毕业设计（论文）-设计一座公称容量为2×200t吨的氧气转炉炼钢车间产品以板坯为主.doc

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1、 河北联合大学轻工学院COLLEGE OF LIGHT INDUSTRY, HEBEI UNITED UNIVERSITY毕业设计说明书设计题目：设计一座公称容量为2200t吨的氧气转炉炼钢车间，产品以板坯为主学生姓名：学 号：专业班级：学 部：材料化工部指导教师： 教授2014年 5 月 27 日II摘 要摘 要随着钢铁技术的发展，钢铁企业均向大型化发展，产品的开发也由低级走向高端。尤其是铁水预处理与钢水炉外精炼技术的广泛应用，提高了钢材产品质量，扩大了冶炼品种，并且促进了连铸生产的优化。此外，高炉和转炉的大型化，机械化和自动化的进一步提高，降低了生产成本，可以达到优质、高效、低耗的冶炼目的

2、，也更有利于环保。板坯生产水平代表着一个企业的竞争力，本设计采用世界先进的技术和设备，产品为高品质、高附加值、高技术含量的精品板材，弥补我国市场空缺，替代进口，满足国民经济建设需求，而且有利于提高我国钢铁企业在国际上的竞争力。通过本次设计，整体掌握炼钢工艺流程和车间工艺布置，进一步了解世界钢铁动态。关键词：预处理；炉外精炼；板坯；先进53ABSTRACTABSTRACT With the development of the technique of iron-making and steelmaking, iron and steel enterprises are on the road

3、to the large-scale, and the grade of product is from low grade to high grade. In particular, the extensive application of technology in hot metal pretreatment and secondary refining improves the quality of steel products, expands the varieties, and promotes the optimization of continuous casting. In

4、 addition ,the scale of blast furnace and converter becomes larger and the mechanization and automation are further improved, which reduce production costs and make the smelting purposes of high-quality, high efficiency, low consumption can be achieved. All these are good for environmental protectio

5、n. Slab production level represents the competitiveness of enterprise. The design uses the worlds advanced technology and equipment, and the products are fine slabs with high-quality, high value-added, high-tech content, which not only fills the vacancies in chinas markets, substitutes the import an

6、d meet the national economic construction demand, but also be conducive to improve the competitive power of chinas iron and steel enterprisesin international competitiveness. Through this design, I will master steel-making process and workshop process layout, and furthermore understand the world ste

7、el dynamics. Key words: pretreatment, secondary refining, slab, advanced目 录目录摘 要IABSTRACTII引 言11设计方案的选择确定21.1车间生产规模、转炉容量及座数、产品方案的确定21.2车间各主要系统所用方案的比较及确定21.2.1铁水供应系统21.2.2废钢供应系统31.2.3散状料供应系统31.2.4铁水预处理系统：51.2.5烟气净化系统71.2.6炉外精炼系统91.2.7浇注系统111.2.8出渣系统151.3炼钢车间工艺布置161.3.1车间跨数的确定161.3.2各跨的工艺布置161.4车间工艺流程

8、简介161.4.1工艺流程框图161.4.2工艺流程说明161.5转炉冶炼指标及原材料消耗171.5.1转炉冶炼作业指标172设备计算182.1转炉设计182.1.1炉型设计182.1.2转炉倾动力矩计算及电机功率确定212.2氧枪设计222.2.1氧枪喷头设计222.2.2氧枪枪身设计232.3烟气净化系统设备设计与计算272.4炉外精炼设备设计与计算322.4.1主要设计及其特点322.4.2主要工艺设备技术性能343车间设计373.1原料供应系统373.1.1铁水供应系统373.1.2废钢厂和废钢斗计算373.1.3散状料供应系统383.1.4合金供应系统393.2浇注系统设备计算403

9、.2.1盛钢桶及盛钢桶车403.2.2连铸机403.3渣罐(盘)的确定443.4车间尺寸计算453.4.1炉子跨453.4.2加料跨473.4.3炉渣跨483.4.4其他跨间长度及宽度的确定483.5天车计算484新技术和先进工艺、设备的应用504.1 顶底复合吹炼技术504.2 溅渣护炉技术504.3 转炉煤气全干法静电除尘技术51结论53参考文献54谢辞55引 言引 言钢铁是人类社会最主要的结构材料和功能材料材料,它以其诸多的性能优点,至今仍有其不可代替的战略地位。但是从上世纪七十年代中期以来,世界年产钢量在七亿吨上下浮动,增长很慢，表明市场需求达到饱和，但期间发展中国家的钢产量却在逐年增

10、长，尤其我国，去年钢产量已达到2.1亿吨，已连续几年成为世界上钢产量第一的国家。但是应该看到，我国钢材质量和品种与世界发达国家存在差距，尤其特殊钢等对技术含量要求较高的产品。成本高，质量较低，产品单一等已成为制约我国钢铁工业发展的阻力，只要我们在钢质量和品种方面提高自己的竞争力，处理好“投入产出”的关系，我国钢铁企业仍有相当大的发展潜力。特殊钢是钢铁工业的一个重要领域，特殊钢应用范围广，从经济建设、国防建设到日常生活用品都与特殊钢有密切的关系。因而通常把特殊钢品种、质量、产量作为衡量一个国家钢铁工业科学技术和工业化水平的重要标志。河北联合大学轻工学院1设计方案的选择确定1.1车间生产规模、转炉

11、容量及座数、产品方案的确定车间生产规模及座数的确定：2200吨的转炉车间，2吹2，炉龄为20000炉转炉年作业天数取290天，则冶炼周期本计算取36分钟。年产钢水量=20023214=464.28(万吨)品方案的确定：产主要生产超纯净优质钢和特殊钢，全部为板坯(连铸连轧)。根据生产规模和产品方案计算出年需要钢水量：年需钢水量=年需良坯量良坯收得率连铸坯收得率：95%，则：年产良坯量=年产钢水量良坯收得率=464.280.95=441.07（万吨)。1.2车间各主要系统所用方案的比较及确定1.2.1铁水供应系统现代转炉炼钢一般都采用高炉铁水直接热装入转炉的方式，钢铁联合企业中铁水从高炉直接热装入

