1、 序 言 本设计是根据衡阳地区条件,学院为了进一步提高我们的理论水平和实践能力；为即将从事工作奠定基础；以及培养在今后具体的设计过程的创新意识，特此安排了本次设计。衡阳是一个有着悠久历史的老工业城市，矿产资源丰富，能源充足交通运输发达，是湖南交通的一个重要枢纽。本设计结合了“衡管”的实际情况和未来发展的远景，考虑到我国经济建设时发展优质钢，合金钢品种，质量数量的要求。做到了技术上达到国际领先水平，同时降低了成本的投入。本设计中，在主厂房内设置的电弧炉是两座，容量是 80 吨。电炉中采用二次燃烧技术，吹氧自动系统。连铸车间采用了全程保护浇注，电磁搅拌系统，结晶器液面控制仪，汽水喷雾冷却等先进技术
2、，为企业的高产量，高质量发展创造有利条件，将为企业本身和衡阳地区的经济发展做出不可磨灭的贡献，创造丰富的经济效益。设计全过程中得到了苏老师的细心指导和帮助，本人深感谢意，然而，由于本人水平有限，设计中难免有不足和纰漏之处，望各位给予批评指正。21 设 计 概 述1.1 设计依据根据冶金工程教研室下达的任务书。1.2 设计原则和指导思想对设计的总要求是技术先进，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、规范和规定，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内外成熟的新技术
3、，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）要按照国家有关劳动安全、工业卫生及消防的标准及行业设计规定进行设计;5）在学习、总结国内外有关厂家的生产经验的基础上，移植适用可行的先进技术;6）设计中应充分考虑节约能源、节约用地，实行资源的综合利用，改善劳动条件以及保护生态环境。1.3 厂址及建厂条件论证湘潭位于湖南中部，地处湘中中游。气候温和，土地肥沃，物产丰富。新世纪开放的湘潭因实施长株潭城市群经济一体化发展战略，而倍受国内外投资商的高度关注。长株潭城市群已被国家“十五” 计划列为全国重点支持发展的七大城市密集区
4、之一。湘潭至黄花国际机场路程仅需 30min，已开通 39 条航线，可直飞北京、上海、广州、深圳、香港、曼谷等大中城市。湘黔线横贯市境，与京京广线略邻，10 余家大型企业各有铁路专线与这两大主干线相通。湘潭公路四通八达，107 国家和320 国道构成境内公路网的主干，上瑞高速、高珠高速公路穿城而过，辖区与高速公路的连接口达 15 个，湘潭为全国地级市高级公路得出密集的地区，公路密度大大高于全国和全省平均水平。湘潭有集装箱码头号，千吨级货轮级货轮常年可级洞庭湖，入长江，出上海。湘潭地区水资澌原丰富，湖南最大的河流湘江穿过市区，有自来水厂 3 座，日供水能力达 60 万 t。电力资源充足，有 35
5、 千伏及以上的变电站 45 座，主变 70 台，总容量 201.6千伏安，供电区域内最大负荷达 59.7 万千瓦，年售 33.9 亿千瓦时，输电线路1832km，现仍在进行大规模的供电电网改造建设，以满足经济高速发展的需要。3湘潭是全国重要的工业基地。这里有世界最大的氟化盐生产企业湘乡铝厂，中国最大的电解二氧化锰生产企业湘潭电化集团，中国最早的电工器材生产企业湘潭电机厂，中国最大的金属铬生产企业湖南铁合金厂，中国最大的锰研湘潭锰矿。综上所述，各方面条件十分成熟，是建设钢厂的合适之地。1.4 本设计主要采用的新技术(1)铁水预处理（脱硫、脱磷、脱硅） ；(2)顶底复吹转炉；(3)溅渣护炉技术；(
6、4)采用副枪及动态控制技术；(5)挡渣出钢（挡渣帽、挡渣球、锥形塞等） ；(6)钢包、中间包全保护浇注（钢包、中间包加盖，钢液面加覆盖剂，长水口、浸入式水口） ；(7)结晶器电磁搅拌（M-EMS）技术；(8)钢包、中间包液面自动控制；(9) 结晶器漏钢预报系统；(10)带液芯连续矫直、压缩浇注；(11)全程计算机控制技术；(12)连铸机自动喷号、自动打印装置；(13)采用钢包回转台；(14)采用直结晶器弧形连铸机；(15)中间包钢水称重；(16)LF-VD、 WF 喂丝、RH 法精炼技术；(17)钢包底吹氩技术。(18)转炉未燃炉气回收。42 产品方案及金属平衡2.1 产品方案一、冶炼的钢种、
