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重庆科技学院毕业设计(论文)题目150t×3转炉精炼及连铸工艺设计注意事项
1.设计(论文)的内容包括1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于
1.2万字
3.附件包括任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)
4.文字、图表要求1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印4)图表应绘制于无格子的页面上5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序1)设计(论文)2)附件按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订3)其它学生毕业设计(论文)原创性声明本人以信誉声明所呈交的毕业设计(论文)是在导师的指导下进行的设计(研究)工作及取得的成果,设计(论文)中引用他(她)人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出,论文中的结论和结果为本人独立完成,不包含他人成果及为获得重庆科技学院或其它教育机构的学位或证书而使用其材料与我一同工作的同志对本设计(研究)所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意毕业设计(论文)作者(签字)年月日毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意作者签名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名 日 期 学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理作者签名日期年月日导师签名日期年月日指导教师评阅书指导教师评价
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)指导教师(签名)单位(盖章)年月日评阅教师评阅书评阅教师评价
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)评阅教师(签名)单位(盖章)年月日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩□优□良□中□及格□不及格(在所选等级前的□内画“√”)教研室主任(或答辩小组组长)(签名)年月日教学系意见系主任(签名)年月日摘要目前,我国钢铁行业处于低迷期,一些中小型钢铁厂生存艰难,究其原因主要是这些企业能耗高,产品单一,产品科技含量低,缺乏市场竞争力要想让我国钢铁行业走出困境,就必须使得钢铁企业能够市场处科技含量高,经济效益好的产品日后,钢铁企业的发展方向将围绕节能减排、提高科技水平、生产性能优越的产品,提高企业市场竞争力而不断改革发展本课题的主要任务是拟订产品生产工艺流程;转炉炉型选择,确定转炉和精炼以及连续铸钢工序的配合;制定主炼钢种的操作规程;转炉车间工艺布置方案的设计、厂房主要尺寸的计算;钢水浇铸方案及连铸机机型选择,浇铸系统主要数据和连铸机主要尺寸的计算等南通是东部发展最快的城市之一,各行各业对钢材的需求量大幅增加随着全国各地的钢铁企业不断合并重组,为了降低生产成本,提高生产效率,减少能耗和生产成本,保护环境,各种转炉新技术被不断运用到现代转炉炼钢中去该工艺设计有机的结合了铁水预处理、转炉炼钢、炉外精炼、连铸连轧等现代化工艺,形成紧凑的连续化生产线本设计采用公称容量150t转炉3座,采用顶底复吹,实行三吹二的吹炼制度,冶炼过程为45min,吹氧时间18min连铸工艺采用两台6流的方坯连铸机和一台2流的板坯连铸机关键词钢铁行业转炉炼钢炉外精炼连续铸钢烟气除尘ABSTRACTAtpresentChineseironandsteelindustryisinthedoldrumssomesmallandmedium-sizedironandsteelplantsurvivaldifficult.Themainreasonisthattheenterprisesconsumtoomuchenergy,produceasingleproductionproducttechnologycontentislowandlackofmarketcompetitiveness.TomakeChineseironandsteelindustryoutofitspredicamentwemustmaketheironandsteelenterprisestoproducehighscientificandtechnologicalcontentgoodeconomicreturnsofproducts.Thefuturedirectionofdevelopmentofironandsteelenterpriseswillfocusonenergy-savingemissionreductionimprovethelevelofscienceandtechnologytheproductionofsuperiorperformanceproductsimprovingthemarketcompetitivenessofenterprisesandthecontinuousreformanddevelopment.ThemaintaskofthistopicismakingtheproductionprocessofproductsselectingtheconventermakingtheoperationrulersformulationofthmainchainsteelandattheendDesignandcalculationofconverterprocesslayoutworkshopprogrammeworkshopmaindimensions.NantongisoneofthefastestgrowingcityintheEast.WiththedevelopmentofNanTongallwalksoflifeneedsasubstantialincreaseintheamountofsteel.WiththeincreasingdevelopmentofironandsteelindustrytheironandsteelenterprisesinChinaaregoingmergerandreorganization.Inordertomeettherequirementsofsteelproductsreduceproductioncostsimproveproductionefficiencyreduceenergyconsumptionandproductioncostandprotectenvironmentnewtechnologiesinvariousconverterarebeingusedincontemporaryconvertersteelmaking.Theprocessdesigntakepretreatmentofmoltenironsteelrefiningcontinuouscastingandrollingorganictogether,formingacontinuousproductionlineofcompact.Inthisdesingthereare3converterswhichis150toftheircapacityandtheconvertingisoftopandbottomblowingConvertingsystemtoimplementthethreeblowtwo.Smeltingprocessis45minblowingtime18min.Billetcontinuouscastingmachine2setsof6flowsandaflowofthe2slabcasterwithcontinuouscastingprocess.Keywords ironandsteelindustry;convertersteelmaking;Ladlerefiningfurnace;continuouscastingandrollin;Fluegasdedusting目录TOC\o1-3\h\z\u摘要IABSTRACTII1绪论12厂址选择可行性论证
32.1地貌特点
32.2气候特点
32.3资源特点
32.4交通运输
32.5技术优势
42.6产品市场43产品大纲
53.1产品大纲及产品结构
53.2工艺流程
63.
2.1铁水供应方式
73.
2.2铁水预处理
73.
2.3转炉复合吹炼
73.
2.4炉外精炼
73.
2.5连续铸钢
73.3技术可行性
83.4产量计算
83.
4.1转炉容量与吹炼制度
83.
4.2计算年出钢炉数
93.
4.3计算年产钢量94铁水供应方式与铁水预处理方案
114.1铁水的供应
114.2铁水预处理
124.
2.1铁水炉外脱硫
124.
2.2KR搅拌法脱硫工艺
124.
2.3脱硫剂的选择
124.3铁水炉外脱磷、脱硅
134.4工艺流程135顶底复吹转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算
155.1物料平衡计算
155.
1.1计算原始数据
155.
1.2物料平衡的基本项目
165.
1.3计算步骤
165.2热平衡计算
225.
2.1计算所需的原始数据
225.
2.2计算步骤236转炉设计
256.1转炉炉型设计概述
276.2炉型种类及其选择
276.3转炉炉型各部分尺寸的确定
286.4转炉炉衬
316.
4.1炉衬材质的选择
316.
4.2炉衬组成及厚度确定
336.5转炉金属构件和底部供气构件
336.
5.1炉壳
336.
5.2底部供气构件337转炉氧枪设计
357.1喷头类型与选择
357.2喷头尺寸计算
357.
2.1喷头参数选择原则
357.
2.2喷头计算
367.3氧枪枪身设计
377.
3.1氧枪各层尺寸的确定
377.
3.2氧枪总长度和行程确定398炉外精炼
418.1LF精炼炉
418.
1.1LF精炼炉的特点
418.
1.2LF炉在车间内的布置
418.2钢水循环真空脱气处理(RH设备)
428.
2.1RH设备的特点
428.
2.2RH设备的工作原理
428.
2.3RH真空精炼特点
438.
2.4RH设备的转炉车间布置439连铸机设备
459.1连铸机机型的选择
459.2连铸机的主要工艺参数
469.
2.1钢包允许的最大浇注时间
469.
2.2铸坯断面
469.
2.3拉坯速度
469.
2.4连铸机的流数
479.3铸坯的液面深度和冶金长度
479.
3.1铸坯的液相深度
479.
3.2铸坯的液相深度
479.4弧形半径
489.5连铸机生产能力的确定
489.
5.1连铸浇注周期计算
489.
5.2连铸机的作业率
509.
5.3连铸机的冶金长度
509.
5.4连铸机生产能力的计算
509.6连铸机主要设备
509.
6.1中间包容量的确定
519.
6.2中间包的主要尺寸
529.
6.3结晶器的选择
529.7连铸操作规程5210炼钢车间烟气净化与回收
5710.1烟气净化方案选择
5710.
1.1转炉烟气净化方法
5710.2烟气净化系统
5710.
2.1国内外转炉炼钢烟尘处理系统概况
5710.3烟气净化系统主要设备
5810.
3.1烟气冷却设备
5810.
3.2烟气净化设备5911转炉车间主厂房的工艺布置及尺寸
6111.1转炉车间主厂房工艺布置
6111.2装料跨布置
6111.
2.1铁水供应与铁水预处理布置
6111.
2.2废钢供应布置
6211.
2.3出渣方式
6311.
2.4装料跨尺寸
6311.3转炉跨布置
6411.
3.1转炉跨的位置
6411.
3.2转炉跨的横向布置
6411.
3.3转炉跨纵向布置
6711.
3.4转炉跨各层平台的布置
6711.
3.5转炉跨吊车轨面标高及转炉跨宽度和长度
6911.4连铸各跨布置
7011.
4.1连铸浇注跨
7011.
4.2连铸出坯跨
7011.
4.3连铸精整跨
7111.
4.4连铸区域尺寸确定7512拟订生产组织及安全生产制度
7512.1生产组织安排
7512.
1.1原料部分
7512.
1.2冶炼部分
7512.
1.3连铸及铸坯精整部分
7512.2安全制度的制定75参考文献79致谢801绪论钢铁产业是国民经济的重要支柱产业,在每个行业中都扮演着不同程度的重要角色一个国家的钢铁冶炼实力最能体现这个国家的经济水平与国防力量炉炼钢技术的发展史,可以分为
(1)LD基本技术的完善及转炉大型化时代这一时期,处于转炉炼钢技术的发展初期,技术完善的首要任务是安全、连续、稳定地炼钢生产,且考虑提高生产能力和适应品种随着基本炼钢技术的不断发展,提出了转炉大型化以获得更高的生产能力和经济效益;
(2)转炉复合吹炼技术的开发与完善时代底吹转炉发明后,人们发现,底吹工艺与顶吹工艺相比有以下优点熔池搅拌强度增大,脱碳速度加快,碳氧反应更趋于平衡全连铸的出现,对转炉炼钢在冶炼时间、温度、成分及钢水质量等方面提出了更高的要求随着复吹技术的推广,转炉终点操作得到了明显的改善,吹炼后期渣反应更趋近平衡,磷、硫的分配比更高终点钢水和钢渣氧化性的降低,对提高钢水质量和提高炉龄有着很重要的作用;
(3)高效、高自动化、高洁净度炼钢时代随着对钢材质量要求的增高,炼钢技术的发展重点就体现在长寿高效、计算机全自动炼钢、高洁净度钢系统生产技术这三个方面
[1]炉外精炼与铁水预处理已成为现代钢铁生产必不可少的环节,是现代钢铁生产重要技术进步钢铁企业采用炉外精炼技术,便能大幅降低生产成本,提高产品质量,最终为企业赢得更多的利润与更大的发展空间炉外精炼具有精确控制化学成分及温度、顶渣还原脱S、Ca处理、夹杂物排除、夹杂物形态控制、去除H、O、C、S等杂质、真空脱气等功能只有强化每项功能的作用才能发挥炉外精炼的优势生产出高品质纯净钢种目前我国绝大多数大、中型转炉装备精良工艺流程先进它们都采用了铁水脱硫预处理、炉外精炼、计算机终点动态控制等先进技术,是我国钢铁行业的领头军钢铁行业的日益发展和各地的钢铁企业不断合并重组,以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,保护环境为目标的现代化钢铁厂,不断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、环境友好化由于市场对钢材的大量需求,现代化的炼钢设备都在向着大型化的方向发展本设计150t炼钢转炉,以满足市场对钢材的需求,促进经济的稳定发展2厂址选择可行性论证
2.1地貌特点经过多方面考虑,本设计选择在江苏省南通市南通位于华东地区,与无锡、苏州、上海,背依广袤的苏北平原、“据江海之会、扼南北之喉”素有“江海门户”之称南通是首批对外开放的14个沿海城市之一,地处长江三角洲北部,与中国经济最发达的上海及苏州隔江相望,被誉为“北上海”南通的地形地貌主要是冲积平原,境内水道纵横交错,交通十分发达南通拥有长江岸线与海岸线数百公里,集“黄金海岸”与“黄金水道”优势于一身,其中可建深水港口的海岸线有40公里
2.2气候特点南通属北亚热带季风气候,气候温和,四季分明,雨水充沛年平均气温约15度,一月份平均气温2度,最低达-12度;七月份平均气温28度,最高达38度年平均日照时间2100~2200小时,年均降水量1000毫米以上
2.3资源特点南通并没有太多现成的矿场资源,目前已知的仅有少许有色矿和未开发的油气田,在中国来说属于矿场资源贫乏地区但南通的水路运输能力很强,这为将来钢铁厂建成后原料和产品的运输提供了一个方便的途径南通属于东部沿海地区,GDP稳居全国地级市前列,每年都有很多外来人员来这里务工,这也使得南通的人力资源十分充沛
2.4交通运输以平原为主的南通交通十分便利,目前境内有沈海高速(G15)、沪陕高速(G40)、启扬高速(S28)、通锡高速(S19)、通洋高速(在建),南通市区设有6个互通上下道口世界级的大桥--苏通长江公路大桥和崇启长江大桥是南通到上海和苏南的便捷通道,更得于南通的经济腾飞,而通过境内的204和328国道,使得南通的公路网日益成型,趋于成熟铁路方面,新长铁路、宁启铁路穿境而过,境内主要的客站有南通站,如皋站和海安县站南通站现已融入国家铁路网,从南通可以到达全国各地,海安县站为江苏省除徐州外的最大的二级编组站另外沪通铁路大桥正在规划建设中,建成之后南通站将成为华东地区的枢纽站南通东站已开通货运南通东抵黄海,南望长江,境内河流纵横交错,水路运输十分方便,其中,以如皋地区的焦港运河最具代表性南通港是中国十大港口之一,也是长江水系江河运输直达中转的枢纽,年吞吐量达
1.85亿吨!其中金属矿石、煤炭、石油及制品为南通港的支柱货物
2.5技术优势在南通周边有好几家知名的钢铁企业,如常州的中天特钢、张家港的沙钢集团和世界领先的上海宝钢,这些企业的存在可以为新钢铁厂提供相关的技术支持,各企业之间的合作与竞争也会推动本厂更好更快的发展!
2.6产品市场近年来,南通的造船、汽车制造、铁路建设、房地产开发等相关产业的大力发展,对钢材的需求量正逐年增加,而目前南通却没有自己的大型钢铁厂,所需钢材大部分从上海、常州等地区进口为给南通未来的发展提供充足的优质钢材,在该地修建新的钢铁厂是十分必要的若该厂建成,以南通方便的海陆交通运输条件,产品很方便被运输到世界各地,这对企业的成长有着很大的帮助3产品大纲
3.1产品大纲及产品结构目前,钢铁行业竞争激烈,我国现在只是钢铁大国还不是钢铁强国,所冶炼的产品大多只是在国内销售,相当一部分高科技特种钢材还需要从海外进口一个钢铁企业要想走出国门,跻身世界先进行列,只有冶炼出科技含量高的产品才能在日益激烈的竞争中保持优势考虑各种因素,本厂只要的冶炼产品为造船钢板、钢筋钢和轴承钢造船钢板是指用造船专用的结构钢,用于制造船舶的船体结构的薄钢板和厚钢板造船用结构钢包括碳素钢和低合金钢,钢号的末尾标有C(船)碳钢素有2C、3C、4C和5C,低合金钢有12MnC、16MnC、15MnTiC、14MnVTiReC等钢种厚度为
2.5~50毫米表3-1造船钢板钢种钢种牌号化学成分(质量分数)/%CMnSiPSAlNbV造船钢板AH36≤
0.
180.70~
1.
600.10~
0.50≤
0.04≤
0.04≥
0.
0150.015~
0.
0500.030~
0.100钢筋钢也称混凝土结构用钢,是工程结构的主要材料之一钢筋钢必须具有塑性、焊接性、成分均匀性和与混凝土的粘结性钢筋钢是钢铁市场中最常见、最普通的产品,每一个地区的发展都需要它,所以,钢筋钢有着良好的市场需求量表3-2易切削钢钢种钢种牌号化学成分(质量分数)/%CSiMnPS钢筋钢Q
2350.
180.
25.
0.55≤
0.045≤
0.050滚动轴承钢主要用来制造各种机械上的滚动轴承件,如滚珠、滚柱、滚针、内外套圈等;也有少量用于制造油泵、油嘴及其他工具、模具等轴承钢要具有以下要求
①高疲劳强度,尤其是抗接触疲劳强度、高的耐磨性和弹性极限、一定的冲击性;
②高而均匀的硬度,良好的尺寸稳定性和一定的耐腐蚀性目前用量最多的是GCr15,国外相应的牌号美国为AISIE
52100、日本JISSUJ
2、德国DIN100Cr6表3-3轴承钢钢种钢种牌号化学成分(质量分数)/%CMnSiPSNiCuCr轴承钢GCr
150.95~
1.
050.25~
0.
450.15~
0.35≤
0.025≤
0.025≤
0.30≤
0.
251.40~
1.65表3-4产品方案钢种代表钢号年产量/万t断面形状断面尺寸比例/%造船用钢AH36120板坯200mm×1500mm
37.5钢筋钢Q23580方坯200mm×200mm
25.0轴承钢GCr15120方坯200mm×200mm
37.5总计320----
1003.2工艺流程
3.
