14转炉炼钢车间设计

转炉炼钢车间设计2.6转炉炼钢车间设计概述钢铁联合企业里，炼铁、炼钢和轧钢三大主体车间都是集中布置在一起，并与选矿、烧结、焦化、机修、供水、供氧一系列车间相互衔接、紧密联系，形成一个完整的生产系统。氧气转炉炼钢车间的特点是冶炼周期短，出钢炉数多，产量大，生产率高，所以，车间布置必须根据其工艺流程紧凑而合理地安排，要求各工序互不干扰，物料流向顺行，运输线路通畅，设备运行安全可靠；要正常生产，就必须不断地向车间运送铁水、废钢、铁合金、散状料、耐火材料等各种原料以及易耗设备，同时必须及时地把钢坯、废钢、炉渣等运输走，吞吐量为年产量的3-6倍；炼钢主厂房是炼钢过程的加料、冶炼、炉外精炼、浇注等主要工艺操作场所，因此主厂房内布置关系到车间正常生产与否及技术经济指标的高低，是炼钢车间设计的核心。车间设计步骤车间设计一般包括如下步骤：1）根据设计任务书给定的生产规模和产品方案来确定转炉的座数和容量；炼钢车间产品大纲，根据任务书列出的所要冶炼的钢种、各钢种具有的代表性钢号的产量、铸坯形状及后续流向等等；2）确定车间的类型和工艺布置；3）确定各跨间的主要尺寸参数；4）确定车间主要设备的参数和位置；转炉容量与生产能力计算（1）公称容量及其表示方法炉役期内，由于炉衬受到侵蚀而逐渐减薄，转炉容量也随之增大。平均的炉产钢水量比新炉增加10%-40%。必须有统一的标准来衡量转炉的能力，即公称容量；1)平均炉装金属料量，便于做物料和热平衡计算，做炉体设计；2）平均炉产良铸坯量，便于直接衡量车间的生产规模和各项经济技术指标；3）平均炉产钢水量，便于相互换算比较，而且不受操作方法和浇铸方法的影响，可比性强。设计值与生产实际值基本一致，有利于设备系列化；一般取炉役期内平均炉产钢水量；≤150吨的最大出钢量不超过公称容量的120%，≥200吨的，以定量法操作；转炉的座数与容量的确定及生产能力计算（2）转炉的座数:生产实践认为，转炉车间保持1～2座转炉同时吹炼比较合理，设计座数太多可能会相互干扰，影响正常生产；设备利用率低；（3）工作制度：即几座炉子生产，几座处于修炉和待用状态。在炉龄较低时，多采用“二吹一制”和“三吹二制”随着高寿命炉衬技术及溅渣护炉的应用，炉衬寿命大幅度提高；在美国，平均值10000次以上，最高已达到40000次以上，转炉的作业率提高到97%。我国有95.2%的转炉采用了这一技术，有20多家的平均炉衬寿命超过了10000炉。到2005年底，武钢80吨转炉寿命达到30368炉，莱钢25吨炉达到了37271炉。炉衬寿命长达30个月；转炉作业制度上已具备实现“二吹二”和“一吹一”的条件；新建厂设计中，通常常吹座数即为车间内炉座总数；转炉容量与生产能力计算①首先根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量;再按照标准系列来选择转炉公称容量；年产合格铸坯量年需合格钢水量炉外精炼收得率连铸合格率②计算出钢炉数.n1440365年出钢炉数③按标准系列确定炉子容量为简化设计和便于设备配套，转炉容量应该符合国家规定的标准系列容量：30t、50t、80t、100t、120t、150t、200t、250t、300t，一般≤150吨的炉子最大出钢量不超过公称容量的120%;转炉设备向大型化发展，国外容量大多在100吨以上，最大达到380吨；④核算车间年产量；转炉车间的组成现代完整的转炉炼钢车间需要完成：①原料供应:完成兑铁水、加废钢、散状料与铁合金供应等；铁水预处理站及铁水倒罐间；废钢堆场与配料间；铁合金仓库及散状原料贮运设施；②吹炼及出钢；③浇铸；连铸、精整和外运；④炉渣及垃圾的清理和外运；⑤烟气净化及回收处理；⑥水处理设施；分析、检测及计算机监控设施;备品备件库；机修间；生产必须的生活福利设施；水、电、气等供应设施。要完成这些工序，要有专用的设备和运输系统并合理地布置于车间内。转炉炼钢车间就是由完成上述工序的专用设备、运输系统和厂房所组成。