7、代表钢号及其化学成份本设计冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分见表2-1所示。表2-1 冶炼的钢种，代表钢号及其化学成分化学成分（%）钢种 钢号C Si Mn P S Cu Al普钢 Q235 0.14-0.22 0.12-0.30 0.35-0.55 0.045 0.05 0.30 钢 Q275 0.28-0.38 0.15-0.35 0.5-0.8 0.045 0.05 0.30 低合 16Mn 0.12-0.23 0.20-0.60 1.2-1.6 0.0050 0.05 0.30 金钢 20MnSi 0.17-0.23 0.40-0.70 1.3-1.6 0.045 0.045 0.30
8、热轧硅钢 0.08 3.80-4.40 0.20 0.20 0.20 0.05-0.12硅钢冷轧硅钢 0.07 2.8-3.20 0.05-0.08 0.015-0.025 0.05-0.025 0.02二、产品方案本设计产品方案见表2-2所示表2-2 产 品 方 案钢种 连铸坯产量(万t/a) 生产比例% 精炼方式普碳钢 80 44.4 LF低合金钢 100 55.6 LF+VD总计 180 100说明：1)年产合格坯总量，是指连铸坯产量;2)表中所有钢种均进行炉外精炼处理，包括吹氮、LF、VD、RH处理等;3)产品方案中的合金比37.5%、连铸比100%、精炼比100%.4)连铸坯规格:铸
9、坯断面尺寸(mm 2)，取决于轧材产品类型和轧机的规格，如果是生产型材( 角钢、工字钢、轻轨钢、圆钢等)，轧机为1700轧机，可采用方形铸坯，其断面应为250mm1600mm，如果是生产板材，则应采用板坯; 铸坯定尺长度，取决于加热的尺寸，一般定尺长度有2.2米、2.6米、3.2米、4.2米、6米等；铸坯单重。22 金属平衡（见图2-1）年产合格坏：180万t所需铁水为205.7万吨，假定废钢比 10%，铁水预处理比100%51、连铸金属平衡（单位：万t/a）2、转炉金属平衡（单位：万t/a）原坯 183(97.6%)中间包钢水 188(98.8%)预处理铁水 206废钢 22.7 入转炉铁水
10、 203.94(99%) 铁水损失 2.06(1%)精炼前钢水 209.5(92.3%) 吹损 17.48(7.7%)精炼后钢水 190(90.7%) 精练损失 19.5(9.3%)注余钢水 1.52(0.8%) 事故及回炉钢水 0.76(0.4%)氧化铁皮 1.2(0.4%) 切头切尾 1.5(0.8%) 中间包损失 2.3(1.2%)合格坯 180(98.5%) 废品 1.0(0.4%) 清理损失 2.0(1.1%)废钢 22.63(10%)铁水 205.7(92.3%)连铸钢水 189.5(90.7%) 熔损及损失 19.462.3 转炉容量及座数的确定一、转炉车间作业指标1、转炉冶炼周
11、期指每炼一炉钢所需要的总时间 即两次出钢之间的时间。它包括吹炼时间(即吹氧时间，与供氧强度有关)，辅助时间(兑铁水、加废钢、取样、测温、倒渣、出钢和补炉等) ，以及耽误时间(检奄炉衬、消理炉口、因调度不及时的等待，设备临时故障)等三部分。冶炼周期的长短，随炉容量大小，铁水条件，吹炼工艺操作和设备装备水平而变动，冶炼周期一般为30-40分钟，最快25分钟，其中吹氧时间14-18分钟。冶炼周期是决定转炉生产率的最主要的因素。按照产品方案中各品种的生产比例，可求出转炉炼一炉钢的平均冶炼时间，详见表2-3 。表2-3 转炉炼一炉钢的平均冶炼时间平均冶炼时间(min)生产比例（按钢水100%） 装料 吹
12、氧辅助时间 出钢 倒渣 合计按生产比例计算的炼一炉钢时间连铸 坯100 5 16 9 5 3 38 382、转炉作业率指转炉一年的有效工作天数与日历大数之比。转炉作业率= 100%= 100%=96%365转 炉 一 年 有 效 作 业 天 数 36547炉子非作业天数，也括计划停炉(指定期检修，一般为每次8小时，每10天一次)，准备 (指修补出钢口及贴补炉衬渣线处，清除炉口结铁、更换氧枪等)，等待 (指吊车对准，等铁水以及调度的不平衡按“二吹二 “可减少3%)和设备故障。由于采用溅渣护炉技术。转炉作业率可显著提高。一般非作业天数波动在1035大，即作业率为90%97%. 本设计选取转炉作业率