2.1铁水供应方式高炉铁水直接热装入转炉时有混铁炉和混铁车两种方式高炉—铁水罐—混铁炉—铁水罐—称量—转炉和高炉—混铁车—混铁罐—称量—转炉高炉的大型化和炼铁操作的精确化,高炉铁水成分波动小,又因转炉的大型化,混铁炉的混合作用已不明显,因此,混铁车在大中型转炉车间已被广泛使用所以,本设计选择混铁车
3.
2.2铁水预处理铁水预处理指铁水兑入到炼钢炉之前所进行的去除铁水中杂质元素或回收铁水中有价值元素的一种针对铁水的处理方法包括对铁水所进行的铁水脱硫、脱磷和脱硅即铁水的“三脱”处理本工艺中,采用石灰粉进行脱硫、磷和硅,主要成分为CaO,它具有资源丰富,价格便宜的特点,在成本方面具有很大的优势
3.
2.3转炉复合吹炼本设计中采用顶底复吹转炉顶底复吹转炉相对于顶吹转炉而言有着很大的突出优点,例如冶金效果良好,碳氧反应更接近平衡,冶炼低碳钢时可避免钢水的过度氧化,脱磷、脱硫能力优良,终点残锰量高,石灰单耗低,渣量少,铁水收得率高,吹炼平稳和喷溅少等优势
3.
2.4炉外精炼随着现代科学技术的发展和农工业对钢材质量要求的提高,钢厂需要采用炉外精炼工艺来提高产品的质量炉外精炼是一项提高产品质量,降低成本的先进技术,是一个现代化钢铁企业必须掌握的重要技术钢水炉外精炼包括在钢水包中对钢水进行调整温度、成分、去气、去夹杂及去除有害元素的操作和处理,以达到钢水洁净,成分和温度均匀与稳定的目的本设计中,炉外精炼需进行渣洗、LF炉精炼、RH(或VD)真空处理等步骤
3.
2.5连续铸钢连铸的现代冶金过程中具有无可替代的地位,它的出现,使工序简化,流程苏段,金属收得率得到大大提高,能耗大幅降低生产过程机械化,自动化程度高,提高了产量,扩大了品种目前,多点弯矫的连铸机是发展的主流,板坯、薄板坯、矩形坯和方坯是主要的连铸板坯本设计中采用的是多点弯矫的连铸机,产品的形状有板坯和方坯
3.3技术可行性为了生产高附加值的钢材产品,必须对工艺技术进行优化,每个生产阶段都必须严格要求,确保每个环节认真落实本设计结合市场、地理和技术等方面的综合考量,所选择的生产工艺均复合要求采用优质铁水,铁水预处理,转炉少渣冶炼,钢水多功能炉外精炼,钢水全过程保护浇铸等工艺操作,是完全能够生产本大纲中的产品的但是需要特别重视的是人才的培养才和新技术的创新是提高企业竞争力的关键
3.4产量计算
3.
4.1转炉容量与吹炼制度
①转炉容量转炉在一个炉役期内,由于炉衬受侵蚀而逐渐减薄,炉容量随之增大,因此,需要一个统一的衡量标准,叫做公称容量我国转炉公称容量一般用一个炉役期内的平均炉产钢水量来表示新建转炉公称容量按表3-1的系列选定表3-1转炉公称容量系列(单位t)转炉公称容量20
(15)3050100120150200250300最大出钢量30
(20)3660120150180220275320钢包容量30
(20)4060120150180220275320浇注吊车起重量63
(16)63/1680/20100/32180/63/20225/63/20280/80/20360/100/20450/100/20由表3-1可知本设计中是150t转炉,则最大出钢量为180t,钢包容量为180t
②吹炼制度转炉座数的确定与采用的吹炼制度有关,即采用“三吹二”制或“二吹一”制所谓“三吹二”,就是保持二个转炉生产,一个转炉处于修炉或待用状态;“二吹一”即一个转炉生产,另一个转炉处于修炉或待用状态由于炉衬材质的改进和溅渣护炉技术的采用,炉龄大幅度提高,生产实践中,往往采用“二吹二”或“三吹三”模式,而本设计是针对3×150t转炉,选择“三吹二”制
3.
4.2计算年出钢炉数每一座吹炼转炉的年出钢炉数N为(3-1)式中T1——每炉钢的平均冶炼时间,min;T2——一年有效作业天数,d;1440——一天的日历天数,min;365——一年的日历天数,d;η——转炉的作业率,%,若转炉与模铸或与部分连铸配合时,一般取η=82%~85%,若全连铸则取η=75%~80%本车间采用全连铸设计作业率为75%表3-2氧气转炉平均冶炼时间公称容量/t153050100~120150200250300平均供氧时间/min12~1414~1515~1616~1818~1919~2020~2121~22平均冶炼时间/min25~2828~3030~3333~3636~3838~4040~4242~45由上式可知,本设计是150t转炉,则平均供氧时间选18min,平均冶炼时间选37min,则每座转炉年出钢炉数(3-2)
3.
4.3计算年产钢量本课题采用3座150t转炉,实行三吹二制度根据公式(3-3)吨式中W——车间产钢水量,t;n——车间经常吹炼炉座数;N——每一座吹炼炉的年出钢炉数;q——转炉公称容量,t4铁水供应方式与铁水预处理方案
4.1铁水的供应高炉铁水直接热装入转炉时有混铁炉和混铁车两种方式本设计选择的是高炉—铁水罐—混铁车—铁水罐—称量—炉外处理—转炉混铁车(又称鱼雷罐车),由罐车支承、倾动机构和车体等部分组成,其形状可保证有较小的热损失,如图4-1所示由于混铁车的倾动机构可使炉身转动向外倒铁,因此,不需要建设专门的厂房,只需在主厂房内流出必要的倒铁水的位置,这就节约了厂房建设的成本图4-1混铁车示意图混铁车的容量根据转炉的容量而定,一般为转炉容量的整数倍,并与高炉出铁量相适应,选择标准系列.转炉炼钢车间所需混铁车台数N(台)计算式如下(4-1)式中Pmax——高炉铁水最高日产量,t/d;P2——钢锭模车间所需铁水量t/d;N2——钢锭模车间所需混铁车台数;Q——混铁车容量,t;n——混铁车装满系数,可取
0.9;c——混铁车日周转次数,一般取2~3次/d;η——混铁车作业率,约取
0.75带入数据得
4.2铁水预处理铁水预处理是指铁水在兑入炼钢炉合资前,为去除或提取出某种成分而进行的处理过程.包括对铁水所进行的铁水脱硫、脱磷和脱硅——铁水的“三脱”处理铁水进行三脱可以改善炼钢汉族原料的状况,实现少渣或无渣操作,简化红钻路炼钢操作工艺,经济有效地生产低P、S优质钢,提高自动化水平
4.
2.1铁水炉外脱硫铁水炉外脱硫,是近些年钢铁生产流程中革命性的变革之一,铁水预脱硫主要有搅拌法和喷吹法本设计选用搅拌法脱硫,搅拌法无论是脱硫剂在铁水旋窝中下降还是在铁水中上浮,都可以与铁水发生反应,因而脱硫剂的利用率高、稳定性好、脱硫周期短不足之处是,设备复杂,一次投资大,脱硫铁水温降较大搅拌法主要有KR法、DO法、RS法和NP法,本设计采用KR法
4.
2.2KR搅拌法脱硫工艺KR法是一种机械搅拌法,是将耐火材料制成的搅拌器插入铁水罐液面下一定深处,并使之旋转搅拌器的转数一般为90~120r/min,搅动功率为
1.0~
1.5kW/t当搅拌器旋转时,铁水液面形成“V”形漩涡,如图2所示在搅动1~
1.5min后,开始加入脱硫剂脱硫剂微粒在桨叶端部区域内由于湍动而分散,并沿着半径方向被外推,随着铁水流的循环一部分向下循环,另一部分向上循环,随后悬浮,绕轴心旋转和上浮于贴水中然后又被桨叶从上下两个方向“吸入”,随后又沿半径方向被“吐出”因此,脱硫剂在桨叶旋转的机械搅动作用下被卷入铁水中,并在与铁水的充分接触、混合和搅动中进行着脱硫反应搅动器开动时,在液面上看不到脱硫剂,当搅动10~15min停止搅动将生成的浮到铁水面上的干稠状渣扒除后即达到脱硫的目的图4-2铁水罐KR法脱硫的流场示意图
4.
2.3脱硫剂的选择选择脱硫剂主要从脱硫能力、成本、资源、环保、对耐火材料的侵蚀程度、形成硫化物的形状、对操作影响以及安全等因素综合考虑而确定的目前,使用的脱硫剂主要有电石粉、石灰粉、石灰石粉、金属镁和镁基材料、苏打灰等本设计采用石灰石粉做脱硫剂,其特点是石灰石分解排出的CO2强烈搅动铁水,有利于脱硫反应;同时CaCO3在铁水深处分解时能生成极细的石灰粉粒,具有很高的活度,可以提高脱硫效率;使用石灰石脱硫不会过分降温;最重要的是石灰石资源丰富,价格便宜
4.3铁水炉外脱磷、脱硅磷是钢中的有害元素,它显著降低钢的低温冲击韧性脱磷是在钢铁冶炼中的重要操作,在炉外精炼中脱磷也是必不可少的贴水预脱磷与炉内脱磷的原理相同,即在低温、高氧化、高碱度熔渣条件下脱磷与钢水相比,铁水预脱磷具有低温、经济合理的优点全量铁水预处理可以明显地降低转炉、精炼的负担,提高冶炼速度,成分控制命中率达到100%,扩大钢的品种,大幅提高钢质量而铁水脱硅技术是基于铁水脱磷发展起来的铁水中硅与氧的亲和力大于与磷的亲和力,当加入氧化剂脱磷时,硅先于磷氧化,形成SiO2大大降低渣的碱度,所以,脱磷前必须线脱硅铁水脱磷方法以前有在铁水罐中喷射脱硫剂并吹氧脱磷,也有在鱼雷罐车中喷射脱磷剂并吹氧脱磷,目前铁水脱磷主要在转炉中进行操作用转炉进行铁水脱磷、脱硅预处理,有利于实现全量(100%)铁水预处理,此方法具有以下特点1与喷吹法相比,放宽对铁水硅含量的要求2控制中等碱度渣(R=
2.5~
3.0),可得到良好的脱磷效果Wp≤
0.015%3严格控制处理温度,目标温度1320℃左右,加入轻、薄废钢避免熔池文对于升高,保证脱磷,抑制脱碳4增强熔池搅拌强度和弱供氧制度,顶吹供氧强度是一般转炉供氧迁都的一半,适当增加底吹供气强度,避免喷溅5减少渣量,缩短冶炼时间,加快生产节奏,炉龄提高
4.4工艺流程本工艺流程为铁水罐→铁水脱硫前扒渣→测温取样→加入脱硫剂→机械搅拌脱硫→测温取样→铁水脱硫后扒渣→转炉脱磷、脱硅5顶底复吹转炉炼钢的物料平衡与热平衡计算
5.1物料平衡计算
5.
1.1计算原始数据基本原始数据有冶炼钢种及成分、铁水和废铁的成分、终点钢水成分;造渣用溶剂及炉衬等原材料成分;脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率;其他工艺参数表5-1钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值成分含量/%类别CSiMnPS钢种Q235设定值
0.
180.
25.
0.55≤
0.045≤
0.050铁水设定值
4.
210.
810.
580.
200.038废钢设定值
0.
180.
250.
550.
0300.030终点钢水设定值
0.10痕迹
0.
1740.
0200.0228表5-2原材料成分成分含量/%类别CaSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分挥发分石灰
88.
002.
50.
2.
601.
500.
500.
100.
060.10萤石
0.
305.
500.
601.
601.
5088.
000.
900.
101.50生白云石
36.
400.
8025.
601.
0036.20炉衬
1.
203.
0078.
801.
401.
6014.0焦炭
0.
5881.
512.
45.52表5-3铁合金成分(分子)及其回收率(分母)成分回收率/%类别CSiMnAlPSFe硅铁——
73.00/
750.50/
802.50/
00.03/
1000.05/
10023.92/100锰铁
6.60/
900.50/
7567.8/80——
0.23/
1000.13/
10024.74/100表5-4其他工艺参数设定值名称参数终渣碱度wCaO/wSiO2=
3.5萤石加入量为铁水量的
0.5﹪生白云石加入量为铁水量的
2.5﹪炉衬蚀损量为铁水量的
0.3﹪终渣∑wFeO含量按向钢中传氧量wFe2O3=
1.35wFeO折算15﹪而ωFe2O3/∑ωFeO=1/3即金属中[C]的氧化产物wFe2O3=5﹪,wFeO=
8.25﹪烟尘量为铁量的
1.5﹪其中wFeO为75﹪wFe2O3的20﹪喷溅铁损为铁水量的1﹪渣中铁损铁珠为渣量的6﹪氧气纯度99﹪,余者为N21%炉气中自由氧含量
0.5﹪体积比气化去硫量占总去硫量的1/3金属中[C]的氧化物90﹪C氧化成CO,10﹪C氧化成CO2废钢量由热平衡计算确定,本计算结果为铁水量的
13.35﹪,即废钢比为
11.78﹪
5.
1.2物料平衡的基本项目收入项有铁水、废钢、溶剂(石灰、萤石、轻烧白云石)、氧气、炉衬蚀损、铁合金支出项有钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅
5.
1.3计算步骤以100㎏铁水为基础进行计算第一步计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分总渣量包括铁水中元素氧化,炉衬腐蚀和加入溶剂的成渣量其各项成渣量分别列于表5-5~表5-7总渣量及成分如表5-8所示表5-5铁水中元素的氧化产物及其成渣量元素反应产物元素氧化量/㎏耗氧量/㎏氧化产物量/㎏备注C[C]+1/2O2→{CO}
4.11×90%=
3.
6993.699*16/12=
4.
9328.631 [C]+O2→{CO2}
4.11×10%=
0.
4110.411*32/12=
1.
0961.507 Si[Si]+O2→SiO
20.
8100.810*32/28=
0.
9261.736入渣Mn[Mn]+1/2O2→MnO
0.
4060.406*16/44=
0.
1480.554入渣P2[P]+5/2O2→P2O
50.
180.18*80/62=
0.
2320.412入渣S [S]+O2→{SO2}
0.0152×1/3=
0.
0050.005*32/32=
0.
0050.010[S]+[CaO]→CaS+O
0.0152×2/3=
0.
0100.010*-16/32=-
0.
0050.0225入渣Fe[Fe]+1/2O2→FeO
1.078×56/72=
0.
8370.837*16/46=
0.
2391.078入渣(表5-8) 2[Fe]+3/2O2→Fe2O
30.607×112/160=
0.
4240.421*48/112=
0.
1820.606入渣(表5-8)合计
6.
7827.755 成渣量
4.410入渣组分之和
①由CaO还原出的氧量;消耗CaO量=
0.010×56/32=
0.0175㎏表5-6炉衬腐蚀的成渣量炉衬蚀损渣量/㎏成渣组分/㎏气态氧化物/㎏耗氧量/㎏ CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3C→COC→CO2C→CO,CO
20.3表5-
40.
0040.
0090.
2360.
0040.
0050.
0880.
0150.062合计
0.
2580.
1040.062表5-7加入溶剂的成渣量类别加入量㎏成渣组分/㎏气态氧化物CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2萤石
0.
50.
0020.
0030.
0280.
0080.
0080.
0050.
0010.
440.008白云石
2.
50.
910.
640.
020.
0250.905石灰
6.
785.
8540.
1730.
1670.
10.
0330.
0070.
0090.
0070.
3090.002合计
6.
7650.
8160.
2150.
1330.
0410.
0120.
010.
440.
0151.
2140.002成渣量
8.
43211.2305
①.石灰加入量渣中已含CaO=-
0.0175+
0.004+
0.002+
0.910=
0.900kg;渣中已含SiO2=
1.736+
0.009+
0.028+
0.020=
1.793kg;因设定终渣碱度R=
3.5,故石灰加入量为
5.376/
88.0%-
3.5×
2.50%=
6.78kg
②.石灰加入量=石灰中CaO含量)-(石灰中S→CaS自耗的CaO量)
3.由CaO还原出来的氧量,计算
0.009*16/72=
0.002kg.表5-8总渣量及其成分炉渣成分/㎏CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5CaS合计元素氧化成渣
1.
7360.
5541.
0820.
6090.
4120.
02254.410石灰石成渣量
5.
8630.
1670.
1730.
10.
0330.
0070.
0096.352炉衬蚀损成渣
0.
0040.
0090.
2360.
0040.
0050.258生白云石成渣
0.
910.
020.
640.
0251.595萤石成渣量
0.
0020.
0280.
0030.
0080.
0080.
440.
0050.
0010.495总成渣量
6.
7791.
9601.
0520.
1370.
5541.
0820.
6550.
440.
4240.
032513.116质量分数/%
51.
6814.
948.
021.
044.
228.
254.
993.
353.
