1、内蒙古科技大学毕业设计说明书1年产 400 万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统设计摘 要本说明书在实习和参考文献的基础上，对所学知识进行综合利用。讲述了设计转炉车间的方法和步骤，说明书中对车间主要系统例如铁水供应系统，废钢供应系统，散装料供应系统，铁合金供应系统，除尘系统等进行了充分论证和比较确定出一套最佳设计方案。并确定了车间的工艺布置，对跨数及相对位置进行设计，简述了其工艺流程，并在此基础上进行设备计算，包括转炉炉型计算，转炉炉衬计算及金属构件计算，氧枪设计，净化系统设备计算，然后进行车间计算和所用设备的规格和数量的设计，在此基础上进行车间尺寸计算，确定各层平台标高。最后对转炉车间设计的环境和
2、安全要求进行说明。为了更加详细说明转炉车间设计中的一些工艺及设备结构，本设计穿插了图形，为能够明确、直观的介绍了转炉炼钢车间的工艺布置。关键词: 转炉；400 万吨；设计；设备计算；车间计算第一章 文献综述1.1 国内外钢铁产业的发展情况钢铁产业是国民经济的重要支柱产业，涉及面广、产业关联度高、消费拉动大，在经济建设、社会发展、财政税收、国防建设以及稳定就业等方面发挥着重要作用。为应对国际金融危机的影响，落实党中央、国务院保增长、扩内需、调结构的总体要求，确保钢铁产业平稳运行，加快结构调整，推动产业升级，特编制本规划，作为钢铁产业综合性应对措施的行动方案。内蒙古科技大学毕业设计说明书21.2
3、我国钢铁工业现状及发展现阶段，我国城镇化、工业化任务依然繁重，内需潜力巨大，钢铁产业发展的基本面没有改变。必须抓住机遇，制定实施钢铁产业结构调整和振兴规划，促进钢铁产业平稳运行、健康发展 1。据最新统计，我国的钢铁产能己近 7 亿吨 2，从长远的发展趋势看，新建中小规模的炼钢项目相对较少，对系统的升级和技术改造将成为主要方向。1.3 现阶段我国钢铁工业面临的主要问题（1）品种质量亟待升级。我国钢材产品实物质量整体水平仍然不高，只有约 30%可以达到国际先进水平，产品质量不稳定，下游行业尚不能高效科学使用钢材。少数关键品种钢材仍依赖进口，高强度、耐腐蚀、长寿命、减量化等高性能产品研发和生产技术水
4、平有待进一步提高。（2）布局调整进展缓慢。（3）自主创新能力不强。我国重点统计钢铁企业研发投入只占主营业务收入的 1.1%，远低于发达国家 3%的水平。主要设备仍然主要依靠引进，非高炉炼铁、近终形连铸轧等前沿技术研发投入不足 2。1.4 我国氧气转炉炼钢研究现状与技术进步1.4.1 我国氧气转炉炼钢研究现状进入新世纪以来，我国氧气转炉技术进入高速发展阶段。从生产品种上分析，小型转炉以生产普通建筑用钢为主，主要和小方坯连铸机配合使用，内蒙古科技大学毕业设计说明书3通常未采用铁水预处理、计算机终点控制和炉外精炼等先进工艺装备。大中型转炉是今后主流炉型，目前，绝大多数大中型转炉均采用铁水预处理、炉外
5、精炼、计算机终点动态控制等先进技术，装备精良，工艺流程先进 3。1.4.2 铁水脱硫预处理的技术进步近几年，国内大力发展镁脱硫铁水预处理工艺，先后引进了美国、欧洲和俄罗斯的铁水脱硫工艺，比较了混合喷吹法、复合喷吹法和纯镁喷吹法三种工艺。实践证明，采用喷镁脱硫工艺优于以 KR 法为代表的石灰剂脱硫方法 4。1.4.3 转炉炼钢技术的进步（1）长寿转炉技术溅渣护炉技术的研究开发和推广应用工作，使转炉炉龄大幅度提高 4。（2）长寿复吹工艺炉渣蘑菇头保护底吹透气砖技术的研发与应用，使底吹的喷嘴的一次寿命与炉龄同步，并保证复吹比 100%，实现全程复吹，提高了底吹喷嘴的寿命 5。（3）复吹强化冶炼技术提
