钢铁冶金专业毕业设计说明书

湖南冶金职业技术学院毕业设计说明书课题根据湘潭地区条件，设计一个年产180万吨钢全连铸转炉炼铁车间系部材料与冶金工程系专业冶金技术学号04012209姓名指导教师完成时间2007年6月8日材料与冶金工程系毕业设计（论文）任务书课题名称根据湘潭地区条件，设计一个年产量为180万吨钢的全连铸转炉炼钢车间一、设计（论文）具体内容1、设计说明书（1）绪言（2）产品方案及工艺流程的确定（3）物料平衡和热平衡计算（4）车间炉子座数及容量的确定，炉型尺寸计算（5）氧枪设计（6）转炉车间设计1）确定基本方案2）车间设计选择及布置3）主厂房各踌间尺寸的确定2、绘图（1）氧松结构图（2）转炉车间横断而图（3）转炉平面布置图平衡计算原始数据（05F钢）化学成分/项目CSIMNPS温度/铁水40050400400101300钢水终点005002000200131680二、设计进程第1周第4周布置任务、查阅资料、讲课、设计概述、产品方案及金属平衡。第4周第5周物料平衡及热平衡计算。第5周第6周转炉炉型设计及转炉设备。第6周第7周转炉供氧及氧松设计、车间工艺流程和说明。第7周第8周冶炼车间组成及车间布置。第8周第9周连铸车间设计。第9周第10周车间设计操作规程。第10周第14周绘图。第15周答辩。三、设计要求说明书按规定格式用A4纸打印，要求计算层次分明，结果正确，语言简练，图表清晰。严格按照机械制图或建筑制图规范绘制。指导教师贺道中教研室主任转炉炼钢毕业设计任务书设计课题根据娄底地区条件，设计一个年产量为180万吨钢的全连铸转炉炼钢车间。具体任务及要求如下一、设计计算说明书一份1、内容（1）序言（2）产品方案及工艺流程的确定（3）物料平衡和热平衡计算（4）车间炉座数及容量的确定；炉型尺寸计算（5）转炉车间设计；确定基本方案车间设备选择及布置厂房各跨间尺寸的确定主厂房人员编制吨钢成本核算2、要求说明书统一使用电脑打印A4纸，单面双面均可，要求计算层次分明，结果准确；排版整洁，叙述简练，插图清晰，并编写目录及页码。二、绘图三张1、内容（1）转炉车间平面布置图（2）转炉车间纵断面图（3）氧枪结构图2、要求严格按制图规范绘制平衡计算原始数据（以Q235钢为例）化学成分（W/）项目CSIMNSP温度（）铁水40050400400101300钢水（终点）005002000200131680三、专题部分四、其它要求设计时间2007年3月8日至6月8日答辩时间2007年6月10日至6月15日指导老师贺道中湖南冶金职业技术学院材料与冶金工程系湖南冶金职业技术学院毕业设计（论文）评阅表系部冶金工程系专业冶金技术班级冶金0422姓名题目180万吨钢全连铸转炉炼铁车间指导老师评语指导老师年月日评定等级答辩委员会成员教研室审核意见教研室主任年月日前言转炉是钢铁冶金的主体设备之一。当前，社会和经济可持续发展新的价值观和环保法规对转炉的设计与操作提出了越来越严格的要求。能否实现最大限度的节能和最小程度的污染，而且还要经济有效，及其生存与发展可能性等问题。高效率、高质量、高寿命、低能耗、低污染,这是设计的目标本次设计参考钢铁冶金设计原理、现代转炉炼钢、氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备、连续铸钢工艺及设备、转炉炼钢设计指导书、炼钢学以及钢铁厂设计原理等进行设计。前后进行了资料收集、转炉的物料平衡与热平衡计算、炉型基本尺寸的确实、以及氧枪的设计计算与数据处理，依据能量守恒定律进行验算修订等。说明书共分9章，主要内容包括前言、设计概述、产品方案及金属平衡、物料平衡和热平衡计算、转炉炉型设计及转炉设备、转炉供氧及氧枪设计、车间工艺流程和说明、冶炼车间组成及布置、连铸车间、转炉车间技术操作规程、参考文献、结束语。由于编者时间和水平有限，本设计过程中肯定涉及到不少不足之处，敬请各位领导和老师给予批评和指正为谢。设计者2007年6月8日目录1设计概述11设计依据112设计原则和指导思想113厂址及建厂条件论证114本设计主要采用的新技术12产品方案及金属平衡21产品方案322金属平衡323转炉容量及座数的确定43物料平衡及热平衡计算31原始数据632物料平衡初算833热平衡初算1134物料平衡热平衡终算134转炉炉型设计及转炉设备41转炉主要作业指标1742转炉炉型设计1743转炉设备及修砌225转炉供氧及氧枪设计51供氧设备2452氧枪设计2453副枪设计296车间工艺流程和说明61车间生产工艺流程图3162供料系统3263转炉烟气净化与回收系统3364炉下出钢出渣系337冶炼车间组成及车间布置71冶炼车间的组成和厂房的布置形成3472冶炼车间主厂房的工艺布置348连铸车间81连铸系统的组成和工艺流程3982车间主要设备及参数的确定399转炉车间技术操作规程91180吨转炉炉前技术操作规程4692连铸技术操作规程50参考文献54结束语551设计概述11设计依据根据冶金工程教研室下达的任务书。12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，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。13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35千伏及以上的变电站45座，主变70台，总容量2016千伏安，供电区域内最大负荷达597万千瓦，年售339亿千瓦时，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。