转炉炼钢车间设计

湖南工业大学专科毕业设计1第1章绪论1.1钢铁工业的发展钢铁工业是原材料工业，也是基础工业。它的发展是和整个经济发展规模和速度相适应的。钢铁工业又是用途广、用量大的材料，钢铁工业和各经济部门的发展密切相关，各经济部门使用钢材的数量和品种质量是不尽相同的，因此产业结构的变化和发展将直接影响到钢铁工业的发展速度和产品结构。一般情况，在经济发展初期，基础设施、基础工业、建筑业发展较快，钢材消费量增长较快，产品结构条钢型材比例较大。加工制造业快速发展时期，例如：汽车制造业、造船、农业机械、家用电器等等，板材扁平材比例增长较快。而当第三产业和高技术产业发展到一定比例时，钢材消费量便相对下降。钢铁是经济建设和科学发展必不可少的基础材料。我国粗钢产量由2000年的12850万吨上升到2010年的6.9432亿吨，见表1.1和图1.1。由于我国经济飞速发展的需要，相当长的时期内看不出钢产量会出现萎缩或锐减的征兆；我国在继续发展基础设施、基础工业、加工制造业的同时也要努力发展高新技术和高新技术产业，改变经济结构，参与世界市场的竞争。因此，我国钢产量的增长势态也将减缓。当然我国的钢铁业虽然从1996年以来已成为世界第一钢产量大国，但改革和调整我国钢铁产业结构的任务还相当繁重，因此今后我国钢铁工业的发展和实现现代化，重点是大力改造老钢厂和重点增建现代化新钢厂。现在我国钢铁企业面临的问题：（1）受一度时期国家扩建基础设施、房产投资快速增长等市场因素和研发投入不足的影响，导致结构不合理，高端产品、新产品比重偏低。（2）联合重组进展不快，产业布局有待优化。（3）资源保障程度低，节能减排水平尚需提高。（4）清洁生产、污染治理、节能降耗等方面与世界水平还有明显的差距。（5）产能过剩与成本上升并存，经济效益水平偏低。表1.12000-2010年中国钢铁年产量统计年代粗钢产量(万吨)钢材产量(万吨)20001285013146200115163157452002182371920020032223423500/241192004272802973920053531037117200642266466852007489665646120085004958177/58434200957357/5678469626/6924420106943279627湖南工业大学专科毕业设计2图1.12000-2010年中国钢铁年产量示意图中钢协对中国钢铁工业提出的转变要求：（1）在生产经营上，由追求产量扩张，靠资源投入的粗放经营，向注重品种质量效益提高，靠技术进步、科学管理、人才成长的集约化经营转变。（2）在企业发展上，有只注重钢铁主业发展，向既做强钢铁主业，又向钢铁上游产业链延伸的一业为主，适度发展相关多元产业转变。（3）在新增产能和产业布局调整上，要由过多在内陆发展，向沿海和靠近原料、靠近用户的地方发展转变。（4）在科技创新上，要由消化引进技术集成创新，逐步向更多的原始发明创新、能引领行业发展转变。湖南工业大学专科毕业设计31.2炼钢工艺流程（图1.2）图1.2转炉车间工艺流程图废钢废钢槽高炉铁水罐氧气氧枪铁水混铁车称量转炉挡渣出钢钢水钢包吹氩喂丝中间包结晶器二冷区拉矫机火焰切割机铸坯精整合格坯初轧精轧钢材废钢回炉保护渣LF炉铁合金保温剂烘烤炉渣罐渣场渣液烟罩烟道一级文氏管抽气机烟囱排空废气二级文氏管喷淋塔气化冷却废水沉淀池泥浆煤气储气罐矿石或铁皮地下料仓全胶带上料系统萤石石灰焦炭高位料仓称量漏斗汇集漏斗湖南工业大学专科毕业设计4第2章设计概述2.1设计原则及内容2.1.1设计原则（1）贯彻执行党和国家经济建设的方针、政策及其有关规定，在选择厂址和进行工厂总平面布置时，应尽量避免或少占用现有耕地，节约土地；三废(废气、废水、废渣)的处理和排除不应有害于农业生产，且应综合利用。不应单纯追求产品的数量和速度，要特别注意保证产品的质量与厉行节约，降低生产成本，注重经济效益和社会效益。在确定企业规模和产品方案时，则要考虑到国家当前发展钢铁工业对建厂规模和发展远景的要求，适当留有余地。