6、高供氧强度，缩短吹氧时间；加快生产节奏，提高转炉作业率；适当扩大装入量，提高转炉利用系数，借鉴小转炉的强化冶炼的成功经验 6。（4）精炼新工艺精炼手段有渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹。炉外精炼的方法都是一种或几种精炼手段的综合利用，如 LF、RH、DH、VOD、VAD、CASOB、ASEASKF 等 7。内蒙古科技大学毕业设计说明书4（5）连铸新工艺a、连铸坯热送热装技术，其利用铸坯的物理热，节约能耗； 提高成材率，节约金属消耗；简化生产工艺流程，节约生产费用，减少工序，缩短生产周期；提高了产品质量，采用无缺陷铸坯轧制 8。b、连铸坯直接轧制, 有利于节能，降低生产费用。c、连铸机高温出坯技术。
7、d、近终形连铸技术:薄板坯连铸、带钢连铸、薄带连铸、异型坯连铸、中空圆坯连铸。e、提高拉速，提高作业率，实现多炉连铸，实现连铸机的高效连铸 9。1.5 节能环保技术（1）三干技术的研发与应用减少水的用量和废水的排放，串级供水技术实现水的循环利用 10。（2）干法除尘，湿法除尘，重力除尘对烟尘进行回收利用 10。（3）尾气的回收利用。（4）钢渣水淬、风淬、盘泼水冷等工艺实现钢渣的处理及利用。1.6 转炉炼钢技术发展趋势内蒙古科技大学毕业设计说明书5随着钢铁行业的日益发展，各地的钢铁企业不断合并重组，为了适应对钢品种的要求，降低生产成本，提高生产效率，减少能耗和生产成本，保护环境，现代转炉炼钢不断
8、采用各种转炉新技术，如：铁水预脱硫技术、水冷炉口技术、顶底复合吹炼技术、烟气除尘及煤气回收利用技术、挡渣出钢技术、溅渣护炉技术和终点控制技术等，使转炉实现了自动化、高效化、节能化、寿命长寿化、钢种多样化、环境友好化 11。1.7 转炉炼钢厂设计研究的目的与意义目前，我国正处在发展中的关键阶段，国民经济实力需要大力提升，各个方面的硬件设施都需要大力完善，而钢铁行业在其中起着举足轻重的作用。考虑到我国的现状及主要面临的问题，说明我国虽然是一个钢铁大国，但是并不是一个钢铁强国。因此我们在修建钢铁厂的时候要注意加大高新技术的投入量，改进现有的设备和技术。做到科学合理布局，实现转炉炼钢，精炼，连铸一体化
9、，提高原材料使用率，降低能耗，减少污染，高效生产高质量钢材。转炉炼钢的设计研究不仅可以使我对整个炼钢工艺流程加以熟悉，也锻炼我钻研的能力，为走上工作岗位，打下坚实的理论基础。另外，本次毕业设计对培养我们独立思考问题和解决问题的能力有很大的提高，为今后工作做好理论储备，都具有十分重要的意义。1.8 结论120t转炉本体部分结构合理，功能齐全，技术先进，具备当今世界一流水平，其中许多技术及结构在国内还是首次应用，转炉的整个冷却系统，在设计中考虑的十分周全，冷却点分布很广，可大大延长设备的使用寿命。从结构、性能及技术参数上看，设计方案先进合理，产品性能优良可靠。大力内蒙古科技大学毕业设计说明书6发展
10、100t到300t的转炉设备，比较适合我国国情，应进一步完善冶炼、分析、检测的自动控制，推广挡渣技术。随着钢铁企业的改造和重组，100t以上转炉设备将会大量上马占有市场的主导地位。故设计建造年产400万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统是可行的，也是必要的。参考文献1 2010 年我国钢铁行业现状调查研究报告.中国联合市场调研网，2010.2 工信部. 钢铁工业“十二五”发展规划，2011.10.20.3 冯捷等. 转炉炼钢生产M. 北京：冶金工业出版社，2005.4 刘 浏. 中国氧气转炉炼钢技术的进步.中国冶金，2005.5 高泽平. 炼钢工艺学. 北京：冶金工业出版社，2010.6 周 宏.