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。14本设计主要采用的新技术1全胶带上料系统；2铁水预处理（脱硫、脱磷、脱硅）；3顶底复吹转炉；4溅渣护炉技术；5采用副枪及动态控制技术；6挡渣出钢（挡渣帽、挡渣球、锥形塞等）；7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）；8结晶器电磁搅拌（MEMS）技术；9钢包、中间包液面自动控制；10结晶器漏钢预报系统；11带液芯连续矫直、压缩浇注；12全程计算机控制技术；13连铸机自动喷号、自动打印装置；14采用钢包回转台；15采用直结晶器弧形连铸机；16中间包钢水称重；17LFVD、WF喂丝、RH法精炼技术；18钢包底吹氩技术。19转炉未燃炉气回收。2产品方案及金属平衡21产品方案一、冶炼的钢种、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21所示。表21冶炼的钢种，代表钢号及其化学成分化学成分（）钢种钢号CSIMNPSCUAL普钢Q2350140220120300350550045005030钢Q27502803801503505080045005030低合16MN012023020060121600050005030金钢20MNSI017023040070131600450045030热轧硅钢008380440020020020005012硅钢冷轧硅钢00728320005008001500250050025002二、产品方案本设计产品方案见表22所示表22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80444吹氩或主要PH低合金钢100556LF或LFVD总计180100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375、连铸比100、精炼比1004连铸坯规格铸坯断面尺寸MM2，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22米、26米、32米、42米、6米等；铸坯单重。22金属平衡（见图21）年产合格坏180万吨，所需铁水为2057万吨，假定废钢比20，铁水预处理比1001、连铸金属平衡（单位万吨/年）2、转炉金属平衡（单位万吨/年）原坯183976中间包钢水188988预处理铁水206废钢227入转炉铁水2039499铁水损失2061精炼前钢水2095923吹损174877精炼后钢水190907精练损失19593注余钢水15208事故及回炉钢水07604氧化铁皮1204切头切尾1508中间包损失2312合格坯180985废品1004清理损失2011铁水2057923废钢226310连铸钢水1895907熔损及损失19423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3040分钟，最快25分钟，其中吹氧时间1418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23。表23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10051695338382、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10010096365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9097本设计选取转炉作业率9097。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210010095连铸钢水量合格铸坏03724、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300T转炉故采用死炉座，即在炉座上拆炉和修炉。转炉的冷修过程，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25所示。表25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11间炼一炉钢的平均冶炼时年炼钢时间间炼一炉钢的平均冶炼时转炉作业率年日历时间112938炉间炼一炉钢的平均冶炼时转炉作业率6024353857246每天出钢炉数36炉转炉作业率年日历天数年出钢炉数10平均炉产钢水量2902T年出刚炉数年产钢水量28357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26所示表26与转炉配套的钢包容量和浇注起重机的配合转炉座数的确定。为了减少车间内的设备互相干扰，炉子座数不宜太多，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8852405455项目单位数值转炉公称容量T100120150220250300最大出钢量T120150180220275320钢包容量T120150180220275320浇注起重机T180/63/20225/63/20280/80/20360/100/20400/100/20450/100/203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31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CSIMNSP温度（）铁水4205004000400101300废钢010025040002000200（2）原料成分表32为辅原料成分表。