以16mn钢为主的年产180万吨方坯的转炉炼钢车间设计说明书大学论文Word格式文档下载.docx

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7.工艺流程；

8.主厂房工艺布置；

9.转炉烟气净化及回收系统设计;

10.炼钢车间人员编制；

11.车间主要经济技术指标;

12.参考文献；

13.图纸目录。

1绪论

1.1钢铁工业在国民经济中的地位和作用

钢铁材料是人类经济建设和日常生活中所使用的最重要的结构材料和产量最大的功能材料,是人类社会进步所依赖的重要物质基础。

中国钢铁工业的进步历程是国民经济高速发展的指示器和风向标。

[1]钢铁工业是我国国民经济的支柱性产业，是关系国计民生的基础性行业，在工业现代化进程中发挥了不可替代的作用。

钢铁工业作为一个原材料的生产和加工部门，处于工业产业链的中间位置。

它的发展与国家的基础建设以及工业发展的速度关联性很强。

钢铁是用途最广泛的金属材料，人类使用的金属中，钢铁占90%以上，人们生活离不开钢铁，人们从事生产或其他活动所用的工具和设施也都要使用钢铁。

钢铁产量往往是衡量一个国家工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁的质量和品牌对国民经济的其他工业部分产品的质量，都有着极大的影响。

世界经济发展到今天的水平，钢铁作为最重要的基础材料之一的地位依然未受到根本性的影响，而且，在可预见的范围内，这个地位也不会因世界新技术和新材料的进步而削弱。

纵观世界主要发达国家的经济发展史，不难看出钢铁材料工业的发展在美国、前苏联、日本、英国、德国和法国等国家的经济发展中都起到了决定性的作用。

这些国家和地区钢铁工业的迅速发展和壮大对于推动其汽车、造船、机械、电器等行业的发展和经济腾飞都发挥了至关重要的作用。

1.2炼钢厂设计概述

1.2.1炼钢厂设计依据

炼钢生产环节在钢铁联合企业中处于整个生产流程的中间部位，起承上启下的作用，可谓钢产品生产的中间纽带；

而在独立的钢厂，即炼钢——轧钢以及钢的深加工型企业里，炼钢是决定产品产量、质量的首要一步。

炼钢环节的任何延误或产量、质量波动都会影响前后生产工序的协调运转。

这都与炼钢车间的设备、工艺、组织管理等因素有关。

所以在新建厂设计或旧厂进行技术改造设计的起始阶段就应当处理好相关的各种问题，为正常生产，保持良好的运转秩序打下基础。

炼钢厂的设计应该按照基建程序来安排，每一段工作均应以批准的前一段设计文件为依据，非经批准不得任意修改。

设计之前，应从有关领导部门取得设计任务书或建设单位提出的设计委托书。

设计任务书或设计委托书是有关部门或厂家，根据国家计划或当地计划，经过充分讨论研究之后制定的。

设计任务书和设计委托书是进行各阶段设计的基本依据，此外，设计单位还要根据工作需要到建设单位的现场进行详细的调查，了解实况，收集资料。

这是设计工作的准备阶段，或称为设计前期工作。

设计单位应积极参加设计任务书的编制与建设地址选择等前期工作。

1.2.2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。

1.2.3设计工作程序

炼钢厂设计是一项集体创作，它所涉及的面很广，除炼钢工艺设计人员外还有其他专业人员参加，设计单位的实践证明，设计工作必须有组织有秩序的进行，否则势必引起各专业之间工作脱节，造成设计各部分不协调，小则引起设计返工，大则引起影响施工质量或造成事故。

通常将设计工作划分为三个阶段或两个阶段，即初步设计、技术设计和施工设计，或扩大初步设计和施工设计。

因为已经积累了比较多的设计资料和设计经验，所以现在多采用两阶段设计（即扩大的初步设计和施工设计）。

一阶段设计也称技术施工设计，即在施工设计之前，以工艺人员为主，根据经济建设的各项方针政策，对生产纲领、车间规模的大小、车间等级、协作产品及分期建设等原则问题提出初步意见，并作出车间平面布置图，经有关部门负责人审查通过后，即可开始施工设计。

我们所做的毕业设计即属于第一阶段的初步设计，在实际设计中在第一阶段设计之前应该还有可行性研究方案，作为进一步设计的基础，本设计中不涉及这部分的内容。

2.生产产品方案

本设计的金属主要流程是：

高炉铁水—铁水罐运输—铁水预脱硫—转炉冶炼—钢包吹氩精炼—弧形连铸机连铸得到150×

150mm2，220×

220mm2方坯及后序精整、轧制等过程，最终得到所需要的产品。

由于16Mn钢种对含硫量要求较高，而对碳含量要求不高，因此本设计需采用铁水预处理脱硫工序，并且在转炉出钢铁水中含硫量并不能达设计标准，故本设计的精炼工艺仅采用钢包吹氩精炼，使钢水成分和温度均匀，脱硫并促进夹杂物在吹氩过程中上浮。