13、90%-97%。3、良坯收得率良坯收得率：指炉产合格铸坯与炉产钢水量之比值。良坯收得率 2= 100= 100=95连 铸 钢 水 量合 格 铸 坏 0.3724、转炉寿命及炉子冷修时间转炉寿命足指转炉在一个炉役期内炼钢的炉数。主要取决于炉衬材料和吹炼过程中的维护情况。设汁时炉龄取25000炉。由于本设计为100t转炉故采用死炉座，即在炉座上拆炉和修炉。转炉的冷修7过程，包括冷却、拆炉、检修烟罩、砌炉、烘炉等儿个步骤。按设计部口推荐，每个环节所需的时间如表2-5所示。表2-5转炉冷修计划 (小时)一、车间炉子容量及座数的确定按转炉“二吹二 “方案考虑，年出钢炉数为：年出钢炉数=1 =1间炼 一
14、 炉 钢 的 平 均 冶 炼 时年 炼 钢 时 间 间炼 一 炉 钢 的 平 均 冶 炼 时年 日 历 时 间 转 炉 作 业 率=1 = 3652471938炉每天出钢炉数= = =36 炉转 炉 作 业 率年 日 历 天 数年 出 钢 炉 数 4720平均炉产钢水量= = =290.2t年 出 刚 炉 数年 产 钢 水 量 1835.7根据上面计算结果并考虑超装系数确定转炉的公称容量为320t 。但炉子容量应和国家标准浇注起重机的起重能力相适应。即吊车的起重能力必须大于转炉最大出钢量和钢包(有衬) 的重量之和，并应有一定的富余能力。参见表2-6所示表2-6与转炉配套的钢包容量和浇注起重机的
15、配合转炉座数的确定。为了减少车间内的设备互相干扰，炉于座数不宜太多，但必须保持年间内始终有固数目的炉子在吹炼，以发挥生产潜力。本设计是使用顶底复吹转炉冶炼，选用“二吹二 “的方案。冷却 拆炉 愉修烟罩 砌炉 烘炉 合计8 8 5 24 0.5 45.5项目 单位 数值转炉公称容量 t 100 120 150 220 250 180最大出钢量 t 120 150 180 220 275 320钢包容量 t 120 150 180 220 275 320浇注起重机 t 180/63/20 225/63/20 280/80/20 360/100/20 400/100/20 450/100/2083
16、物料平衡和热平衡计算物料平衡是计算炼钢过程中加入炉内和参与炼钢过程的全部物料（包括铁水、废钢、氧气、冷却剂、渣料和被侵蚀的炉衬等）与炼钢过程的产物（包括钢水、熔渣、炉气、烟尘等）之间的平衡关系。热平衡是计算炼钢过程的热量收入（包括铁水的物理热、化学热）与热量支出（包括钢水、熔渣、炉气的物理热，冷却剂熔化和分解热等）之间的平衡关系。通过物料平衡和热平衡的计算，结合炼钢生产的实践，可以确定许多重要的工艺参数。对于指导生产和分析、研究、改造冶炼工艺、设计炼钢车间、选用炼钢设备以及实现炼钢过程的自动控制都具有重要意义。目前，氧气顶吹转炉炼钢大部分采用“定废钢调矿石” 的冷却制度，并在渣料中配加白云石或
17、菱镁矿，以保护炉衬。计算选定废钢加入量以及生白云石加入量，进行物料平衡与热平衡初算;由初算结果求出富余热量，从而确定调温所需矿石加入量。最后对物料平衡、热平衡结果进行修正，求得用白云石造渣并采用废钢调矿石冷却制度的物料平衡和热平衡。现以冶炼 Q235B 钢种为例进行物料平衡与热平衡计算：3.1 原始数据（1）金属料成分及温度表 31 金属料成分及温度化 学 成 分 （ /%）w项 目C Si Mn S P温度（）铁 水 4.2 0.50 0.40 0.040 0.10 1300废 钢 0.10 0.25 0.40 0.020 0.020 0（2）原料成分表 3-2 为辅原料成分表。表 32 辅
18、原料成分化 学 成 分 ( )%/w项 目 CaO2SiMg32OAlCaS32FeMnO2CaF烧减石 灰 86.0 2.50 4.09 0.08 3.9矿 石 5.4 6.0 4.00 1.0 0.10 81.4 1.5 萤 石 5.0 90.0 生白云石 28 2 25 45.0炉 衬 2.0 2.0 85 1.0 （3）终点渣成分9表 33 为终点渣成表 33 终点渣成分项目 化 学 成 分 %/w碱度 R MgOnFeO32e3.5 9 3（4）冶炼钢种表 34 Q235B 的规格成分化 学 成 分 %/wCSiMnPS0.18 0.30 0.300.70 0.045 0.045（5