表32辅原料成分化学成分/W项目CAO2SIMG32OALCAS32FEMNO2CAF烧减石灰86025040900839矿石54604001001081415萤石50900生白云石28225450炉衬20208510（3）终点渣成分表33为终点渣成表33终点渣成分项目化学成分/W碱度RMGONFEO32E3593（4）冶炼钢种表34Q235B的规格成分化学成分/WCSIMNPS01803003007000450045（5）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，10生成CO22）渣中金属铁珠量占渣量的83）喷溅损失占金属量的12，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05（体积比）5）炉气处理采用未燃法，烟尘量为116，其中70,203WFEOFE6）进入炉渣的耐火材料量为金属料量的007，其中炉衬侵蚀量为004，补炉料为0037）氧气纯度为9968）出钢温度为16809）每100金属料加入萤石03生白云石2矿石根据热量富余情况计KGKGKG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36。项目固态平均质量热容/KJ（KG）1熔化潜热/KJKG1液态或气态平均质量热容/KJ（KG）1铁水07452180837钢水06992720837炉渣2091247炉气1141烟气2090996矿石1017209（6）冶炼钢种的终点钢水成分项目CSIMNSP终点钢水01500124002001表36炼钢温度下的反应热效应反应式H/KJKG1气）气）21CO11637气）气）34824液）气2MNN6593液）气）SIOI2917752245OPCAP渣）气）35874液）气）液）323FEFE6459液）气）液）21O4249固）固）固）22SIOCASI1620注生白云石分解热为2742KJ/KG白云石。32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）。321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90。废钢量为10，铁水量为90。计算钢水终点余锰量为）（，余1604140940MN同理，可计算钢水终点的P、S含量。终点碳含量为015。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）429005900490019000490废钢（10）011002510041000210002010金属料平均37904750400920038钢水（终点）015001600250025氧化量（）364047502400880013B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SI2IO0475047532/280543047560/281018MN02402416/55007002471/550310C364903276327616/124368327628/1276442364100364036432/120970036444/121334P50088008880/6201135008844/6202012SO00181/30006000632/320006000664/320012CA0018000400140001472/3200315气化脱硫占总脱硫量的比例FE0534053416/5601530687320161016148/11200690229根据渣量反算合计5158629311467WCAO,有效WCAO，石灰RCWSIO2，石斛8635257725渣中已有量萤石带入量生白云石带带入量炉衬带入量金属料中SI2SIO氧化产物03522007212111267KG渣中已有CAO量生白云石带入量炉衬带入量22800720561KGKGRCAOASI140257643,2石灰加入量有效石灰带入的硫化钙量为050140080004KG生白云石带入炉气的CO2量5014390196KG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CASOALPMGNCAFOSIWWW3252221081487302703560765020100010026720KG又知终点渣成份中931232FEE则其他成分占百分比为1001288则熔渣总量为672/887636KG其中FEO量763690687KGFE量068756/720534KG量763630229KG32OFEFE量0229112/1600161KG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/KGCAO041408635612280560007200014122538MG04140409016922505000785006007299512SI101841402501042200400350015007200011178153705P020100000201245N03560000035631332OAL0000072000100010011CAF003900270002703067S0027000400000230227小计707388004FEO07060000070688632023600000236295合计801510000按表39计算结果验算，炉渣碱度3501，886，295，与设定成分相符合。