230.0025100
①.表中除FeO和Fe2O3以外的总渣量为
6.779+
1.960+
1.052+
0.137+
0.554+
0.440+
0.424+
0.0325=
11.379kg,而终渣ΣωFeO=15%表5-4,故总渣量为
11.379/
86.75%=
13.117kg
②.ωFeO=
13.116×
8.25%=
1.082kgωFe2O3=
13.116×5%-
0.033-
0.005-
0.008=
0.609kg第二步计算氧气消耗量氧气的实际消耗量系消耗项目与供入项目之差见表5-9表5-9实际耗氧量耗氧项/㎏供氧项/㎏实际耗氧量/㎏铁水中元素氧化耗氧量(表5-5)
7.755 炉衬中碳氧化消耗氧量(表5-6)
0.062石灰中S与CaO反应还原出的氧化量(表5-7)
0.002烟尘中铁氧化消耗氧量(表5-4)
0.340
8.217-
0.002+
0.071=
8.286炉气自由氧含量(表7-10)
0.060 合计
8.217合计
0.002第三步计算炉气量及其成分炉气中含有CO、CO
2、N
2、SO2和H2O.其中CO、CO
2、SO2和H2O可由表7-5~表7-7查得,O2和N2则由炉气总体积来确定现计算如下,计算结果列于表5-10所示炉气总体积V∑=+
0.5%V∑+V∑-=(5-1)=
8.490m³式中Vg——CO、CO
2、SO2和H2O各组分总体积,m³本计算中其值为=
8.391m³5-2Gs——不计自由氧的氧气消耗量,㎏本计算中其值为
7.755+
0.062+
0.34=
8.157㎏(见表5-9)Vx——石灰中的S和CaO反应还原出的氧量(其质量为
0.002㎏,见表5-9),m³
0.5%——炉气中自由氧含量99——自由氧纯度为99%转换得来表5-10炉气量及其成分炉气成分炉气量/㎏炉气体积/m³体积分数/%CO
8.
7198.719×
22.4/28=
6.
97582.16CO
22.
7362.736×
22.4/44=
1.
39316.40SO
20.
0100.010×
22.4/64=
0.
0040.05H2O
0.
0150.015×
22.4/18=
0.
0190.22O
20.
0600.
0420.50N
20.
0710.
0570.67合计
11.
6118.
490100.00
①.炉气中O2的体积为
8.490*
0.5%=
0.042m³;质量为
0.042×32/
22.4=
0.060kg
②.炉气中N2的体积系炉气总体积与其他成分体积之差;质量为
0.057*28/
22.4=
0.071kg第四步计算脱氧和合金化前的钢水量钢水量Qg=铁水量-铁水中元素的氧化量-烟尘、喷溅和渣中的铁损5-3=100-
6.782-[
1.50×75%×56/72+20%×112/160+1+
12.955×6%]=
90.37㎏由此可以编制出未加废钢、脱氧与合金化前的物料平衡表5-11表5-11未加废钢时的物料平衡表收入支出项目质量/㎏%项目质量/㎏%铁水
10084.56钢水
90.
3776.34石灰
6.
675.64炉渣
13.
1211.08萤石
0.
500.42炉气
11.
619.81生白云石
2.
502.12喷溅
1.
000.84炉衬
0.
300.25烟尘
1.
501.27氧气
8.
2877.01渣中铁珠
0.
780.66合计
118.
257100.00合计
118.38100注计算误差为(
118.257-
118.38)/
118.257×100%=-
0.1%第五步计算加入废钢的物料平衡如同第一步计算铁水中元素氧化量一样,利用表5-1中的数据先确定废钢种元素的氧化量及其消耗量和成渣量(表5-12),再将其与表5-11归类合并,逐得到加入废钢后的物料平衡表5-13和表5-14表5-12废钢中元素的氧化产物及其成渣量元素反应产物元素氧化量/㎏耗氧量㎏产物量㎏进入钢中的量/㎏C[C]→{CO}
13.64×
0.08%×90%=
0.
0100.
0130.023[C]→{CO2}
13.64×
0.08%×90%=
0.
0010.
0030.004Si[Si]→SiO
213.64×
0.25%=
0.
0340.
0390.072Mn[Mn]→MnO
13.64×
0.37%=
0.
0500.
0160.066P[P]→P2O
513.64×
0.01%=
0.
0010.
0010.002S[S]→{SO2}
13.64×
0.009%×1/3=
0.
00040.
00040.0008[S]+[CaO]→CaS+O
13.64×
0.009%×2/3=
0.0008-
0.
00040.002合计
0.
0970.
07213.64-
0.097=
13.543成渣量/㎏
0.142表5-13加入废钢的物料平衡表(以100㎏铁水为基础)收入支出项目质量/㎏%项目质量/㎏%铁水
10075.77钢水
90.37+
13.543=
103.
9178.67废钢
13.
6410.34炉渣
13.12+
0.142=
13.
2610.03石灰
6.
675.05炉气
11.61+
0.028=
11.
648.81萤石
0.
50.38喷溅
1.
000.76轻烧白云石
2.
51.89烟尘
1.
501.14炉衬
0.
30.23渣中铁珠
0.
790.59氧气
8.
3596.330合计
131.
97100.00合计
132.
09100.00注计算误差为(
131.97-
132.09)/
131.97×100%=-
0.10%表5-14加入废钢的物料平衡表(以100㎏铁水+废钢为基础)收入支出项目质量/㎏%项目质量/㎏%铁水
8876.39钢水
91.
4478.66废钢
1210.42炉渣
11.
6710.04石灰
5.
875.10炉气
10.
248.81萤石
0.
440.38喷溅
0.
880.76轻烧白云石
2.
201.91烟尘
1.
321.14炉衬
0.
260.23渣中铁珠
0.
700.6氧气
7.
366.39合计
115.20100合计
116.25100第六步计算脱氧和合金化后的物料平衡现根据钢种成分设定值(表5-1)和铁合金成分及其回收率(表5-3)算出锰铁和硅铁的加入量,在计算其元素的烧损量将所有的结果与表5-14合并,及得到炼一炉钢的总物料平衡表锰铁加入量WMn为5-4硅铁加入量WSi为5-5铁合金中元素烧损量和产物量列于表5-15脱氧和合金化后的钢水成分如下表5-15铁合金中元素烧损量和产物量类别元素烧损量㎏脱氧量/㎏成渣量/㎏炉气量/㎏入钢量㎏锰铁C
0.62×
6.60%×10%=
0.
0040.
0100.
0150.62×
6.60%×90%=
0.037Mn
0.62×
67.80%×20%=
0.
0840.
0240.
1080.62×
67.80%×80%=
0.335Si
0.62×
0.50%×25%=
0.
0010.
0010.
0020.62×
0.50%×75%=
0.002P
0.62×
0.23%=
0.001S
0.62×
0.13%=
0.001Fe
0.62×
24.74%=
0.154合计
0.
0890.
0350.
1100.
0150.530硅铁Al
0.42×
2.50%×100%=
0.
0110.
0100.006Mn
0.42×
0.50%×20%=
0.
00040.
00010.
00050.42×
0.50%×80%=
0.002Si
0.42×
73.00%×25%=
0.
0770.
0880.
1650.42×
73.00%×75%=
0.230P
0.42×
0.05%=
0.0002S
0.42×
0.03%=
0.0001Fe
0.42×
23.92%=
0.100合计
0.
0880.
0980.
1720.332总计
0.
1770.
1330.
2820.
0150.862可见,含碳量尚未达到设定值为此需在钢包内加焦炭增碳其加入量W1为(5-6)焦粉生成的产物如下表5-16焦粉生成产物碳烧损量/㎏耗氧量/㎏气体量/㎏成渣量/㎏碳入钢量/㎏
0.06×
81.50%×25%=
0.
0120.
0320.044+
0.06×(
0.58+
5.52)%=
0.
0470.06×
12.40%=
0.
0070.06×
81.50%×75%=
0.037由此可得整个冶炼过程(即脱氧和合金化后)的总物料平衡表5-17表5-17总物料平衡表收入支出项目质量/㎏%项目质量/㎏%铁水
8874.96钢水
91.44+
0.862+
0.037=
92.
3478.59废钢
1210.22炉渣
11.67+
0.282+
0.007=
11.
9610.18石灰
5.
870.05炉气
10.24+
0.015+
0.047=
10.
308.77萤石
0.
440.37喷溅
0.
880.75轻烧白云石
2.
201.87烟尘
1.
321.12炉衬
0.
261.91渣中铁珠
0.
700.59氧气
7.
536.41锰铁
0.
620.50硅铁
0.
420.35焦粉
0.
060.05合计
117.
40100.00合计
117.5100
①.计算误差为
117.40-
119.56/
117.40×100%=-
0.1%
②.可以近似的认为
0.133+
0.032的氧量系出钢水二次氧化带入
5.2热平衡计算
5.
2.1计算所需的原始数据计算所需的基本原始数据有各种入炉料及产物的温度(表5-18);物料平均热熔(表5-19);反应热效应(表5-20);融入铁水的元素对铁水熔点的影响(表5-21)其他工艺参数参照物料平衡选取表5-18入炉物料及产物的温度设定值名称入炉物料产物铁水废钢其他原料炉渣炉气烟尘温度/℃12852525与钢水相同14501450表5-19物料平均热熔物料名称生铁钢炉渣矿石烟尘炉气固态平均热熔kJ/(kg·K)
0.
7450.699--
1.
0470.996--融化潜热kJ/kg218272209209209--液态或气态平均热熔kJ/(kg·K)
0.
8370.
8371.248----
1.137表5-20炼钢温度下的反应热效应组元化学反应/kJ·kmol-1/kJ·kg-1C[C]+1/2{O2}={CO} 氧化反应-139420-11639C[C]+{O2}={CO2} 氧化反应-418072-34834Si[Si]+{O2}=SiO2 氧化反应-817682-29202Mn[Mn]+1/2{O2}=MnO 氧化反应-361740-6594P2[P]+5/2{O2}=P2O5 氧化反应-1176563-18980Fe[Fe]+1/2{O2}=FeO 氧化反应-238229-4250Fe2[Fe]+3/2{O2}=Fe2O3 氧化反应-722432-6460SiO2SiO2+2CaO=2CaO·SiO2 成渣反应-97133-1620P2O5P2O5+4CaO=4CaO·P2O5 成渣反应-693054-4880CaCO3CaCO3=CaO+{CO2} 分解反应1690501690MgCO3MgCO3=MgO+{CO2} 分解反应1180201405表5-21融入铁水的元素对铁熔点的降低值元素CSiMnPSAlCrN、H、O在铁中极限溶解度/%
5.
4118.5无限
2.
80.
1835.0无限融入1%元素使铁熔点降低值/℃
65707580859010085302531.5N、H、O融入使铁熔点降低值/℃∑=6适用含量范围/%<
11.
02.
02.
53.
03.
54.0≤3≤15≤
0.7≤
0.08≤1≤
185.
2.2计算步骤以100㎏铁水为基础第一步计算热收入Qs热收入项包括铁水物理热;元素氧化热及成渣热;烟尘氧化热;炉衬中碳的氧化热1铁水物理热先根据纯铁熔点、铁水成分以及溶入元素对铁熔点的降低值见表5-
17、表5-1和表5-20计算铁水熔点Tt,然后由铁水温度和生铁热容见表5-17和表5-18确定=1536-
4.0×100+
0.8×8+
0.5×5+
0.3×30+
0.035×25-6=1111℃(5-7)=100×[
0.745×1111-25+218+
0.837×1285-1111]=
117270.8KJ(5-8)2元素氧化热及成渣热由铁水中元素氧化量和反应热效应见表5-20可以算出,其结果列于表5-22表5-22元素氧化热和成渣热反应产物氧化热或成渣热/kJ反应产物氧化热或成渣热/kJC→CO
3.51×11639=
40852.89Fe→Fe2O
30.421×6460=
2719.66C→CO
20.39×34834=
135853.26P→P2O
50.28×18980=
5314.4Si→SiO
20.80×29202=
23361.6P2O5→4CaO·P2O
50.422×4880=
2059.36Mn→MnO
0.420×6594=
2769.48SiO2→2CaO·SiO
21.934×1620=
3133.08Fe→FeO
0.831×4250=
3531.75合计Qy
97327.483烟尘氧化热由表5-4中给出的烟尘量参数和反应热效应计算可得=
1.5×75%×56/72×4250+20%×112/160×6460=
5075.35kJ(5-9)4炉衬中碳的氧化热=
0.3×14%×90%×11639+
0.3×14%×10%×34834=
586.25kJ(5-10)故热收入总量为=+++=
117270.8+
97327.48+
5075.35+
586.25=
220259.88kJ(5-11)第二步计算热支出热支出项包括钢水物理热;炉渣物理热;烟尘物理热;炉气物理热;渣中铁珠物理热;喷溅物金属物理热;轻烧白云石分解热;热损失;废钢吸热1钢水物理热Qg先按求铁水熔点的方法确定钢水熔点Tg ;再根据出钢和镇静时的实际温降通常前者为40~60℃,后者约为3~5℃/min,具体时间与盛钢桶大小和浇注条件有关以及要求的过热度一般为50~90℃确定出钢温度TZ;最后由钢水热容算出物理热Tg=1536-
0.10×65+
0.15×5+
0.020×30+
0.021×25-6=1522℃(5-12)式中,
0.
10、
0.
15、
0.020和
0.021分别为终点钢水中C、Mn、P、S的含量TZ=1522+50+50+70=1692℃(5-13)式中,
50、
50、70分别为出钢过程中的温降、镇静及炉后处理过程中的温降和过热度Qg=
90.54×[
0.699×1522-25+272+
0.837×1692-1522]=
132251.14kJ(5-14)2炉渣物理热Qr令终渣温度与钢水温度相同,则得Qr=
12.955×[
1.248×1649-25+209]=
28964.17kJ5-153炉气、烟尘、铁珠和喷溅金属的物理热Qx根据其数量、相应的温度和热容确定详见表5-23表5-23某些物料的物理热项目参数/kJ备注炉气物理热
11.083×[
1.137×1450-25]=179571450℃系炉气和烟尘的温度烟尘物理热
1.5×[
0.996×1450-25+209]=
2442.45渣中铁珠物理热
12.955×6%×[
0.699×1520-25+272+
0.837×1692-1522]=
1134.31522℃系钢水熔点喷溅金属物理热1×[
0.699×1522-25+272+
0.837×1692-1522]=
1460.7合计Qx=229944生白云石分解热Qb根据其用量、成分和表5-19所示的热效应计算的Qb=
2.5×
36.40%×1690+
25.60%×1045=
2437.10kJ5-165热损失Qq其他热损失带走的热量一般约占总热收入的3%~8%本计算取5%,则得Qq=
220259.88×5%=
11012.99kJ5-176废钢吸热Qf用于加热废钢的热量系剩余热量,即Qf=QS-Qg-Qr-Qx-Qb-Qq5-18=
220259.88-
132251.14-
28964.17-22994-
2437.10-
11012.99=
22600.48故废钢加入量为=5-19 =
15.47kg即废钢比为 5-20热平衡计算结果列于表5-23热效率 5-21=(
132251.14+
28964.17+
11012.99)/
220259.88=
78.19%5-22若不计算炉渣带走的热量时热效率 %5-23表5-23 热平衡表收入支出项目热量/kJ%项目热量/kJ%铁水物理热
117270.
8353.24钢水物理热
132251.
1460.04元素氧化和成渣热
97327.
4844.19炉渣物理热
28964.
1713.15其中C氧化
54438.
1524.72废钢吸热
22600.
4810.26Si氧化
23361.
610.61炉气物理热
179578.15Mn氧化
2769.
481.26烟尘物理热
2442.
451.11P氧化
6251.
412.84渣中铁珠物理热
1134.
30.52Fe氧化
3133.
081.42喷溅金属物理热
1460.
70.66SiO2成渣
2059.
360.93轻烧白云石分解热
2437.
11.11P2O5成渣
1859.
280.84热损失
11012.
995.00烟尘氧化热
5075.
352.30炉衬中碳的氧化热
586.