12、转炉一共有三种方式。1）铁水罐车供应铁水，其工艺流程为：高炉铁水罐车铁水罐预处理称量转炉此种方法的优点：供应铁水与混铁车相比投资省。缺点：铁水罐散热损失要更严重，倒灌时温降很大，且因罐的容积小，随高炉出铁成分的变化而变化，从而使转炉的操作难于稳定，不利于组织生产，易粘包不易处理，车间污染也非常严重。2） 混铁炉供应铁水，其工艺流程如下：高炉铁水铁水罐车混铁炉转炉铁水罐车预处理称量转炉优点：此种方式铁水成分和温度都均匀，尤其对于高炉与转炉之间调节和均衡铁水有利。供应的铁水其成分和温度比较均匀，有利于组织生产。缺点：其设备体积大，并需要增设铁水吊车，占地大，投资大。但多倒一次铁水，温度损失比较大，

13、因此要设加热系统。3） 混铁车供应铁水，其工艺流程如下：高炉混铁车铁水罐预处理称量转炉优点：兼有储存和运输双重作用，热损失小，尤其适用于高炉与炼钢车间距离远时，切实用与高炉大型化发展的要求。基础建设投资省，便于操作，维修费用低！缺点：仍受高炉铁水成分和温度的影响，要求高炉生产稳定。因受轨距和弯曲轨道曲率半径的因素而使扩容受到限制。鉴于混铁车工艺比混铁炉少倒一次铁水，热损失少且运输过程中比铁水罐散热少，保温性能好，投资又较混铁炉低，加上目前高炉生产相对较稳定，铁水成分温度变化不大，本设计又为200t的大型转炉车间，故采用混铁车供应铁水方式。 1.2.2废钢供应系统废钢间是转炉车间的组成部分，废钢

14、间废钢储存场地是由转炉每炉所需之废钢加入量，以及各类废钢储存天数计算决定。国内各氧气转炉炼钢厂废钢间的布置方式为：设立单独的废钢间和在加料跨一端设立废钢间。现代大型转炉采用15%20%废钢比，硫磷含量小于0.05%c尺寸或重量过大应预先解体切割。废钢供应流程：加工废钢废钢贮存装料称量转炉主要设备：废钢贮仓、废钢料斗、磁盘吊车、称量设备、废钢加入转炉设备1.2.3散状料供应系统散状料主要包括：炼钢过程中使用的造渣材料和冷却剂如活性石灰、矿石、萤石、铁皮、轻烧白云石及烘炉用焦炭。供应特点：要求迅速、准确、连续及时。其系统包括：高位料仓、插板阀、电振斗、称量斗、扇形阀、汇总斗、下料管、氮封运送路线：

15、从主厂房外边的贮料仓提升到炉顶料仓其工艺流程如下：地下料仓固定胶带运输机转运漏斗可逆胶带运输机高位料仓分散称量漏斗电磁震动给料器汇总漏斗转炉散装料供应系统包括散装料堆场、地面（或地下）料仓，由地面料仓向主厂房的运料设施、炉上料仓及其称量和加料设备。散装料的供应要求迅速、准确、连续、及时。1）散装料堆场根据外部供料条件及企业的总图布置通常有三种布置方式：（1） 转炉车间自设单独的散装料堆场一般要求尽量靠近转炉，以实现“贮用合一”，从而减少原料的倒运和损耗，同时还可以减少地面料仓的容积，甚至将料场与料仓合并从而降低投资和成本。适用于大型转炉车间。（2） 转炉车间的原料场与炼铁车间的原料场合并与炼铁

16、车间的原料场相比，转炉车间的原料场小的多，二者合并可利用炼铁原料场的卸车、贮存及加工设施，而不过分增加负担，此种方式比较经济。（3） 转炉车间与石灰窑合用料场石灰窑通常靠近转炉车间，石灰用量大而矿石、萤石等用量少，合用料场可统一解决各种原料的装卸、贮存和加工问题。鉴于本厂距高炉车间较远，且与石灰窑合用料场不方便，故采用第一种方式以便简单调度原料供应设施。2）地面料仓：其作用为贮存和转运散装料，以消除来料时间的波动对转炉的影响。一般贮存310天的散装料。地面料仓分地下式、地上式、半地上半地下式。由于地下式可采用底开车或翻斗汽车直接把料卸入料仓，卸车较方便，故本厂采用地下式。3）从地面料仓向炉上料

17、仓供料方式有四种：（1） 全皮带运输：运输量大，安全可靠，可连续供料，使用较多。适用于大中型转炉车间及总图布置不受限制的情况。（2） 斜桥料车皮带运输：其特点是将垂直提升方式与皮带运输结合起来，从而减少了占地面积及投资，但供料不连续，且易粉碎、可靠性差。一般只适用于总图布置受限制的情况。（3） 翻斗提升机皮带运输：以翻斗提升机代替斜桥料车与皮带运输结合起来，其缺点与斜桥料车皮带运输方式类似。（4） 皮带(或垂直提升机)振动管运输方式：其优点是占空间小，运输可靠，密封性好，灰尘少。缺点是振动管维修量大，石灰粉较多，且要考虑震动对厂房结构的影响。鉴于全皮带运输方式结构简单，有利于自动化控制且原料破

18、损少等优点，本厂采用全皮带运输方式。4）高位料仓：又称炉上料仓，其作用为临时贮料，保证转炉重力给料，既及时又可靠的满足转炉正常冶炼，按其布置形式分有三种：（1） 共用料仓：优点是料仓数目少，停炉后能处理料仓中剩余的石灰;缺点是称量及下部给料器的作业率太高，出现临时故障会使转炉生产受影响。（2） 部分共用料仓：料仓数目增加基本可消除下部给料器作业负荷过高的缺点，且转炉两侧加料能保证成渣快，改善对炉衬侵蚀的不均匀性，但设计时应力求做到炉料应落在中心部位上。（3） 独用料仓:优点是使用的可靠性较大，缺点是停炉后料仓剩余石灰不好处理且料仓数目太多。本设计为200吨转炉车间，实行二吹二操作，为保证转炉正