转炉车间的组成专用设备、运输系统和厂房等在车间的布置方式并非固定不变的，每个车间都有都有各自的布置特点，大部分中小型转炉车间都是把这些工序紧凑地布置在一个主场房内。大型转炉车间还把某个工序布置于单独的跨间，如设置混铁炉跨、废钢跨、连铸跨等；现在国内几乎所有的转炉炼钢厂都把加料、吹炼、浇铸三个工序置于一个厂房内进行，构成炼钢车间的核心——主厂房；各工序在车间内的布置方式不同，构成了各种类型车间；目前建成的500多座转炉车间，形成了一定趋势，但也不能说最合理的车间布置方案已经形成。各车间布置各有不同的特点，需要对现有车间进行分析比较，研究发展趋势，以便选择合理的布置方案；9车间类型按照生产规模，可以分为大型车间（一般转炉容量≥100t或年产量大于200万吨）、中型车间（转炉公称容量介于50-80t或年产量介于100万吨和200万吨之间）和小型车间（转炉公称容量≤于30t或年产量小于100万吨）；按照转炉操作平台可以分为地坑式和高架式；地坑式：转炉布置在地面上，钢包放入地坑内出钢，劳动条件差，清渣时间长，转炉作业率低，已经被淘汰；高架式：在转炉周围建专门的高架式操作平台，钢包和渣罐置于地面的平车上。新建车间都是采用高架式布置；解决了出钢、出渣的困难，改善清渣劳动条件，缩短清渣时间，提高炉座利用率，减少天车的负担和相互干扰，缩短了冶炼周期；车间类型按照主厂房跨间划分①三跨式布置：炉子跨：布置转炉及其倾动机构，散状料供应系统，氧枪及其升降装置和烟气净化系统；加料跨：布置铁水和废钢的供应和储存供应，转炉的吹炼操作；浇铸跨：布置连铸机及其浇铸作业；比较适应于车间操作频繁、运输量大的特点；②多跨式（四跨以上，核心是三跨，为了适应连铸的需要，在三跨基础上加设精炼跨及钢水接收跨、过渡跨、出坯精整跨等）布置；浇铸出坯能力是车间生产能力的限制性环节，所以有的车间采用一跨浇铸、双跨出坯的布置；车间工艺布置标准型布置：*把原料跨和浇铸跨分别布置在转炉跨两侧，转炉可实现双向操作，即从加料侧兑铁水、加废钢及出渣；对应的浇铸一侧出钢；使钢水和原料及炉渣的运输分开，保证物流通畅；**大型转炉车间是多跨式布置，①除了三跨外，还设有精炼跨（钢水接受跨）、切割跨、出坯跨、精整跨。②原料跨还设有混铁车倒罐站、废钢准备间及炉渣处理跨等；③此外炉子跨还有散状料及铁合金皮带运输机；④给排水及供电线路分别用地下水管廊和地下电缆进入主厂房；⑤烟气净化系统及汽化冷却设施布置在房顶；分别通过管道与主厂房外的煤气回收装置、转炉污水池和蓄热器连通；121314进行主厂房工艺布置考虑因素炼钢主厂房是炼钢过程的加料、冶炼、炉外精炼、浇注等主要工艺操作场所，因此主厂房内部布置关系到车间正常生产与否及技术经济指标的高低，是炼钢车间设计的核心。依据主厂房的总图位置进行主厂房内部布置时，应考虑到以下几点：（1）确定合理的生产工艺流程，并满足每项设备的工艺操作要求，各工序紧密联系，顺行通畅；（2）注意进出主厂房的物料流向和各种管线去向，做到物料流动均衡、顺畅简捷，避免折返、迂回及交叉运输；（3）对铁水、钢水或钢坯特种运输铁路，尽可能短捷并呈直线运行，最大限度地减小曲线的长度，尽量偏角大于120°，严禁弯道或铁路信号进入主厂房内布置；（4）充分利用造价很高的转炉跨各层平台及其跨间高度，一些空间较高的工艺设备尽可能布置在该跨内，以靠近转炉和节省投资费用；（5）对大中型转炉应留有上新技术的余地，可采用同时设计，分步实施的办法，避免新技术施工困难甚至不能实施；（6）转炉炼钢的辅助设施(电、气、水等系统)应尽量靠近主厂房集中布置；（7）在大中型转炉车间应设置参观和人行安全架走空道，保证安全；（8）应符合生产和施工的安全、卫生、防火、防震和环保要求及规定。2.7主厂房工艺布置主厂房工艺布置主要要确定各跨间的长、宽、高，主要设备在车间的位置，主要平台的标高。2.7.1原料跨间的布置主要完成兑铁水、加废钢和转炉炉前工艺操作。