250.27合计
220260.33100合计
220260.33100应当指出,加入铁合金进行脱氧和合金化,会对热平衡数据产生一定的影响对转炉用一般生铁冶炼低碳钢来说,所用铁合金种类有限,数量也不多经计算,其热收入部分约占总热收入的
0.8%~
1.0%,热支出部分约占
0.5%~
0.8%,二者基本持平6转炉设计
6.1转炉炉型设计概述氧气转炉是转炉炼钢连铸车间的中心,虽然转炉本身的重量和其投资只约占全车间的5%,但整个车间的操作运行,从铁水准备到装入转炉,还有散装原料的供应、供氧、烟气的排出与回收和除尘设备的运行等,都围绕着转炉的需要及转炉操作的节奏严格无误的进行,任何的延迟与不协调,不但会影响车间的作业效率,而且会影响到钢的质量,因此它的地位是非常重要的转炉炉型及其主要参数直接影响到转炉炼钢的生产率、金属收得率和炉龄等经济指标,其设计是否合理也关系到能否顺利进行冶炼因此,设计一座结构合理,能满足工艺要求的转炉是保证车间正常生产的前提,而炉型设计又是整个转炉车间设计过程中的关键
6.2炉型种类及其选择转炉由炉帽、炉身和炉底三部分组成由于炉帽和炉身的形状没有变化,因此通常将转炉炉型按熔池形状分为筒球型、锥球型和截锥型等三种(图6-1)炉型的选择往往与转炉的容量有与吹炼方式关图6-1常见转炉炉型a筒球型,b锥球型,c截锥型
①筒球型该炉型的熔池由球缺体和圆柱体两部分组成,炉帽为截锥体,炉身为圆筒形其特点是形状简单,砌砖简单,炉壳容易制造在相同的熔池直径D和熔池深度h的情况下,与其他两种炉型相比,这种炉型熔池的容积大,金属装入量大,其形状接近于金属液的循环运动轨迹,适用于大型转炉
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,有利于保护炉底当熔池深度h相同时,其反应的面积比筒球型大锥球型增加了钢液反应面积,有利于钢与渣之间的反应,适用于吹炼高磷铁水我国中小型转炉普遍采用这种炉型
③截锥型炉型构造较为简单,平的熔池底较球型底容易砌筑在装入量和熔池直径相同情况下,其熔池最深,因此一般不适用于大容量炉不过由于炉底是平的,便于安装底吹系统,往往被顶底复吹转炉所采用综上所述,由于本设计采用的是顶底复吹工艺,所以选用截锥型转炉
6.3转炉炉型各部分尺寸的确定转炉炉型各部分尺寸,主要是通过总结现有转炉的实际情况,结合一些经验公式并通过模型试验确定
①炉容比(或容积比)炉容比系指转炉有效容积Vt与公称容量G的比值转炉炉容比主要与供氧强度有关,与炉容量关系不大当供氧强度提高,炉内反应加剧,若炉膛自由空间不足,必会发生大量的渣钢喷溅或泡沫渣翻滚溢出,造成较多的金属损失为了减少喷溅或溢渣损失,提高金属收得率和操作稳定性,炉容比要适当增大但过大的炉容比又会使基建和设备投资增加对于大型转炉,由于采用多孔喷枪和顶底复吹,操作比较稳定,因此在其他条件相同的情况下,炉容比有所减小从目前实际情况来看,转炉新砌炉衬的炉容比推荐值为
0.90~
0.95m3/t,大转炉取下限,小转炉取上限由于复吹转炉吹炼过程比单纯的顶吹平稳,且钢渣喷溅高度也比较低,所以复吹转炉一般取
0.85~
0.95m3/t对于娇小的炉子,铁水比大且Si、P、S含量高,以及供氧强度增加和底部喷口直径大者,取上限
[2]本设计中炉容比选择为
0.85m3/t
②高径比(或高宽比)高径比系指转炉炉壳总高H总与炉壳外径D壳的比值实际上它只是作为炉型设计的校核数据增大高径比有利于减少喷溅和溢渣,提高金属收得率但是高径比过大,在炉膛体积一定时,反应面积反而小,氧气流股易冲刷炉壁,对炉衬寿命不利,而且导致厂房高,基建费用大,转炉倾动力矩大,耗电大随着转炉大型化和顶底复吹技术的普及,转炉由细高型逐渐向矮胖型转变,即高宽比逐渐减小复吹转炉的高径比略小于顶吹转炉,通常取
1.25~
1.45大炉子取下限,小炉子取上限本设计中高径比取
1.30
③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由公式6-1式中D——熔池直径,m;G——新炉金属装入量,可取炉子公称容量,t;K——系数,参见表6-1本设计取
1.65;t——平均每炉钢纯吹氧时间,min,参见表6-2,本设计取18min;表6-1系数K的推荐值转炉容量/t<3030~100>100备注K
1.85~
2.
101.75~
1.
851.50~
1.75大容量取下限,小容量取上限表6-2平均每炉钢冶炼时间推荐值转炉容量/t<3030~100>100备注冶炼时间/min28~3212~1632~3814~1838~4516~20结合供氧强度、铁水成分、所炼钢种等具体条件确定注括号内数系吹氧时间参考值
④熔池深度h熔池深度是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,炉型和熔池直径确定之后,可利用几何公式计算熔池深度h截锥型熔池通常倒锥体顶面直径b≈
0.7D熔池体积V池和熔池直径D及熔池深度h有如下关系6-2由可得6-3因而式中——铁液密度,本设计取
6.8,t/m3;上述计算还必须考虑为避免炉底受到氧气射流的直接冲击和充分搅动熔池以改善熔池反应的动力学条件,也就是要有合适的氧气射流穿透深度h与熔池深度h的比值
⑤炉帽尺寸炉帽尺寸包括炉帽倾角、炉口直径和炉帽高度1)炉帽倾角若倾角过小,则炉帽内衬不稳定,容易倒塌;若倾角过大,则出钢时钢渣易混出且从炉口产生大量流渣炉帽倾角一般为60°±3°,
[2]小炉子取上限,大炉子取下限,这是因为大炉子的炉口直径相对要小本设计取炉帽倾角为60°2)炉口直径在满足顺利兑铁水和加废钢的前提下,应适当减小炉口直径,以减小热损失一般炉口直径为熔池直径的43%~53%较为适宜小炉子取上限,大炉子取下限本设计取炉口直径的45%,即炉口直径为
2.14m3)炉帽高度为了维护炉口的正常形状不变,防止因砖衬蚀损迅速扩大,在炉口上部设有高度为=300~400mm的直线段,本设计取400mm炉帽高度为6-4=
0.5×(
4.76-
2.14)×tan60°+=
2.27+
0.4=
2.67m则炉帽总容积为=6-5
⑥炉身尺寸把转炉炉帽以下,熔池面以上的圆柱体部分称为炉身其直径与熔池直径是一致的,故须确定的尺寸是炉身高度6-6式中、、——分别为炉帽、炉身和熔池的容积;Vt——转炉的有效容积,为、、三者之和,取决于容量和炉容比代入数据可得6-7
⑦出钢口尺寸出钢口一般都设在炉帽与炉身交界处,以使转炉出钢时其位置最低,便于钢水全部出净出钢口的主要尺寸是中心线的水平倾角和直径1)出钢口中心线水平倾角为了缩短出钢口长度,以利维修和减少钢液二次氧化及热损失,大型转炉的θ1趋于减小,一般为15°~20°
[2]本设计取152)出钢口直径出钢口直径随炉子容量不同而异,它决定着出钢时间出钢时间通常为2~8min时间太短(即出钢口过大),难以控制下渣,且钢包内钢液静压力增长过快,脱氧产物不易上浮;时间过长(即出钢口过小),钢液容易二次氧化和吸气,散热也大通常由下面的经验式确定
[2]=6-8式中——转炉公称容量,t出钢口衬砖外径=6=6×
0.1804=
1.082m出钢口长度=7=7×
0.1804=
1.263m
6.4转炉炉衬
6.
4.1炉衬材质的选择转炉的寿命是一个很重要的经济指标,受许多因素的影响,特别是受冶炼操作工艺水平的影响比较大但是,合理的选用炉衬(特别是工作层)材质是提高炉衬寿命的基础根据炉衬的工作特点,其材质的选择应遵循以下原则
①耐火度高;
②高温下机械强度高,耐急冷急热性能好;
③化学性能稳定;
④资源广泛,价格便宜
6.
4.2炉衬组成及厚度确定通常炉衬由永久层、填充层、和工作层组成1)永久层主要是保护炉壳钢板,紧贴炉壳(无绝热层时),修炉时不予拆除;2)填充层一般用焦油镁砂捣打而成介于永久层和工作层之间,厚度约80~100mm其作用是为了减轻工作层因受热膨胀而对炉壳产生的压力和便于拆炉;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目前,该层多用镁炭砖和焦油白云石砖综合砌筑而成转炉各部位的炉衬厚度设计参考值如表6-3所示表6-3转炉厚度设计参考值炉衬个部位名称转炉容量/t<100100~200>200炉帽永久层厚度/mm60~115115~150115~150工作层厚度/mm400~600500~600550~650炉身(加料侧)永久层厚度/mm115~150115~200115~200工作层厚度/mm550~700700~800750~850炉身(出钢侧)永久层厚度/mm115~150115~200115~200工作层厚度/mm500~650600~700650~750炉底永久层厚度/mm300~450350~450350~450工作层厚度/mm350~600600~650600~750由以上表格可选出本设计的转炉各部位的厚度如表6-4所示表6-4本设计选用转炉内衬用砖炉衬各个部位永久层厚度/mm工作层厚度/mm材质牌号炉帽130550镁碳砖MT14B炉身(加料测)120750镁碳砖MT14A炉身(出钢侧)650镁碳砖MT14A炉底400500镁碳砖MT14B由上表可得炉身工作层选700mm、永久层选120mm、填充层100mm总厚度为700+120+100=920mm炉壳内径为D壳内=D+2×
0.92=
4.76+2×
0.92=
6.6m6-9炉底砖衬总厚度为500+400=900mm故炉壳内型高度为H壳内=H帽+H身+h+
0.96-10=
2.60+
4.59+
1.7+
0.9=
9.79m
6.5转炉金属构件和底部供气构件
6.
5.1炉壳炉壳通常由炉帽、炉身和炉底三部分组成炉帽制成截圆锥形由于炉帽,特别是炉口受高温作用易变形,所以普遍采用水冷炉口这样既提高了炉帽寿命,又能减少炉口粘渣水冷炉口有两种一种是钢板焊成的水箱;另一种是把蛇形钢管埋铸在铸铁的炉口圈内前者制作方便,但容易烧穿;后者制作难度大,但使用安全本设计采用蛇形埋管炉身制成圆柱形,它是整个炉子的承载部分,受力最大炉底有球冠型和截锥型两种前者的制作和内衬砌筑均匀较后者复杂,但强度优于后者,所以多用于大型转炉本设计选用球冠型炉底炉身和炉底的连接分为固定式和可拆式两种下修法在中小型转炉采用较多,即本设计中选择上修法炉壳的材质力求抗蠕变强度高、焊接性能又好的材料大中型准路多用耐高温、高压的锅炉钢板制作炉壳故本设计炉壳也采用锅炉钢板制作根据一些炉子的炉壳尺寸,该处选为炉身钢板80mm、炉帽钢板58mm和炉底钢板62mm综上所述,转炉总高H总=H壳内+
0.062=
9.79+
0.062=
9.85m6-11转炉外壳直径D壳=D壳内+2×
0.08=
6.60+
0.16=
6.76m6-12验算高径比6-13符合高宽比推荐值
1.25~
1.45之间,因此认为所涉及的炉子尺寸基本上是合适的,能够保证转炉的正常冶炼
6.
5.2底部供气构件
①底气种类常用底气气源有Ar、O
2、N
2、压缩空气、CO、CO
2、等按照吹炼功能,顶底复吹法可分为强化冶炼型、增加废钢比型和加强搅拌型三种1)强化冶炼型其特点是顶枪吹氧,底部也吹氧,同时还要吹入保护性燃料和中性气体、石灰粉等供气构件和系统都比较复杂2)增加废钢型其特点是顶枪上设有上、下孔3)加强搅拌型其特点是顶枪吹氧,底部吹惰性气体和中性气体N2等其供气构件比较简单综上所述,本设计中采用加强搅拌型顶底复吹法
②底气用量采用底吹惰性或中性气体时,供氧强度小于
0.03m3/t·min(标态),其冶金特征接近顶吹法;达到
0.2~
0.3m3/t·min(标态),则可以降低炉渣和金属的氧化性,并达到足够的搅拌强度最大供气强度一般不超过
0.
30.03m3/t·min(标态)全程吹Ar成本太高;全程吹N2又会增加钢中的氮为此,可根据所炼钢种的要求,采用不同的吹炼工艺目前常用的有两种一种是当冶炼含碳低于
0.02%的钢时,待碳含量降至
0.035%~
0.040%左右时,切断顶枪的氧气改为底吹N2,吹炼时间约5~10min另一种是底部全程供气,只是前期吹N2末期再改吹Ar
[2]
③供气构件目前常用的供气构件主要有三类透气砖、喷嘴和类环缝管式喷嘴炉底喷嘴有单管式、套管式和实心环缝式三种单管式炉底喷嘴供气调节范围小;套管式喷嘴的内管和环峰均供气,所供气体的压力和流量各异,为防止内管粘钢,环峰应送入速度较高的气体;环缝式喷嘴只由环缝供气,内管用耐火材料堵实该喷嘴的气量调节范围撒其主要不足是不适用于喷吹氧化性较强的气体,且因环缝狭窄,也不适宜喷粉本设计中采用的是类环缝管式喷嘴图6-4是类环缝管式喷嘴,环缝中设有图6-4类环缝管式喷嘴许多细金属管它简化了细金属管砖的制作工艺,兼有透气砖和喷嘴供气的优点,适用于喷吹各种气体和粉剂7转炉氧枪设计
7.1喷头类型与选择顶底复吹转炉是在氧气射流对熔池的冲击作用下进行的,依靠氧气射流向熔池供氧并搅动熔池,以保证转炉炼钢的高速度因此氧气射流的特性及其对熔池作用对转炉炼钢过程产生重大影响,氧枪设计就是要保证提供适合于转炉炼钢过程得氧气射流本设计选择单流道五孔氧枪
7.2喷头尺寸计算
7.
2.1喷头参数选择原则
①氧流量计算氧流量是指单位时间通过氧枪的氧量(m3/min)氧流量的精确计算应根据物料平衡求得简单计算氧流量则可用下式m3/min(标态)7-1对于普通铁水,每吨钢耗氧量为50~60m3/t(标态),对于高磷铁水,每吨钢耗氧量为60~70m3/t(标态)本设计选取60m3/t吹氧时间应根据生产实际情况确定
[2]
②喷头孔数现代转炉氧枪都用多孔喷头一般119~150t转炉采用五孔或者四孔喷头多孔喷头变集中供氧为分散供氧,在熔池面上形成多个反应区,增大了氧气射流对熔池的冲击面积,有利于加快炉内的物理化学反应,提高了吹炼效果本设计采用五孔喷头
③理论计算氧压及喷头出口马赫数Ma理论计算氧压(又称设计工况氧压)是指喷头进口处的氧气压强,近似等于滞止氧压,它是喷头设计的重要参数喷头出口马赫数Ma是喷头设计的另一个重要参数,目前国内外氧枪喷头出口马赫数Ma多选用
2.0左右Ma值与滞止氧压和喷头出口压力P的比值(P/)有确定的对应关系如图7-1和表7-1
[2]
④炉膛压力转炉炉膛压力是氧枪喷头出口处的环境压力它与喷头出口压力的差异决定了氧气出口后的流态,因此,炉膛压力P也是喷头设计的重要参数之一根据实测数据,一般炉膛压力可选为
0.099~
0.102MPa图7-1M与Po、V之间的关系表7-1M、V、P0之间的关系M氧射流出口温度/K氧射流出口音速/m/sV/m/sP0/MPa备注
1.
52.
02.
53.
02001611291042702422171954054855425820.
3710.
7901.
7263.711假定氧气滞止温度为290K炉内环境压力为
1.01MPa
7.
2.2喷头计算本设计按公称容量150t转炉设计氧枪喷头尺寸采用普通铁水冶炼,钢种以低合金钢为主
①计算氧流量取每吨钢耗氧量为60m³纯吹氧时间为18min,
[3]出钢量按公称容量150t计算,则通过氧枪的氧流量m³/min7-2
②选择喷孔出口马赫数与喷头喷孔数综合考虑,本设计选取马赫数Ma=
2.0参照同类型转炉氧枪的设计和使用情况,对于150t转炉喷孔数取5孔,既保证了氧气流股具有一定的冲击深度又保证有一定的冲击面积,而且使得熔池内能够尽快形成乳化区,减少吹炼时的喷溅,改善热效率,提高成渣的速度
③设计工况氧压据等熵流表,当Ma=
2.0时;取喷头出口压力(为炉膛压力,此处近似取大气压力),则喷口滞止氧压(入口氧压)7-3取设计工况氧压近似等于滞止氧压
④计算喉口直径喷头每个喷孔氧气流量m³/min7-4由喷管实际氧气流量计算式,7-5取,,又,代入上式,则7-6由上式可求出d喉=41mm
⑤求喷孔出口直径根据等熵流表,在M=
2.0时,,即,
[4]故喷孔出口直径d出=mm7-7
⑥计算喷孔扩张段长度取扩张段的半锥角为50则扩张段长度7-8
⑦确定喷孔喉口直线段长度喉口一般取3~10mm,保持喉口直径稳定是其直线段作用在本设计选择喉口直线段为=10mm
⑧喷孔收缩段长度与收缩段进口直径收缩段长度与收缩段进口直径的确定应坚持一个基本原则——尽可能使收缩孔大一些的同时并能使整个喷头布置下五个喷孔
⑨确定喷孔倾角β多孔喷头的各个流股是否发生汇交以效应角θ为界,大于θ则各流股很少汇交,小于θ则必定汇交按照经验,五空喷头β角取值13~16度为宜综合考虑取β=15°
[4]⑩为减轻喷头出口氧气射流互相掺混,减小氧射流作用熔池叠加冲击,必须增加端底氧孔分布圆直径与出口直径比,一般在3~4之间,
[4]所以D孔=160mm
7.3氧枪枪身设计氧枪枪身由三层无缝钢管套装而成,内层为氧气通道,内层管与中层管之间是冷却水进水通道,中层管与外层管之间是冷却水出水通道
[4]
7.