19、常冶炼采用独用料仓以保证及时保质保量的上料。5）称量及加料设备保证散状料分批定量且按顺序向转炉加料有两种称量方式：（1） 集中称量：其特点是设备少，布置紧凑，适用于中小型转炉。（2） 分散称量：其特点是称量准确，便于操作和控制，临时补加方便，适用于大中型转炉。本设计为200吨转炉，采用电磁振动给料器向称量漏斗给料，利用分散称量方式把料加入到汇总漏斗，再由旋转溜槽从转炉两侧加入。因为汇总漏斗可缩短加料时间并适应转炉吹炼时间短和批料加入的间隔时间短的特点，且电磁振动给料器可比较准确的给料。1.2.4铁水预处理系统：为保证转炉扩大品种，提高钢质量，改善技术经济指标，实现少渣炼钢，提高生产效率，实现自

20、动化，因此铁水预处理成为冶炼工序不可缺少的组成部分1）铁水预处理的分类及选择：铁水预处理可归纳为单一脱硫和三脱（即脱硅、脱磷、脱硫）两大类型 2）脱硫剂的选择：目前较为普遍应用的脱硫剂有：苏打、碳化钙、镁基、石灰粉等，一般轻脱硫采用石灰粉（S0.03%）,深脱硫采用碳化钙或镁基（S0.01%），苏打因为利用率低，劳动条件差，现已基本不用。3）脱硫方法的选择：到目前为止，脱硫的方法有很多种，但主要有以下几种类型：铺撒法：方法古老，不需要特殊设备，操作简单，能进行大量处理，但效率低，仅为60%70%,且环境污染严重。摇动法：又分为转窑法、摇包法、和DM摇包法。脱硫效率高（80%90%），费用高，处

21、理量少。机械搅拌法：又分为DO法、RS法、KR法、赫歇法、NP法，其中RS法，KP法使用较多。此类方法脱硫率高（80%95%），设备费用低并可一次处理大量铁水。喷吹法：又分为ATH法、TDS法、铁水罐喷射法。脱硫效率高（85%90%），处理时间短，适于处理大量铁水。气泡搅拌法：又分为PDS法、CLDS法。脱硫效率不高（77%85%）气升泵法：利用向钢水中吹入气体，气泡上浮造成良好的搅拌的脱硫方法。脱硫效率高（90%95%）。 钟罩加入法：将镁焦或煤屑团块放在钟罩内以插棒的形式把它们浸入铁水，利用镁蒸汽的逸出使铁水中产生搅拌运动和脱硫反应，效率为75%65%连续脱硫法：此法尚未成熟，应用不多。综

22、合以上方法主要用应用的有搅拌法、喷吹法（不含镁基时）、喷镁法三种。其比较如下：（1）搅拌法： 这种方法的脱硫效率为70%90%可以使S0.0050.002。主要适用于超低硫钢用铁水。特点：效率高，操作稳定，脱硫剂损失大，传动设备不易解决，叶轮寿命短，投资维修费用高。（2）喷吹法这种方法的脱硫效率为80%以上可以使S0.0010.002。主要适用于低硫钢用铁水。特点：投资小，上马快，操作方便，铁水温降小，铁水有喷溅。（3）喷镁法这种方法的脱硫效率为90%以上，可以使S0.0050.001，主要适用于超低硫钢用铁水。特点:脱硫能力强，渣量小，时间短，铁损失少，烟气污染少，价格昂贵，技术复杂。由此可

23、见喷镁法具有很大的优势，而纯镁喷吹对处理各种初始硫含量的铁水具有灵活性，均可实现深度脱硫，处理工艺简单，设备投资少，处理成本低。因此本设计采用纯镁喷吹法进行铁水预处理，并预留铁水三脱的可能，设置单独的铁水预处理间。1.2.5烟气净化系统转炉烟气净化处理方法主要有：未燃法和燃烧法（1） 燃烧法将含有大量CO的炉气在出炉口进入除尘系统时与大量空气混合使之充分燃烧，燃烧后的烟气经冷却和除尘后排放到大气中去。缺点：由于不回收煤气，吸入大量空气后使烟气量增大了几倍，从而使净化系统庞大基建投资大，运转费用大，而且烟尘粒度细小，烟气净化效率低优点：操作简便，系统运行安全，适用于小型转炉。（2）未燃法定义：炉

24、气出炉后，通过降下活动烟罩缩小烟罩与炉口的缝隙并采取其它措施控制系统吸入少量空气（a=0.080.1）使煤气中的CO只有少量（8%10%）燃烧成CO2，而绝大部分不燃烧，烟气主要成分为CO，然后经冷却和除尘后将烟气回收利用或点燃放散到大气中去。缺点：整个系统需要严密，对防爆和防漏要求高，以防引起煤气中毒，另外需要增设升降烟罩机构和控制空气吸入量装置。优点：能回收煤气，烟气量小，烟尘粒度大，除尘效率高。2）根据从烟气中分离出来的烟尘的干湿状态，将烟气净化设备分为全干法和全湿法及干湿结合法。（1） 全湿法定义：烟气进入第一级净化设备立即与水相遇，叫全湿法除尘优点：未燃的全湿法可回收煤气和烟气余 热

25、，除尘效率高。缺点：回收煤气仅能在吹炼中进行，回收时要求控制炉口压力(调二文喉口直径)防爆防毒，要有较完善的控制系统和较好的操作管理水平，同时两个文氏管串联使用阻力损失大，需高功率风机，电耗高，叶轮磨损也较快。（2） 全干法定义：净化过程烟气完全不与水相遇。（3） 干湿结合法定义：烟气进入次净化设备才与水相遇，叫干湿结合法。优点：污泥处理较少，车间可不建污泥处理系统，阻力损失少，可用低压风机，磨损小。缺点：效果不如全湿法，对环境有一定影响，车间需设两套除灰系统(干法和湿法)。综上所述，未燃法与燃烧法相比：系统吸入的空气量少，产生的烟量少，除尘设备体积小，投资费用低，需要的厂房高度低，能回收煤气

