年产370万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计毕业设计论文.docx
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年产370万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计毕业设计论文
本科毕业设计（论文）任务书
题目：
年产370万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计
院（系）：
专业：
学生姓名：
学号：
指导教师（签名）：
主管院长（主任）（签名）：
时间：
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
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
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
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
一、毕业设计（论文）的主要内容（含主要技术参数）
设计题目：
年产370万吨连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计
钢种：
普碳钢、低合金钢
规格：
方坯板坯
包括转炉容量和座数的选择确定；转炉炉型设计；氧枪设计；炉外处理、连铸机以及除尘系统的设计与选择；炼钢过程物料平衡和热量平衡计算；转炉车间生产工艺设计和布置；车间主要设备选择和车间平面设计以及总图运输方案的确定。
进行毕业实习，收集有关资料；编制设计说明书一份，完成专题部分，翻译冶金专业相关外文文献一篇，绘制转炉炉型图、车间平面图和剖面图各一张，使学生能够理论联系实际，掌握转炉炼钢车间设计的基本原理，为今后从事相关的技术工作奠定基础。
二、毕业设计（论文）题目应完成的工作（含图纸数量）
1.根据设计题目完成毕业实习并收集有关资料，进行技术准备；
2.炼钢厂车间总体设计；
3.转炉炉型设计；
4.物料平衡与热平衡计算；
5.生产工艺设计；
6.车间工艺布置；
7.车间主要设备选择；
8.生产组织与人员编制；
9.主要技术经济指标；
10.绘制设计图纸三张（其中至少手绘一张）：
转炉炉型图、车间平面图、剖面图各一张；
11.翻译与冶金工程专业有关的外文文献一篇（不少于4000字）；
12.完成专题：
钢中非金属夹杂物及其危害（不少于5000字）；
13.完成设计说明书一本。
三、毕业设计（论文）进程的安排
序号
设计（论文）各阶段任务
日期
备注
1
毕业实习、收集资料
2012.2.27-3.23
2
设计相关计算
3.24－4.6
3
炉型、工艺、主设备设计和选择
4.7－5.9
4
车间布置
5.10－5.16
5
制图与翻译
5.17－5.30
6
编制设计说明书
5.31－6.7
7
准备答辩
6.8－6.14
四、主要参考资料及文献阅读任务（含外文阅读翻译任务）
[1]《钢铁生产工艺概述》西安建筑科技大学
[2]《钢铁冶金学》（炼钢部分）陈家祥编冶金工业出版社1990
[3]《炼钢工艺学》高泽平编冶金工业出版社2006
[4]《钢铁厂设计原理》（下册）李传薪编冶金工业出版社1995
[5]《普通冶金》西安建筑科技大学2002
[6]《炼钢设计原理》冯聚和编化学工业出版社2005
[7]《毕业设计参考资料》钢铁冶金专业西安建筑科技大学
[8]《金属提取冶金学》王成刚，王齐铭主编西安地图出版社2000
[9]《现代转炉炼钢》戴云阁等编东北大学出版社1998
[10]与专题有关的最新文献（2002年以后的文献，不少于10篇且至少有2篇外文文献）
五、审核批准意见
教研室主任签（章）
设计总说明
当前的炼钢工艺中，较为普遍的是以高炉铁水为原料的转炉炼钢工艺和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底复吹工艺，预计年生产能力为370万吨良坯钢。
车间设有公称容量为150吨的转炉两座，LF精炼炉2座、板坯连铸机2台和方坯连铸机1台。
转炉的冶炼周期38分钟，吹氧时间16分钟。
根据国内外转炉炼钢技术的发展趋势，结合设计任务书中碳素钢和压力容器用钢的品种需要，选择了LF炉外精炼设备，进行全连铸生产。
最终确定如下的的工艺流程：
铁水预处理→转炉炼钢→LF精炼→连铸。
本次设计在对转炉物料平衡和热平衡计算的基础上，对炼钢车间的主要设备参数进行了设计、选型，完成了主体设备选择、炼钢工艺设计、主厂房工艺布置和设备布置。
编制说明书一份，绘制转炉炉型图、车间平面图、剖面图各一张，并完成题目为钢中非金属夹杂及其危害的专题。
关键词：
炼钢，顶底复吹，工艺流程，精炼，连铸，设计
DesignDescription
Atpresent,therearetwomainsteel-makingprocesses:
convertersteelmakingprocesswithblastfurnacehotmetalandsteelscrapastherawmaterialsandthearc（furnace）processwithpre-reductionpelletsorhigh-qualityindustrialsteelscrapasrawmaterials.Inthispaper,therepresentativeprocesscombined-blowingoxygenconverterprocesswithascaleof3.7×106continuouscastingbilletannualisdesigned..Intheworkshop,mainequipmentsincluding2×150tconvertersanditsauxiliaryequipmentswith2LFrefiningfurnaces,2setsofslabcontinuouscastingmachinesandasetofbilletcontinuouscastingmachinearedesigned.TheSmeltingperiodissetfor38minutesinwhichtheactualoxygenblowingtimeisonly16minutes.