（2）设计中的重大技术决定和方案必须紧密结合我国的具体情况，保证技术先进与经济合理相结合，在技术方案可靠的前提下，尽量节省基建投资。如对生产工艺流程和机器设备(装备水平)的选择必须考虑我国现有生产技术水平和提高机械化、自动化程度的可能性和必要性，即工艺流程要可靠，装备水平要合理，以保证企业建成投产后能够高产、优质、高效与低消耗地进行生产。（3）加强协作建厂，加强联合，促进经济区域合作，以减少用于解决供水、供电、供气、交通运输及职工文化生活福利等方面的投资。（4）充分利用当地物质资源和发挥现有工业基地的潜力。如生产和基建所需的一切物资应尽可能在当地或国内取得供应。考虑靠近现有工业基地建厂，以促进对原材料、动力和半成品的供销协作与生产协作，并有利于组织废料利用的生产。（5）设计应充分体现社会主义制度对劳动者安全与健康的关怀，应把环境保护提到重要的位置。所有的生产流程、车间布置的设备等的设计都必须考虑应有的安全措施和劳动保护。特别是“三废”的排除不应影响职工住宅区和附近居民点的生活与健康。严格按环境保护法办事，严禁污染环境。2.1.2设计内容设计内容包括：产品方案确定，转炉炉型设计（转炉公称容量及座数确定、炉型尺寸计算等），氧枪设计，转炉主厂房的设计（车间设备选择及布置，各跨间的设计），辅助系统的设计等。2.2建厂地理条件衡阳市位于湖南省东南部，湘江中游，东邻株洲，南抵郴州，西南接永州，西北挨邵阳，北达娄底、湘潭，面积15310平方公里。衡阳景色优美、气候温和衡阳是一座有着二千多年历史的名城，地处五岳独秀南岳衡山之南，传说“北雁南飞、至此歇翅停回”，故衡阳又称“雁城”。衡阳历来是“南北要冲，两广咽喉”，交通极为发达，京广和湘桂两条铁路干线在此交汇，京珠高速公路、107和322国道以及连接湘、赣、闽三湖南工业大学专科毕业设计5省的“三南公路”贯穿全境。湘江航道建成后，千吨级货船可常年直达长江。航空方面，衡阳机场正在筹建之中，衡阳距长沙黄花国际机场200公里，长沙与国内主要城市都有直达航班，并已开通长沙至香港、澳门、曼谷直达航班。2.3产品方案炼钢产品方案主要取决于轧钢对坯料的要求，同时也要考虑到目前转炉所能冶炼的品种，连铸所能浇铸的铸坯断面及尺寸(坯重)，以及它们各自在技术上和经济上的合理性，使炼钢能力与轧钢能力相平衡。另外，也要考虑炼钢对铁水成分及温度、废钢以及其它原材料的要求。在制定产品方案时必须把技术上的先进性、可靠性和经济上的合理性很好地统一起来。一般来说，炼钢产品方案尽量希望品种单一，批量大，产量相对稳定，并留有一定的生产潜力。在制定金属平衡时。要考虑各个工序相应的合格产品收得率，其方法一般是根据钢材产品方案按轧钢-炼钢-炼铁的顺序逆向逐步推算出来。为了制定炼钢产品方案，首先要把钢铁联合企业三大主体车间的生产计划流程作出，然后根据轧材要求，最终确定炼钢产品方案。当然，炼钢产品方案中铸坯的总产量必须保持在上述生产计划流程中的总产量之内。2.3.1冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分本设计冶炼的钢种、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钢种钢号化学成分w/%CSiMnPSCuAl普碳钢Q2350.14～0.220.12～0.300.35～0.55≤0.045≤0.05≤0.30－Q2750.28～0.380.15～0.350.5～0.8≤0.045≤0.05≤0.30－低合金钢16Mn0.12～0.200.20～0.601.2～1.6≤0.050≤0.05≤0.30－20MnSi0.17～0.230.40～0.701.3～1.6≤0.045≤0.045≤0.30－硅钢热轧硅钢≤0.083.80～4.40≤0.20≤0.20≤0.02－0.05～0.12冷轧硅钢≤0.072.8～3.200.05～0.080.015～0.0250.05～0.025－≤0.022.3.2产品方案本设计的产品方案见表2.2所示。