26、节约大量能源，且其烟尘中的FeO含量高，颗粒大容易捕集，除尘效率高。全干法与湿法除尘方式相比， 干法除尘具有技术先进，综合运行成本低，省水节电明显，除尘效果显著等特点。所以本设计采用全干法操作。控制炉口与烟罩间隙吸入空气量的方法有三种形式：（1） IC法此法的烟罩大约为炉口的直径的二倍，罩内形成一个较大的空间，对炉口烟气量的波动起着较大的缓冲作用，集烟效果好。但实际运行中，回收煤气的质量较差，同时结构庞大，因此，本设计不采用。（2） 氮幕法：此法的基本原理是在活动烟罩与炉口之间设置氮气密封圈向外吹氮，将空气与烟气隔绝，此法在活动基本上不吸入外界空气，所以烟气量少，回收系统容量小，设备费用低，但

27、要消耗大量氮气。（3） 炉口微压差控制法：此法是通过炉口微压差装置控制在未燃状态下进行处理，以最大限度地回收煤气，并提高煤气质量。此法技术安全可靠，自动化程度高，综合利用好，因此本设计采用此法。4）烟罩的类型和结构未燃法烟气净化系统中，烟罩由固定烟罩和活动烟罩两部分组成水平连接。固定烟罩与烟道连接，而活动烟罩可以上下升降。活动烟罩按结构的不同可分为单烟罩和双烟罩，单烟罩又有闭环式和敞口式两种。（1） 闭环式活动烟罩：烟罩下部裙罩口内径略大于水冷口炉口外沿，缝隙的最小尺寸约为50mm左右，此类烟罩回收的煤气CO的含量高，并对连续-实现自动定碳创造了条件。（2） 敞口式活动烟罩：下口为喇叭形状，特

28、点是能容纳瞬时变化较大的炉气量，使之不至于外逸。双烟罩法：炉口不用密封由主副烟罩组成，两烟罩同步升降，自成一个较小的排气系统。优点：烟罩烟气中CO含量大，对炉口压差自动调节，不像单烟罩要求过高，可改善车间环境，但设备耗电量大，维护工作大，且显著增加车间厂房高度，使基建投资很大。因本设计中控制炉口烟罩缝隙吸入空气量采用炉口微压差调节法，故在此选用敞口活动烟罩与之配合以提高煤气质量。固定烟罩的冷却有箱形水冷、排管水冷和气话水冷等形式。本设计采用汽化冷却固定烟罩，因其耗水量小（为水冷的1/301/60，不容易结垢，且使用寿命长，在生产中使用效果良好。活动烟罩冷却一般采用排管式或外淋式水冷。本设计采用

29、矩形无缝钢管拼焊水冷活动烟罩。5）烟气的冷却：转炉的炉气温度在1500左右，炉气离开炉口进入烟罩时，由于吸收空气使炉气中的CO部分燃烧，烟气温度可能更高，高温烟气体积大，如在高温净化，使净化系统的设备体积庞大，此外单位体积含尘量低，不利于提高净化效率，所以在净化前和净化过程中都要对烟气进行冷却，有两种方式；水冷烟道：耗水量大，热量无法回收，易漏水寿命低。汽化冷却烟道：它设有对流段，只有辐射段烟道出口的烟气温度在800-1000左右，故回收热量较少，烟道结构简单，适于未燃法回收煤气系统。本设计采用强制循环汽化冷却烟道系统与未燃法回收煤气配合。6）车间除尘新型氧气转炉炼钢车间除专门设置转炉烟气净化

30、设备外，还要对车间各个产生烟气和粉尘的场合设置相应的除尘设备进行除尘以净化整个车间环境，又称二次除尘，可分为局部除尘和厂房除尘两种。局部除尘常用的有干法布袋除尘器和旋风除尘器。厂房除尘要求厂房上部为密封结构，其天窗部分作为排烟吸引部。经局部除尘和厂房除尘二者结合，一般可使炼钢车间空气中含尘量降至，近似于通常环境空气中的含尘量，可大大改善车间的作业环境。本设计采用脉冲喷吹布袋除尘器，因其结构简单，基建投资少，除尘效率高（98%以上）且操作管理方便等优点，而旋风除尘器效率低（60%70%）且不够稳定。1.2.6炉外精炼系统炉外精炼也称二次精炼或钢包冶金。它是提高冶金产品质量、扩大品种的重要手段；是

31、优化冶金生产工艺流程、进一步提高生产率、节能降耗、降低生产成本的有利手段；是保证炼钢连铸-铸坯热送和直接轧制高温连接的必要工艺手段；是现代化冶金生产中不可缺少的生产环节。炉外精炼的手段有：渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹五种。另有过滤手段尚在研究之中。目前的炉外精炼的方法主要有以下几种：1）渣洗获得洁净钢并能适当进行脱氧、脱硫和去除夹杂物的最简便的精炼手段。将事先配好的合成渣倒入钢包内，借出钢时钢流的冲击作用，使钢液与合成渣充分混合，从而完成脱氧、脱硫和去除夹杂物等精炼任务。有异炉渣洗、同炉渣洗、混合炼钢三种工艺。具有这种功能的精炼方法有CAB、CAS、TN、GRAF、VSR。 2）真空将钢液置于

32、真空室内，由于真空作用使反应向生成气相方向移动，达到脱气、脱氧、脱碳等目的。真空是炉外精炼中应用最广泛的一种手段。属于这类精练方法的有：真空浇注（又称）、倒包法（又称SLD）、出钢过程中的真空脱气法（简称TD法）、芬克尔法（又称VD法）、ISLD法、VSR法、 Fink法、DH法、RH法、PM法、LF-VD法、VOD法、VAD法、ASEA-SKF法。3）搅拌通过搅拌扩大反应界面，加速反应物质的传递过程，提高反应速度。搅拌方法有吹气搅拌和电磁搅拌。属于这类精练方法的有:CAB、Finkl法、CAS、TN、WF、LF-VD法、VOD法、VAD法、ASEA-SKF法、DH法、VD法。4）加热调节钢液