19、）其他假定其他假定条件如下：1）金属料中碳总量的 90%氧化生成 CO 10%生成;CO22）渣中金属铁珠量占渣量的 8%;3）喷溅损失占金属量的 1.2%，设温度为 1600（中期喷溅较多，温度比钢水终点温度略低）;4）炉气平均温度为 1450，自由氧含量为 0.5%（体积比）5） 炉气处理采用未燃法，烟尘量为 1.16%，其中;%70,203wFeOFe6）进入炉渣的耐火材料量为金属料量的 0.07%，其中炉衬侵蚀量为 0.04%，补炉料为 0.03%;7）氧气纯度为 99.6%;8）出钢温度为 1680;9）每 100 金属料加入萤石 0.3 ;生白云石 2 ;矿石根据热量富余情况计kg
20、kgkg算加入。10）废钢量为金属料总装入量的 10%。各种物质的质量热容见表 35，炼钢温度下的反应热效应见表 3-6。10项 目 固态平均质量热容 /kJ（kg） 1熔化潜热 / kJkg 1液态或气态平均质量热容/kJ（kg） 1铁 水 0.745 218 0.837钢 水 0.699 272 0.837炉 渣 209 1.247炉 气 1.141烟 气 209 0.996矿 石 1.017 209 （6）冶炼钢种的终点钢水成分项 目 C Si Mn S P终点钢水 0.15 0 0.124 0.02 0.01表 36 炼钢温度下的反应热效应反 应 式 H/kJkg 1气 ）气 ） (2
21、1CO11637气 ）气 ） (34824液 ）气 ()(2Mnn6593液 ）气 ） (SiOi2917752(245 OPCaP渣 ）气 ）35874液 ）气 ）液 ） (32(3FeFe6459液 ）气 ）液 ） (2(1O4249固 ）固 ）固 ） (2(2 SiOCaSi 1620注：生白云石分解热为 2742kJ/kg 白云石。3.2 物料平衡初算下面以 100kg 金属料为单位进行计算（只用废钢作冷却剂） 。3.2.1 炉渣量及成分计算熔渣来自金属中各元素的氧化产物，造渣剂和炉衬侵蚀。设：余锰量占金属原料中锰含量的 40%;脱硫效率为 35%，其中气化脱硫比为 1/3;脱磷效率为
22、 90%。11废钢量为 10%，铁水量为 90%。计算钢水终点余锰量为： ） （， 余 16.04140.940. Mn同理，可计算钢水终点的 P、S 含量。终点碳含量为 0.15%。A 元素氧化量：表 37 为金属料氧化量。表 37 金属料氧化量 %/w项 目 CSiMnPS铁水（90% ） 4.290% 0.590% 0.490% 0.190% 0.0490%废钢（10% ） 0.110% 0.2510% 0.410% 0.0210% 0.02010%金属 料 平均 3.79 0.475 0.4 0.092 0.038钢水（终点） 0.15 0 0.16 0.025 0.025氧化量（%
23、） 3.64 0.475 0.24 0.088 0.013B 各元素反应产物及数量：表 38 为各元素反应产物及数量。表 38 各元素反应产物及数量元素氧化产物 氧化量/kg 氧耗量/kg 氧化产物量 /kg 备注Si2iO0.475 0.47532/28=0.543 0.47560/28=1.018Mn0.24 0.2416/55=0.070 0.2471/55=0.310C3.6490% 3.276 3.27616/12=4.368 3.27628/12=7.64423.6410% 0.364 0.36432/12=0.970 0.36444/12=1.334P50.088 0.08880
24、/62=0.1135 0.08844/62=0.2012SO0.0181/30.006 0.00632/32=0.006 0.00664/32=0.012Ca0.018-0.0040.014 0 0.01472/32=0.0315气化脱硫占总脱硫量的比例Fe0.534 0.53416/56=0.153 0.687320.161 0.16148/112=0.069 0.229根据渣量反算合计 5.158 6.293 11.467WCaO,有效 =WCaO，石灰 -RCWSiO2，石斛 =86%-3.5%2.5%=77.25%渣中已有 SiO2 量萤石带入量 +生白云石带带入量 +炉衬带入量+金属