3.1氧枪各层尺寸的确定
(1)中心氧管管径的确定中心氧管直径主要取决于氧气在管道内的流速与流量,其主要作用是向喷头输送氧气的通道按气体状态方程,标准状态下的流量向工况流量的换算7-9式中——标准大气压,Pa;——管内氧气工况压力,Pa;——标准温度,273K;——管内氧气实际温度(即氧气滞止温度)7-10中心氧管内截面积7-11式中——中心氧管内截面积,m;——管内氧气工况流量,m/s;——管内氧气流速,m/s,一般取40~50m/s本设计取45m/s将、代入式上式,即可求则中心氧管内径7-12根据标准热轧无缝钢管产品规格,选取中心钢管为,即管外径为194mm,壁厚为6mm,内径为182mm,这种规格基本符合计算数据
[3]
(2)中层管管径的确定高压冷却水从中层管内侧进入,经喷头顶部转弯180°后经中层管外侧流出中层管内径尺寸的选择,应保证中层管与中心氧管之间的环形通道有足够的断面积,以通过一定流速(一般取5~6m/s)、一定压力(
0.883×106~
1.472×106Pa)和足够流量的冷却水进水环缝截面积7-13查表得Q水取168m³/h,V进取6m/s7-14中层管内径7-15式中——中层管内径,m;——内层管外径,m;——进水环形通道截面,m;——高压冷却水进口流量,m/s;——高压冷却水进水流速,一般选用5~6m/s7-16选取中层管为φ230mm×6mm,即管外径为230mm,壁厚为6mm,内径为218mm,这种设计规格基本符合计算数据
(3)外层管管径的确定外层管主要是供出水用,冷却水经过喷头后温度升高10~15℃,水的体积略有增大,故V出﹥V进,取V出=7m/s,管径的计算和钢管的选择方法与中层管相同
[4]7-177-18选取外层管为φ262mm×12mm,即管外径为262mm,壁厚为12mm,内径为238mm,这种设计规格基本符合计算数据
[3]
7.
3.2氧枪总长度和行程确定根据公式可确定氧枪总长为H枪=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h87-19=
4.642+
0.4+
3.5+5+
0.8+
0.6+1+
0.5=18442mm=
18.44m式中:h1——氧枪最低位置至炉口距离,mm;h2——炉口至烟罩下沿的距离,mm,一般取350~500mm,本设计中取400mm;h3——烟罩下沿至烟道拐点的距离,mm,一般取3000~4000mm,本设计中取3500mm;h4——烟罩下沿至氧枪插入孔的距离,
5.2mm;h5——为清理结渣和换枪需要的距离,mm,一般取500~800mm本设计中取800mm;h6——根据把持器下段的要求决定的距离,600mm;h7——把持器的两个卡座中心线间的距离,1000mm;h8——根据把持器上段要求决定的距离,500mm;
[4]氧枪行程为H行=h1+h2+h3+h4=
4.642+
0.4+
3.5+5+
0.8=
14.342m7-208炉外精炼炉外精炼是一项降低成本,提高产品质量的先进技术,是一个现代化钢铁企业必须掌握的重要技术它可以降低能耗,减少耐材、能源和铁合金消耗,提高炼钢设备的生产能力,提高钢材质量,从而进一步提高企业在市场上的竞争力,为企业的生存和发展赢得更大的空间炉外精炼的目的是在真空、惰性气氛或可控气氛条件下对钢水进行深脱碳、脱硫、脱氧、除气、调整成分(微合金化)和调整温度并使其均匀化,去除夹杂物,并改变夹杂物形态和组成等炉外精炼的另一个积极意义是减轻炼钢炉的负荷,提高其生产力比如采用连铸的转炉车间,尤其是全连铸车间,往往都选用LF或其他加热型精炼装置根据本课题所炼钢的产品要求,选择LF和RH两种炉外精炼设备
8.1LF精炼炉
8.
1.1LF精炼炉的特点LF炉具有用强还原性渣脱硫、脱氧,进而进行夹杂物控制和用电弧加热熔化铁合金,调整成分、温度的功能LF炉精炼要素配置合理,四大精炼功能(埋弧加热、吹氩搅拌、炉内还原气氛、白渣精炼)相互渗透、相互促进,一般脱硫效率可在50%以上,脱氧效果也很好,钢的质量显著提高;投资省、设备简单、工艺灵活、夹杂少、温度成分稳定均匀,易于实现窄范围成分控制,提高产品稳定性LF炉原理图如图8-1所示LF炉精炼炉的设计特点可归纳如下
(1)LF炉采用钢包底部透气砖吹氩搅拌,较之ASEA-SKF钢包炉使用电磁搅拌简单,投资费用少;
(2)LF炉与ASEA-SKF同样采用非真空下电弧炉加热钢水,与VAD炉在低真空下加热相比,可以不用电极插入真空盖处的动密封及要求非磁性材料结构,简化设备,节省制作与维修费用;
(3)在非真空下电弧炉加热,又采用了专门的炉渣,可使LF炉加热钢水在埋弧状态下进行,既可以提高热效率,又减轻了电弧对精炼炉炉衬的热侵蚀;图8-1LF法原理图a—埋弧加热;b—真空处理;1—加热盖;2—电极;3—加料槽;
(4)为了获得良好的还原精炼效果,在加热时,加热炉盖与钢包炉口密封接触,即在密封下进行电弧加热,防止外部空气进入,并加入碳粉造成钢包炉内还原性气氛,使包内气氛中氧气含量下降到不大于2%,炉渣中(FeO)可稳定地小于
0.4%;
(5)与VOD相比,LF具有外部能源加热手段的灵活性,设备对钢种的适应性扩展了;而且在还原气氛下造高碱度渣精炼,有利于脱硫LF炉工艺灵活性强点,对不同精炼要求的钢种可采用不同的冶炼工艺,本设计采用如下的工艺流程转炉—LF精炼炉—RH处理—浇注
8.
1.2LF炉在车间内的布置LF炉在车间可有多种排放位置,视车间具体情况而定,综合起来,LF炉的位置基本上有两种类型
①LF炉与加热变压器如含真空精炼时还包括真空精炼工位位于炉子跨间,与初炼炉电炉靠近并列,当初炼炉出钢后,载有钢水的钢包被吊运到精炼炉钢包车上,钢包车进入各工位
②LF炉设备的各工位均位于出钢浇注跨间内,钢包车运行方向与车间的纵向平行本设计选择第
②种布置方式
8.2钢水循环真空脱气处理(RH设备)
8.
2.1RH设备的特点RH法是一种重要的炉外精炼方法,它真空装置中最庞大、最复杂、投资最大的一种,但它具有脱气效果好、处理周期短、易操作、生产能力强等一系列优点,在炼钢生产中得到了广泛应用RH包括真空、搅拌、调节成分等基本要素,也可以扩充升温、脱碳、喷粉等功能
8.
2.2RH设备的工作原理主体设备由真空室与抽气装置组成,如图8-2RH设备真空室下端设置两根吸引和排放钢液的上升管和下降管,钢液脱气处理时,两根管插入钢包内钢水中,通过抽真空和上升管下部1/3处向钢水吹氩气等驱动气体,使钢水上下循环脱气
[4]
8.
2.3RH真空精炼特点RH法脱气效果好,脱氢率在50%~80%,脱氮率15%~25%,减少夹杂物65%以上,处理后可达到以下水平ωH≤2×10-
6、ωN≤30×10-
6、ωO≤30×10-
6、ωC≤35×10-6RH真空循环脱气法处理的钢种范围很广,包括锻造用钢、高强钢、各种碳素和合金结构钢、轴承钢、工具钢、不锈钢、电工钢、深冲钢等钢液经处理后可提高纯净度,使纵向和横向机械性能均匀,提高延伸率、断面收缩率和冲击韧性对于一些要求热处理的钢种,脱气处理后一般可缩短热处理时间这样极大的提高了钢的质量
[2]图8-2RH法示意图加料装置;2-真空室;3-钢包;4石墨电极加热装置采用RH工艺后,可以缩短生产周期,提高收得率,节约脱氧剂及合金元素,改善钢质量,而且脱气处理后一般可缩短热处理时间,获得较好的经济效果实践证明,真空脱气不会增加每吨钢的生产成本,对于一些钢种还会明显地降低成本RH工艺能够准确控制和迅速达到预先规定的冶金目标这对连续浇铸来说十分必要,温度损失小,故在超低碳深冲钢的生产方面发挥着极为重要的作用
[2]
8.
2.4RH设备的转炉车间布置RH设备在转炉车间的布置属多跨平行布置,车间内设有SL喷粉设备与RH设备,二者在同一条车间内部过跨路线上,即便于钢水运送又可以在一条线进行两种或单一精炼过程而同一车间里同一条路线上设有两种以上的精炼装置,可根据不同钢种的质量要求,选择精炼工艺9连铸机设备连铸是把液态钢用连铸机浇注、冷凝、切割直接得到铸坯的工艺它是连接炼钢和轧钢的中间环节,是炼钢厂的重要组成部分连铸生产的正常与否,不但影响到炼钢生产任务的完成,而且也影响到扎材的质量和成材率此外,连铸技术自身的发展还会带动冶金系统其他技术的发展,它对企业结构和产品架构的简化和优化,有着重要和促进的作用
[5]一台连铸机主要是由钢包运载装置、中间包、中间包车、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直装置、切割装置和铸坯运出装置等部分组成的
[5]连铸具有如下优越性1简化生产工序,缩短工艺流程;2降低能耗;3提高综合成材率;4易于实现自动化与机械化;5提高产品质量,扩大钢种
9.1连铸机机型的选择连铸机按结构的外形可分为多点弯曲的立弯式连铸机、立式连铸机、立弯工连铸机、多半径弧形连铸机、弧形连铸机和水平连铸机等本设计选用弧形连铸机
[5]目前国内主要的连铸机型式是弧形连铸机,弧形连铸机的结晶器分为两种——直结晶器和弧形结晶器,如图9-1弧形连铸机的其特点是
①由于布置在1/4圆弧范围内,因此其高度低于立式与立弯式,这就使得它的设备重量较轻,投资费用较低,设备安装与维护方便,因而得到广泛应用
②由于设备高度低,铸坯在凝固过程中承受的钢水静压力相对较小,可减小坯壳因鼓肚变形而产生的内裂与偏析,有利于改善铸坯质量和提高拉速
③弧形连铸机的主要问题在于钢水凝固过程中非金属夹杂物有向内弧聚集的倾向,易造成铸坯内部夹杂物分部不均匀此外,内外弧易产生冷却不均匀,造成铸坯中心偏析而影响铸坯质量
[5]图9-1弧形连铸机结构图
9.2连铸机的主要工艺参数
9.
2.1钢包允许的最大浇注时间钢包允许的最大浇注时间受多种因素影响可按下列经验公式计算min9-1式中——钢包允许的最长浇铸时间,min;G——钢包的容量,t;本设计取转炉公称容量150tƒ——质量系数,对要求严格的钢种ƒ=10,要求较低的钢种ƒ=16,一般取ƒ=10~12本设计取
119.
2.2铸坯断面铸坯断面的形状和尺寸可根据轧材品种和规格、扎材需要的压缩比、适应轧机的能力与成材要求尺寸来确定铸坯的断面尺寸和形状对连铸机的生产力有直接的影响,一般情况下,拉速相等,断面越大,则连铸机生产能力越强;而断面内切圆半径不同,拉速基本一致时,板坯连铸机比方坯连铸机生产力高本设计中的断面大方坯200mm×200mm和板坯200×1500mm
9.
2.3拉坯速度拉坯速度简称拉速以铸机每一流每分钟拉出的铸坯长度m来表示在一定的工艺条件下,为得到最好的经济效益,在寻求最佳拉速时,必须满足两个最基本的要求一是铸坯出结晶器下口时具有一定的坯壳厚度,以防止过大变形和拉漏;二是铸坯内、外部质量良好
[2]拉速分为理论拉速和工作拉速工作拉速应该小于最大理论拉速本设计中只讨论其工作拉速在设计中用下经验公式计算工作拉速9-2式中——工作拉速,m/min;——铸坯横断面周边长,mm;——铸坯横断面面积,mm2——速度换算系数,一般小方坯为65~75,大方坯55~75,板坯55~80,圆坯为45~60,小断面铸坯取上限,大断面铸坯取下限
[2]则利用上式可计算出工作拉速板坯m/min;方坯m/min;
9.
2.4连铸机的流数钢包容量确定,则允许的最大浇注时间也是确定的;铸坯断面确定,则工作拉速也是确定的,所以为保证钢包内钢水能在规定时间浇完,往往需要一台连铸机同时浇注几根(流)铸坯当一台连铸机的铸坯断面尺寸确定时,其流数N的计算式如下9-3其中G—钢包容量(t);t—钢包浇注时间(min),一般t≤Tmax,取70min;F—铸坯断面面积,mm2;ν—该断面的工作拉速,m/min;ρ—铸坯的密度,镇静钢为
7.6~
7.8t/m3,一般取
7.8;
[2]大方坯板坯≈2流
9.3铸坯的液面深度和冶金长度
9.
3.1铸坯的液相深度铸坯在连铸机内的运动方式是边运动变凝固的,运动过程中铸坯内形成了很长的液相穴(即液芯长度)液相深度指结晶器液面到铸坯完全凝固点的长度它是确定弧形连铸机弧形半径和二次冷却区长度的一个重要工艺参数板坯m;9-4大方坯m;9-5式中——铸坯厚度,mm;——铸坯液芯长度,m;——工作拉速,m/min;——综合凝固系数,mm/,一般为24~30mm/本设计中板坯取25,大方坯取
28.
9.
3.2连铸机的冶金长度≈液相深度9-6由上式可以看出,铸坯的液相深度与铸坯的厚度、拉速和冷却强度有关,当增加冷却强度时有助于缩短液芯长度如果铸坯越厚拉速越大,则液相深度就越长,连铸机的长度也越长,就会增加经济投入所以适当地选取拉速是减少成本的根本措施
[2]
9.4弧形半径连铸机弧形半径是指铸机弯曲时的外弧曲率半径,它是弧形连铸机的重要参数之一弧形半径R=kD主要取决于铸坯的厚度式中k——系数,根据目前连铸机设计水平,k值在35~45波动,一般中小型铸坯取k=30~36,大板坯取k=40~45,碳素钢取下限,特殊钢取上限本设计中板坯k取40,大方坯k取35
[2]D——铸坯厚度,mm代入数据得板坯R=kD=40×200=8000mm=
8.0m9-7大方坯R=kD=35×200=7000mm=
7.0m9-
89.5连铸机生产能力的确定
9.
5.1连铸浇注周期计算连铸浇注周期时间包括浇注时间和准备时间9-9式中——浇注周期,min;——准备时间,min,指从上一炉次中间包浇完至下一连铸炉次开浇的间隔;一般方坯为15~38min,板坯25~45min;——平均连浇炉数,就提高连铸机产量而言,连浇炉数越多,铸机产量就越高,但考虑到连铸机抗高温蠕变能力以及合理调配和均衡组织生产,取n=4;
[5]——单炉浇注时间,min
①单炉连浇时间按下式计算9-10式中——平均每炉产钢水量,t本设计中为150t;——铸坯宽度,m;——铸坯厚度,m;——铸坯密度,t/m3,取=
7.8;——工作拉速,m/min;——流数由上面的公式,代入数据可得方坯min板坯
②准备时间的确定准备时间是从上一炉浇注的中间包水口关闭到下一炉浇注时完成结晶器内引锭头的密度为止所需要的辅助操作时间a、尾坯封顶及拉出尾坯中间包车开走一般为1minb、清理连铸机作业时间取为5minc、送入引锭杆采用上装引锭杆作业时间取15min,它可以与拉尾坯和清扫结晶器的作业同时进行,待尾坯拉完,引锭杆边装完不需要另外作业时间d、堵塞引锭杆引锭头送入结晶器后,先定位,然后用石棉绳堵塞引锭周边和结晶器内壁的空隙,再铺上一层清洁废钢取5mine、钢包定位并装长水口钢包回转台放上满包钢水后,旋转180°到浇注为止,并利用安装设备安装好钢包的长水口,作业时间取2minf、向中间包注钢水长水口安装完后,开启滑动水口向中间包注钢水,待钢水到达中间包工作液面高度的2/3时,打开中间包水口开始浇钢,作业时间取为2min综上所述,准备时间t1=30min则浇注周期大方坯板坯
9.
5.2连铸机的作业率连铸机投资费用、产量、每吨铸坯的操作费用都直接受到连铸机的作业率影响所以欲获得较高的作业率,就必须采用多炉连浇作业率按下式计算9-11式中——连铸机年作业率,%;T1——连铸机年准备工作时间,h;T2——连铸机年浇注时间,h;T3——连铸机年非作业时间,h,推荐值在
20.5~
24.5%本设计取21%T0——年日历事件,8760h由上式可得连铸机作业率一般为小方坯连铸机60%~80%,大方坯连铸机60%~85%,板坯连铸机70%~85%
[2]
9.
5.3连铸坯收得率在连铸生产过程中,从钢水到合格铸坯由于存在钢包和中间包的残钢、铸坯的切头和切尾、氧化铁皮、短尺和缺陷铸坯的报废等因素,最终的产钢量有所损失通过多炉连浇可以降低金属损失率,提高铸坯的收得率计算式如下9-12式中Y——连铸坯收得率,%;Y1——铸坯成坯率,%本设计取98%;Y2——铸坯合格率,%本设计取98%带入数据可得
9.
5.4连铸机生产能力的计算
①方坯连铸机的理论小时产量9-13板坯连铸机的理论小时产量9-14=
190.94(t/h)式中Q——连铸机理论小时产量,t/h;N——流数;B——铸坯宽度,m;D——铸坯厚度,m;V——工作拉速,m/min;——铸坯密度,t/m3,取
7.8
②连铸机的平均日产量9-15带入数据得方坯连铸机的平均日产量=
3234.72t/d板坯连铸机的平均日产量=
4342.56t/d
③方坯连铸机的平均年产量9-16=
932731.51t/a板坯连铸机的平均年产量9-17=
1252177.18t/a式中P——连铸机平均年产量,t/a;365——一年的日历时间,d;A——连铸机的平均日产量,t/d;——连铸机年作业率,%经计算,本设计须采用方坯连铸机2台,板坯连铸机1台
9.6连铸机主要设备
9.
