7二冷区的设计858.3.8 拉矫方法的确定868.3.9引锭装置868.3.10 辊道与后步工序其他设备868.3.11电磁搅拌装置868 生产组织和人员编制889 主要
10、经济技术指标93专题94致1041 绪 论1.1 转炉冶炼原理简介1转炉炼钢是把氧气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量 （含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉达到足够高的温度。因此转炉炼钢不需要另外使用燃料。氧气转炉生产的主要原材料是铁水，大多数情况下铁水由高炉攻击，而高炉的原材料是铁矿石；转炉生产出来的产品是钢坯（或钢锭），他们还不是最终成品，而必须经由轧钢机轧制成各种类型和规格的钢板、型钢和钢管等最终产品，提供给市场。因此，氧气转炉不可能独立存在，它必须前有炼铁，后有轧钢，共同组成一个钢铁生产的联合体。我们称这样的生产模式为钢铁联合企业。从化学
11、成分来看，刚和生铁都是铁碳合金，并还有Si、Mn、S、P等元素，由于C和其他元素的含量不同，所形成的组织不同，因而性能也不一样。根据FeC相图，C含量在0.0218%-2.11%之间的铁碳合金为钢，它的熔点在1450-1500。C含量在2.11%以上的铁碳合金称为生铁，熔点在1100-1200。C含量在0.0218%一下的铁碳合金称为工业纯铁。在钢中碳元素和铁元素形成Fe3C固熔体，随着碳含量的增加，其强度、硬度增加，而塑性和冲击韧性降低。钢具有很好的物理、化学性能与力学性能，可进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，其用途十分广泛。若以生铁为原料炼钢，需氧化脱碳:钢种P、S含量过高分别会造成钢的“冷
12、脆”性和“热脆”性，炼钢过程应脱出P、S；钢中氧含量超过限度会加剧钢的“热脆”性，并形成大量氧化物夹杂，因而要脱出氧；钢种含有H、N分别造成钢的氢脆和时效性，应该降低钢中的有害气体含量；夹杂物的存在会破坏钢基体的连续性，从而降低钢的力学性能，也应该去除：炼钢过程应提高温度达到出钢要求，同时还要加入一定种类和数量的合金，使钢的成分达到所炼钢种的规格。综上所述，炼钢的基本任务包括：脱碳、脱氧、脱硫、脱磷；去除有害气体和夹杂，提高温度；调节成分。炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱硫、脱磷以与脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程
13、，其工艺操作原则则是控制供氧、造渣、温度，以与加入合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢坯或钢锭。1.2 氧气转炉炼钢的特点与平炉、电炉炼钢法相比，氧气转炉炼钢具有生产率高、刚中气体含量低、钢的质量好等特点。氧气转炉炉反应速度快，冶炼时间短，具有很高的生产效率。随着转炉容量的增大，生产率进一步提高。氧气转炉钢具有以下特点：（1） 钢中气体含量少（2） 由于炼钢主要原材料为铁水，废钢用量所占比例不大，因此Ni、Cr、Mo、Cu、Sn等残余元素含量低，由于钢中气体和夹杂少，具有良好的抗时效能力、能加工变形性能和焊接性能，钢材部缺陷少。不足之处是强度偏低，淬火性能稍次与平炉和电炉钢。此外，氧气
14、转炉钢的机械性能与其他方面性能也是良好的。（3） 原材料消耗少，热效率高，成本低。氧气转炉的金属消耗率一般为11001140kg/t，比平炉稍高些。耐火材料消耗仅为平炉的1530%,一般为25kg/t。由于氧气转炉是利用炉料本身的化学热和物理热，热效率高，不需外加热源。因此燃料和动力消耗方面比平炉和电炉均低。氧气转炉的高效率和低消耗，使钢的成本较低。（4） 原料适应性强。氧气转炉对原料的适应性强，不仅能吹炼平炉生铁，而且能吹炼P（0.51.5%）和高P（1.5%）生铁，还可以吹炼钒、钛等特殊成分的生铁。（5） 基建投资少，建设速度快。氧气转炉设备简单，重量轻，所占的厂商面积和所需要的重型设备的
15、数量比平炉车间少，因此投资比一样产量的平炉低3040%。而且生产规模越大，基建投资就越省。氧气转炉车间的建设比平炉车间快得多。氧气转炉炼钢生产比较均衡，有利于与连铸机配合。还有利于开展综合利用，如煤气回收与实现生产过程的自动化。近年来由于氧气转炉炼钢与炉外精炼技术相结合，所炼钢种进一步扩大，目前能生产的钢种近300个。1.3设计原则和指导思想对设计的总要技术先进，工艺上可行;经济上合理。所以，设计应遵循的原则和指导思想是：1）遵守国家的法律、法规，执行行业设计有关标准、规和规定，严格把关，精心设计;2）设计中对主要工艺流程进行多方案比较，以确定最佳方案;3）设计中应充分采用各项国外成熟的新技术，因某种原因暂时不上的新技术要预留充分的可能性。所采用的新工艺、新设备、新材料必须遵循经过工业性试验或通过技术鉴定的原则;4）要按照国家