11、转炉炼钢新工艺、新技术介绍：重钢技术，20107 王令福. 炼钢厂设计原理M. 北京：冶金工业出版社，2009.8 高泽平. 炉外精炼教程M. 北京：冶金工业出版社，2011. 9 贺道中. 连续铸钢. 北京：冶金工业出版社，2007.10 李光强，朱诚意. 钢铁冶金的环保与节能（第 2 版）.M.北京：冶金工业出版社，2010.11 殷瑞钰. 我国炼钢连铸技术发展和2010年展望.钢铁研究总院，2009.12 Yanrui WuThe Chinese steel industry-recent developments and prospectsJ. Department of Econom
12、ics University of Western Australia Nedlands WA 6907 Australia，2000.冯捷 张红文 转炉炼钢生产 北京 冶金工业出版社 2009内蒙古科技大学毕业设计说明书7第二章 生产规模及产品方案2.1 金属平衡计算87%铁水408.62 万吨入炉金属料469.68 万吨13%废钢60.06 万吨93%转炉钢水436.80 万吨97%钢包423.70 万吨LF 精炼423.70 万吨3%损失13.10 万吨2%损耗8.47 万吨98%RH 精炼415.23 万吨0.7%损失2.91 万吨99.3%中间包412.32 万吨0.03%氧化铁皮0
13、.15 万吨97.5%钢坯402.01 万吨1.2%连铸切头6.18 万吨1%中间罐结壳5.15 万吨0.5%连铸废品2.01 万吨99.5%合格坯400 万吨内蒙古科技大学毕业设计说明书8图 2.1 金属平衡表2.2 生产规模的确定该转炉车间的生产规模是年产合格铸坯 400 万吨。2.2.1 转炉座数和大小的确定设计年产 400 万吨合格铸坯的转炉炼钢系统。由金属平衡表计算可知，所需的转炉钢水年产量为 436.8 万吨。每一座吹炼转炉的年出钢炉数 N 为：（2-1）112T36540N 炉53.16838%4650式中： T1每炉钢的平均冶炼时间，取 38min；T2一年的有效作业天数，d；
14、1440一天的日历时间，min ；365一年的日历天数，d；转炉的作业率，取 84%；表 21 转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值转炉公称吨位/t 30 30100 100 备 注冶炼周期/min 2832 3238 3845吹氧时间/min 1216 1418 1620结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定转炉车间年产钢水量：W=nNq （2-2 ）式中： W转炉车间年产钢水量， t；4368000内蒙古科技大学毕业设计说明书9n转炉车间经常吹炼炉子座数；取 3 座N每一座吹炼炉的年出钢炉数； 11618.53 炉q转炉公称容量，t 。nq=436800011618.53=376.00 吨
15、 所以，取 n= 3 则 q=125.34 吨所以：本设计选三座 120 吨的转炉进行炼钢。3.1 转炉炉型选择及计算（1）转炉由炉帽、炉身、炉底三部分组成、由于炉帽（截锥形）和炉身（圆柱形）的形状没有变化。把炉型分为筒球型、锥球型和截锥型等三种。（1）筒球型。（ a） (b)(c)熔池由球体和圆柱体两部分组成。炉型形状简单，砌砖方便，炉壳容易制造，被国内外大、中型转炉普遍使用。（2）锥球型。熔池由球缺体和倒截锥体两部分组成。与相同容量的筒球型比较，锥球型熔池较深，有利于保护炉底。在同样的熔池深度的情况下，熔池直径可以比筒球型大，增加了熔池反应面积，有利于去磷、硫。我国中小型转炉普遍采用这种炉
16、型。内蒙古科技大学毕业设计说明书10（3）截锥型。熔池为一个倒截锥体。炉型构造较为简单，平的熔池较球型底容易砌筑。在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深，因此不适用于大型容量炉。我国 30t 以下的转炉采用较多。经过比较，由于筒球型转炉砌筑方便且炉壳容易制造以及考虑到本设计所需熔池容量为 120t，所以选择了 筒球型。3.2 转炉炉型各部分尺寸确定（1） 、熔池直径 D。熔池直径指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。它主要与金属装入量和吹氧时间有关。我国设计部门推荐的计算熔池直径的经验公式为：tGK式中 D熔池直径，m；G新炉金属装入量，t，可取公称容量；K系数，t平均每炉钢纯吹氧时间，m
17、in，系数 K 的推荐值转炉容量/t 30 30100 100 备注K 1.852.10 1.751.85 1.501.75 大容量取下限，小容量取上限根据表中所列，本设计为公称容量 120t 转炉，所以取 K=1.70，t=16 则计算熔池直径为：mtGD6.47.21607.1（2）熔池深度 h。熔池深度指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的深度。对于一定容量的转炉，炉型和熔池直接确定后，可以用几何公式计算熔池深度 h。因为所取为筒球型转炉，所以通常球缺体的半径 R 为熔池直径 D 的 1.11.25 倍。本设计去1.1，当 R=1.1D 时，熔池体积 V 池 和熔池直接 D 及熔池深度 h 有如下关系：V 池 =0.79hD2-0.046D3根据炉子容量与钢水密度可以确定 V 池 ，钢水密度可以根据经验公式计算如下：取钢水温度为1600。)7(85.03T=8523-0.8358（1600+273）=8523-1565=6959/m 3V 池 =1.21056959=17.24 m3
