設計1座年產300萬噸的氧氣轉爐車間
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- .archivetemp張欣媛開題報告一、選題背景
本設計題目由劉增勛老師根據目前國內外轉爐煉鋼生產車間的典型規模進行安排的。意在讓學生好好的總結大學中學習的知識，積極思考，將專業基礎提高成專業思維，更好的為以后工作中的專業實踐服務。
國外現狀：
國際煉鋼技術迅猛發展，鋼鐵企業的作用日益突出，全球轉爐鋼占總產量 70%以上，煉鋼裝備技術已完成新的解析重組，形成了工序配套的鐵水預處理一轉爐冶煉一爐外精煉一連鑄技術體系。在煉鋼新技術方面也取得了一定的成就，主要有：轉爐長壽高效技術、計算機全自動煉鋼及高潔凈鋼系統技術、高效連鑄和高品質鑄坯生產技術以及綜合節能、環保技術等。
國內現狀：
自上世紀 90 年代以來，我國鋼鐵工業技術的進步迅速，在技術方面我國大多數鋼鐵企業的轉爐容量增大，鋼的精煉比增長，濺渣護爐技術，轉爐爐齡迅速提高，全連鑄技術被大多數企業選用，達國際水平主裝備率連鑄機 74.8%，煉鋼自動化水平有所提高，多數轉爐有了靜態模型，寶鋼和武鋼有了動態模型，消耗指標也有所降低，而且部分企業實現負能煉鋼。
在取得這些成績的同時我們也注意到我國的鋼鐵企業相較于國際水平還存在著一定的差距，具體表現在：爐外處理比率低；小容量轉爐多，平均爐容偏小，大型轉爐生產效率偏低；高效連鑄技術與國外仍有差距，鑄坯的質量有待進一步提高；
結合國內外的發展狀況可知，我國的鋼鐵發展必須堅持走煉鋼生產流程連續 化、緊湊化、高效化、職能化的發展道路，堅持高效連鑄和近連鑄連軋的發展方向，提高連鑄比，加速發展轉爐高效冶煉技術。并將轉爐長壽高效技術、計算機全自動煉鋼及高潔凈鋼系統技術、高效連鑄和高品質鑄坯生產技術以及綜合節能、環保技術作為以后發展的重點，不斷優化工藝方案. 改進生產操作，使得轉爐冶煉品種得以擴大、生產效率得以提高、質量進一步提高、并且盡可能的降低生產成
二、設計方案
主要內容：
物料平衡和熱平衡計算，轉爐爐型及氧槍設計；主要經濟技術指標的確定和生產流程的確定；車間設計及車間生產過程概述。
具體內容：
1 設計方案的選擇
1.1車間生產規模、轉爐容量及座數的確定
連鑄坯收得率為95%
年需鋼水量=
按2吹2計算出鋼爐數
冶煉周期為38~45min，取40min，
全年轉爐有效作業時間308d即轉爐有效作業率為
年出鋼爐數=
每天出鋼爐數=
平均爐產鋼水量=
選取標準系列容量150t的轉爐2座，按2吹2的方式進行生產。
最后再核算車間年產量：t 良坯
2.2煉鋼車間各主要系統方案的確定
2.2.1鐵水供應系統
本設計選取鐵水罐供應貼水系統
供應貼水過程是：高爐-鐵水罐-轉爐
2.2.2鐵水預處理系統
本設計在鐵水預處理站的主要任務是進行鐵水預脫硫處理，選用鐵水罐噴吹法對鐵水進行預脫硫處理
2.2.3廢鋼供應系統
本設計中廢鋼供應系統中廢鋼間的布置方式采用設立單獨的廢鋼間的布置方式，按照情種類型不同分類堆放，用磁盤吊車向廢鋼斗裝入廢鋼，然后用熱力或電力料斗平車運送廢鋼料斗到加料跨。
2.2.4鐵合金供應系統
本設計的轉爐車間為大型轉爐車間，所以采用全膠帶工料系統。
2.2.5煙氣凈化和回收系統
1.轉爐煙氣凈化處理方法
