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安徽工业大学毕业设计（论文）说明书┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊设计年产450万吨合格连铸坯的转炉炼钢车间冶金工程专业周长城(079014140)指导老师：王世俊教授摘要当前，主要有二种炼钢工艺，较为普遍的是以高炉铁水和废钢为原料的转炉炼钢工艺，其次是以预还原球团矿或高质量的工业废钢为原料的电弧（炉）工艺。本设计为具有代表性的氧气顶吹工艺，转炉的公称容量为210吨，冶炼时间需要38分钟。其中，仅有14分钟时间用于实际的吹氧过程。其余时间（24分钟）为炉子装料、取样并检测钢液成分、以及测量钢液温度、出钢、倒渣等各过程所需时间之和。转炉的吹炼模式采用2吹2。车间设有1座RH精炼炉和2套板坯连铸机，预计年生产能力为450万吨良坯钢。本设计对物料平衡和热平衡，炉型的计算，炉外精炼，连铸以及烟气净化系统等做了详细的介绍。关键词：210吨氧气顶吹转炉；炼钢；二次精炼；连铸安徽工业大学毕业设计（论文）说明书I┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊AbstractAtpresent,therearemainlytwokindsofsteel-makingprocess.ThemorecommontypeistheBOFprocessusinghotmetalandscrapasrawmaterials.Andtheotherisarc(furnace)Processusingpre-reductionpelletsorhigh-qualityindustrialscrapasrawmaterials.Thedesignforarepresentativeofoxygenblowingthetopofeachfurnacefortheproductionof210tonsofliquidsteel,andsmeltingtimeis38minutes.Ofthese,only14minutesfortheactualoxygenblowingprocess.Theremainingtime(24minutes)forthestoves,filling,samplingandtestingofliquidingredients,andmeasuringthetemperatureofliquidsteel,steel,inverted,andotherresidueoftheprocessandtimerequired.Designofthescaleofproductionforthethree3milliontonsofoxygenBOF,oneRHrefiningandonesetofcontinuouscastingequipments,whichareexpectedannualproductioncapacityof4.5milliontonsofsteelbillet.Thedesignofthematerialbalanceandthermalbalance,thefurnaceshape,refining,continuouscastingandthefluegaspurificationsystem,adetailedintroductionwerefinished.Keywords:BOFof210tons;steelmaking;Secondaryrefining;continuouscasting安徽工业大学毕业设计（论文）说明书I┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊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，作为钢铁产业综合性应对措施的行动方案。2008年下半年以来，随着国际金融危机的扩散和蔓延，我国钢铁产业受到严重冲击，出现了产量陡势下滑、价格急剧下跌、企业经营困难、全行业亏损的局面，钢铁产业稳定发展面临着前所未有的挑战。应当看到，钢铁产业在经历了长期粗放型扩张后，必然要进行一次大的调整。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。按照规划目标：力争在2009年遏制钢铁产业下滑势头，保持总体稳定。据2010年初统计，2009年粗钢产量超过1000万t的钢铁企业共有11家。钢铁产业粗放发展方式得到明显转变，技术水平、创新能力再上新台阶，综合竞争力显著提高，支柱产业地位得到巩固和加强，步入良性发展的轨道。（1）总量恢复到合理水平。2009年我国粗钢产量5.6亿t，同比下降8%；表观消费量维持在5.3亿t左右，同比下降5%。到2011年，粗钢产量控制在5亿t左右，表观消费量4.5亿t左右，工业增加值占GDP的比重维持在4%的水平。（2）淘汰落后产能有新突破。按期淘汰300m3及以下高炉产能和20t及以下转炉、电炉产能。提高淘汰落后产能的标准，力争三年内再淘汰落后炼铁能力7200万t、炼钢能力2500万t。（3）联合重组取得重大进展。形成若干个具有较强自主创新能力和国际竞争力的特大型企业，国内排名前5位钢铁企业的产能占全国产能的比例达到45%以上，沿海沿江钢铁企业产能占全国产能的比例达到40%以上，产业布局明显优化，重点中心城市钢铁企业污染明显减少。（4）严格控制新增产能，不再核准和支持单纯新建、扩建产能的钢铁项目，所有项目必须以淘汰落后为前提。2010年年底前，淘汰300m3及以下高炉产能5340万t，20t及以下转炉、电炉产能320万t；2011年底前再淘汰400m3及以下高炉、30t及以下转炉和电炉，相应淘汰落后炼铁能力7200万t、炼钢能力2500万t。实施淘汰落后、建设钢铁大厂的地区和其它有条件的地区，要将淘汰落后产能标准提高到1000m3以下高炉及相应的炼钢产能。