25、料中 Si氧化产物0.35%+22%+0.072%+1.2111.267 kg渣中已有 CaO 量生白云石带入量+炉衬带入量228%+0.072% 0.561 kg12kgRCaOaSi 140.%25.7643)()(,2 石 灰 加 入 量 有 效石灰带入的硫化钙量为=0.50140.08%0.004 kg生白云石带入炉气的 CO2 量=5.0143.9% 0.196 kg将以上数据填入表 38 和表 39。从表 39 可知除了 FeO 和 Fe2O3 以外的溶渣量为： CaSOAlPMgnCaFOSi WWW3252221.081+4.873+0.27+0.356+0.765+0.201
26、+0.001+0.02=6.720kg又知终点渣成份中 9%+3%=12%32Fee则其他成分占百分比为：100%-12%=88%则熔渣总量为 6.72/88%7.636 kg其中：FeO 量7.6369%=0.687 kgFe 量0.68756/720.534kg量7.6363% 0.229 kg32OFeFe 量0.229112/160 0.161 kg13表 39 炉渣的重量及成分氧化产物石灰 生白云石 萤石 炉衬 合计 %项 目质量/kgCaO0 4.14086%3.561 228% 0.56 0 0.072%0.001 4.122 53.8Mg0 4.1404.09%0.169 22
27、5%0.5 0 0.0785%0.060 0.729 9.512Si1.018 4.1402.5%0.104 22% 0.040 0.35%0.015 0.072%0.001 1.178 15.3705P0.201 0 0 0 0 0.201 2.45n0.356 0 0 0 0 0.356 3.1332OAl0 0 0 0.072%0.001 0.001 0.011CaF0 0.390%0.270 0 0.270 3.067S0.027 0.004 0 0 0 0.023 0.227小 计707388.004FeO0.706 0 0 0 0 0.706 8.86320.236 0 0 0 0
28、 0.236 2.95合 计8015100.00按表 39 计算结果验算，炉渣碱度3.499， 8.86%， 2.99%，与设定成分相符合。R)(FeO)(32OFe3.2.2 烟尘中铁及氧耗量烟尘氧耗量烟尘中 的氧耗量32和1.1670%16/72+1.16 20%48/1600.250 kg烟尘带走铁量1.1670%56/72+1.1620%112/1600.794 kg3.2.3 炉气成分和数量14表 310 炉气成分及数量表成 分 质量/kg 体积（标态）/ 3m体积分数/%CO7.644 7.64422.4/28 82.8422.424 2.42422.4/28=1.237 16.3
29、5S0.009 0.01222.4/640.004 0.05620.049 0.038 0.50N0.023 0.019 0.25合 计 10.134 7.412 100.00炉气中 量金属中 C 氧化产物+生白云石烧减产物+石灰烧减产物2CO1.344+0.900+0.1952.405 kg炉气中 量是由气化脱硫而来，石灰带入的 S 气化脱硫量忽略不计。2S自由氧和纯氧体积由上述炉气成分用以下步骤反算：已知氧气纯度 99.6%，炉气中自由氧体积比为 0.5%，求自由氧和纯氧气体积。设在炉气总体积中，自由氧体积（标态）占 ，氮气体积（标态）占 。3xm3ym炉气总量0.5%（C 氧化产物量+S
30、 氧化产物量 + + ）0.5%x y（6.115+1.254+0.002+ + ）0.5xy供氧气总量（1-99.6%）22.4/32（6.392+0.250）+x+y0.4y解方程组得自由氧体积（标态） 0.037 ;相当于 0.03832/22.40.053 kg3m氮气体积（标态） 0.018 ;相当于 0.01928/22.40.0225kgy3生成 放出氧量：0.00916/320.005 kgCaOS这样，氧气消耗量为：0.05 -0.0050.04 kg83.2.4 实际氧气消耗量计算实际氧耗量元素氧化氧耗量+烟尘氧耗量+ 炉气自由氧+ 氧气中氮含量6.392+0.250+0.