RFEO32OFE322烟尘中铁及氧耗量烟尘氧耗量烟尘中的氧耗量32和1167016/721162048/1600250KG烟尘带走铁量1167056/7211620112/1600794KG323炉气成分和数量表310炉气成分及数量表成分质量/KG体积（标态）/3M体积分数/CO76447644224/288284224242424224/2812371635S00090012224/6400040056200490038050N00230019025合计10134741210000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2CO1344090001952405KG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996，炉气中自由氧体积比为05，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05（C氧化产物量S氧化产物量）05XY（611512540002）05XY供氧气总量（1996）224/32（63920250）YXY04解方程组得自由氧体积（标态）0037相当于003832/2240053KGX3M氮气体积（标态）0018相当于001928/22400225KGY3生成放出氧量000916/320005KGCAOS这样，氧气消耗量为0050005004KG8324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639202500048002256723KG每100KG金属料实际消耗氧气体积（标态）639202500049224/3200225224/284748KGM10/324967135XYX4748TM/3325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（52060794063912）92067KG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90000钢水92067废钢10000炉渣8015石灰4140炉气10134萤石0180烟尘1160生白云石2000金属铁珠0639炉衬0070喷溅1200氧气6723合计113233合计11322010支出支出一收入误差33热平衡初331热收入项A铁水物理热铁水凝固点1535（421000580450043000125）71098铁水物理热900745（109825）2180837（13001098）10678960KJ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氧化量/KG热效应值/KJSI2IO047504752917713859075MN02402465931819688C32763276116373842281203640364348241267594P54OA00880088358743156912FEE053405284249224370132OFE0161018564591046358合计7666714合计7666714C烟尘氧化热见表313表313烟尘氧化热元素氧化产物氧化量/KG热效应值/KJFEO1167056/720632063242492685386烟尘FE3211620112/1600162016264591046358合计3732422D热量总收入热量总收入10678967666714373242218718420KJ332热支出项A钢水物理热1535（015650801245000430002525）71517出钢温度为1680920670699（151725）2720837（16801517）133620400KJB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1680201660熔渣物理热80151247（166025）20918016475KJC炉气物理热炉气物理热101341141（145025）16477120KJD烟尘物理热烟尘热1160996（145025）2091888828KJE渣中金属铁珠带走热06390699（151725）2720837（16601517）916198KJF喷溅金属带走热120699（151725）2720837（16001517）1721518KJG生白云石分解热生白云石分解热227425484000KJH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，一般为热量总收入的46，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18718420047487368KJI热量总支出热量总支出13362041801647516477121888828916709172151854