2.1车间冶炼钢种的确定

主要生产16Mn钢种，全部为方坯。

本设计的16Mn钢种主要参数如下：

表2.116Mn钢种主要参数[2]

钢种

C/%

Si/%

Mn/%

P/%

S/%

铸坯断面/mm

年产量/万吨

16Mn

0.16

0.35

1.40

0.02

150×

150，

220×

220

180

2.2转炉公称容量、转炉座数和生产规模的确定

考虑到炉外精炼、连铸、轧制过程金属的损耗问题，结合现今以上各工艺的发展情况，取

根据物料平衡来计算，所需钢水量

平均冶炼周期取36min。

转炉的作业率：

依据我国现在全连铸发展情况，转炉作业率η=85～90%。

即转炉年作业天数为310天～329天，取转炉年作业天数为320天，若用一台转炉，则：

根据下表：

表2.2氧气转炉公称容量系列

转炉公称容量/t

50

100

120

150

200

注吊车起重量/t

100/32

180/63/20

225/63/20

280/80/20

360/100/20

选定两座转炉，每座公称容量T=80t；

每炉次平均出钢量为146.689/2=73.345t，即采用两座公称容量为80t转炉用于16Mn钢材的冶炼生产。

2.3核算炼钢车间年产钢量

在选定转炉公称容量和转炉座数之后，即可计算出车间的年产钢水量，再根据转炉后序钢包吹氩精炼、连铸、轧钢的工艺过程金属的收得率即可计算出车间的年产钢坯量。

式中：

n——车间吹炼转炉座数，座；

N——，炉；

q——转炉公称容量，t。

则从轧钢车间得到的年产合格方坯量为：

3转炉平衡计算

3.1平衡计算结果摘要

表3-1为脱氧和合金化后的总物料平衡。

表3-1总物料平衡表

收入

支出

项目

质量/kg

%

铁水

88.378

76.94

钢水

92.862+2.297-0.127=95.032

83.64

废钢

11.622

10.19

炉渣

5.738+0.638=6.376

5.61

石灰

2.544

2.22

炉气

9.710+0.314+0.034=10.058

8.85

萤石

0.168

0.15

喷溅

0.884

0.78

轻烧白云石

1.061

0.93

烟尘

0.928

0.82

炉衬

0.265

0.23

渣中

铁珠

0.336

0.30

氧气

6.881+0.187+0.243=7.311

6.41

锰铁

2.14

1.88

硅铁

0.587

0.51

合计

114.086

113.614

注：

计算误差为（114.086-113.614）/114.086×

100%=0.41%

表3-2为计算后的热平衡表。

表3-2热平衡表

热量/kJ

铁水物理热

114741.04

57.12

钢水物理热

134414.60

66.91

元素氧化热和成渣热

82363.11

41.00

炉渣物理热

14547.21

7.24

其中C氧化

60998.65

30.37

废钢吸热

19217.34

9.56

Si氧化

11680.80

5.81

炉气物理热

17770.63

Mn氧化

2307.90

1.15

烟尘物理热

1709.72

0.85

P氧化

1708.20

渣中铁珠物理热

551.15

0.27

Fe氧化

3163.46

1.57

喷溅金属物理热

1442.52

0.72

SiO2成渣

1489.84

0.74

轻烧白云石分解热

1169.81

0.58

续表3-2热平衡表

P2O5成渣

1014.25

0.50

热损失

10043.31

5.00

烟尘氧化热

3552.75

1.77

炉衬中碳的氧化热

209.38

0.10

200866.28

3.2物料平衡计算

3.2.1计算数据

基本数据有：

冶炼钢种及其成分铁水和废钢成分、终点钢水成分（见表3-3）；

造渣用熔剂及炉衬等的原材料的成分（见表3-4）；

脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（见表3-5）；

其它工艺参数（见表3-6）。

表3-3钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值

类别

C

Si

Mn

P

S

1.4

铁水设定值①

4.53

0.40

0.03

废钢设定值

0.55

0.20

终点钢水设定值②

痕迹

0.01

0.018

本计算设定的冶炼钢种为低合金高强度钢16Mn。

1铁水设定值是经过铁水预处理