冶金工程课程设计.docx
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冶金工程课程设计
目录
1.产品及工艺流程……………………………………………………………………
产品的确定……………………………………………………………………
工艺流程……………………………………………………………………
方案可行性……………………………………………………………………
2.选择初炼炉型、座数并核算年产量………………………………………………..
3.供应方式和预处理……………………………………………………………
铁水供应……………………………………………………………………..
废钢供应………………………………………………………………………
铁水预处理…………………………………………………………………..
铁水预脱硫……………………………………………………………….
铁水预脱硅…………………………………………………………….
铁水预脱磷……………………………………………………………..
4.炼钢过程的物料平衡和热平衡计算……………………………………………
物料平衡计算…………………………………………………………………
计算原始数据…………………………………………………………….
物料平衡基本项目……………………………………………………..…
计算步骤………………………………………………………………
热平衡计算……………………………………………………………………..
计算所需原始数据…………………………………………………………
计算步骤………………………………………………………………….
5.确定初炼炉型及尺寸……………………………………………………………..
炉型…………………………………………………………………………….
熔池尺寸…………………………………………………………………………
熔池直径……………………………………………………………………
熔池深度…………………………………………………………………….
炉身尺寸…………………………………………………………………………
炉帽尺寸…………………………………………………………………………
出钢口尺寸………………………………………………………………………
6.浇铸方案及连铸机型选择和布置…………………………………………………
7.炉外精炼设备的选取………………………………………………………………
8.车间工艺布置方案的设计、厂房主要尺寸的计算………………………………
一确定产品方案；拟定产品生产工艺流程；简述技术可行性。
1产品u71重轨钢
表1-1包钢IF钢的化学成分
C
Si
Mn
P
S
H
N
0.70
0.25
1.40
0.020
0.020
0.005
0.0005
2产品工艺流程.
铁水预处理→顶吹转炉（LD）→路外精炼→连铸
3技术可行性
钢线刚工作环境比较恶劣。
要求钢有良好的力学性能。
即高屈服强度、高韧性和良好的可焊接性能。
还应耐低温耐腐蚀等。
要防止出现钢管的低温脆性断裂和断裂扩展以及延性断裂扩展。
所以对C、P、S、O、N、和H的含量要低。
采用低的碳含量设计，以提高管线钢的韧性和延性，并具有良好的焊接性；通过降低硫含量和改变夹杂物形态的钙处理工艺提高管线钢板卷的横向冲击韧性。
采用微钛处理技术以改变焊接热影响区的韧性，结合铌、钒微合金化细化晶粒和沉淀强化的作用提高管线钢的强度。
采用了铌的微合金化和控制轧制、控制冷却的热机械处理工艺。
将铁水在混铁车中喷吹石灰粉和电石粉进行深脱硫，入炉前将铁水包中的铁水面上的渣拔净，同时入炉废钢全用本厂的返回废坯，保证低硫、低夹杂物。
吹炼中调整供氧流量及氧枪位置，确保全程化渣，达到良好的去磷效果。
用RH真空循环脱气和合金微调。
确保元素成分控制在规定的范围内。
连铸吹氩。
开浇前钢包中进行小流量吹氩。
均匀钢水成分和温度。
让夹杂物上浮去除。
同时确认钢包到中间包到侵入式水口之间氩封良好。
防止浇铸过程中钢水的二次氧化和吸氮。
连铸工程采用弧形连铸机。
它的设备重量较立式、立弯式轻。
投资费用较低，设备安装与维护方便，设备高度较低，铸坯在凝固过程中承受的钢水静压力相对较小，可以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。
二选择初炼炉型，确定炉子座数，并核算年产量。
确定炉子座数：
2座公称容量为200t的高炉，采用“二吹一“制。
核算年产量：
取转炉的作业率为84.93%平均冶炼时间为401min
年出钢炉数N=1440×365×84.93%÷41=10888炉
年产钢水量W=nNq=117.1×21776=2549.9696t
三选定铁水（废钢）供应方式和预处理方案。
铁水供应方案：
用混铁车进行供应，因为混铁车的受铁口有盖，在运输过程中热损失较小，特别是高炉距离炼钢车间较远时，用混铁车更有利。
混铁车的倾动机构可使炉身转动向外倒铁，不需建设专门的厂房，只需在主厂房内留出必要的倒铁水位置。
（废钢用废钢斗由吊车装人转炉）。
预处理方案：
1：
铁水脱硫：
采用的脱硫技术是混铁车顶喷脱硫法，可以扩展反应界面，动力学条件好。
具体操作时，由于镁的沸点低，在铁水温度下成为镁蒸气。
为使镁蒸气完全溶于铁水，可再喷吹的镁粒中加入惰性物质减缓镁的气化速度。
并将喷枪插入铁水液面以下2至3m处，延长镁蒸气泡和铁水的接触时间。
经过喷粉处理。
使铁水深度脱硫。
2：
铁水脱磷：
铁水脱磷必须先脱硅，在高炉出铁沟和铁水包中投放脱硅剂可将铁水中硅由0.7%脱到小于0.15%脱硅剂均为氧化剂，目前以氧化铁皮和烧结矿粉为主，并且有一定的粒度要求。