6.1中间包容量的确定中间包容量一般可按下式计算9-18式中F——铸坯断面面积,m2;v——工作拉速,m/min;ρ——钢水密度,t/m³;t——更换钢包时间,min;一般为
0.5~2min,本设计取1minN——流数代入数据得
9.
6.2中间包的主要尺寸中间包的高度主要取决于包内钢水的深度钢水深度一般应不小于500~600mm,钢液面离上口距离约200mm左右为了使钢水在中间包停留时间延长,有利于夹杂物上浮,目前中间包向大容量、深熔池(1m以上)的方向发展中间包长度主要取决于连铸机流数和流间距;水口中心离中间包壁约200mm中间包宽度应保证钢水由钢包注入时,注入点到中间包水口的距离不小于500mm,并尽可能使注入点到每个水口的距离相等中间包包壁一般有10%~20%的倒锥度
[2]
9.
6.3结晶器的选择结晶器是连铸设备中最关键的部件,主要起着铸坯成形的作用结晶器可分为直形和弧形等形式,厚度方向比铸坯断面达3%,宽度方向比铸坯断面大2%,结晶器一般为700~900mm,小断面取下限,大断面取上限本设计选直形结晶器,倒锥振动方式
[2]
9.7连铸操作规程第
一、在连铸机准备生产时,首先要通知电气室送电;第
二、在铸机的P1上结晶器冷却水、设备冷却水的水路应处于开通状态,在各流的P3上其二冷水气动阀应为关闭状态,铸机各水冷回路的手动阀门应为打开状态,然后通知水泵房供水;第
三、通知燃气站、氧气站、空压站等向连铸供气;第
四、启动铸机液压站、铸机排蒸风机、铸机润滑系统
(1)送引锭杆准备a、手动打开液压站冷却水阀门,在AC7上通过泵组选择开关选择工作泵,按下“开”按钮,则主机液压站启动,系统打循环,且状态正常,则AC1上“液压站”指示灯亮b、在AC3上将拉矫机的拉矫辊“自动-抬起”置“抬起”位“高压-自动”控制开关置“自动”位,“脱坯辊”的“抬起-自动”控制开关置“抬起”位c、AB1上送引锭方式选择开关应在“远控”位,AC3上“远控”灯亮
(2)送引锭杆a、将P3上的铸机状态置于“送引锭”位,则P3不能控制拉矫机及结晶器振动装置b、在P10上使铸机液压站启动,若主机液压站系统压力正常,则P4上液压站运行指示灯亮c、在P4上将拉矫辊位置开关及压力开关,分离辊的位置开关均置于“自动”位,则上拉矫辊及分离辊均自动抬起d、将P9上开关置于“遥控”位,则拉矫机电机受P4控制e、当上述准备完成,则P4上该流“送引锭准备完成”批示灯亮,此时可P4上送引锭三位自复位开关进行送引锭杆操作f、将P4的送引锭杆开关旋至“送引锭”位并保持,则存放电机反转启动,以快速方式送引锭杆,当引锭杆离开存放装置下行程开关时,存放电机停转,引锭杆停,同时上拉矫辊自动压下此时应将“送引锭”开关松开,让其回到“停”位,延时5秒后再将此开关打到“送”位,则拉矫电机和存放电机同时快速运转引锭,当引锭杆送入二冷室内一定位置时,操纵P9将送引锭方式由“就地”,则拉矫机转归P9控制,同时拉矫机电机及存放电机停g、当操作工在二冷室内完成上引锭帽、引锭钩等工作后,检查引锭头固定销是否由P9上的点动按钮“送”、“回”启动拉矫机慢速将引锭杆送入结晶器内150~180mm的位置上,再将P9上的开关置“遥控”位,则拉矫机电机又转归P4控制h、在“送引锭”状态下也可将引锭杆送回存放位置
①当引锭杆还未送入拉矫机,可将P4的三位自复位开关旋至“回”位并保持,则存放电机启动,引锭杆快速返回存放装置.当其碰存放停止位行程开关自动停
②若引锭杆已离开存放装置下行程开关,此时应将P4上的三位自复位开关旋至“回”位并保持,则拉矫机电机启动,引锭杆向存放装置输送,当其碰存放装置下行程开关时,拉矫辊自动抬起,延时5秒存放电机快速启动,将引锭杆送至存放位,碰存放停止位行程开关时,存放电机停
(3)浇铸a、首先关闭中间包烘烤器,再一次检查确认塞棒固定是否可靠、中间包水口附近是否有杂物,然后使中间包就位对中,操作工在主操作平台操纵P
7、P8,将已准备好的中间包车送至结晶器上方浇铸位置,并使中间包水口和结晶器对中b、将温度和成分均合格的钢水吊上钢包回转台,大包操作平台上操纵P2,将满包钢水送至浇铸位;由大包工测取铸台大包温度需要弱吹氩的钢种钢包吊上铸台,接上氩气管,打开氩气,通过控制室的监视屏幕观察氩气搅拌情况,至渣面有少量波动即可;中间包浇次第一包,在氩气搅拌调节正常后,测温,视温度情况确定弱吹氩时间,其余炉次正常对接后测温,根据温度确定开浇时间c、在P3上将铸机工作状态置于“浇铸”位,则P4及P9不再能控制拉矫机电机了此时若在P1上已将结晶器冷却水、设备冷却水及二冷风机打开,则P1及P3上“浇铸准备完成”指示灯亮此时在P3上预设好开浇速度d、由大包操作工打开钢包滑动水口,使钢水注入中间包内当中间包内钢液深度达以400㎜后,开启中间包塞棒,钢水注入结晶器内e、当结晶器内钢水液面上升到离结晶器上口~100㎜高度后,在该流P3上按下“开浇”按钮,同时将“二冷水”控制开关置于“开”位,则浇铸正式开始f、当按过P3上“开浇”灯灯光按钮则同时有如下现象
①“开浇”灯光按钮的灯亮(此灯停浇状态则灭)
②该流结晶器振动装置以80~20次/分的频率振动
③该流拉矫机电机正向启动,拉矫机以在P3上通过拉速设定钮所设定的速度起步拉坯g、根据开浇的情况,可调P3上拉速旋钮将拉坯速度逐步调至正常值在此过程中,当拉速V调至≥
1.0m/min时,则结晶器振动频率按照f=80-120V(次/分)的规律跟随拉速的变化而变化,拉速的调节范围
0.3~
3.5m/min结晶振动频率的调节范围80~240次/分h、铸坯随着引锭杆的下移而被拉出结晶器,引锭杆向存放位置运动,当引锭杆碰存放装置下行程开关时存放装置电机慢速(1m/min)正向起动(注意当拉矫机拉坯速度小于或等于1m/min时存放装置电机不起动);当引锭杆碰存放装置脱坯位行程开关时,存放装置电机停,同时脱坯辊压下,延时3~12秒(可调)将P4上“送引锭杆”-“停”-“返回”三位自复位选择开关置“返回”位,存放装置电机启动,碰停止位光电开关时停,拉矫辊压力自动转换成低压i、当分离辊一次动作不能使铸坯与引锭头分离,则要在P4上将分离辊开关先打至“抬起”,再打至“自动”,以便分离辊再压下一次,分离后的铸坯进入切前辊道j、若在开浇以后要停机,则按一下P3上“停浇”钮,则拉矫机和结晶器振动装置停下来,(若当时引锭杆存放电机正处于运状状态,则其也一起停下来)此后如又在P3上按一下“开浇”钮,则拉矫机和结晶器振动装置、引锭杆存放电机又恢复为停浇之前的状态k、无论是“送引锭”状态还是在浇铸状态,只要引锭杆已离开引锭杆存放下行程开关,则P10上液压站“停”按钮失效,且P4上拉矫辊“抬起”操作也无效l、当铸坯向前进入切割前夹持辊后,在P5将夹持辊的“压下”钮按一下,则夹持辊压下,且“压下”钮灯亮m、在准备切割之前,人工先打开点火燃气并将其点燃当铸坯坯头进入到火切机的一不定的位置时,按下P5上的“切割”钮,则火切机夹住铸坯开始切割坯头,此后火切机可自动地按定尺长度切割铸坯当火切机某些行程开关失灵而又不能及时修复时,可通过“切割”及“返回”钮人工控制切割n、切割后的铸坯被输送辊道输送至出坯辊道一般输送辊
(一)开关置于“自动”或“正转”位,这样每当铸坯被子切断时切后辊道
(一)就将其向前输送;而由于某种原因需要切后辊
(一)反转时,则可将切后辊
(一)开关打至“反转”切后辊
(二)则一般情况下从浇铸生产开始一直到结束使其保持正转即可o、出坯操作出坯操作在P6上进行,在铸机生产过程中,出坯辊道在铸坯切断以后才启动,严禁处于连续正转的状态当出坯辊道上有铸坯到达时,翻钢机将铸坯翻上翻转冷床,翻转冷床翻转一次,铸坯到收集冷床存满3~4支坯,再由天车吊走堆放
(4)结束浇铸当中间包一个浇次结束,连铸机按下述步骤停机a、当大包操作工观察到钢包水口开始浇完时,关闭钢包滑动水口,操作P2使回转台将空包由浇铸位转至受位,通知天车将空包吊走b、在中间包钢液位小于400mm,停止向结晶器加入保护渣c、当中间罐内钢水深度≤150mm时,立即关闭中间包塞棒,如水口有关不死现象,则用堵锥堵住水口,并操作P7或P8将中间罐车开至烘烤准备位d、铸坯按该浇次的拉速正常拉下e、当铸坯尾端通过拉矫机时,则按P3上“停浇”按钮,该流拉矫机和振动装置同时停止工作,将二冷水开关打到“关”位,停止供给二冷水,并将铸机工作状态置于“送引锭”位,如有两小时以上的长时间停机,在P1上关掉二冷室排气风机f、在P5上将切前辊道置于”正转”位,则切前辊道正向运转,将尾坯送至切割区切割g、当尾坯被切断后经切后辊道送往出坯区,当最后一根坯被移坯车移眼下冷床上时,如超过3小时的长时间停机则可通知液压站在P10将液压站停机,通知水泵房停止向连铸机冷却水系统供水至此连铸机的浇铸过程结束,准备下一个浇次的生产10炼钢车间烟气净化与回收炼钢过程中炉内反应激烈,产生的炉气量大吹炼过程中铁水中的碳等元素发生激烈地氧化,产生大量的CO和少量的CO2气体,随同其他气体一起构成炉气同时部分铁被氧化形成微小的氧化铁尘粒这种烟气温度高、气体多、含尘量大,具有毒性和爆炸性如果不经净化处理而随意排到大气中,一则污染环境,二则烟气中含有许多可回收利用的物质,如果不回收利用,也是一种能源的浪费因此,烟气净化及回收也是一项降低成本的手段
10.1烟气净化方案选择
10.
1.1转炉烟气净化方法转炉烟气从炉口逸出,在进入烟罩过程中或然烧,或不燃烧,或部分燃烧,然后经过汽化冷却烟道或水冷烟道,温度有所下降;进入净化系统后,烟气还需要进一步冷却,以有利于提高净化效率,简化净化设备系统
①炉口附近烟气处理方法炉口附近烟气处理方法有全燃烧法、半燃烧法和未燃烧法本设计中选用的是未燃法未燃法回收煤气,利用余热在炉气从炉口进入烟罩过程中,尽量不吸入空气,以防止CO燃烧或煤气爆炸烟气通过汽化冷却器温度降低到900~1000℃,再进入干法净化系统进一步冷却和除尘净化净化后煤气经加压后送出使用
②转炉烟气净化方法转炉烟气净化方法有全湿法、半干半湿法和全干法本设计采用全干法除尘系统全干法,在净化过程中烟气完全不与水相遇布袋除尘、干法静电除尘均为全干法除尘全干法除尘可以得到干灰,无需设置污水、泥浆处理设备
10.2烟气净化系统
10.
2.1国内外转炉炼钢烟尘处理系统概况随着氧气转炉炼钢生产的发展及炼钢工艺的日趋完善,相应的除尘技术也在不断地发展完善目前,氧气转炉炼钢的净化回收主要有两种方法,一种是煤气湿法OG法净化回收系统,一种是煤气干法LT法净化回收系统本设计采用LT法LT法系统主要是由烟气冷却、净化回收和粉尘压块3大部分组成,烟气经冷却烟道的温度由1450℃左右降至800~1000℃,然后进入烟气净化系统烟气净化系统由蒸发冷却器和圆筒型电除尘器组成,烟气温度通过蒸发冷却器后降至180~200℃,同时通过调质处理,降低了烟尘的电阻率,收集了粗粉尘烟气经过这一初步处理后,进入圆筒型电除尘器,进行进一步净化,使其含尘质量浓度降至10mg/m3以下,从而达到最佳的除尘效率蒸发冷却器和圆筒型电除尘器捕集的粉尘,经输送机送到压块站,在回转窑中将粉尘加热到500~600℃,采用热压块的方式将粉尘压制成型,成型的粉块可直接用于转炉炼钢LT法与OG法相比的主要优点一是除尘净化效率高,粉尘质量浓度降至10mg/m3以下;二是该系统全部采用干法处理,不存在二次污染和污水处理;三是系统阻损小,煤气发热值高,回收粉尘可直接利用,降低了能耗;四是系统简化,占地面积小,便于管理和维护因此,LT法干法除尘技术比OG法湿法除尘技术有更高的经济效益和环境效益,从而获得世界各国的普遍重视和采用LT法净化回收技术在国际上己被认定为今后的发展方向,它可以部分或完全补偿转炉炼钢过程的全部能耗,有望实现转炉无能耗炼钢的目标
[6]本着节能及环保两方面的考虑,本设计将采用转炉煤气干法除尘系统图10-1为静电干法除尘系统图10-1干法静电除尘系统
10.3烟气净化系统主要设备
10.
3.1烟气冷却设备转炉炉气温度在1500℃左右,炉气离开炉口进入烟罩时,由于吸入空气使炉气中的CO部分或全部燃烧,烟气温度可能更高高温烟气体积大,单位体积的含尘量低,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目前新设计的转炉,多采用汽化冷却烟道汽化冷却烟道是由无缝钢管排列围城的筒状烟道,其结构有水管式、隔板管式和密排管式转炉冶炼时,含有大量CO的高温烟气冷却后才能满足干法除尘系统的运行条件蒸发冷却器入口的烟气温度为850~1200℃,出口温度约为200℃才能达到静电除尘器的条件为此,采用若干个双流喷嘴调节最佳水量降温双流喷嘴的水量可根据进入蒸发冷却器内的干燥气体的热含量随时调整通入的蒸汽使水雾化成细小的水滴,水滴受烟气加热被蒸发,在汽化过程中吸收烟气的热量,从而降低烟气温度蒸发冷却器除了冷却烟气外,还可依靠气流的减速以及进口处水滴对烟尘的润湿将粗颗粒的烟尘分离出去,达到除尘的目的灰尘聚积在蒸发冷却器底部由链式输送机输出蒸发冷却器还有对烟气进行调节改善的功能,即在降低气体温度的同时提高其露点,改变粉尘比电阻,有利于在静电除尘器中将粉尘分离出来除了烟气冷却和调节以外,占烟气中总灰尘含量约40%的粗灰也在蒸发冷却器中进行收集
[7]
10.
3.2烟气净化设备
①除尘器除尘器有旋风除尘器、平面旋风除尘器、文氏管除尘器、静电除尘器、布袋除尘器等本设计中使用的是静电除尘器,其结构如图10-2静电除尘器具有效率高,稳定性好,不受气量波动的影响等特点,最适合捕集小于1μm的烟尘,处理气体量大,阻力小(一般在300pa以下)国外采用静电除尘器的较多静电除尘器的工作原理一般以导线作放电电极,以金属管或金属板作集尘电极,由于两个电极形状不同,造成了不均匀电场,在导线附近,电力线密集,电场强度较大,使正电荷束缚在导线附近,在空间则电子或负离子较多,于是在空间通过的烟尘大部分捕获了电子,带上负电荷,得以向正极移动,到达正极时,即失去了电子儿沉降到点击表面,达到烟气与烟尘分离的目的
②煤气冷却器煤气冷却器在静电除尘器后主要起洗涤降温作用,把经过静电除尘器除尘的合格烟气150~200℃降温到70~80℃后排入煤气柜煤气冷却器内上部装有两层喷水系统,合格烟气从煤气冷却器下部进入顶部排出,从而达到降温作用
[8]
③煤气回收设备转炉煤气回收设备主要是指煤气柜和回火防止器为了保证煤气柜安全运转,储气量不得超过煤气柜容量的95%,需要安装有自动放散装置来保证贮气柜的安全在控制入柜煤气含氧量和杜绝火种的同时,还应防止煤气用户回火造成贮气柜爆炸的可能性,因此在煤气加压机和煤气用户之间加一个回火防止器
④除尘风机与放散烟囱除尘风机是转炉烟气净化系统的关键设备,是烟气在整个净化系统中流动的动力来源除尘风机应按如下原则选择
(1)要求在调节抽风量时,其压力变化不大,同时当风机在小风量运转时不喘震;
(2)具有良好的密封和防爆性能,
(3)叶轮、外壳具有较高的抗磨性和一定的耐腐蚀性;
(4)机壳上应该设有水冲洗或其他清灰装置;
(5)具有良好的抗振性放散烟囱的选择规则
(1)烟囱高度的确定一般工业用烟囱只高于周围100m内最高建筑3~6米即可,对转炉用放散烟囱,考虑到其含有大量烟尘和CO,应高于一般工业烟囱20~30m
(2)放散烟囱结构形式的选择风机和烟囱的布置方式有布置在转炉楼层中部或上部,也有布置在地面上的,为了降低建筑结构造价和维护费用,以采用地面布置较好本设计采用地面布置的方案
(3)烟囱直径的确定放散烟囱的直径应根据以下两个因素决定1)为防止烟囱煤气回火的发生,烟囱内最低气速(12~18m/s)应大于回火速度2)为保证煤气的回收质量,回收系统与放散系统的阻力应相对平衡,以免引起烟罩口压力波动,即在回收期或放散期,都能使烟罩口处于微正压状态,避免吸入空气11转炉车间主厂房的工艺布置及尺寸
11.1转炉车间主厂房工艺布置现代转炉全连铸车间主厂房各跨间的组成一般包括转炉炉渣间、转炉废钢间、转炉供铁水间、装料跨、转炉跨、炉外精炼跨、钢水分配跨、连铸跨、连铸切坯跨、连铸出坯跨、连铸精整跨、中间包维修跨、连铸设备维修跨、铁水预处理间、除尘与水处理设施、设备维修间和其他公用设施等其中中间包维修跨和连铸设备维修跨往往是连铸跨两端的一段;转炉废钢间和转炉供铁水间也可能是装料跨的两端作为转炉全连铸车间的主厂房,各跨间的排列一般在独立的炉渣间后,依次为装料跨、转炉跨、炉外精炼跨、钢水分配跨、连铸跨、连铸切坯跨、连铸出坯跨和连铸精整跨等,它们彼此相连而平行排列,然后再与热连轧厂相靠毗连
11.2装料跨布置
11.
