炼钢设计基础作业

发布 2022-09-07 12:40:28 阅读 2929

建设项目的设计按照项目的性质可分为新建、扩建、改建、迁建和恢复建设项目5类。

目前炼钢设计指导思想:投资省、经济效益最佳、多品种高质量、生产安全、操作顺利、维修方便的原则。因此在设计中采取参照条件相似,转炉容量相近,生产技术指标先进,厂房布置设计合理的车间,进行比较、分析改进,在设计中应采用先进的新技术和新工艺,但不应在设计中采取全面照搬的做法。

关于新建炼钢厂国家规定1.新建钢厂一定要有铁水预处理。2.

设计顶底复合吹炼转炉,吹氧时间小于16min 。3.炉外精炼设施齐全,提高钢质量。

4.全连铸钢厂。5.

经济指标先进,生产效益高。

炼钢车间设计一般应包括下列各项基本内容:(1)车间的工艺设计;(2)车间机械设备设计;(3)供电设施设计,电讯系统设计,照明设计;(4)给水、排水(包括污水处理)设计;

5)厂房通风与局部的采暖、通风设计;(6)厂房与设备基础及其他构筑物设计;

7)环境保护与安全卫生设计。

炼钢厂生产规模:该厂年产原钢的数量,即合格钢锭或合格连铸坯或二者之和的年产量。还应区分它的“生产能力”和“实际(或计划)产量” 。

炼钢厂的产品大纲:企业的产品计划(即钢材产品的产量、品种、产品规格等);确定了加工工序和加工设备类型,再依加工工序的要求来确定炼钢厂所应提供的铸坯或钢锭的质量与断面形状、尺寸,从而计算出按不同钢种所需**的坯(或锭)的数量(吨)。

容量和座数,主要决定于车间的各项作业指标。q=365×1440×n×t×η/1)式中 q:车间生产能力,吨钢/年 。

n:车间经常吹炼转炉座数。t:

每座转炉平均产钢量,吨 。τ每一炉钢的冶炼周期,min。η:

车间年有效作业率。由(1)可得出n×t = q ×τ365×1440×η)2) 根据(2)式可以确定n和t。

转炉炉型指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状尺寸,即为炉膛的几何形状。炉帽、身、炉底三部分组成。

转炉炉型按熔池形状主要分为筒球型、锥球型和截锥型三种。

转炉炉型种类选择的原则①炉型应能适应炉内钢液、炉渣和炉气的循环运动规律,使熔池得到激烈而又均匀的搅拌,从而加快炼钢过程的物理化学反应;②有利于提高供氧强度(b),缩短冶炼时间,减少喷溅,降低金属损耗;③新砌好的炉子的炉型要尽量接近于停炉以后残余炉衬的轮廓,减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的冲刷侵蚀及局部侵蚀,提高炉龄,降低耐火材料的消耗;④炉壳应容易制造,炉衬砖的砌筑和维护要方便,从而改善工人的劳动条件,缩短修炉时间,提高转炉作业率。总之应能使转炉炼钢获得较好的经济效益,优质、高产、低耗。

结合我国已建成的转炉的设计经验,在选择炉型时,可以考虑:100~200t以上的大炉子,采用筒球型,50~80t的中型炉子,采用锥球型;30t以下的小炉子,采用截锥型。

但是也不绝对,还要根据当地的铁水条件,主要是[p]、[s]含量,来考虑确定最合适的炉型。对于顶底复吹转炉,可以采用截锥型炉型。

公称容量:炉子容量,指新设计的转炉耐火材料内衬尺寸时的产钢量。

转炉的炉容比是指有效容积与公称容量的比值(v/t),也称容积系数或容积比。

炉容比过小和过大的害处①炉容比过小(即反应空间小)a 因为反应空间过小,满足不了冶炼反应所需要的空间,容易喷溅和溢渣,金属收得率金降低,操作困难,工人的劳动强度增加。b 加剧钢、渣对炉衬的冲刷侵蚀,使得炉龄降低。c 不利于提高供氧强度(b),强化冶炼,限制了生产率的提高,因为供氧强度大,炉容比小,易喷溅。