850007506501184817565KJ富余热热量总收入热量总支出1871842001848175652366715KJ333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106789600钢水物理热133620400C5079875炉渣物理热177225236SI13859075炉气物理热168250719MN1819688烟尘物理热1888828P3156912渣中金属铁珠物理热879409元素氧化热FE3398436喷溅金属物理热1661255成渣热2SIO1908360生白云石分解热5484000烟尘氧化热3732422其他热损失7584356合计185463302合计185118356热量富余236671534物料平衡热平衡终算341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163554/77250202KG（2）渣量增加矿石带入量1（100814）0186KG补加石灰带入渣量0202（10039）0194KG总渣量增加量01860194/100120432KG（3）钢水量增加矿石分解增加钢量18140112/1600570KG渣中金属铁珠增加量043280035KG渣中铁的化学损失量0432（956/723112/160）0039KG钢水量增加量0570003500390496KG（4）氧耗量减少矿石分解供氧量1814112/600570KG渣中铁氧化耗量0432（916/723112/160）0039KG总纯氧耗量减少量024400130231KG总氧气耗量减少量0231/9960232KG（1）热量收入FE氧化热量增加量0424（4249956/7264593112/160）187086KJ石灰及矿石中成渣热增加量（02022516）162010538KJ2SIO热量总收入增加量187086105381292467KJ3151KG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1000钢水0496石灰0202炉渣0432氧气0232炉气0007渣中金属铁珠0035合计09700970注误差为2183（2）热量支出钢水物理热量04970699（152725）2720837（16801517）719180KJ炉渣物理热量04321247（166025）209971609KJ炉气物理热量00071141（145025）11381KJ渣中金属铁珠物理热量00350699（151725）2720837（16601517）50749KJ矿石分解吸热量1（8146459112/1600424956/72）3680338KJ其他热损失量292467411700KJ71918097106911381507493680338117005426578KJ（3）1KG矿石吸收热量5444417292467515195KJ热量平衡变化见表316表3161KG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187086钢水719180石灰矿石成渣热105381炉渣971069炉气11381渣中金属铁珠50749矿石分解吸热3680338其他热损失11700合计292467合计54444171KG矿石吸收热量515195342矿石加入量加入矿石量0290KG09651274343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0290钢水0143石灰0058炉渣0125氧气0067炉气0002渣中金属铁珠010合计02810281B物料平衡终算物料平衡终算见表318。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900007927钢水920690143923348143废钢10000880炉渣799202318233684矿石0290025炉气10134000410138910石灰414000584198369烟尘1160102萤石0300026渣中金属铁珠063900190623055生白云石2000176喷溅1200106炉衬0070006氧气672300676599587合计11375710000合计11372310000注误差002551072315C热量平衡修正。热量平衡修正见表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100091钢水物理热385127石灰矿石成渣热56379炉渣物理热519522炉气物理热6089渣中金属铁珠物理热26863矿石吸热1986981其他热损失6260合计156470合计29128420443KG矿石吸收热量2756372热量平衡终算见表320。