31、048+0.0225=6.723kg每 100kg 金属料实际消耗氧气体积（标态）(6.392+0.250+0.049)22.4/32+0.022522.4/284.748 kgm10/347.48 tm/33.2.5 炉渣带金属铁珠量计算钢水量100-（元素氧化量及脱硫量+烟尘铁损量+炉渣中金属铁珠量+ 喷溅金属损失量）100-（5.206+0.794+0.639+1.2 ） 92.067 kg15表 311 物料平衡初算表收 入 支 出项 目 重量/kg 项 目 重量/kg铁 水 90.000 钢 水 92.067废 钢 10.000 炉 渣 8015石 灰 4.140 炉 气 10.13
32、4萤 石 0.180 烟 尘 1.160生白云石 2.000 金属铁珠 0.639炉 衬 0.070 喷 溅 1.200氧 气 6.723合 计 113.233 合 计 113.220 1320306支 出 收 入误 差 支 出3.3 热平衡初3.3.1 热收入项A 铁水物理热铁水凝固点1535-（4.2100+0.58+0.45+0.0430+0.0125）-71098铁水物理热900.745（1098-25 ）+218+0.837（1300-1098）.60kJ由表 36 和表 38 得金属中各元素氧化热及成渣热数据，列于表 312：表 312 金属料中各元素氧化热及成渣热元 素 氧化产物
33、 氧化量/kg 热效应值/kJSi2iO0.475 0.47529177 13859.075Mn0.24 0.2465931819.688C3.276 3.27611637 38422.8120.364 0.36434824=12675.94P54Oa0.088 0.088358743156912Fee0.534 0.5284249 2243701320.161 0.1856459 1046.358合 计 76667.1416合 计 76667.14C 烟尘氧化热(见表 3-13)表 313 烟尘氧化热元 素 氧化产 物 氧化量/kg 热效应值/kJFeO1.1670%56/720.632 0
34、.63242492685.386烟尘 Fe 321.1620%112/1600.162 0.16264591046.358合 计 3732.422D 热量总收入热量总收入.6+76667.14+3732.422=.20kJ3.3.2 热支出项A 钢水物理热1535- （0.1565+08+0.1245+0.00430+0.02525）-71517 出钢温度为 1680 92.0670.699（1517-25）+272+0.837 （1680-1517）.400KJB 炉渣物理热终点熔渣温度比终点钢水温度低 20故终点熔渣温度1680-201660 熔渣物理热8.0151.247（1660-25
35、 ）+209 18016.475 KJC 炉气物理热炉气物理热10.1341.141（1450-25）16477.120KJD 烟尘物理热烟尘热1.160.996（1450-25）+209 1888.828 KJE 渣中金属铁珠带走热0.6390.699（1517-25）+272+0.837 （1660-1517）916.198 kJF 喷溅金属带走热1.20.699（1517-25 ） +272+0.837（1600-1517）1721.518 kJG 生白云石分解热生白云石分解热227425484.000 kJH 其他热损失其他热损失包括炉身对流和辐射热、传导传热、冷却水带走热等，一般为热
36、量总收入的 4%6% ，大容量转炉取下限，小容量转炉取上限，本计算取4%。其他热损失.2004%7487.368kJI 热量总支出17热量总支出.4+18016.475+16477.12+1888.828+916.709+1721.518+5485.000+7506.501=.565KJ富余热热量总收入-热量总支出.200-.565=2366.715 kJ3.3.3 热平衡初算表 314 热平衡初算表热 量 收 入 热 量 支 出项 目 热量 /kJ 项 目 热量/kJ铁水物理热 .600 钢水物理热 .400C 50798.75 炉渣物理热 .236Si 13859.075 炉气物理热 16