炉容比过大:炉容比大势必增加炉子高度h(h还受h/d的影响),增加厂房高度和倾动力矩。实践证明,炉子高度h增高1m,厂房增高2m,将导致投资增大、设备庞大和电耗增加。

影响炉容比大小的因素1)铁水成分2)冶炼操作方法3)铁水比4)炉子容量5)氧枪喷孔数6)供氧强度。

复合吹练一般选取炉容比是:0.85~0.95m3/t

转炉的高宽比:转炉的总高度(h总)和炉壳外直径(d壳)的比值(或h内/d堂)

目前大型转炉的高宽比一般都波动在1.2~1.4之间。

供氧强度:单位时间内冶炼一吨钢水所需的氧气量 ,单位:nm3/(min t)

我国转炉的供氧强度为2.5~4.5 nm3/(min t)

供氧强度由供氧量、供氧时间、氧气流量等条件计算。

试计算公称容量为250t(新炉出钢量)转炉的炉型尺寸d=k [(g/t)开方] g=公称容量 k=1.55 t=平均每炉钢的出钢时间。

转炉出钢口的位置出钢口位置通常设在炉身与炉帽耐火材料的交界处,这样出钢时钢水能集中到帽锥处,保证了出钢时出钢口上方的钢水始终处于最深状态,钢水能在一定压力下以较快的流速流出流净,若出钢口设在炉帽或炉身段部位①出钢时在出钢口见渣时,炉内还有部分钢水没有流净;②钢水夹渣。

出钢口倾角定义:炉子处于直立位置时,出钢口中心线与炉子水平线之间的夹角。

减少出钢口倾角的好处:可以缩短出钢口长度,便于维护;可以缩短钢流长度(出钢口至钢包的距离),减少钢流的的吸气、散热损失和二次氧化;出钢时炉内钢水不发生漩涡运动,避免钢流夹渣;出钢时钢包车行走距离短,出钢口倾角大,则行车距离长。

转炉炉衬由工作层、填充层、永久层和绝热层构成。

各层分别采用的材质耐火材料工作层:材质采用镁碳砖,其具有良好的耐火度、高温强度、耐蚀性和抗热震性。填充层:工作层和永久层之间,由镁砂和焦油捣打成,厚度在80~150 mm。

永久成:一般用标准镁砖修砌,其厚度65~345mm,炉底永久层要厚些。

绝热层:镁碳砖炉衬特有,紧贴在炉壳内壁,垫上几层石棉板,厚度为20~30 mm。

转炉拐弧炉壳在转炉炉壳的帽锥与炉身直筒段连接处,直筒段与池锥,池锥与炉底球冠连接处,小炉子以直线尖角相连接,称为拐角炉壳。大、中型炉子为了减少应力集中,增加炉壳的坚固性,以圆弧相接,称为拐弧炉壳。

水冷炉口的结构有:隔板焊成的水箱、蛇形管(埋管式)两种。

采用水冷炉口的好处:1)温度低,渣易冷却破碎,从炉口落下,利于清渣。2)保持炉口尺寸,利于烟气**。3)转炉上部炉壳高温变形小。4)炉口修砌、维修方便。

水冷炉口尺寸: d口+200~300 mm =d水即各边大出100~150 mm。

顶底复吹转炉炉型的特点(1)在相同容量和熔池深度的条件下,熔池直径比筒球型的大些;而在相同容量和相同熔池直径的条件下,熔池深度又比筒球型的深些。因此,有利于缩小炉子的高宽比,同时又能有合适的熔池深度。2、顶底复吹转炉的熔池深度的确定一方面要保证顶吹氧气射流不致穿透炉底;另一方面要发挥底吹的作用,即熔池搅拌激烈而又均匀、吹炼过程平稳、炉内反应迅速、渣、钢间反应更趋于平衡等。