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1067896005884钢水物理热1336204003851271340055277142C507897502768炉渣物理热1796471251952218484292930S气物理热1647712460891648321895MN1819688065烟尘物理热1888828100P3156912065渣中金属铁珠物理热91670926863943372048元素氧化热FE233270110657353398436179喷溅金属物理热1661255088成渣热2SIO19018861773104生白云石分解热54840002921963653烟尘氧化热3732422193其他热损失748736862607493628400矿石分解吸热1968981105合计1855147091000合计1855135091000注误差012071835964转炉炉型设计及转炉设备41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转炉公称容量吨2002平均炉产合格坯重吨22153转炉座数座24经常生产座数座15转炉冶炼周期分40其中吹氧时间18分6每天出钢炉数炉377每天产钢坯重吨5974028转炉有效作业数炉129389转炉炉龄炉2500010钢水收得率92242转炉炉型设计421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）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。422炉型的主要参数炉型的主要参数有如下几种4221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一种是用转炉的平均铁水装入量表示公称吨位；一种是用平均出钢量表示；还有一种是用转炉平均炉产良坯量表示。出钢量介于装入量和良坯量之间，其数量不受装料中铁水比例的限制，也不受浇注方法的影响，所以大多数采用炉役平均出钢量作为转炉的公称吨位。根据出钢量可以计算出装入量和良坯量。出钢量装入量/金属消耗系数装入量出钢量金属消耗系数（41）金属消耗系数是指吹炼1吨钢所消耗的金属料数量。由于原材料和操作方法的不同，其系数也不相同。表42是金属消耗系数与铁水SI、P含量的关系。表42金属消耗系数与铁水SI、P含量的关系铁水/SIW070090150铁水P020060160金属消耗系数110115124222炉容比转炉的炉容比又称为容积系数，以V/T表示，即转炉的工作容积与公称吨位之比。它表示每单位公称吨位所需转炉有效冶炼空间的体积，其单位是M3/T。合适的炉容比，能够满足吹炼过程中炉内激烈的物理化学反应的需要，从而能获得较好的技术经济效果和劳动条件。炉容比过大，增加设备重量、厂房高度，耐火材料消耗也增加，因而使整个车间费用增加，成本较高；而炉容比过小，炉内没有足够的反应空间，势必引起喷溅，对炉衬的冲刷加剧，操作恶化，导致金属消耗增多，炉衬寿命降低，不利于提高生产率。选择炉容比时应考虑以下因素（1）铁水比、铁水成分。随着铁水比和铁水中SI、P、S含量增加，炉容比应相应增大。若采用铁水预处理工艺时，炉容比可以小些；（2）供氧强度。供氧强度增大时，吹炼速度较快，为了不引起喷溅就要保证有足够的反应空间，炉容比相应增大些；（3）冷却剂的种类。采用铁矿石或氧化铁皮为主的冷却剂，成渣量大，炉容比也需相应增大些；若采用废钢为主的冷却剂，成渣量小，则炉容比可适当选择小些。炉容比还与氧枪喷嘴结构有关。最近我国设计部门推荐的转炉新砌炉衬的炉容比为090095M3/T，小转炉取上限，大转炉则取下限。本设计取090M3/T。4223高宽比高宽比指转炉总高与炉壳外径之比，用H总/D壳表示。一般是在炉型设计完成以后，对H总/D壳进行核算。必须防止两种倾向转炉炉体过于细长，必然导致厂房高度和相关设备的高度有所增加，使基建投资和设备费用增加；过于矮胖的炉型，炉内喷溅物易于喷出炉外，热量和金属损失较大。因此，高宽比是转炉设计是否合理、各参数选择是否恰当的一个尺度。新设计转炉的高宽比一般在125145范围内选取，小转炉取上限，大转炉取下限。本设计中取130。423炉型主要尺寸的确定新转炉的炉型和各部位尺寸可根据经验公式计算,结合现有转炉的生产实际，并通过模型试验来确定锥球型转炉主要尺寸如图41所示。4231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熔池直径计算的经验公式为（42）TGKD0式中D熔池直径，M；图41锥球型转炉炉型G0新炉金属装入量，T；K比例系数，可参考表43来确定；T吹氧时间，MIN。或5MD（066005）G04069（43）401M57式中G转炉公称吨位，T。公式42适用于小转炉的炉型计算。公式43适用于大型转炉炉型的计算。表43转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值转炉公称吨位/T3030100100备注冶炼周期/MIN283232383845吹氧时间/MIN121614181620结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定表44比例系数K的推荐值转炉公称吨位/T3030100100备注比例系数K值185210175185150大吨位取下限、小吨位取上限4232熔池深度H0熔池深度指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的高度。对于一定吨位的转炉，炉型和熔池直径确定之后，可根据几何公式计算熔池深度H0。本设计是采用锥球型熔池，其熔池是由倒锥台和球缺体两部分组成。根据下列公式计算可得V熔35019620M金属比重装入量金属比重金属收得率公称容量H0D474503651736232熔（45）H2009D0095745517MMH1H0H215425171025MMR11D11574563195MMMM85061763925171HD4233炉帽尺寸氧气转炉一般都采用正口炉帽，其主要尺寸有炉帽倾角、炉帽高度和炉口直径。