37、825.0719Mn 1819.688 烟尘物理热 1888.828P 3156.912 渣中金属铁珠物理热 879.409元素氧化热Fe 3398.436 喷溅金属物理热 1661.255成渣热2SiO1908.360 生白云石分解热 5484.000烟尘氧化热 3732.422 其他热损失 7584.356合 计 .302 合 计 .356热量富余 2366.7153.4 物料平衡热平衡终算3.4.1 加入 1kg矿石对物料平衡、热平衡的影响A 对物料平衡的影响（1）石灰增加量:(16%3.5-5.4%)/77.25%=0.202 kg（2）渣量增加：矿石带入量1（100-81.4）% 0
38、.186 kg补加石灰带入渣量0.202（100-3.9）% 0.194kg总渣量增加量(0.186+0.194)/(100%-12%)=0.432kg（3）钢水量增加：矿石分解增加钢量181.40%112/1600.570 kg18渣中金属铁珠增加量0.4328%=0.035 kg渣中铁的化学损失量0.432（9%56/72+3 %112/160）=0.039 kg钢水量增加量0.570-0.035-0.0390.496kg（4）氧耗量减少：矿石分解供氧量181.4%112/600.570 kg渣中铁氧化耗量0.432（9 %16/72+3 %112/160）=0.039kg总纯氧耗量减少量
39、0.244-0.013=0.231 kg总氧气耗量减少量0.231/99.6%=0.232 kg（1）热量收入：Fe 氧化热量增加量0.424（42499%56/72+64593 %112/160）187.086 kJ石灰及矿石中 成渣热增加量（0.2022.5%+16% ）1620 105.38 kJ2SiO热量总收入增加量187.086+105.381292.467 kJ315 1kg 矿石带来物料平衡变化表收入项目 变化值/kg 支出项目 变化值/kg矿 石 1.000 钢 水 0.496石 灰 0.202 炉 渣 0.432氧 气 -0.232 炉 气 0.007渣中金属铁珠 0.03
40、5合 计 0.970 0.970注：误差为-2.183%（2）热量支出：钢水物理热量0.497 0.699 （1527-25）+272+0.837（1680-1517） 719.180 kJ炉渣物理热量0.432 1.247 （1660-25）+209971.609kJ炉气物理热量0.0071.141（1450-25）11.381 kJ渣中金属铁珠物理热量0.0350.699 （1517-25 ）+272+0.837 （1660-1517） 50.749kJ矿石分解吸热量1（81.4%6459112/160+0%424956/72）3680.338 kJ其他热损失量292.4674%11.70
41、0 kJ719.180+971.069+11381+50.749+3680.338+11.7005426.578 kJ（3）1kg 矿石吸收热量5444.417-292.467=5151.95 kJ热量平衡变化见表 31619表 316 1kg 矿石带平热量平衡变化表热收入变化项 热量/kJ 热支出变化项 热量/kJFe 氧化 187.086 钢 水 719.180石灰矿石成渣热 105.381 炉 渣 971.069炉 气 11.381渣中金属铁珠 50.749矿石分解吸热 3680.338其他热损失 11.700合 计 292.467 合 计 5444.4171kg 矿石吸收热量 5151
42、.953.4.2 矿石加入量加入矿石量 =0.290kg096.512743.4.3 物料平衡修正及终算A 物料平衡修正物料平衡修正见表 317。表 317 物料平衡修正表收入项目 变化值/kg 支出项目 变化值/kg矿石 0.290 钢水 0.143石灰 0.058 炉渣 0.125氧气 -0.067 炉气 0.002渣中金属铁珠 0.10合计 0.281 0.281B 物料平衡终算物料平衡终算见表 318。20表 318 物料平衡终算表收 入 支 出项 目 重量/kg 占比例 /% 项 目 重量/kg 占比例 /%铁 水 90.000 79.27 钢 水 92.069+0.143=92.3