33、温度的一项重要手段，使炼钢与连铸更好的衔接。加热方法有电弧加热法和化学加热法。属于这一类的精炼方法有：VAD法、ASEA-SKF法、GRAF、LF-VD。5）喷吹用气体作载体将反应剂加入金属液内的一种手段。喷吹的冶金功能取决于精炼的种类，它能完成不同程度的脱氧、脱硫、合金化和控制夹杂物形态等精炼任务。目前生产中应用的炉外精炼设备大体上有三种类型：钢包、转炉型容器、专用设备。钢包是炉外精炼应用最广泛的一种设备，大多数真空脱气装置和钢包炉都采用钢包；转炉型处理容器主要用于处理超低碳钢和高铬低碳合金；专用设备具有专门的精炼功能，用于特殊的处理目的如喷射冶金的TN法和SL法。现代炼钢车间不仅有作为初炼

34、炉的转炉，还包括有可提供一种或多种精炼功能的炉外处理设备组成完善的炼钢生产工艺优化系统。初炼炉和炉外处理设备的选择和组合应该能保证对钢液进行最佳的精炼处理，使最后的产品达到所要求的最大限度纯净度，符合不同品种的质量要求和提高钢液的可浇性，并且在生产率、节能和降低原材料消耗方面获得良好的社会效益。基于以上原则，本设计中转炉的产品定位在板坯上，考虑到品种开发和以后的趋势，炉外精炼系统采用RH和LF配合使用，并设钢包在线吹氩，以满足不同钢种的需要。1.2.7浇注系统1）一般炼钢车间的浇铸系统分三种：（1） 纵向车铸炼钢车间（2） 横向车铸炼钢车间（3） 全连铸炼钢车间目前世界都已实现了全连铸与氧气转

35、炉配合。对于一个2200吨转炉车间，为了适应钢材市场和自身竞争能力的要求，使连铸和炼钢切实的配合起来，行之有效的生产，本设计采用2台连铸机，均为板坯连铸机。 连铸比传统的钢锭模铸相比具有很大的技术优越性，主要表现在：（1） 提高金属的收得率。（2） 节省能量消耗，节省627-1046kJ/t(钢)。（3） 简化生产工艺，省去初轧开坯工序，不仅节约均热炉加热的能耗，而且也缩短了从钢水成坯的周期时间，趋向接近成品断面尺寸。（4） 改善劳动条件，易于实现自动化。（5） 铸坯质量好。连续冷却速度快，连续拉坯，浇铸条件可控，稳定。内部组织均匀致密，偏析少。 2）连铸机的分类：（1） 按结构可为：立式连铸

36、机，立弯式连铸机，带多点弯曲式连铸机，带直线段式连铸机，弧形连铸机，多半径椭圆形连铸机，水平连铸机，轮式连铸机，薄板连铸机。（2）按断面可分为：板坯连铸机，小方坯连铸机，大方坯连铸机，圆坯连铸机，异形断面连铸机，薄板连铸机。（3） 按一个钢包下所能浇铸的铸坯流数可分为：单流连铸机，双流连铸机，多流连铸机（4） 按拉速可分为：高速连铸机，低速连铸机。（5） 按可浇铸的种类可分为：复合式连铸机，特殊方坯连铸机，不锈钢板坯连铸机。立式连铸机的特点：铸机主设备布置在垂直中心线上，从钢水浇注，到铸坯切割定长，整个工序是在垂直位置完成的。从工艺上，钢水在起立结晶器和二冷段逐渐结晶，有利于钢水中非金属夹杂的

37、上浮，坯壳冷却均匀。在凝固过程中不受任何弯曲矫直的作用，更适合对裂纹敏感性高的钢种的浇铸。但其有如下缺点：设备高，建设费用大，维护和铸坯的运输困难倒，钢水静压力大，鼓肚变形较突出。立弯式连铸机的特点：它是连铸机中的过渡式，上半部和立式相同，不同的是在铸坯完全凝固后，把坯顶弯90使出坯在水平方向。可缩小高度，铸坯定尺不受限，水平出坯运送也不成问题。但只适于浇铸断面小于100100mm的。厚度增加相应的冶金的长度也增加，高度也就和立式相差不多了，设备也很庞大，且易产生裂纹。带直线段的弧形连铸机：主要用于浇铸板坯，采用直结晶器，有2-5mm直线段夹辊，带有液芯的铸坯经直线段后，被连续弯曲成弧形铸坯矫

38、直，再切成定尺。特点：a.在工艺上保留有立式连铸机特点，钢水在垂直结晶器和二冷的直线段凝固，而非金属夹杂有充分上浮的时间有利于特殊钢的浇铸。b.带液芯弯曲成弧形，又具有弧形连铸机设备低建设费用低的特点。c.采用连续弯曲和多点矫直右保证铸坯在两相不产生裂纹，是这种型的技术关键。d.此种机型比弧形连铸机要高，设备重量大，设备的安装，调整难度大，是此类连铸机的主要缺点。弧形连铸机(低头连铸机)：此结晶器为弧形，二泠区夹锟安装在四分之一圆弧内，铸坯在垂直中心线切点位置被矫直，后割成定尺，从水平方向上出钢，因此其高度基本上等于圆弧半径。特点：由于1/4圆弧内，高度比立式，立弯式低，因而其设备重量轻，投资

39、少，安装与维修方便。高度低，重压小，降低了鼓肚变形而产生的内裂和偏析，有利于提高质量，和提高拉速。此和方法的特点是：非金属夹杂有向内弧聚集的倾向，易造成铸坯内部夹杂分布不均，另外内外冷却不均易造成中心偏析降低铸坯的质量。水平连铸机：优点：高度低，投资省，速度快，适合中小企业。无二次氧化，质量好，无须钢液检测和控制，不受弯曲矫直的影响，适用于特殊钢种如高合金钢。维护和处理事故方便。缺点：受拉坯时惯性力的限制，适于断面在200mm以下的铸坯，分离环的价格昂贵。本设计采用直弧形板坯连铸机。其理由详细阐述如下：（1）国内外的生产实践证明直弧型铸机工作稳定可靠，可减少铸坯中夹杂物的含量并改善其分布，有利