1）按吸入的氣體量的多少：本設計采用未燃法：煙氣主要是一氧化碳，經冷卻和除塵后將煤氣回收利用或點火放到大氣中。
2）在操作工藝上本設計采用全濕法除塵。
即煙氣進入一級凈化設備立即與水相遇，其分為雙塔一文式，雙文一塔式，復噴管式。此系統耗水量大，且需要處理大量泥漿的設備。
2.煙氣凈化系統
煙氣凈化系統可概括為收集與疏導，降溫與凈化，抽引與放散三部分。
1）煙罩：
未燃法煙氣凈化系統中煙罩由固定煙罩和活動煙罩兩部分組成，二者之間用水封連接。固定煙罩與煙道連接，而活動煙罩可上下升降，其主要作用是使轉爐煙氣順利的進入煙罩并能很好地控制吸入的空氣量，以提高回收煤氣的質量。活動煙罩按照結構不同分為單煙罩和雙煙罩兩種。單煙罩又有死循環式和敞口式之分。
因本設計中控制爐口，本設計選用敞口式活動單煙罩與之配合以提高煤氣質量。
活動煙罩冷卻一般采用排管式或者外淋式水冷。本設計采用矩形無縫鋼管拼焊水冷活動煙罩。
3.車間除塵
新型氧氣轉爐煉鋼車間除專門設置轉爐煙氣凈化設備外，還要對車間各個產生煙氣和粉塵的場合設置相應的除塵設備進行除塵以凈化整個車間環境，又稱二次除塵，可分為局部除塵和廠房除塵。局部除塵常用的有干法布袋除塵器和旋風除塵器。廠房除塵要求廠方上部為密封結構，其天窗部分作為排煙吸引部。經過局部除塵和廠房除塵二者結合，可大大改善車間內的作業環境。
2.2.6爐外精煉系統
本設計的產品主要為低碳鋼和薄板坯，所以爐外精煉系統選取絲法（WF）、IR-UT和RH-KTB系統進行精煉。
1.喂絲法設備簡單，操作簡便，占地面積小，投資少，安全可靠，處理成本低，無煙霧，溫降小，鋼液吸氣量少，合金收得率高。
2.IR-UT的特點：1）取消了包底的多孔通氣磚，改底吹氬為頂吹氬，可以有力地攪拌鋼液，促使鋼液成分和溫度均勻2）處理時間一般為20min左右，其中加熱時間為5min。
IR-UT的優點：
1）提高合金收得率，節約和金，降低成本；
2）微調成分，夾雜物含量明顯減少，鋼液純凈度高；
3）設備簡單，無需復雜的真空設備，成本低
4）均勻調節鋼液成分和溫度方法。
3.RH法
通過對近年來大型轉爐車間使用爐外精煉設備的比較可以看出，RH精煉由于其優越的脫氣、脫氧、脫碳和合金化條件，使得RH真空精煉能取得較好的冶金效果。
2.2.7澆注系統
在連鑄機的選取上，通過比較對各種形式連鑄機的比較，帶直線段的弧形連鑄機有利于非金屬雜物的上浮，有利于特殊鋼的澆鑄，適用于澆鑄板坯，所以本設計選取帶直線段的弧形連鑄機，同時采用結晶器電磁攪拌系統。
引錠桿選用鏈式剛性引錠桿。
2.2.8出渣系統
本設計采用滾筒水淬法處理轉爐煉鋼車間的鋼渣。其設備主要有：爐渣運輸系統（渣罐，渣罐臺車，天車），滾筒裝置（滾筒，除塵風機），冷卻水系統（供水泵，蓄水池）。
滾筒水淬法處理有明顯的優越性：處理后渣子的穩定性好，粒度小而均勻，改善環境污染，工程流程短，占地面積小等等。
2.3轉爐車間類型及跨數的確定
通過以上對轉爐車間各類型的比較，本設計式設計一座年產300萬噸轉爐車間，所以該轉爐車間為大型轉爐車間：
主廠房的跨數選取以三跨為基礎的多跨式轉爐車間：
轉爐操作平臺采用高架式車間設計方式。
多跨式轉爐車間中各跨分別為：渣處理跨、加料跨、爐子跨、精煉跨及鋼水接受跨、澆鑄跨、出坯跨和鑄坯精整跨。