2.1铁水供应与铁水预处理布置铁水是转炉炼钢的主要原料,它由高炉经铁水罐车或混铁车运入炼钢厂,然后转倒入兑铁包,再兑入转炉内;对于中小型转炉,有的要经混铁炉存放后再倒入兑铁包本设计采用的是混铁车运输铁水
①混铁车出铁间该系统一般包括脱硫站(间),倒渣站和铁水倒罐站(混铁车间),如图11-1所示铁水倒罐站一般设于转炉车间加料跨外侧的披屋内披屋地下设受铁坑,通过坑内铁道与加料跨连接脱硫站和倒渣站布置在高炉与铁水倒罐站之间图11-1采用混铁车方案时(布置在装料跨侧跨内)铁水供应系统图1-脱硫间2-倒渣站3-铁水倒罐站4-主厂房装料跨供应铁水的工艺过程高炉铁水出到混铁车内,由铁路机车牵引到脱硫站进行铁水预处理后运送到铁水倒罐站,不需要预处理的铁水直接运送到铁水倒罐站当转炉需要铁水时,倒入倒罐站地下受铁坑内移送车上的铁水罐内,然后,移送到转炉加料跨,用天车吊起来运至炉前兑入转炉内混铁车再返回高炉待用混铁车残存渣子间隔2~3次(不需脱硫的间隔10次)送到倒渣站倒渣铁水倒罐站内一般设两条运输线,受铁坑内设两条移送线,站内有两个转注位置,可同时停放四辆混铁车,分别向位于两车间的两个转注口倒铁水
②铁水预处理混铁车方案进行铁水预处理时,一般包括铁水预处理间
2、倒渣站3和铁水倒罐站4铁水预处理间脱硫或同时脱硫脱磷和倒渣站大多位于炼铁车间与铁水倒罐站之间,且彼此平行布置一般情况下,经处理后的混铁车,每隔2~3次送到倒渣站倒渣不需预处理的混铁车每隔10次左右送到倒渣站倒渣混铁车出铁间(铁水倒罐站)一般布置在原料跨一端的外侧厂房内,铁道线与厂房列柱线平行混铁车出铁间内一般设有二条运输线和与其垂直布置的受铁坑又叫铁水坑受铁坑位于铁水线下面,一个受铁坑有两个铁水转注位置混铁车出铁间剖面尺寸见图
2.图11-2铁水预处理站示意图1-喷粉枪;2-配电站;3-操作室;4-高位料仓;5-喷粉罐;6-铁水车
11.
2.2废钢供应布置废钢供应有以下布置类型
①废钢间为装料跨的延长部分,废钢经铁路线或公路线运进废钢间小型转炉用吊车磁盘将废钢卸放地面存放或卸入废钢槽内待用,此多用于小型炉
②废钢间建在毗连装料跨一端的平行跨内,废钢运入车间和废钢装槽后,经废钢槽传送车送入装料跨待用
③在装料跨一端的外侧建独立的废钢间(一般垂直于装料跨),此多用于废钢用量大的大型转炉钢厂废钢由大型自卸汽车运入,废钢装槽后,经废钢槽传送车送入装料跨待用本设计采用这种布置方式
④还有一些是不靠近装料跨的独立废钢间,经各种车辆将废钢槽送入装料跨这种情况一般都是受地形条件限制而因地制宜,其缺点是运送废钢槽时间稍长
11.
2.3出渣方式为了减少污染和综合利用,对转炉炼钢炉渣的处理一直在研究和改进含磷高的炉渣可以作为化肥的原料,含钒高的炉渣可以从中提钒,高碱度炉渣可供高炉及转炉配料,炉渣中游泳物质提取后的剩余物还可以做建筑材料等
11.
2.4装料跨尺寸装料跨厂房的长度为铁水供应区、废钢供应区和转炉加料区三者长度之和,并加上两端检修吊车所需的长度
[2]装料跨厂房的宽度取决于转炉容量及工艺布置,一般在21~27m之间若采用混铁炉,则取决于该工段的宽度;若采用混铁车,则取决于兑铁水、加废钢以及受铁坑所占的宽度
(1)加料跨轨面标高本设计采用混铁车,吊车轨面标高应保证能将铁水包中的铁水全部兑入转炉,如图3铁水吊车轨面标高Hm为11-1式中h1——铁水吊车主钩升高极限,m;取h2——安全距离,一般取1m;h3——兑铁水时铁水包耳轴中心至转炉耳轴水平中心线的距离,m;h4——转炉耳轴中标高,m本设计取27m
(2)加料跨的跨度由铁水供应、转炉炉前操作和废钢场地三个方面的要求确定,取加料跨跨度为28m
(3)加料跨的长度加料跨长度计算公式L=L1+L2+L311-2式中L1——转炉工段长度;L2——铁水供应工段长度;L3——废钢工段长度,根据废钢来源、在车间贮存天数和转炉用废钢量确定本设计取L=100m
11.3转炉跨布置转炉跨是钢铁厂主厂房中最重要的一部分,转炉、转炉倾动系统、散状料供应系统、供氧系统、底吹气系统、烟气净化系统、铁合金供应系统等很多重要的生产设备和辅助设备都布置在这里,有的钢厂还在此跨内布置有拆修炉设备和炉外精炼设备因此转炉跨也是炼钢主厂房中厂房最高,有多层平台,结构最复杂,技术高密集,投资额度最大的一个重要跨间,必须精心设计,使各项工艺操作能顺利进行
11.
3.1转炉跨的位置转炉跨的位置布置类型从跨间排列次序看,有将转炉跨排列在装料跨之前的最外侧和排列在装料跨与浇注跨之间两种转炉跨在主厂房中位于装料跨与浇注跨之间为多数钢厂所采用,有利于将真空处理等炉外精炼装置和大转盘铁水脱P、S设施的全部或大部分设备安排在转炉跨两端;对于大型转炉厂,可在装料跨外侧布置独立的废钢间和混铁车出铁间本设计采用转炉跨在主厂房中位于装料跨与浇注跨之间的布置方式以下几个参数对转炉在车间的位置的确定十分重要转炉中心线至柱子纵向行列线之间的距离L——转炉在横向位置;转炉耳轴中心标高,转炉在纵向位置及炉间距
11.
3.2转炉跨的横向布置横向布置是指跨间横向柱列中心线之间的布置
①转炉在横向上的位置如图11-3所示,转炉应布置在靠近原料跨,转炉中心线与靠近原料跨的厂房纵向柱列中心线的距离a,既要保证原料跨的吊车能顺利向转炉兑入铁水和加入废钢,又要在可能条件下,尽量保持足够大的距离,以便较好地布置氧枪升降机构,保证氧枪和副枪的正常工作
[2]a值的关系式为11-2式中——转炉倾动到30°~45°受铁位置时,炉口内沿到转炉耳轴中心线的水平距;——铁水罐内全部铁水兑入转炉时,罐嘴前沿到铁水罐耳轴中心线的水平距离;——兑铁水吊车钩中心线至吊车轨道中心线的极限尺寸;——吊车轨道中心线与厂房柱子中心线的距离我国已投产的30~300t转炉的a值见表11-1图11-3转炉中心线与厂房柱子纵向行列线间的距表11-1不同转炉容量与a值的关系转炉容量/t3050120150300a值/m
0.
81.15~
1.
251.
71.
902.70本设计中取
1.90m
②枪巷、料巷和烟道巷的布置转炉跨的布置类型从跨间横向看,除转炉之外有三大部分(即氧枪系统、散状料加料系统和除尘烟道)将跨宽分成三个巷道,可称为枪巷、料巷和烟道巷,枪巷自然位于转炉炉口上方三巷之间的布置次序,一般有三种方式枪巷、料巷、烟道巷;枪巷、烟道巷、料巷,和料巷、枪巷、烟道巷通过综合考虑,本设计采用最为广泛的枪巷、料巷、烟道巷的排列方式其特点是散状料(石灰、萤石、白云石、铁矿石等)从汇料漏斗内在打开阀门后,可以直接经溜槽加入炉内,铁合金加入钢包的距离也近且方便;汽化烟道和除尘器布置在转炉跨后部,有利于跨外上方的发展如有的厂将锅炉汽包等布置在出钢跨厂房的顶上,或者除尘烟道弯下时也可以经转炉操作平台下方,向前送出主厂房外
[2]图11-4为日本君津钢厂剖面图,它所采用的正是这种布置方式图11-4日本君津钢厂剖面图
③烟罩、烟道和氧枪、副枪的布置为了便于氧枪和副枪穿过烟罩插入转炉内,和换枪方便,烟罩和烟道通常沿跨间横向朝炉后弯曲氧枪通道宽度约1m左右,而且副枪总是布置在靠烟道一侧,如图11-5图11-5氧枪总长和行程示意图1—氧枪;2—副枪
④高位料仓的布置散状料的各个高位料仓一般是沿炉子跨纵向布置,在其顶部有分配皮带机或振动管通过,因此,高位料仓只能布置在紧靠固定烟道的前面或后面前者高位料仓中心线与转炉中心线的距离小,加料溜槽倾角大,便于实现重力加料,但烟道倾角较小,易于积渣灰后者烟道倾角较大,不易积灰,但高位料仓的标高应提高
[2]本设计采用高位料仓布置在紧靠固定烟道后面的布置方式
⑤除尘系统设备布置除尘系统大多布置于炉子跨内,其布置与除尘系统类型有关此外,还应留出必要的设备检修空间和人行通道等转炉跨的跨度一般为12~24m,主要依据转炉容量大小和该跨内各设备的布置要求来确定根据本设计中转炉炉型计算及综合考虑选取转炉跨度为24m
11.
3.3转炉跨纵向布置纵向布置首先得考虑转炉的布置转炉沿厂房纵向柱列线排成一行,每座转炉及其倾动机构安装在厂房两根柱子之间,所以,转炉的中心距即为它所在那一段转炉跨的柱间距;如果中心矩大于厂房标准柱距,则在这一段应设特殊柱距,以满足安置转炉的需要此外,确定转炉中心距还应考虑两相邻转炉的操作条件转炉中心距可按表2规定选取
[2]表11-2转炉中心距转炉公称容量/t3×302×502×1203×300炉子中心距/m15~18182427~30本设计选用公称直径为150t转炉,所以根据上表可以选用转炉中心距为25m
11.
3.4转炉跨各层平台的布置由于转炉跨内设备较多,应根据它们的安装、维修以及操作要求分别设置不同高度的操作平台
①转炉操作平台主要用于炉前工艺操作,应保证取样、测温、观察炉况、补炉、开堵出钢口和向钢包内加合金等作业能顺利进行一般低于耳轴标高
0.8~
1.5m,大炉取上限,小炉取下限国内不同容量转炉操作平台标高参考值见表11-3
[2]表11-3不同容量转炉操作平台标高转炉公称容量,t3050120150210300操作平台标高,m
5.8-
5.
847.0~
7.
599.
959.
410.8耳轴中心线的标高由转炉的最大回转半径高出炉下钢包一定安全距离来确定的转炉耳轴中心线标高Hm的计算如下11-3=
9.95+
0.25+
0.4+
5.7=
16.3m式中——钢包车的台面标高,本设计取
9.95m;——钢包车的台面至塞棒最高点(采用滑动水口时为钢包的上沿)的距离,本设计取
0.25m;——钢包最高点到转炉最大旋转位置的最小安全距离,一般取
0.2~
0.3m,若考虑到为改造成顶底复吹转炉和扩大钢包时留有余地,可取
0.3~
0.5m,本设计取
0.4m;——转炉最大回转半径,可用下述方法确定,如图6所示,当OAOB时,;当OAOB时,经计算R=
5.7m图11-6转炉耳轴中心的标高
②其它系统的各个平台散状料系统的高位料仓平台标高与料仓进料口的标高相同称量漏斗平台和汇兑漏斗平台则视该处相关设备尺寸及其标高来确定烟气净化系统各平台,氧枪和副枪系统各平台,应尽可能利用称量漏斗平台和汇总漏斗平台,必要时也可另设局部平台
[2]
11.
3.5转炉跨吊车轨面标高及转炉跨宽度和长度
①转炉跨吊车轨面标高当转炉只有氧枪系统时,炉子跨的吊车轨面标高m取决于氧枪卷扬系统导向轮中心线的高度,其计算公式为式中——氧枪在最低位置时喷头端面标高,m;取
7.8m——氧枪最大行程,m,由相关设备具体尺寸决定,为便于吹炼后期提起活动烟罩观察火焰,此时烟罩下缘至炉口距离一般取
0.35~
0.55m;——氧枪孔密封口上缘至氧枪喷头上升到最高点位置的高度,为便于换枪和清渣一般取
0.8~
1.0m,本设计取1m;——氧枪总长,m,取18m;——氧枪小车上升到最高点时氧枪吊环中心线至氧枪卷扬系统导向轮最高点的距离及适量的安全距离,m,取1m;——吊车钩的极限位置至吊车轨面的距离,m,取
0.6m代入数据的H=
7.8+18+1+18+1+
0.6=
46.4m
②转炉跨宽度和长度转炉跨因为载荷最重,故为提高支承强度,其宽度当设定窄一些一般情况下,转炉跨是主厂房各跨中最窄的,其宽度与炉子的大小有关根据国内外转炉炼钢厂的实际数据,转炉跨宽度和转炉占用柱距(即两转炉中心距)可归纳分析如表11-4表11-4转炉跨宽度和两转炉间距的关系归纳表炉容量/t30~4550~7080~95100~150160~190200~240尺寸个尺寸个尺寸个尺寸个尺寸个尺寸个两转炉间距统计范围
18.
0518.
0418.
0120.
0221.
0124.
0120.
0124.
0622.
0125.
0226.
0130.
3128.
0130.
0130.
0333.01平均
18.
218.
018.
024.
824.
527.4实用
18.
018.
018.
024.
024.
027.0转炉跨宽度统计范围
6.
018.
0114.
0112.
0115.
0314.
029.
0211.
0113.
0317.
0210.
0212.
0215.
0318.
0415.
0218.
0320.
0221.
0124.02平均
8.
812.
214.
014.
615.
018.5实用
12.
015.
015.
018.0/
24.
018.0/
24.
021.0/
30.0注在烟气除尘系统为干电除尘时,转炉跨占用跨度较宽,则为分母数,否则为分子数转炉跨长度由中段转炉区和两边区组成中段转炉区长度与转炉容量和座数有关,为高跨厂房;而两边区采用低层厂房,一般用于氧枪装配,钢包修砌,建水泵房等结合上表,本设计为公称容量为150吨转炉并且采用“三吹二”制吹炼模式两转炉间距取25m,则转炉跨长度可取75m从建筑上考虑,转炉跨总长度一般与装料跨总长度取齐转炉跨长度对于标准型布置的车间,一般转炉跨与加料跨、浇注跨取齐,取250m
11.4连铸各跨布置连铸技术的发展和进步大大简化了钢浇注的工艺流程和运输组织,新设计的氧气转炉炼钢车间一般都采用全连铸生产方式由于转炉冶炼周期短,为保证充分发挥连铸机的生产能力,在全连铸车间内连铸机一般都是集中布置这种工艺布置比较紧凑,便于使用公用系统,辅助作业及备品堆放便于集中,厂房面积的有效利用率较高现代转炉炼钢厂主厂房中连铸各跨所占地的面积一般都在一半以上连铸机的布置类型基本上可分为横向布置即是指连铸机中心线与厂房纵向柱列线相垂直的布置,还有一种是纵向布置即连铸机中心线与厂房纵向柱列线相平行的布置由于本设计为“三吹二”的转炉全连铸钢厂,板坯连铸机为1台,方坯连铸机2台这样,连铸机采用横向布置,各流连铸坯汇集起来直接向热连轧送坯
11.