40、于提高铸坯质量。近年来，不仅国内外新建的板坯连铸机几乎全部采用直弧型连铸机，而且对于已有的全弧型连铸机部分已经或正在进行直弧型改造，以满足高质量铸坯的需求。（2）采用多点弯曲及密排分节辊技术，直弧型连铸机能确保高温铸坯在弯曲变形时不产生缺陷，并且由于具有一定长度的垂直段，可使铸机采用较小的基本弧半径。而全弧型连铸机为使到达矫直点处的铸坯具有一定的坯壳厚度来满足矫直变形要求，以及减轻夹杂物的内弧富集现象，一般采用较大的基本弧半径。因此新型直弧型连铸机可以做到与全弧型连铸机具有相同或相近的高度，其设备重量也相差无几。就投资而言，直弧型连铸机与全弧型连铸机相同或相近。（3）直弧型连铸机采用直的平面结

41、晶器铜板，易再加工修复，用普通加工设备即可修复，不仅节省了设备投资，而且给长期生产带来方便，因此维修及成本费用较低。而全弧型连铸采用的是与铸机基本弧半径相同半径的弧形结晶器铜板，加工精度要求高，必须采用专用机床进行加工修复，不仅增加了设备投资，而且使日常的维修复杂化，成本费用也高。连铸机的弧型半径，对板坯在拉坯过程中铸坯的变形影响较大，也就决定了铸坯的质量。近年来在连铸机的设计中由于采用了连续弯曲、连续矫直，可减小铸机基本弧半径、从而减少了钢水静压力，使铸坯的变形率得到了有效的控制，与传统的连铸机相比，虽然基本弧半径减小，但是铸坯的变形率未增加甚至减小。在板坯厚度250mm厚的情况下，现代直弧

42、型连铸机的弧形半径一般选在810m。因此本设计选用目前应用较多的直弧型连续弯曲连续矫直板坯连铸机，其基本弧半径R=910m。3）钢包回转台:近年来随着连铸机的发展及多炉连浇对快速更换钢包的要求越来越趋向使用钢包回转台。其类型有：（1）直臂式钢包回转台：两个钢包支撑在同一直臂的两侧，同时做旋转运动，两个钢包可以同时做升降运动。（2）单臂回转式钢包回转台：承载臂分别安装，两个臂可以单独按浇注要求进行转动。（3）单臂升降回转式钢包回转台：两个承载臂可以单独回转、升降，也可以同时回转和升降。本设计采用直臂式钢包回转台，因其具有结构简单，维修方便，制造成本低的优点。4）中间包中间包的作用：（1）稳定钢流

43、，减少钢流对结晶器的冲击和搅动，稳定浇铸操作；（2）均匀钢液温度和成分；（3）使脱氧生成物和非金属夹杂物分离上浮；（4）在多流连铸机上起分配钢液的作用；（5）在多炉连浇时，中间包能储存一定数量钢水，以保证在更换钢包时不停浇，不断流，仍能正常浇铸。采用大容量中间包，内设挡渣坝，中间包和结晶器之间采用浸入式水口保护浇注。设塞棒开毕水口控制浇注，滑动水口控制钢流，中间包车应能升降和横向微调以便安装浸入式水口和对准结晶器。中间包容量主要考虑浇注时更换钢水包有足够的时间和有利于夹杂物上浮，一般取钢水包容量的15%40%中间包的高度决定于钢水在包内深度和钢包注流的搅动深度。一般钢液面的高度为500600m

44、m。钢液面离上口距离约200mm。中间包长度主要取决于铸机流数和流间距。应使其边部钢流能注入到最外边一流的结晶器。流间距一般为11.3mm，水口中心离中间包壁边缘约为200mm。中间包宽度应保证钢水冲击点到中间包水口的最短距离不小于500mm，又不影响操作工视线。中间包壁一般有10%20%倒锥度为宜。为防止钢水二次氧化，提高铸坯质量，从钢包到中间包注流采用长水口或钢包中间包注流采用气体保护浇注。另外，中间包内不同位置加入挡强以改变钢流流动方向，清除死区，使夹杂物上浮。5）结晶器钢水在结晶器中初步凝固成形，结成一定厚度的坯壳，在机械应力和热应力的综合作用下既不会被拉断，也不致产生歪扭变形和裂纹等

45、质量缺陷。其形式有：（1）按拉坯方向内壁的线型分为直结晶器和弧形结晶器。目前中小断面方坯和扁坯采用直结晶器较多，而大部分板坯连铸机采用弧形结晶器较多。（2）按结构分为三种：整体式结晶器：刚性大，易维护，寿命较长，但制造费用高，冷却能力比套管式和组装式差，且使用若干次后由于要切削加工表面，使铸坯尺寸增大，同时铜耗较高。套管式结晶器：结构简单，制造和维修方便，广泛用于浇注中小断面方坯和扁坯。组合式结晶器：由四块壁板组装而成，每一壁板都包括有内壁和外壁两部分，用双螺栓联结。现在大方坯和板坯连铸机一般都使用组合式结晶器。本设计采用弧形组合式结晶器且宽厚均可调，采用银铜合金材质。结晶器的振动机构现在普遍

46、使用的有差劲式、双摇杆式、四偏心式等。本设计采用高频率小振幅结晶器振动机构，其可使保护渣均匀流入结晶器和坯壳之间，使振痕减少，消除横裂纹，提高铸坯表面质量。连铸机上采用的切割方法主要有火焰切割机和机械剪切两种。本设计采用火焰切割，因其可实现自动定尺和最佳尺寸的自动切割，要求切割抢效能高，切割速度快断面质量好，切缝小，工作稳定可靠，抗回火能力强，切割设备具有防尘措施，能在强烈辐射热和尘埃等恶劣工况条件下长期正常运转。铸坯切割方法主要有火焰切割和机械剪切两种：（1）火焰切割主要特点：可实现自动定尺和最佳尺寸的切割，要求切割枪效能高，切割速度快，断面质量好，切缝小，工作稳定可靠，抗回火能力强，切割设

