炼钢车间设计

2.浇注系统设备及其计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 46 2.1 钢包容量、数量和钢包车的选定„„„„„„„„„„„„„„ 46 2.2 钢包载运装置的选定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 46 2.3 中间包型式、配置及主要工艺参数的确定„„„„„„„„„„ 47
3.连铸机总体尺寸工艺布置的确定 „„„„„„„„„„„„„„„„ 48
2.氧枪设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 34 2.1 耗氧量计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 34 2.2 氧抢喷头型式及夹角选定„„„„„„„„„„„„„„„„„ 35 2.3 计算设计工况氧压及喉口直径„„„„„„„„„„„„„„„ 35 2.4 确定喷孔处口直径„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 35 2.5 确定喷孔其它几何尺寸„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 35 2.6 氧抢枪身尺寸的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 36 2.7 耳轴中心线的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„37
送入小方坯连铸机保护浇注，出坯后热装热送。
表 1-2 45 号钢国标化学成分
元素
%C
%Si
%Mn
%P
%S
成分范围
0.42-0.50 0.17-0.37 0.50-0.80 ≤0.035 ≤0.035
45 钢 属 中 碳 钢 ，碳 是 影 响 其 性 能 的 关 键 元 素 ，也 是 炉 前 控 制 的 难 点 。
1.计算目的、意义 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 2.物料平衡 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ „„„„ 9
2.1 计算所需原始数据„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 2.2 物料平衡基本项目„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 2.3 计算步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 12 3.热平衡计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 3.1 计算所需原始数据„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 20 3.2 计算热收入„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 22 3.3 计算热支出„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 22 第三章 炼钢车间的总体设计方案 „„„„„„„„„„„„„„„„„„24 1.车间生产规模、生产方案、转炉容量及座数 „„„„„„„„„„„„ 24 1.1 钢种„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 24 1.2 转炉公称容积的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24 2.车间各主要系统工艺方案确定 „„„„„„„„„„„„„„„„„ 25 2.1 金属料供应系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 26 2.2 散装料供应系统流程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 26 2.3 供氧系统工艺流程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 26 2.4 出钢出渣系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 27 2.5 钢水准备及炉外精炼系统„„„„„„„„„„„„„„„„„27 2.6 铁合金料供应系统工艺流程„„„„„„„„„„„„„„„„ 28 2.7 烟气净化系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 28 3.炼钢车间主厂房工艺布置及工艺流程图 „„„„„„„„„„„„„ 28 3.1 车间主厂房柱间距、各跨及跨距„„„„„„„„„„„„„„ 28 3.2 车间工艺流程图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 30 4.转炉主要技术经济指标及原材料消耗 „„„„„„„„„„„„„„ 30 第四章 车间主要设备计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 18