另外，在高碳铁水中存在着碳和磷的选择氧化，在同一氧分压下碳和磷的氧化物之间存在平衡。
为使脱磷后的铁水有利于炼钢正常进行，要求在脱磷前尽量减少碳的氧化，除了低温外应保持铁水有足以使磷氧化的氧位。
通常采用往铁水深部适度吹氧的方法，一方面抑制CO气体生成来延缓碳的氧化，另一方面使铁水局部地方有过量的氧，足以使磷优先氧化或同碳一起氧化。
四炼钢过程的物料平衡和热平衡计算。
1、物料平衡计算
计算原始数据
基本原始数据：
冶炼钢种及其成分、铁水和废钢成分、终点钢水成分（表1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其他工艺参数（表4）。
表1钢水、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值表1钢水、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值
成分含量/%
类别
C
Si
Mn
P
S
钢种12CrMo设定值
0.7
0.25
1.4
≤0.02
≤0.02
铁水设定值
4.20
0.80
0.60
0.200
0.035
废钢设定值
0.18
0.25
0.55
0.030
0.030
终点钢水设定值
0.25
痕迹
0.25
0.020
0.020
本计算设定钢种为12CrMo。
[C]和[Si]按实际产生情况选取；[Mn]、[P]和[S]分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在刚水中设定。
表2原材料成分
成分/%
类别
CaO
SiO2
MnO
Al2O3
Fe2O3
CaF2
P2O5
S
CO2
H2O
C
灰分
挥发分
石灰
88.0
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
36.4
0.80
25.6
1.00
36.2
炉衬
1.20
3.00
78.0
1.40
1.60
14.0
焦炭
0.58
81.5
12.40
5.52
表3铁合金成分（分子）及其回收率
成分含量/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
67.8/80
—
0.23/100
0.13/100
24.74/100
10%与氧生成CO2。
表4其他工艺参数设定值
名称
参数
名称
参数
终渣碱度
萤石加入量
生白云石加入量
炉衬蚀损量
终渣∑ω（FeO）含量（按向钢中传氧量ω（Fe2O3）=1.35ω（FeO）折算）
烟尘量
喷吹铁损
ω（CaO）/ω（SiO2）=3.2
为铁水量得0.5%
为铁水量得2.5%
为铁水量得0.3%
15%,而ω（Fe2O3）/∑ω（FeO）=1/3，即ω（Fe2O3）=5%，ω（FeO）=8.25%
为铁水量得1.5%（其中ω（FeO）为75%,ω（Fe2O3）为20%）
为铁水量得1%
渣中铁损（铁珠）
氧气纯度
炉气中自由氧含量
气化去硫量
金属中[C]的氧化产物
废钢量
为渣量的6%
99%,余者为N2
0.5%（体积比）
占总去硫量得1/3
90%C氧化成CO,10%C氧化成CO2
由热平衡计算确定，本计算结果为铁水量得13.90%，即废钢比为11.20%
物料平衡基本项目
收入项有：
铁水、废钢、溶剂、氧气、炉衬损失、铁合金。
支出项有：
钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。
计算步骤
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，炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。
其各项成渣量分别列于表5表7。
总渣量及其成分如表8所示。
第二步：
计算氧气消耗量。
氧气实际消耗量消耗项目与供入项目只差。
见表9。
表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}
3.95×90%=3.555
4.740
8.295
[C]→{CO2}
3.95×10%=0.395
1.053
1.448
Si
[Si]→（SiO2）
0.800
0.910
1.710
入渣
Mn
[Mn]→（MnO）
0.350
0.102
0.452
入渣
P
S
[P]→（P2O5）
0.180
0.230
0.410
入渣
[S]→{SO2}
0.015×1/3=0.005
0.005
0.010
[S]+（CaO）→（CaS）+（O）
0.015×2/3=0.010
-0.005
0.021（CaS）
入渣
Fe
[Fe]→（FeO）
1.025×56/72=0.834
0.238
1.072
入渣（见表8
[Fe]→（Fe2O3）
0.605×112/160=0.215
0.920
0.307
入渣（见表8）
合计
6.344
7.284
成渣量
3.972
入渣组分之和
①-0.004为[S]与CaO反应放出的[O].消耗CaO的量=0.09×56/32=0.016kg。
表6炉衬蚀损的成渣量
炉衬蚀损量/kg
成渣组分/kg
气态产物/kg
耗氧量/kg
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
Fe2O3
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