目前我国的钢铁产能已超过7亿t，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。转炉本体设备安装的新工艺，在技术改造工程中具有一定的优势，对该工艺的应用进行深入的研究，将对该工艺在今后进一步的推广实施提供更多的经验和资料。安徽工业大学毕业设计（论文）说明书共122页第1页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊在这种不稳定的经济条件下，许多小规模小产量的钢铁企业逐渐被淘汰和重组，因为这些企业无法抵抗市场的冲击。而重组后的钢铁企业，必将建设大型的钢铁生产设备，所以，扩大钢铁生产规模是每个钢铁企业必行之路。年产450万t合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统必将被大规模的使用。而根据目前许多大型钢铁企业的建设来看，年产450万t合格铸坯转炉系统是必要的并且科学的。1.2转炉炼钢发展情况1.2.1氧气转炉炼钢法的诞生顶吹氧气转炉是将高压、高纯度（含氧气99.4%以上）的氧气通过水冷氧枪，以某种距离（喷头到熔池面的距离约为1m～3m）从熔池上面吹入的。为了使氧流有足够的能力穿入熔池，使用出口为拉瓦尔型的多孔喷头，氧气的使用压力为（10～14）×104Pa，氧流出口速度可达440m/s～400m/s。1846年，英国人贝塞麦发明了底吹酸性空气转炉炼钢法。将空气吹入铁水，使铁水中硅、锰、碳高速氧化，依靠这些元素氧化放出的热量将液体金属加热到能顺利地进行浇注所需的温度，从此开创了大规模炼钢的新时代。由于采用酸性炉衬和酸性渣操作，吹炼过程中不能去除磷、硫，同时为了保证有足够的热量来源，要求铁水有较高的含硅量。1879年，英国人托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法，改用碱性耐火材料作炉衬，在吹炼过程中加入石灰造碱性渣，并通过将液体金属中的碳氧化去除到0.06%以下的“后吹”操作，集中化渣脱磷。在托马斯法中，磷取代硅成为主要的发热元素，因而此法适合于处理高磷铁水，并可得到优质磷肥。西欧各国一直使用此法直到20世纪60年代。早在1846年，贝塞迈就提出利用纯氧炼钢的设想，由于当时工业制氧技术水平较低，成本太高，氧气炼钢未能实现，直到1924～1925年间，德国在空气转炉上开始进行富氧鼓风炼钢的试验，结果表明，随着鼓入空气中氧含量的增加，钢的质量有明显的改善。当鼓入空气中富氧的浓度超过40%时，炉底的风眼砖损坏严重，因此又开展了用CO2+O2或CO2+O2+H2O汽）等混合气体的吹炼试验，但效果都不够理想，没能投入工业生产。氧气顶吹转炉炼钢法出现以后，在世界各国得到了迅速发展，不仅新建转炉停建平炉，而且还纷纷拆除平炉改建氧气转炉，如日本到1997年底平炉已全部拆除。进入20世纪70年代，炼钢技世纪术日趋完善，公称吨位400t的大型氧气顶吹转炉先后在前苏联、前联邦德国等国投入生产，单炉生产能力达400～500万t/年，大型转炉的平均吹炼时间为11min～15min，平均冶炼周期已缩短到26min～28min。氧气转炉不仅能冶炼全部平炉钢种，而且还可以冶炼部分电炉钢种。随着炉衬耐火材料性能的不断改善，炉衬寿命不断提高，大型氧气转炉炉衬寿命在日本高达10110次[1]。1.2.2我国氧气转炉的发展概况1951年，碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在我国唐山钢厂试验成功，并于1952年投入工业生产。1954年开始了小型氧气顶吹转炉炼钢的试验研究工作，1962年首钢试验安徽工业大学毕业设计（论文）说明书共122页第2页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊厂将空气侧吹转炉改建成氧气顶吹转炉，开始了工业性试验。在试验取得成功的基础上，我国第1个氧气顶吹转炉炼钢车间(2×30t)在首钢建成，于1964年12月26日投入生产。以后，又在唐山、上海、杭州等地改建了一批3.4t～4t的小型氧气顶吹转炉。1966年上钢一厂将原有的一个空气侧吹转炉炼钢车间，改建成有3座30t氧气顶吹转炉的炼钢车间，并首次采用了先进的烟气冷化回收系统，于半年后投入生产，还建设了弧形连铸机与之配套，试验和扩大了氧气顶吹转炉炼钢的品种。这些都为我国日后氧气顶吹转炉炼钢技术的发展提供了宝贵经验。此后，我国原有的一些空气侧吹转炉炼钢车间逐渐改建成中小型氧气顶吹转炉炼钢车间，并新建了一批中、大型氧气顶吹转炉车间。小型顶吹转炉有天津钢厂20t转炉、济南钢厂13t转炉、邯郸钢厂14t转炉、太原钢铁公司引进的40t转炉、包头钢铁公司40t转炉、武钢40t转炉、马鞍山钢厂40t转炉等；中型的有鞍钢140t和180t转炉、攀校花钢铁公司120t转炉和本溪钢铁公司120t转炉等；20世纪80年代，宝钢从日本引进建成具有70年代末技术水平的300t大型转炉3座，首钢购入二手设备建成210t转炉车间；90年代，宝钢又建成250t转炉车间，武钢引进250t转炉，唐钢建成150t转炉车间，重钢和首钢又建成80t转炉炼钢车间；许多平炉车间改建成80t氧气顶吹转炉车间等。顶吹转炉钢占年钢总产量的83%，1999年我国转炉钢产量突破1亿t；达到10247.2万t；占全国钢产量比重上升到82.7%。近年来，转炉钢产量持续处于高速增长态势，2002年我国转炉钢产量高达15330万t，仅时隔3年转炉钢产量增长近50%。1994年我国1384万t平炉钢产能至2002年已全部被转炉钢所取代。据统计2003年我国转炉钢产量已接近1.9亿t，占我国钢产量的85.2%，约占世界转炉钢的25%。50t～300t转炉由2001年的75座增至2003年的134座，工艺技术进一步优化。我国转炉冶炼新钢种和优质钢种增长迅速，其中包括低合金、耐候钢、TRIP(相变诱发塑性)钢以及合金结构钢、齿轮钢、轴承钢、锅炉用钢等特殊钢。今后转炉钢的增长主要是对条件