A炉口直径D在满足兑铁水和加废钢的前提下，应尽量减少炉口直径，以降低热损失，减少空气吸入，避免影响炉衬寿命和改善炉前操作条件。一般炉口直径为（46）MD258740453045口B炉帽倾角倾角过小，炉帽砌砖容易塌落；倾角过大，则出钢时易从炉口流渣。一般为6068，大转炉取下限，小转炉取上限。本设计取60。C炉帽高度H帽炉帽的总高度是截锥体高度与炉口直线段高度之和。直线段H直一般为300400MM。其计算公式如下H帽H斜H直1/2（DD口）3004001/2（57452585）TG603503090MM474234炉身尺寸转炉在熔池面以上炉帽以下的圆筒柱体部分称为炉身。炉身高度H身可按下式计算V总公称容量炉容比2500902253MV帽V台V直H台（D2DD口）12口直口42D35088574553091222）（）（39040183866973M349V身V总V帽V熔1804123631506107234M34104235出钢口尺寸出钢口主要参数包括出钢口位置、出钢口角度及出钢口直径。A出钢口位置出钢时出钢口应处于钢液最深处，这样钢水容易出净，又不易下渣。出钢口位置设在炉帽和炉身内衬的交界处。B出钢口角度出钢口角度是指出钢口中心线与水平线的夹角，其大小应考虑缩短出钢口长度，有利维修、减少钢水二次氧化及热损失，所以出钢口的角度在1525，国外不少转炉采用0。设计采用15角的出钢口。C出钢口直径可按下列经验公式计算412CMD32075163G75163出式中出钢口直径，CM；出G转炉的公称吨位，T。4236炉衬材质及炉衬厚度的确定炉衬材质一般分为工作层、填料层和永久层（有的没有填料层）。本课题无填料层。材质分别为焦油白云石砖或焦油镁砂砖、镁砂、镁砖。各部分炉衬和炉壳钢板厚度可参照表45和表46所示。表45转炉炉衬厚度转炉公称吨位/T炉衬各部位名称250永久层厚度/MM150炉帽工作层厚度/MM600永久层厚度/MM150炉身（加料侧）工作层厚度/MM750永久层厚度/MM150炉身（出钢侧）工作层厚度/MM650永久层厚度/MM450炉底工作层厚度/MM750永久层厚度/MM450炉底工作层厚度/MM750表46转炉炉壳钢板厚度转炉吨位/T部位300炉帽70炉身85尺寸/MM炉底704237耳轴位置的确定取耳因地制宜发从炉底钢板外表面算起的炉子全高的052倍。4238炉子的高宽比H总H帽H身H缺炉底炉衬厚度炉底钢板厚度37844157166512007010876MMD壳D炉身两边炉衬的厚度6854（1650170）8674MMH总/D壳10876/867412544239转炉炉型参数（见表47）表47转炉炉型参数序号项目单位数值1公称容量吨2502平均炉产合格坯量吨22153熔池直径MM62814熔池深度MM16295炉口直径MM28266炉子全高MM109097炉壳直径MM81418炉子全高/炉壳外径1349炉容比M3/T09010有效工作容积M322511炉帽工作层厚度MM65012炉帽总厚度MM89013炉底工作层厚度MM75014炉底总厚度MM126515出钢口倾角度15度16底部供气元件类型双层套管式喷嘴17底部供气元件个数418底部供气元件位置耳轴方向中心线上间距为1M19炉身（加料侧）工作层厚度MM75020炉身（加料侧）总厚度MM90021炉身（出钢侧）工作层厚度出钢侧MM65022炉身（出钢侧）总厚度MM80043转炉设备及修砌转炉设备主要由转炉炉体、支撑系统及其倾动系统组成（如图41所示）。431转炉炉体炉体分为炉底、炉身、炉帽三部分，均由炉衬和相应的钢板外壳构成。（1）炉衬分为三层永久层、工作层、填充层，炉壳与永久层之间为石棉板。1）永久层主要是保护炉壳钢板；2）填充层用焦油镁砂捣打而成。其作用是为了减轻工作层受热膨胀对炉壳的压力和便于拆炉；3）工作层它承受高温及温度波动、化学侵蚀、机械冲刷和冲击等作用。（2）炉壳为了适应高温频繁作业的特点，要求炉壳在高温下不变形、在热应力作用下不破裂，必须具有足够的强度和刚度。转炉炉壳是由普通锅炉钢板，或低合金钢板焊接而成的（如图42所示）。432炉体支承及倾动设备（1）炉体支承系统设备包括托圈部件、炉体和托圈的连接装置、支承托圈的轴承和轴承座。1）托圈与耳轴托圈主要起支撑炉体和传递倾动力矩的作用。它由铜板焊成的，断面呈矩形的中空环。托圈两侧固结着两根耳轴。为使炉壳热膨胀时不受限制和通风冷却，在炉壳与托圈之间留有100150MM间隙。耳轴作成空心，可通水冷却。冷却水经过耳轴、托圈，直到炉口水箱。2）炉体与托圈的联接炉壳与托圈因受热膨胀不同而在径向和轴向出现差动位移，可采用悬挂支撑盘装置联接。（2）倾动设备1）设备要求转炉倾动机械是处于高温多尘的环境下工作，冶炼工艺对倾动机械的要求主要体现在以下几个方面A、转动角度能使炉体正反转动360，并能平稳而又准确地停留在任一倾角位置上，以满足兑铁水、加废钢、取样、测温、出钢、倒渣、补炉等各项工艺操作的要求。并且要与氧枪、副枪、炉下钢包车、烟罩等设备有连锁装置。B、转动速度转炉应具有两种以上的倾动速度。一般采用可无级调速转速在01515R/MIN。2转炉倾动机构采用全悬挂式倾动机械，把全部装置悬挂在耳轴外伸端上。433转炉炉衬修砌及修砌设备（1）采用上修法；（2）修砌设备为修炉塔。434补炉采用溅渣和喷补相结合的工艺措施，从而提高炉龄。溅渣是通过氧枪使用氮气将炉渣溅起，使其粘补