因此熔池深度还与炉底喷嘴的直径和供气压力有关(3)采用截锥型熔池,单位金属的熔池表面积比筒球型的大,不仅有利于冶金反应及提高炉衬的寿命,而且便于做成可拆卸式活炉底,改善炉底的结构强度。

4)顶底复吹转炉的高宽比介于顶吹转炉与底吹转炉高宽比之间,至于炉帽形状和出钢口位置均与顶吹转炉的要求相同。

根据顶底复吹转炉的冶炼特点,底吹气体类型强化冶炼型、增加废钢比型、加强搅拌型。

顶底复吹转炉底吹供气元件类型透气砖:有组合式透气砖和高压成型透气砖喷嘴:有单管式、套管式、实心环缝式。

马赫数:氧枪出口处气流速度与当地音速之比。马赫数m=w/a=1.9~2.3

多孔拉瓦尔型喷头的优点:1)供氧强度大、生产率高、冶炼操作稳定。2)炉内反应均匀,喷溅少,钢水收得率可提高1.

5~3.5%。3)延长炉衬寿命,缩短修炉时间。

4)枪位稳定,化渣速度快,作业率高。5)热效率提高20%6)炉口等粘渣少,改善了劳动条件。

按照炼钢工艺设计技术规定要求,100t以下转炉采用三孔拉瓦尔喷头。100t以上转炉采用四孔或五孔喷头。 进行喷头设计时m应选在2.0左右。

多孔喷头的喷孔夹角是指喷孔中心线和喷头几何中心线之间的夹角。

喷孔的间距(a)是指喷头断面上喷孔出口处喷孔中心线与喷头轴线之间的距离。

氧枪的冲击半径决定于喷孔夹角、枪位、m、氧压及喷孔间距。

转炉全皮带上料系统的工艺流程地面料仓→固定胶带运输机→转运料斗→可逆皮带运输机→高位料仓→称量漏斗→电磁振动给料器→汇集胶带运输机→汇总漏斗→溜槽 →转炉

转炉烟气净化及**意义:1防止环境污染(未经处理的转炉烟气在大气中飘散2~10公里远,危害车间操作工人健康,污染环境)2**煤气(节约大量能源,创可观财富。如**的好,能实现负能炼钢)3**蒸汽**炉炉气温度约为1450~1550℃。

出炉口与空气混合燃烧后温度达1700~2600℃。这部分烟气物理热可通过采用汽化冷却烟道或废热锅炉以蒸汽形式**,同时使烟气被冷却便于除尘)4**烟尘**炉炉气含尘浓度为80~150g/nm3。烟尘的主要成分是feo,fe2o3。

**后可制成烧结矿或球团矿,做为炼铁原料)5抽风机操作需要 (烟气排出需经风机。这种温度和含尘浓度高的烟气,长期磨损风机的机壳和叶片会缩短风机的使用寿命)

空气燃烧系数: 空气燃烧系数实际吸入的空气量和炉气完全燃烧所需理论空气量比值。

=1:炉气完全燃烧;α<1 :炉气不完全燃烧; α1:炉气完全燃烧后还有过剩空气。

区分燃烧法。未燃法: 依据α1区分。当α1,α↑烟气量↑,烟气温度 ↓。

转炉烟气处理方法中 “未燃法”烟气中主要成分是co;“燃烧法”废气中主要成分是co2。 “未燃法”烟尘中主要成分是feo;“燃烧法”烟尘中主要成分是fe2o3。

控制空气过剩系统α值方法氮幕法:此法的基本原理是在活动烟罩与炉口之间设置氮气密封圈向外吹氮,将空气与烟气隔绝,此法在炉口基本上不吸入外界空气,所以烟气量少,**系统容量小,设备费用低,但要消耗大量氮气(仅炉口氮消耗15—20nm3/吨钢)

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