1）废钢系统作业区：主要进行废钢来料转运、装料、称量和加入转炉等作业；①在原料跨一端设废钢工段，废钢由汽车或火车运入，用电磁盘吊车转入废钢料斗待用；②转炉废钢用量大时，在原料跨的外侧另建废钢间，可以由铁路运输来料；2）转炉渣罐的转运：一般可将渣罐车横穿原料跨，运往主厂房外的中间渣场倒运或处理；一般1-4炉渣装1渣罐；3）铁水的供应铁水系统作业区：主要进行高炉铁水的转运和向转炉兑入铁水，以及铁水包的修砌和烘烤等作业；如果采用铁水预处理还要设置铁水脱硫和扒渣作业区。如宝钢铁水预处理站脱硫；此外首钢二炼钢及武钢的炉前颗粒镁脱硫工艺；脱硫效率达到80%-90%；操作成本也低于铁水预处理站脱硫，因而近几年发展较快；在高炉和转炉中应该增加铁水预处理工序，进行脱硫或同时脱硫脱磷处理，当前，最有效的方法是喷粉处理。例如脱硫用石灰粉、电石粉配加少量石灰石粉。脱磷有石灰系和苏打系两类，石灰系处理后渣较粘，可用机械扒渣法除渣，苏打系处理时渣稀，可用真空吸渣法除渣效果较好。此外脱磷技术中的宝钢的转炉少渣脱磷实验，首先在转炉入炉铁水脱磷，半钢兑入脱磷钢包脱磷，再复回转炉少渣冶炼。与混铁车脱磷相比，投资仅为后者的1/8，是值得重视的新技术；①混铁炉供应铁水：早期的铁水供应方式为混铁炉，能均匀铁水成分和温度，有利于转炉吹炼，形状为短圆筒形。现在国内的许多企业还有混铁炉铁供应方式：如酒钢2×600吨，莱钢600吨，攀钢2×1300吨；缺点：需要多倒一次铁，污染较大，投资也高；随着高炉大型化，广泛采用混铁车作为铁水供应设备，一般大于100吨的大型转炉优先采用混铁车供应铁水，中小型转炉可以采用混铁炉；19600吨混铁炉•②采用混铁车供应铁水，设置铁水预处理间、倒渣站和铁水倒罐站。•铁水预处理站:铁水预处理站和倒渣站位于炼铁车间与铁水倒罐站之间，且彼此平行布置。经预处理后的混铁车每隔2-3次送倒渣站倒渣，倒渣站设扒渣机，可将渣子扒净。•铁水倒罐站：布置于原料跨一端的外侧，铁水倒罐站内设2条运输线和与其垂直分布的受铁坑，一个受铁坑有2个铁水转注位置，混铁车在此将铁水倒入铁水坑内的铁水罐中，通过移送车将铁水罐运入原料跨，用扒渣机将铁水罐内渣子扒净，再由吊车调起以供应转炉铁水。2122铁水预处理间倒渣站铁水倒罐站原料跨混铁车扒渣机铁水罐渣罐集烟罩混铁车移动装置称量运输车铁水罐高位料仓粉剂分配器混铁车喷粉枪配电站操作室倒渣站铁水预处理间铁水罐维修区450/100/30桥式起重机休息室4）原料跨轨面标高原料跨厂房的高度:应能保证加料跨天车顺利地将铁水和废钢加入转炉为原则；采用混铁炉和混铁车两种方式供应铁水的计算方法也不同；①采用混铁炉供应铁水，并且混铁炉布置在原料跨内，则要保证能顺利地将高炉来得铁水兑入到混铁炉内，（向混铁炉内兑铁水的高度比向转炉内兑铁水需要的高度高）以其最高点来确定天车的轨面标高以其最高点来确定天车的轨面标高；H=H1+h2+h3+h1H1-混铁炉中心标高；h3兑铁水时混铁炉中心至铁水罐耳轴中心距离；h2安全距离；h1吊车主钩升高极限；②采用混铁车时,兑铁水吊车轨面标高应保证能把铁水包中的铁水全部兑入转炉。此时铁水吊车的轨面标高H为:H=h1+h2+h3+h4h1-铁水吊车的升高极限,取决于吊车；h2-为安全距离,取1m；h3-铁水包兑铁水时,一般铁水包倾翻100度，转炉倾动45度，铁水耳轴中心至转炉耳轴中心的距离；h4-转炉耳轴中心标高5）原料跨跨度和长度跨度：由铁水作业区、转炉作业区和废钢场地三方面宽度的最大尺寸决定；如果采用混铁车供应铁水，则取决于转炉容量及工艺布置，满足转炉炉前操作区，一般为21-27米，取标准系列；如采用混铁炉的车间，则跨度取决于混铁炉工段的需要；如攀钢1300吨混铁炉，21米，太钢600吨混铁炉取18米；长度：为铁水供应区，废钢供应区和转炉加料区三者之和，并加入两端检修吊车所需的长度。结合基本柱距，取柱距的整数倍，并在车间两端各空出一个柱距（6或9米整数倍）的富余，以满足检修吊车需要的长度；如宝