47、备具有防热防尘措施，能在强烈辐射热和尘埃等恶劣共况条件下长期正常运转。（2）机械切割主要特点：切断快，便于切短尺寸铸坯；金属损耗少；操作安全可靠。本设计采用火焰切割。1.2.8出渣系统转炉冶炼的渣量大，占生产钢量的10%以上，主厂房内不允许出现炉渣堆积现象。1）运出方式：在出渣跨用吊车更换渣罐，再用载重汽车将渣罐运出主厂房。靠近炉子垮单独平行设一出渣跨，在出渣跨设置专门的换渣罐吊车，用载重汽车运出主厂房。2）炉渣处理方法：（1） 固体渣破碎法：转炉渣罐车运往中场，泠凝后吊车将其翻出落于破碎法坑内，用吸盘吸锤头将渣坨砸碎选出废钢，其余碎渣抛弃或待用。（2） 热泼法：将转炉渣运往热泼间，热泼在平地

48、或预留坑内，然后喷水冷却，待熔渣凝固龟裂后，用推土机堆积运出，经破碎筛分磁选后即可利用。其优点是工艺和设备简单，安全，但占地面积大，作业周期长，劳动条件差。（3） 水淬法：是利用压力水将钢渣流击散粒化的快速冷却方法，也叫水利冲渣。其特点是工艺流程简单，占地面积小，能快速排渣，且运输方便，但耗水量大，如果渣水比控制不当，容易引起爆炸事故。（4） 浅盘水淬法(即ISC法)：是一种新的处理渣的方法，他采用多次喷水快速的工艺过程。本法克服了水淬渣法容易引起爆炸和干法处理作业时间长，占地面积大的缺点。此法的工艺流程如下：根据流动行不同，炉渣分为A、B、C、D四级渣，A、B、C、渣采用浅盘水淬法处理，D渣

49、为流动性差的块渣，不经浅渣盘水淬处理，而在块渣处理场进行喷水冷却，粗破碎，磁选等工艺进行处理。1.3炼钢车间工艺布置1.3.1车间跨数的确定采用多跨式车间，布置为加料出钢同侧，共有：渣跨、加料跨、炉子跨、精炼跨、浇铸跨、切割跨，出坯跨。1.3.2各跨的工艺布置渣跨布置渣盘；炉子跨包括转炉，转炉耐材，氧枪维修区和铁水接收间；加料跨包括转炉操作室，化验室，废钢间；精炼跨包括LF、RH设备，冷热钢包维修、存放区；浇铸跨包括中间包存放维修区，结晶器维修存放区；预热跨设置铸坯均热炉。1.4车间工艺流程简介1.4.1工艺流程框图图1.1 工艺流程图1.4.2工艺流程说明对于转炉车间的整个工艺流程，依照不同

50、的转炉车间的转炉车间设计模式而形成自己独特的工艺流程。为了减轻炼钢车间转炉的冶炼任务，达到提高转炉的生产率，提高产品的质量和降低成本，开发新产品的目的，于是对铁水进行铁水预处理。为了减少炼钢车间的污染，在车间外单独设脱硫间，在混铁车中喷吹脱硫剂，以降低S的含量，并预留铁水三脱。降低硫、磷、硅的含量。主要由以下过程：高炉铁水用混铁车运至钢厂的铁水接收间，并兑入铁水包中，然后由转炉加料跨的起重机兑入转炉。转炉吹炼完毕，出钢至钢水包中并经合金化后，由钢包车运至钢水接收跨，根据冶炼钢种及铁水成分和钢水温度测量结果决定钢水的精炼程序。合格钢水由钢水跨起重机送至连铸回转台上待用。1.5转炉冶炼指标及原材料

51、消耗1.5.1转炉冶炼作业指标转炉作业率：79.5%炉龄：20000炉铸坯合格率：95%钢铁料消耗：182.5吨/炉2设备计算2.1转炉设计2.1.1炉型设计1. 原始条件炉子平均出钢量为200吨钢水，钢水收得率取92%，最大废钢比取20%，采用废钢矿石法冷却。铁水采用P08低磷生铁 (Si)0.85%，(P)0.2%，(S)0.05%)。氧枪采用4孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0MPa2. 炉型选择：根据原始条件采用筒球形炉型作为本设计炉型。3. 炉容比 取V/T=1.054. 池尺寸的计算（1）熔池直径的计算确定初期金属装入量G：取B=15%则确定吹氧时间：根据生产实践，吨钢耗氧量，一般低

52、磷铁水约为5057m3/t(钢)，高磷铁水约为6269m3/t(钢)，本设计采用低磷铁水，故取吨钢耗氧量为57m3/t(钢)，并取吹氧时间为14min。则取K=1.56则（2）熔池深度的计算筒球型熔池深度的计算公式为：确定D=5.929m,h=1.416m。（3）熔池其他尺寸确定球冠的弓形高度h1=0.15D=0.155.929=0.889(m)炉底球冠曲率半径R=0.91D=0.915.929=5.395(m)5. 帽尺寸的确定（1）炉口直径d0：取d0=0.48D=0.455.929=2.846(m)（2）炉帽倾角：取=63（3）炉帽高度：取H口=300mm,则整个炉帽高度为：在炉口处设置

53、水箱式水冷炉口炉帽部分容积为：6. 身尺寸确定（1）炉膛直径D膛=D(无加厚段)（2）根据选定的炉容比为1.05，可求出炉子总容积为V总=1.05200=210(m3)（3）炉身高度则炉型内高7. 钢口尺寸的确定（1）出钢口直径（2）出钢口衬砖外径（3）出钢口长度 （4）出钢口倾角：取=188. 衬厚度的确定炉身工作层选700mm,永久层115mm,填充层100mm,总厚度为700+115+100=915(mm)。炉壳内径为：D壳内=5.929+0.9152=7.759(m)炉帽和炉底工作层均选600mm,炉帽永久层为150mm，炉底永久层用标准镁砖立砌一层230mm，黏土砖平砌三层653=1