43、34 81.43废 钢 10.000 8.80 炉 渣 7.992+0.231=8.233 6.84矿 石 0.290 0.25 炉 气 10.134+0.004=10.138 9.10石 灰 4.140+0.058=4.198 3.69 烟 尘 1.160 1.02萤 石 0.300 0.26 渣中金属铁珠 0.639+0.019=0.623 0.55生白云石 2.000 1.76 喷 溅 1.200 1.06炉 衬 0.070 0.06氧 气 6.723-0.067=6.599 5.87合 计 113.757 100.00 合 计 113.723 100.00C 热量平衡修正。热量平衡修正
44、见表 319 表 319 热量平衡修正表热收入变化项 热量/kJ 热支出变化项 热量 /kJFe 氧化 100.091 钢水物理热 385.127石灰矿石成渣热 56.379 炉渣物理热 519.522炉气物理热 6.089渣中金属铁珠物理热 26.863矿石吸热 1986.981其他热损失 6.260合 计 156.470 合 计 2912.8420.443kg 矿石吸收热量 2756.372热量平衡终算见表 320。21表 320 热量平衡终算表热量收入 热量支出项 目 热量/kJ % 项 目 热量/kJ %铁水物理热 .600 58.84 钢水物理热 .400+385.127=.527
45、71.42C 50789.750 27.68 炉渣物理热 17964.712+519.522=18484.292 9.30Si 13859.075 7.37 炉气物理热 16477.124+6.089=16483.21 8.95Mn 1819.688 0.65 烟尘物理热 1888.828 1.00P 3156.912 0.65 渣中金属铁珠物理热 916.709+26.863=943.372 0.48元素氧化热Fe 2332.701+1065.7353398.436 1.79 喷溅金属物理热 1661.255 0.88成渣热2SiO1901.88+61.7731963.653 1.04 生白
46、云石分解热 5484.000 2.92烟尘氧化热 3732.422 1.93 其他热损失 7487.368+6.260=7493.628 4.00矿石分解吸热 1968.981 1.05合计 .709 100.0 合 计 .509 100.0注: 18547091853091误 差224 转炉炉型设计及转炉设备4.1 炉型及相关数据转炉炉型是指转炉砌筑后的内部形状。炉型的选择和各部位尺寸确定得是否合理，直接影响着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率。转炉主要作业指标（见表 41）表 41 转炉作业指标序号 指标名称 单位 数值 备注1 转炉公称容量 t 2002 平均炉产合格坯重
47、 t 87.943 转炉座数 座 24 经常生产座数 座 15 转炉冶炼周期 min 40 其中吹氧时间 18min6 每天出钢炉数 炉 377 每天产钢坯重 吨 5974.028 转炉有效作业数 炉 129389 转炉炉龄 炉 2500010 钢水收得率 % 92.24.2转炉炉型设计4.2.1 炉型的选择选择炉型要根据生产规模所确定的转炉吨位、原材料条件，并对已投产的各类型转炉进行调查，了解生产情况，炉衬侵蚀情况和供氧参数与炉型的关系，为炉型选择提供实际数据。选择炉型应考虑因素如下：（1） 要求炉型有利于炼钢物理化学反应的顺利进行，有利于金属液、炉渣、炉气的运动，有利于熔池的均匀搅拌；（2
48、） 有较高的炉衬寿命；（3） 炉内喷溅物要少，金属消耗要低；（4） 炉衬砌筑和维护方便，炉壳容易加工制造；（5） 能够改善劳动条件和提高作业率。随公称吨位的增大，炉型由细长型向矮胖型方向发展。转炉炉型按金属熔池的形状可以分为筒球型、锥球型和截锥型三种。其中筒球型熔池是由圆柱体和球缺体组合面成。它优点是炉型简单，砌筑方便，炉壳制造容易。与相同吨位其他两种炉型的转炉相比，它有较大的直径，有利于反应的进行。本设计中转炉的公称容量是 300 吨位，选用筒球型死炉底。4.2.2 炉型的主要参数23炉型的主要参数有如下几种：4.2.2.1 转炉的公称吨位转炉的公称吨位又称公称容量，是炉型设计的重要依据，有以下三种表示方法：