Dependingonthedevelopmenttrendofsteel-makingprocessandthequalityrequirementofcarbonsteelandpressurevesselsteel,LFrefiningisselectedtofufillcontinuouscasting.Finally,thefollowingprocessflowischoosed:
Pretreatment→Converter→LF→CC.
Onthebaseofthematerialandheatequilibrimcaculation,thesizeofsteel-makingplantworkshopspananddeviceassign,personnelplacementismade.Aprojectinstructionisredacted,funacesizegraphic,agroundplaneandasectionalviewoftheworkshoparealsosubmitted.Andfinally,themonographwhichisaboutnon-metallicinclusionsinsteelanditsdamagementisalsofinished.
Keywords:
steelmaking,combined-blown,process,refining,continuouscasting，design
1转炉炼钢车间设计方案
1.1工艺流程
高炉铁水用混铁车运到倒罐站后，转移到铁水罐中（鉴于铁水罐比混铁车操作方便且易于扒渣），为了优化工艺，进行一系列的铁水预处理。
由于脱硫需要氧化性条件，和脱硅、脱磷的气氛条件不一样，且采取的渣处理工艺也不一样，所以从工艺上考虑将其放到其它两个预处理工艺之前；脱硫渣送到渣场处理，经过磨碎提取其中的铁粉后，剩余脱硫渣送到厂外用于建材生产、建筑填料等工业。
脱硫后铁水必须保证硅含量低于0.15%才能实现脱磷处理，因此将脱硅处理置于脱磷之前；脱硅渣属于酸性渣且硫含量较低，可以将其送到高炉或烧结车间，进行返回利用。
脱硅达到要求后，可以进行脱磷操作；脱磷渣送到脱磷渣再生器中，此过程产生的炉渣考虑到整个流程的最优化，分别取50%返回脱磷和脱硅程序；当高磷铁水达到一定量时，将其转移到一个脱磷包中进行深脱磷，产生的磷含量>10%的炉渣可以送到化肥厂生产磷肥，剩余的高磷铁水送到其他小型的铸造厂用于铸造。
经过铁水预处理后的铁水兑到转炉进行脱碳处理，此时硅、硫、磷的含量都比较低，其产生的转炉渣可以继续返回到脱硅程序，工艺流程如图1—1。
高炉铁水混铁车铁水预处理倒罐站铁水罐
预处理渣
渣场扒渣
转炉渣
钢液钢液
钢包回转台LF炉转炉
钢液
连铸坯
连铸机......废钢及其它辅料
图1—1工艺流程图
1.2主要冶炼钢种及产品方案
本设计主要生产普碳钢、低合金钢，也可根据市场的要求进行灵活调整。
根据毕业设计任务书中年产370万吨铸坯的要求，可确定其产品大纲。
详见于表1-1：
表1-1产品大纲
钢种
代表型号
年产钢量
所占比例
铸坯断面
长×宽
定长尺寸
成品形式
普碳钢
Q235B
200万吨
54%
180×700mm
9000mm
钢板
低合金钢
Q345
170万吨
46%
150×150mm
9000mm
钢板
1.3转炉车间组成
现代氧气转炉炼钢车间一般由以下各部分组成：
铁水预处理站及铁水倒罐站；废钢堆场与配料间；主厂房（包括炉子跨、原料跨、炉外精炼跨、浇铸系统各跨间）；铁合金仓库及散状原料储运设施；中间渣场；耐火材料仓库；一、二次烟气净化设施及煤气回收设施；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、生产必需的生活福利设施；水、电、气（氧、氩、氮、压缩空气）等的供应设施。
1.4转炉车间生产能力计算
1.4.1转炉容量及座数的确定
综合考虑当前转炉炼钢车间的生产情况，本设计采“二吹二”制，每炉钢的平均冶炼周期取38min，平均供氧时间为16min。
转炉作业率：
取η=94.5%；炉外精炼收得率：
取99%；连铸收得率：
取98%，以提高转炉的利用效率，减少资金的投入。
1.4.2计算年出钢炉数
转炉的年出钢炉数N按下式计算：
=
式中：
T1——每炉钢的平均冶炼时间，38min/炉；
1440——一天的时间，min/d；
345——一年的工作天数，d/a；
η——转炉作业率，
（T2一年的工作天数）
=94.5%
1.4.3根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量
每炉钢的平均冶炼周期取38min。
炉外精炼收得率：
取99%；
连铸收得率：
取98%；
代入数据得：
；
代入数据得：
。
1.4.4按标准系列确定炉子的容量
故取公称容量为：