表2.2产品方案钢种连铸坯产量/(万t·a-1)生产比例/%精炼方式普碳钢10038.46LF低合金钢12046.15LF+VD硅钢4015.39LF+VD总计260100湖南工业大学专科毕业设计62.3.3金属平衡（见图2.1，图中数据单位：万t）图2.1金属平衡图2.4转炉车间作业指标2.4.1转炉冶炼周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（检查炉衬、清理炉口、因调度不及时的等待，设备临时故障）等三部分。炼周期一般为30～40min，最快25min，其中吹氧时间14～18min。冶炼周期是决定转炉预处理铁水309.5入转炉铁水303.3（98.0%）废钢33.7铁水损失6.2（2.0%）精炼前钢水310.1（92.0%）吹损27.0（8.0%）精炼损失31.0（10.0%）精炼后钢水279.1（90.0%）中间包钢水273.5（98.0%）注余钢水3.3（1.2%）事故及回炉钢水2.3（0.8%）中间包损失3.3（1.2%）切头切尾3.0（1.1%）氧化铁皮1.9（0.7%）原坯265.3（97.0%）合格坯260（98.0%）废品1.8（0.7%）清理损失3.5（1.3%）湖南工业大学专科毕业设计7生产率的最主要的因素。推荐值见表2.3。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，见表2.4。表2.3转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值转炉公称吨位/t＜3030～100＞100备注冶炼周期/min28～3232～3838～45结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定吹氧时间/min12～1614～1816～20表2.4转炉炼一炉钢的平均冶炼时间平均冶炼时间/min炼一炉钢的时间/min装料吹氧辅助时间出钢倒渣合计51885339392.4.2转炉作业率转炉作业率：指转炉一年的有效工作天数与日历天数之比。100100%95%365转炉一年有效作业天数365-18转炉作业率％=365炉子非作业天数，包括计划停炉（指定期检修），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）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10～35天，即作业率为90%～97%。本设计选取转炉作业率95%。2.4.3铸坯收得率铸坯收得率：指炉产合格铸坯与炉产钢水量之比。93.1％100%279.1260100％钢水量连铸坯铸合格坯收得率铸2.4.4转炉寿命及炉子冷修时间转炉寿命是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。设计时炉龄可取20000～25000炉。上修炉方式炉底采用固定式死炉底，适用于大型转炉，下修炉方式采用可拆卸活动炉底。可拆卸炉底又有大炉底和小炉底之分。转炉的冷修过程，包括冷却、拆炉、检修烟罩、砌炉、烘炉等几个步骤。按设计部门推荐，每个环节所需的时间如表2.5所示。表2.5转炉冷修计划h冷却拆炉检修烟罩砌炉烘炉合计885240.545.5湖南工业大学专科毕业设计82.5转炉容量和座数的确定按转炉“一吹一”方案考虑，年出钢炉数为：炉＝％间炼一炉钢的平均冶炼时转炉作业率间炼一炉钢的平均冶炼时转炉作业率年日历时间间炼一炉钢的平均冶炼时年炼钢时间出钢炉数年12803399560243656024365111炉＝转炉作业率年日历天数年出钢炉数每天出钢炉数37%9536512803t0.21812803100001.279＝年出钢炉数年产钢水量平均炉产钢水量根据上面计算结果并参照转炉系列，确定转炉公称容量为250t。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