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1.转炉计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 31 1.1 炉型设计及计算，划出炉型纵剖面图„„„„„„„„„„„„ 31 1.2 炉衬材质选定及其钢板的选定„„„„„„„„„„„„„„„ 33 1.3 校核转炉的高径比„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 34
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3.1 连铸机总宽度及台间距离的确定„„„„„„„„„„„„„„ 47 3.2 连铸机总高度、平台高度的确定„„„„„„„„„„„„„„ 47 3.3 连铸机总高度及连铸车间的工艺布置方式的确定„„„„„„ 49 4. 渣 罐 容 量 、数 量 及 渣 罐 车 的 确 定 „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ 49 5.车间尺寸计算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 50 5.1 炉子跨„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 50 5.2 加料跨„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 52 5.3 浇注跨„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 53 6.各跨吊车选型、起重量、台数及主要工艺参数的选定 „„„„„„„„ 55 第六章 设计中选用的新技术、新工艺综述 „„„„„„„„„„„„„„„55 1.转 炉 新 工 艺 、 新 技 术 综 述 „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ 55 2.连铸新技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 59 3.冶金综合自动化技术 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 60 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 64
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课程设计说明书
设计 45 号碳钢为主年产 300 万吨棒线材钢厂 转炉炼钢车间
专 业:冶金工程 姓名 学 号: 指导教师:
冶金与生态工程学院
2012 年 2 月 10 日
I
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目录
第一章 概论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 第二章 转炉物料平衡和热平衡计算 „„„„„„„„„„„„„„„„ 9
表1-1 市场对棒、线材产品的质量要求及生产的对策
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钢种 建筑用螺纹钢筋
机械结构用钢 弹簧钢 切削钢
冷加工材
硬线、轮胎用线材
市场需求、发展动向
对应的生产措施
高 强 度 、低 温 韧 性 、耐 盐 蚀 严 格 控 制 成 分
淬火时省去软化退火，
软 化 材 料（ 控 制 成 分 ，控
4.烟 气 净 化 系 统 „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ 42 第五章 车间设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 42
1.原材料供应系统设备选择及计算 „„„„„„„„„„„„„„„„ 42 1.1 铁水供应系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 42 1.2 废钢供应系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 42 1.3 散装料供应系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 44 1.4 合金料供应系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 45
IV
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第一章 概论
1.1 产品方案 材料技术、能源技术和信息技术是构成人类现代文明的三大支柱。 金 属 材 料 是 现 代 文 明 的 重 要 支 撑 材 料 。由 于 铁 在 地 壳 中 占 5%，分 布 较 集 中 ，适 合 大 量 开 采 和 大 规 模 冶 炼 加 工 ，故 在 所 有 金 属 材 料 中 属 于 成 本 低 、 储量大、用途广以及可再生利用的材料。 现代钢铁工业是个庞大的工业生产系统，主要生产部门包括采矿、 选矿、烧结球团、炼铁、炼钢、轧钢等，也包括大量的辅助生产部门， 如焦化、耐火材料、石灰、铁合金、机修、动力、运输，而且还包括专 门 以 钢 铁 工 业 为 工 作 和 研 究 对 象 的 大 专 院 校 、科 研 院 所 、经 济 信 息 、营 销机构、地质勘探、工程设计和建设施工等部门。 钢 铁 材 料 大 致 可 以 分 为 板 材 ,棒 材 ,线 材 等 .