150吨。
1.4.5核算车间年产量
本设计中选定150吨转炉两座，按照二吹二生产方式。
车间年产量=150×26142×98%×99%=380.44万吨﹥370万吨，故设计选取合格。
2转炉炼钢物料平衡和热平衡计算
2.1物料平衡计算
2.1.1计算所需原始数据。
基本原始数据有：
冶炼钢种及其成分（表2—1）；金属料——铁水成分和废钢的成分（表2—1）；终点钢水成分（表2—1）；造渣用熔剂及炉衬等原材料的成分（表2—2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及回收率（表2—3）；其他工艺参数（表2—4）。
表2—1钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值
成分（%）
类别
C
Si
Mn
P
S
钢种Q235B
设定值
0.16
0.25
0.50
≤0.045
≤0.045
铁水设定值
4.20
0.80
0.60
0.200
0.035
废钢设定值
0.16
0.25
0.50
0.030
0.030
终点钢水
设定值*
0.09
0.002
0.18
0.020
0.021
*[C]和[Si]按实际生产情况选取；[Mn]、[P]和[S]分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在钢水中设定。
本计算设定的冶炼钢种为Q235B
2.1.2物料平衡基本项目
收入项支出项
铁水钢水
废钢炉渣
熔剂（石灰、萤石、轻烧白云石）烟尘
氧气渣中铁珠
炉衬蚀损炉气
铁合金喷溅
表2—2原材料成分
成分
（%）
类别
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
Fe2O3
CaF2
P2O5
S
CO2
H2O
C
灰分
挥发分
石灰
88.00
2.50
2.60
1.50
0.50
0.10
0.06
4.64
0.10
萤石
0.30
5.50
0.60
1.60
1.50
88.00
0.90
0.10
1.50
生白云石
36.40
0.80
25.60
1.00
36.20
炉衬
1.20
3.00
78.80
1.40
1.60
14.00
焦炭
0.58
81.50
12.40
5.52
（续）表2—2原材料成分
名称
C
Si
Mn
P
S
Fe
碳素废钢
0.16
0.25
0.50
0.030
0.030
余量
炼钢生铁
4.20
0.80
0.60
0.200
0.035
余量
表2—3铁合金成分（分子）及其回收率（分母）
成分（%）/回收率（%）
类别
C
Si
Mn
Al
P
S
Fe
硅铁
—
73.00/75
0.50/80
2.50/0
0.05/100
0.03/100
23.92/100
锰铁
6.60/90*
0.50/75
67.80/80
—
0.23/100
0.13/100
24.74/100
*10%C与氧生成CO2
表2—4其他工艺参数设定值
名称
参数
名称
参数
终渣碱度
%CaO/%SiO2=3.5
渣中铁损（铁珠）
为渣量的6%
萤石加入量
为铁水量的0.5%
氧气纯度
99%,余者为N2
生白云石加入量
为铁水量的2.5%
炉气中自由氧含量
0.5%（体积比）
炉衬蚀损量
为铁水量的0.3%
气化去硫量
占总去硫量的1/3
终渣∑（FeO）含量（按（FeO）=1.35（Fe3O3）折算）
15%，而（Fe2O3）/∑（FeO）=1/3即（Fe2O3）=5%，（FeO）=8.25%
金属中[C]的
氧化产物
90%C氧化成CO，10%C氧化成CO2
烟尘量
为铁水量的1.5%（其中FeO为75%，Fe2O3为20%）
废钢
由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量的13.39%，即废钢比为11.81%
喷溅铁损
为铁水量的1%
2.1.3计算步骤
以100Kg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、炉衬蚀损和加入熔剂的成渣量。
其各项成渣量分别列于表2—5、2—6和2—7。
总渣量及其成分如表2—8所示。
第二步：
计算氧气消耗量。
氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表2—9。
第三步：
计算炉气量及其成分。
表2—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（kg）
耗氧量（kg）
产物量（kg）
备注
C
[C]{CO}
4.11×90%=3.699
4.932
8.631
[C]{CO
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