54、95(mm)，则炉底砖衬总厚度为600+230+195=1025(mm)。则炉壳内型高度为H壳内=9.5571.025=10.582(m)工作层材质全部采用镁碳砖。9. 壳厚度确定炉身部分选60毫米厚的钢板，炉帽和炉底部分选用50毫米厚的钢板。则炉壳转角半径SR1=SR2=900(mm)SR3=0.5底=0.51025=510(mm)10. 算高宽比可见1.3，符合高宽比的推荐值。因此可以认为所设计的炉子尺寸基本上是合理的，能够保证转炉的正常冶炼进行。根据上述计算的炉型尺寸绘制出炉子图型（如下图）如下：图2.1 200t转炉炉型图2.1.2转炉倾动力矩计算及电机功率确定1倾动力矩计算：包括转炉

55、的重量及重心计算和倾动力矩计算两部分。计算步骤为：A空炉重心及重心计算；B铁水重量及重心计算；C确定最佳耳轴位置，计算倾动力矩。本设计通过计算机程序计算，依据全正力矩原则确定最佳耳轴位置。 图2.2 空炉重心的计算结果2倾动机构的选择：为满足兑铁水、加废钢、测温取样、出钢后倒渣等冶炼操作的要求，倾动机构应能使炉体连续正反旋转360，并能够平稳而准确的停在任何倾角位置。本设计采用两个全悬挂式机构，慢速为0.2m/min ，快速为1.2m/min。 图2.3 铁水重心及力矩的计算结果2.2氧枪设计2.2.1氧枪喷头设计1原始数据转炉公称容量200t，低磷铁水，冶炼钢种以低碳钢为主；转炉参数：炉容比

56、V/t=1.05，熔池直径D=5929mm，有效高度H内=9260mm，熔池深度h=1416mm。2计算氧流量取吨钢耗氧量57m3，吹氧时间14min，则氧流量qv=57200/14=814(m3/min)3选用喷孔出口马赫数为M=2.0，采用四孔喷头，喷孔夹角为12。4设计工况氧压查等熵流表，当M=2.0时，p/p0=0.1278，定p膛=1.3105Pa，则5计算喉口直径每孔氧流量q= qv /4=814/4=203.5(m3/min)利用公式，令CD=0.90，T0=290K，p设=10.17105Pa，则求得dT=0.052m=52mm。取喉口长度LT=20mm。6计算d出依据M=2.

57、0，查等熵流表A出/A喉=1.6887计算扩张段长度取半锥角为5，则扩张段长度8收缩段长度取收缩收=50，则收缩半角为25，收缩段的长度由作图法确定，L1=91mm。2.2.2氧枪枪身设计1. 原始数据冷却水流量qmw=200t/h，冷却水进水速度j=6m/s，冷却水回水速度p=7m/s，冷却水喷头处流速h=8m/s，中心氧管内氧气流速0=50m/s，吹炼过程中水升温t=20，其中回水温度t2=45，进水温度t1=25；枪身外管长Lp=18.40m，枪身中层管长Lj=19.50m，中心氧管长L0=21.90m，180局部阻损系数=1.5。2中心氧管管径的确定中心氧管管径的公式为管内氧气的工况体

58、积流量 中心氧管的内截面积中心氧管的内径根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为2038mm的钢管验算氧气在钢管内的实际流速符合要求。3中层套管管径的确定环缝间隙的流通面积中层管的内径为根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为2457mm的钢管验算实际水速符合要求。4外层套管管径的确定出水通道的面积为外管内径为 根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为29916mm的钢管验算实际水速符合要求。5中层套管下沿至喷头面间隙h(见下图)的计算该处的间隙面积为又知 ，故 6氧枪总长度和行程确定图2.4 氧枪的总长和行程根据公式氧枪总长为 式中 h1氧枪最低位置至炉口距离，m；

59、h2炉口至烟罩下沿的距离，取1.212m； h3烟罩下沿至烟道拐点的距离，取4.403m； h4烟道拐点至氧枪孔的距离，m； h5为清理结渣和换枪需要的距离，取0.800m； h6根据把持器下段要求决定的距离，m； h7把持器的两个卡座中心线间的距离，m； h8根据把持器上段要求决定的距离，m。氧枪行程为 7氧枪热平衡计算冷却水消耗量计算 ，证明前面设计中选择的耗水量是足够的且也是适合的。8氧枪冷却水阻力计算氧枪冷却水系统是由输水管路、软管和氧枪三部分串联而成的。冷却水系统最大阻力损失部分是氧枪大约占总阻力损失的80%以上。利用氧枪进水管入口和回水管出口两个平面的实际气体的柏努力方程式及其能量

60、平衡关系来确定氧枪冷却水的进水压力。设进水管入口为面回水管出口为面则 式中， 进、出口压力，Pa； 、面高度，m； 进、回水速度，m/s； 水的密度，1000； g 重力加速度， 因为 即氧枪冷却水的进水压力近似等于氧枪冷却水的阻力损失。其阻力损失为 式中， lj、lp进、回水管的长度，m； j、p进、回水管的摩擦阻力系数，j=0.036，p=0.038； Vj、Vp进、回水管内和底部的水速，m/s； 180局部阻力系数，=1.5； 水的密度，1000； dej、dep进、回水管的有效直径也叫当量直径，dej=d2-d1dep=d3-d2冷却水进水压力，2.3烟气净化系统设备设计与计算1吹炼条件转炉公称容量为200t，2吹2，金属最大装入量G=233t，铁水含碳量1(C)=4%，钢水含碳量2(C)=0.1%，冶炼周期为36min，吹氧时间为14min。2烟气及烟尘有关参数炉气成分：(CO)=86%，(CO2)=10%，(N2)=3.5%，(O2)=0.5%烟气进口尘浓度为：c0=0.109kg/m3供氧强度B=4.07m3/(tmin)空气燃烧系数=0.08进入净化系统的烟气温度tgj=900参数计算如下：1）炉气量计算。故2）烟气量计算采用未燃法，空气燃烧系数=0.08，燃烧后的干烟气量 假定燃烧后烟气仍残留有氧气，则烟气成分为：4烟气浓度修正根据回收中期，烟气量为炉气量的1