棒 材 是 一 种 简 单 断 面 型 材 ，一 般 是 以 直 条 状 交 货 。棒 材 的 品 种 按 断 面 形 状 分 为 圆 形 、方 形 和 六 角 形 以 及 建 筑 用 螺 纹 钢 筋 等 几 种 。线 材 是 热 轧 产 品 中 断 面 面 积 最 小 ，长 度 最 长 而 且 呈 盘 卷 状 交 货 的 产 品 。线 材 的 品 种 按 断 面 形 状 分 为 圆 形 、方 形、六角形和异型。 棒 、线 材 的 用 途 非 常 广 泛 ，除 建 筑 螺 纹 钢 筋 和 线 材 等 可 直 接 被 应 用 的 成 品 之 外 ，一 般 都 要 经 过 深 加 工 才 能 制 成 产 品 。深 加 工 的 方 式 有 热 锻 、 温锻、冷锻、拉拔、挤压、回转成形和切削等，为了便于进行这些深加 工 ，加 工 之 前 需 要 进 行 退 火 、酸 洗 等 处 理 。加 工 后 为 保 证 使 用 时 的 机 械 性能，还要进行淬火、正火或渗碳等热处理。有些产品还要进行镀层、 喷漆、涂层等表面处理。 由 于 棒 、线 材 的 用 途 广 泛 ，因 此 市 场 对 它 们 的 质 量 要 求 也 是 多 种 多 样的，根据不同的用途，对力学强度、冷加工性能、热加工性能、易切 削 性 能 和 耐 磨 耗 性 能 等 也 各 有 所 偏 重 。总 的 要 求 是 ：提 高 内 部 质 量 ，根 据 深 加 工 的 种 类 ，材 料 本 身 应 具 有 合 适 的 性 能 ，以 减 少 深 加 工 工 序 ，提 高最终产品的使用性能。
3.连铸机设计 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 37 3.1 连铸坯断面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 37 3.2 连铸机主要工艺参数的确定„„„„„„„„„„„„„„„„ 37 3.3 连铸机生产能力„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 39 3.4 结晶器选型及主要参数的选定„„„„„„„„„„„„„„„ 40 3.5 二冷系统的支撑和冷却方式及主要参数的选定„„ „„„„„„40 3.6 拉坯矫直装置的选定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 42 3.7 铸坯切割设备及切割区长度的选定„„„„„„„„„„„„„ 42
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为了减少钢中氧含量，可先控制较高的终点碳，如 0.10%，吹炼结束后 再采用性能良好的增碳剂增碳。综合考虑产量、经济效益、及 45 钢进 行棒线材轧制对钢种硫、磷及夹杂物的控制，设计采用“铁水预脱硫 — 大型转炉炼钢—炉外精炼—小方坯连铸—高速棒线材轧机”生产流程。
1.2 设计目的 1、了解钢铁项目设计内容和设计方法； 2、 进 一 步 熟 悉 和 了 解 钢 铁 生 产 工 艺 过 程 ； 3、 进 一 步 熟 悉 和 了 解 钢 铁 生 产 设 备 及 其 关 键 工 艺 参 数 ； 4、 复 习 和 加 强 专 业 课 所 学 知 识 和 生 产 实 习 所 学 知 识 ， 为 工 作 或 者 进一步深造奠定基础。 1.3 设计步骤 1、明确设计任务 2、收集相关资料 3、物料平衡和热平衡计算 4、 原材料选择 5、工艺制度确定 6、 设备及其工艺参数计算 7、工艺流程确定 8、 车间组成确定 9、 绘制工艺设计图 10、 编制设计说明书 1.4 设计意义 炼 钢 生 产 在 钢 铁 联 合 企 业 中 是 非 常 重 要 的 中 间 环 节 。其 由 前 道 工 序 炼 铁 车 间 供 给 铁 水 ，同 时 为 后 道 工 序 轧 钢 车 间 轧 制 钢 材 提 供 成 分 、温 度 原材料. 设 计 是 建 设 新 钢 厂 的 必 要 过 程 。钢 铁 厂 设 计 ，是 将 一 个 系 统（ 如 一 个 钢 铁 厂 、一 个 生 产 车 间 或 一 套 装 置 等 ）按 照 其 工 艺 要 求 ，经 工 程 技 术 人员的创造，将其全部描绘成图纸、表格、及必要的文字说明的过程。 生产系统的设计必须同时最大化满足产品数量和质量的要求、经济性、
调质可以提高强度
制轧制，控制冷却）
减少偏析
高强度，耐疲劳
严 格 控 制 成 分 、减 少 夹 杂
提高车削效率和刀具寿命 控制夹杂物
减少冷锻开裂
消除表面缺陷
Biblioteka Baidu
减少拉拔道次
高精度轧制
省略软化退火
软化材料
减少断线
消除表面缺陷和内部偏
提高强度
析、控制冷却
严格控制成分
45 号 钢 在 工 业 生 产 中 的 应 用 随 处 可 见 ，45 号 钢 不 管 是 在 力 学 性 能 ， 还 是 价 格 方 面 ，用 它 来 制 作 工 业 产 品 的 确 是 一 个 不 错 的 选 择 ，所 以 它 就 成了各类工业产品的重要组成。45 号钢是强度较高的一种中碳优质钢，
广 泛 应 用 于 各 种 重 要 的 结 构 零 件 ，特 别 是 那 些 在 交 变 负 荷 下 工 作 的 连 杆 、
螺栓、齿轮及轴类等。
本次设计以 45 号碳钢为主的年产 300 万吨棒线材钢厂的转炉炼钢
车 间 。 其 中 ,设 计 的 各 主 要 相 关 系 统 为 ： 铁 水 供 应 系 统 、 散 状 料 供 应 系 统、废钢供应系统、铁合金供应系统、烟气净化回收系统、浇注系统、 炉外精炼系统 、渣处理系统等 。为配合高速棒线材轧机生产，钢水全部