3 采取的方法與手段
通過查找與設計相關的參考資料來初步確定煉鋼廠的設計方案，然后對方案進行可行性研究，通過可行性研究改進設計方案中的不足與缺陷，最終確定出煉鋼廠設計的最終確定型方案，根據方案中對設計的要求查找資料，計算和選取以求出相關設備的設計數據和設備參數，確定煉鋼廠的平面布置，繪制其設計的工藝布置草圖，并繪制出最終工藝布置圖。
在設計中，通過查找有關資料并與指導老師配合進行設計，從而設計處在實際中有實際意義的煉鋼廠設計方案和工藝布置圖。
1.4 車間工藝流程簡介
1.5 轉爐冶煉指標
1.6 原材料供應
1.6.1鐵水供應
1.6.2廢鋼供應
1.6.3散裝料和鐵合金供應
1.7 產品處理
2 設備計算
2.1轉爐計算
2.1.1爐型設計
2.1.2轉爐空爐重心及傾動力矩
2.2氧槍設計
2.2.1技術說明
2.2.2噴頭設計
2.2.3槍身設計
2.3煙氣凈化系統設備設計與計算
2.3.1吹煉條件
2.3.2參數計算
2.3.3 流程簡介
2.3.4主要設備的設計和選擇
2.3.5計算資料綜合
2.4爐外精煉設備的選擇及主要參數
2.4.1主要設計及其特點
2.4.2主要工藝設備技術性能
3車間計算
3.1原材料供應系統
3.1.1鐵水供應系統
3.1.2廢鋼場和廢鋼斗計算
3.1.3散狀料供應系統
3.1.4合金料供應系統
3.2 澆注系統設備計算
3.2.1鋼包及鋼包車
3.2.2連鑄機
3.3渣包的確定
3.4車間尺寸計算
3.4.1爐子跨
3.4.2其余各跨跨度
3.5天車
4新技術和先進工藝、設備的應用
4.1全懸掛四點嚙合柔性傳動的傾動裝置
4.2轉爐爐腹空冷
4.3分塊水冷爐口
4.4爐外精煉
4.5連鑄部分
預期目標：
1、進一步鞏固，加深對所學基本理論，基本技能和專業知識的掌握，使之系統化，綜合化。
2、初步掌握科學研究的基本方法和能力。包括調查研究、查閱文獻和搜集 資料的能力，理論分析和制定設計方案的能力，設計計算和制圖的能力等。
3、樹立嚴謹、負責、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索、敢于創新的科學研究精神；養成善于與他人合作的工作作風；培養獨立思考，獨立獲取知識以及綜合運用已學知識解決實際問題的能力。
三、進度安
第 4 周～第 6 周 收集原始資料并進行文獻檢索，撰寫開題報告
第 7 周～第 11 周 冶金計算、設備選擇計算
第 12 周～第15周 圖紙繪制及論文編寫
第16周 畢業答辯
四、參考文獻
⑴ 煉鋼設計原理 馮聚和編著 化學工業出版社
⑵ 煉鋼工藝及設備 蔣仲樂主編 冶金工業出版社
⑶ 煉鋼設計參考資料（工藝設計部分） 冶金工業出版社
⑷ 煉鋼設計參考資料（通用資料部分） 冶金工業出版社
⑸ 氧氣轉爐凈化與回收設計參考資料 冶金工業出版社
⑹ 連續鑄鋼500問，《中國冶金報》社編，冶金工業出版社
⑺ 鐵水預處理與爐外精煉 馮聚和編著 冶金工業出版社
⑻ 鋼鐵廠設計原理 李傳薪 冶金工業出版社
⑼ 現代轉爐煉鋼 戴云閣等 冶金工業出版社
⑽ 連續鑄鋼工藝及設備 王雅貞 張巖 劉術國編著 冶金工業...
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