4.1连铸浇注跨连铸浇注跨一般有1~2个操作区,操作区两旁一般用于中间包维修与烘烤,其余的区域根据具体要求作适当布置操作区的上部为操作平台,其宽度占据了整个跨间;对于板坯连铸机,如果其冶金长度较长,连铸操作平台甚至伸入到下一个跨间的中部平台上从钢包回转台开始,依次为中间包行走小车或中间包回转台、连铸操作控制室、引锭杆传送车等操作平台下部为连铸机扇形段机架(可设1~2层专用平台供维修用)、供水站、汽化室和液压站等
[2]
11.
4.2连铸出坯跨板坯连铸机的出坯流程一般为拉矫机末→切割机(火焰)→拉坯机→并流装置→去毛刺机→喷印记(转盘)→横移台车→堆垛机→精整区方坯连铸机的出坯流程一般为拉矫机末→刚引锭机→切割机(剪切或火焰)→链引锭机(无钢引锭机时)→传送道(印号机)→出坯床→传送道→转坯机在连铸出坯区的两侧是结晶器和扇形段的检修和调整区,配备有各种检修和供调整用的工作台架本设计,连铸机共占用两跨
11.
4.3连铸精整跨连铸精整跨主要用于板坯的精整清理虽然随着连铸技术的进步,连铸坯的不精整率已经提高到95%以上,但是在长期的批量生产过程中,一些不正常的操作情况如水口结瘤烧氧等,影响到浇注,因而影响铸坯的表面质量,因此有必要进行表面精整清理此项工作主要用火焰清理和手工清理在连铸坯热检测仪对连铸过程中的铸坯表面瑕疵斑疤等缺陷做出可靠的定位、定区后,与检测信息联机的四面火焰清理机可以在线对连铸坯缺陷区作局部清理,这样有利于热送否则,经过精整清理,特别是经过手工清理,连铸坯只能掉队冷送
[2]可以热送的连铸坯,出坯的辊道线要与热连轧线相接除全部辊道有保温罩外,还可能增设隧道式加热炉,以保证所需的稳定的轧制温度;经冷送或温送的铸坯则需经过另外一条辊道线送入轧钢厂加热炉,这两条辊道线的距离即为轧钢步进加热炉的长度
[2]
11.
4.4连铸区域尺寸确定
①连铸机的总长度弧形连铸机的总长度是指结晶器外弧竖直切线到冷床后固定挡板之间的水平距离因为连铸机总长度较大,各段设备高度和维修要求也各不相同,当采用横向布置连铸机时,沿弧形连铸机长度方向只将弧形半径以前的部分布置在浇注跨,其余部分则依次布置在切割、出坯等各跨内弧形连铸机总体尺寸如图7弧形连铸机的总长度m为11-4式中——连铸机圆弧形半径,m——矫直切点至拉矫机最后一个辊子的距离,m,主要由拉矫机类型来决定,当带液芯拉矫时L1较长,小方坯连铸机约取
1.5~
2.0m本设计中取
2.0m;
[2]——拉矫机后至切割区前距离,m,适当加长此段有利于提高拉速小方坯连铸机约
3.5~
5.5m
[2]本设计取
5.5m;——切割区长度,m,如采用火焰切割时,取决于钢种、铸坯断面尺寸和拉速,根据计算而定;如为机械剪切,则取决于设备尺寸小方坯连铸机约取3~4m
[2]本设计取
4.0m;——输出辊道或铸坯等待区长度,m,一般至少大于最大定尺长度的
1.5倍,视具体情况而定
[2]本设计中取12m——冷床或出坯区长度,m,主要取决于最大定尺长度,再增加约1m
[2]本设计取5m其中,方坯的定尺长度取10m,板坯取8m代入数据可得方坯板坯此外,引锭杆的结构型式,导入引出的方法,存放方式等决定了它在连铸机总长中所占位置,应结合具体情况,确定所占的长度与空间图11-7弧形连铸机总体尺寸示意图
②连铸机总高和连铸浇注跨吊车轨面标高连铸机的总高一般是指从拉矫机底座基础面至中间包顶面的高度Hm(见图11-8),计算式如下11-5式中R——连铸机圆弧半径,m,8m;H1——拉矫机底座基础面至铸坯底面距离,取决于出坯的标高和设备尺寸,约取
0.5~
1.0m;
[2]本设计取1mH2——铸机弧形中心至结晶器顶面的距离,常取结晶器高度的一半,如取
0.35~
0.45m;
[2]本设计取
0.4mH3——结晶器顶面至中间包水口升至最高位置时的距离,约取
0.1~
0.2m;
[2]本设计取
0.2mH4——中间包全高,约为
1.0~
1.5m,较大的中间包可达近2m
[2]本设计取
1.5m代入数据得方坯H=8+1+
0.4+
0.2+
1.5=
10.6m板坯H=7+1+
0.4+
0.2+
1.5=
9.6m连铸浇注跨吊车轨面标高为连铸机总高度H,加上钢水包水口至门形钩顶部吊环中心的高度H5,加上吊车主钩的升高极限H6,再加上钢水包水口至中间包顶面的距离和适当的吊车主钩的安全距离(一般约取
1.4~
1.6m)
[2]浇铸平台标高h按下式计算方坯h=H1+R-
0.1=
1.5+8-
0.1=
9.4m板坯h=H1+R-
0.1=
1.5+7-
0.1=
8.4m设计中取浇铸跨、过渡跨、出坯跨跨度均为24m
③连铸区域总宽度连铸区域内的总宽度决定于浇注平台的总长度,这又决定于连铸机的台数和台间距每台连铸机的宽度主要由连铸机流数、流间距而定当车间连铸机为2台或2台以上时,一般采用同一浇注平台
[2]浇注平台的长度要考虑到中间包车的长度及其布置,而连铸机的流数及流间距决定了中间包车的长度通常中间包的浇注位置和烘烤位置之间要有约3m的距离,烘烤区至平台外沿要有约2m空隙因此,对于要求多炉连浇和快速更换中间包的连铸机,每台连铸机配置2个中间包车和2个烘烤区,这样浇注平台的长度应为3倍中间包车长度加10~12m的安全距离
[2]
④连铸区域的总长度沿连铸机纵向布置是以钢水包回转台至冷床固定挡板为止的全部在线设备,它决定了连铸的总长度一般方坯连铸机的车间,其区域总长度小于板坯连铸机;高拉速连铸机所需区域总长度大于低拉速连铸机图11-8浇铸跨标高示意图表11-5车间工艺布置主要数据参数名称单位设计值加料跨长度m100加料跨宽度m28加料跨行车轨面标高m27转炉中心线至柱子纵向列线距离m
1.9耳轴中心线标高m
9.95转炉间距m25转炉跨长度m75转炉跨宽度m24转炉跨行车轨面标高m
46.4转炉操作平台标高m
9.95连铸机总长度m
45.5连铸机总高度m
10.6连铸操作平台标高m
9.4连铸跨宽度m
46.6连铸跨长度m250连铸行车轨面标高m
26.6炼钢厂车间总长度m25012拟订生产组织及安全生产制度
12.1生产组织安排本车间设计实行四组三运转工作制,其工种及人数安排如下
12.
1.1原料部分
①原料工工作任务是运送料、过称、清理料仓、负责原料供给人数每班8人,共32人
②烘烤工工作任务是负责转炉合金料、渣料、散状料、钢包的烘烤人数每班4人,共16人
③库管人员工作任务是管理各种原材料、耐火材料及及设备间包括维修仓库人数共4人
12.
1.2冶炼部分
①冶炼工工作任务是装料、补炉、操作转炉、吹氧记录冶炼数据调度行车等冶炼工作人数每班4人,共16人
②液压工工作任务是水电配送及液体压力、切割等人数每班2人,共8人
③精炼操作工工作任务是LF炉精炼操作、炉料、配电等人数每班4人,共16人
12.
1.3连铸及铸坯精整部分
①连铸工操作连铸机完成将钢液浇注成连铸坯人数每班10人,共40人
②铸坯工工作任务对铸坯进行切割,精整工作等人数每班5人,共20人
③钢包工工作任务对钢包清理、维修工作等人数每班2人,共8人
④机修组工作任务是对全厂及车间的各种设备进行维修和更换人数每班5人,共20人
12.2安全制度的制定
1、“两穿一戴”规范,即戴好安全帽,系好帽带,操作时穿好帆布工作服就,严禁不戴安全帽在现场行走并对区域外来工作人员的安全帽佩戴进行监护
2、特殊岗位作业人员持证上岗,无证人员严禁上岗
3、严禁在吊物下行走和停留;吊物操作过程中,指挥者必须对作业现场进行确认
4、凡接触氧气、煤气时,不准抽烟和携带火种,不准用氧气吹灰,管道附近不准存放易燃易爆物品
5、指挥吊车人员必须佩戴明显标志,手势明确,哨声配合且耳灵具有一定的实际操作经验
6、吊运各种物件时,必须检查吊具是否完好并挂好牢靠,指挥者和其他人员站在安全地方后起吊和下落,避免碰撞落物时待车和物停稳后方可操作,严禁歪拉斜吊
7、挂罐、挂槽时,手不得放在轴钩之间,必须检查南北耳轴挂好后,才能吊起
8、凡检查设备时,必须对周围进行确认,以确保安全
9、外来人员未经允许,不准进入现场,并劝其离开现场
10、各岗位工作时,必须持有设备操作牌,严禁无牌操作
11、消防器材做到随缺随补,并设专人负责保管,不准随便挪作他用消防设施保持完好,严格落实消防责任制
12、开新炉应具备的安全条件氧枪系统、倾动系统、加料设备、钢渣罐车及其它有关设备运转正常并处于工作状态冷却水和汽化冷却系统水流通畅,不漏水、泄水正常各种连锁、报警装置和备用电源处于正常状态各种阀门及各氮封处于正常状态炉下渣道无积水除尘及汽化冷却装置处于正常状态
13、废钢槽内不得积水或有密闭容器,无爆炸物
14、加料时废钢不准超出料槽100mm且无外挂废钢,吊运废钢槽时,废钢槽口向上倾斜15度至30度,回收废喷补管等废钢放入废钢槽内要≤1000mm先加废钢必须前后摇炉三次以上
15、兑铁水、加废钢必须有人指挥,加完废钢后,如槽内有废钢应及时清除
16、兑铁水时,应站在距铁水罐5米以外的安全位置指挥并不得正对炉口第一钩须缓慢兑入,兑铁水不得过急,防止爆炸和钢液外喷,不准铁水罐压炉口
17、废钢潮湿时,先加石灰,再加废钢并摇炉混匀先兑铁水,后加废钢时,废钢必须干燥
18、吹炼过程中不得进入转炉渣道或从水渣道中穿行
19、氧枪操作前认真检查氧压水压及氧枪标尺、编码器,不符合安全条件不准动枪,吹炼过程注意高压水量及水温差变化;发现氧枪大漏时,应先切断氧源、高压水,迅速将氧枪抬起,按下倾动紧停按钮,等待处理故障,严禁摇炉,防止发生爆炸
20、氧枪吹炼时必须保证联锁报警装置正常,严禁将氧枪打到检修位吹炼,吹炼时必须关好后挡火门
21、喷头吃进(凹进)或达到使用寿命时,应按规定要求组织换枪换枪后,应检查高压水量及试氧
22、氧枪、烟罩大漏时,不准摇炉应首先切断漏水水源,并及时组织补焊,待炉内水蒸发后方可摇炉和更换氧枪
23、倒炉时炉前不得有积水,倒炉应缓慢平衡,防止炉渣溅出伤人
24、倒炉前必须确认氧枪已出炉口,避免憋弯、憋漏氧枪
25、倒炉到位确认主令控制器回零位,防止误操作泼钢、泼渣
26、取样时样模应干燥,倒样后样勺应倒尽钢水,平缓放入水槽打样勺残钢渣时,样勺口应朝下,以免钢渣飞溅伤人
27、转炉出钢后应及时出渣,炉内不准留有稀渣;特殊工艺要求留渣时,应有可靠的防喷、防爆措施(溅渣护炉时按规程执行)
28、炉前兑铁水、倒渣及先兑铁水后加废钢时,必须抬起防爆门
29、防爆门抬起后,必须有操作人员负责监护,来往行人不准从炉前经过
30、炉前测温、取样时,必须站在挡火门左右两侧,等转炉停稳且防爆门放下时方可进行作业参考文献
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10.NumberDecember2003Page
22.致谢本次毕业设计是顺利完成大学学业的重要环节,是将本科阶段所学理论知识与实践环节相结合的一次设计通过理论的支撑与实践的实习,我能够更深的认识基础理论与实践的相辅相成作用,对自己所学专业有了全面的了解为将来走上工作岗位和继续深造打下了良好的基础在设计完成之际,特向我的指导老师张倩影致以由衷的感谢!同时,感谢冶金与材料学院的同学,在设计之中你们给予的帮助!最后,还要感谢参与评阅设计的各位老师!不足之处,感谢您们给予指导!学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果尽我所知,除文中已经特别注明引用的内容和致谢的地方外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式注明并表示感谢本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者(本人签名)年月日学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博士学位论文全文数据库出版章程》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库出版章程》以下简称“章程”,愿意将本人的学位论文提交“中国学术期刊(光盘版)电子杂志社”在《中国博士学位论文全文数据库》、《中国优秀硕士学位论文全文数据库》中全文发表和以电子、网络形式公开出版,并同意编入CNKI《中国知识资源总库》,在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网上传播,同意按“章程”规定享受相关权益论文密级□公开□保密(___年__月至__年__月)保密的学位论文在解密后应遵守此协议作者签名_______导师签名______________年_____月_____日_______年_____月_____日独创声明本人郑重声明所呈交的毕业设计论文,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本设计(论文)不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明本声明的法律后果由本人承担 作者签名:二〇一〇年九月二十日 毕业设计(论文)使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版,同意学校保存学位论文的印刷本和电子版,或采用影印、数字化或其它复制手段保存设计(论文);同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计(论文)的部分或全部内容,允许他人依法合理使用(保密论文在解密后遵守此规定) 作者签名:二〇一〇年九月二十日致谢时间飞逝,大学的学习生活很快就要过去,在这四年的学习生活中,收获了很多,而这些成绩的取得是和一直关心帮助我的人分不开的首先非常感谢学校开设这个课题,为本人日后从事计算机方面的工作提供了经验,奠定了基础本次毕业设计大概持续了半年,现在终于到结尾了本次毕业设计是对我大学四年学习下来最好的检验经过这次毕业设计,我的能力有了很大的提高,比如操作能力、分析问题的能力、合作精神、严谨的工作作风等方方面面都有很大的进步这期间凝聚了很多人的心血,在此我表示由衷的感谢没有他们的帮助,我将无法顺利完成这次设计首先,我要特别感谢我的知道郭谦功老师对我的悉心指导,在我的论文书写及设计过程中给了我大量的帮助和指导,为我理清了设计思路和操作方法,并对我所做的课题提出了有效的改进方案郭谦功老师渊博的知识、严谨的作风和诲人不倦的态度给我留下了深刻的印象从他身上,我学到了许多能受益终生的东西再次对周巍老师表示衷心的感谢其次,我要感谢大学四年中所有的任课老师和辅导员在学习期间对我的严格要求,感谢他们对我学习上和生活上的帮助,使我了解了许多专业知识和为人的道理,能够在今后的生活道路上有继续奋斗的力量另外,我还要感谢大学四年和我一起走过的同学朋友对我的关心与支持,与他们一起学习、生活,让我在大学期间生活的很充实,给我留下了很多难忘的回忆最后,我要感谢我的父母对我的关系和理解,如果没有他们在我的学习生涯中的无私奉献和默默支持,我将无法顺利完成今天的学业四年的大学生活就快走入尾声,我们的校园生活就要划上句号,心中是无尽的难舍与眷恋从这里走出,对我的人生来说,将是踏上一个新的征程,要把所学的知识应用到实际工作中去回首四年,取得了些许成绩,生活中有快乐也有艰辛感谢老师四年来对我孜孜不倦的教诲,对我成长的关心和爱护学友情深,情同兄妹四年的风风雨雨,我们一同走过,充满着关爱,给我留下了值得珍藏的最美好的记忆在我的十几年求学历程里,离不开父母的鼓励和支持,是他们辛勤的劳作,无私的付出,为我创造良好的学习条件,我才能顺利完成完成学业,感激他们一直以来对我的抚养与培育最后,我要特别感谢我的导师赵达睿老师、和研究生助教熊伟丽老师是他们在我毕业的最后关头给了我们巨大的帮助与鼓励,给了我很多解决问题的思路,在此表示衷心的感激老师们认真负责的工作态度,严谨的治学精神和深厚的理论水平都使我收益匪浅他无论在理论上还是在实践中,都给与我很大的帮助,使我得到不少的提高这对于我以后的工作和学习都有一种巨大的帮助,感谢他耐心的辅导在论文的撰写过程中老师们给予我很大的帮助,帮助解决了不少的难点,使得论文能够及时完成,这里一并表示真诚的感谢图3-1工艺流程图连铸连轧转炉复合吹炼高炉混铁炉铁水预处理铁水预处渣洗LF炉精炼RH(或VD)真空处理自高炉来铁水。