270吨氧气顶吹转炉及炼钢车间设计 毕业设计说明书.doc

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1、 目 录 摘要 I Abstract .II 1.1 现代炼钢工艺的发展 1 1.3 转炉节能环保和资源综合利用 .4 1.3.1 转炉的节能手段 .5 1.3.3 煤气的回收 7 1.4 转炉污水及污泥处理循环利用 .8 2.1 物料平衡计算 .9 2 . 2 热平衡计算 .18 2.2.1 计算所需原始数据 .18 2.2 计算步骤 .19 3.1 转炉炉型及各部分尺寸 .22 3.1.1 转炉炉型及其选择 .22 3.1.2 转炉炉型各部分尺寸的确定 22 3.2 转炉炉衬 24 3.2.1 炉衬材质选择 24 3.2.2 转炉炉型各部分尺寸的确定 24 3.3 砖型选择 25 3.4

2、转炉高宽比 .25 第四章 氧气顶吹转炉氧枪设计 .26 4.1 氧枪喷头设计 .26 4.2 枪身尺寸确定 .27 4.3 氧枪长度的确定 .28 第五章 炼钢车间烟气净化系统及精炼设备的设计 .29 5.1 烟气与烟尘 .29 5.1.1 烟气特征 29 5.1.2 氧气转炉炉烟气净化系统 29 5.1.3 烟气净化系统的主要设备 31 5.2 炉外精炼设备设计 32 5.1 选择炉外精炼技术的依据 32 5.2.2 炉外精炼设备的选择 33 5.2.3 LF 炉设备及其配置 .34 5.4 VOD 设备组成 .34 5.5 LFV 法精炼工艺 35 5.6 钢包精炼过程对温度的控制 36

3、 第六章 连铸设备的选型及计算 .37 6.1 钢包允许的最大浇注时间 37 6.2 铸坯断面 37 6.3 拉坯速度 38 6.4 连铸机流数的确定 38 6.5 铸坯的液相深度和冶金长度 .39 6.5.1 铸坯的液相深度 39 6.5.2 连铸机的冶金长度 40 6.6 弧形半径的确定系数 40 6.7 连铸机生产能力的确定 40 6.7.1 连铸机与炼钢炉的合理匹配和台数的确定 40 6.7.2 连铸浇注周期计算 41 6.7.3 连铸机的作业率 42 6.7.4 连铸坯收得率 43 6.7.5 连铸机生产能力的计算 43 第七章 氧气顶吹转炉炼钢车间设计 .45 7.1 转炉车间组成

4、与生产能力计算 45 7.1.1 转炉车间组成 45 7.1.2 转炉容量和座数的确定 .45 7.1.3 转炉车间生产能力的确定 .45 7.2 转炉车间主厂房工艺布置 .46 7.3 主厂房主要尺寸的确定 .46 7.3.1 转炉跨主要尺寸的确定 .46 7.3.2 加料跨主要尺寸的确定 .51 7.3.3 浇铸跨主要尺寸的确定 .52 参考文献 .57 致谢 .58 附录 .59 I 摘要 本文主要介绍了 270 吨氧气顶吹转炉及炼钢车间设计。简要介绍了我国炼钢技术的 发展历程和节能环保问题。然后从物料平衡和热平衡方面进行计算，以 100 千克单位铁 水量为基础进行计算确定了合理的原料成

5、分及原料加入量，以确保物质和能量的守恒； 再依给定的 270 吨氧气顶吹转炉设计出其炉型及相应的氧枪及水冷装置等。然后简单设 计烟气净化系统及精炼设备，再对连铸的生产能力进行计算，采用一机二流的四台连铸 机进行同时生产，使连铸生产能力达到且超过了预计的产量要求，最后确定炼钢厂的布 置，最终完成设计。 关键词：物料平衡和热平衡,氧气顶吹转炉，炼钢车间。 II Abstract This design introduces 270-ton BOF and steel-making plant design . The design briefly describes the history of

6、steelmaking technology. And then from the material balance and heat balance calculation to 100 kg units of iron water, calculated on the basis to determine a reasonable raw material components and raw materials by adding volume to ensure that materials and energy conservation; then follow the given

7、270 tons of BOF and the corresponding design of the furnace chamber and the water of oxygen devices. Then simply introduce flue gas purification system design and refining equipment.Then calculated the production capacity of continuous casting, continuous casting furnace with second-rate one machine

8、 simultaneously casting machine production, the production capacity of continuous casting production reached and even over the expected requirements, determine the layout of steel mills, and finally complete the design requirements. Key words: material balance and heat balance, BOF， making workshop。

9、 1 第一章 绪论 1.1 现代炼钢工艺的发展 钢铁材料是人类最主要使用的结构材料，也是产量最大、应用最广泛的功能材料，咋 经济发展中发挥着举足轻重的作用。尽管近年来钢铁面临着陶瓷材料、高分子材料、有 色金属材料等的竞争，由于其在矿石储量、生产成本、回收再利用率、综合性能等方面 所具有的明显优势，在可以预见的未来钢铁在各类材料中所占据的地位仍然不会改变。 炼钢法包括以下主要过程：去除钢中的碳、磷、硫、氧、氢等杂质组分以及由废钢 带入的混杂元素铜、锡、铅、铋等；为了保证冶炼和浇注的进行，需将钢水加热至 16001700 0C；普通碳素钢通常需含锰、硅、低合金钢和合金钢则需要含有铬、镍、钼、 钨、

10、钒、钛、铌铝等，为此在炼钢过程中须向钢液配加有关合金使之合金化；去除钢 液中内生和外来的各类非金属夹杂物；将合格钢水浇筑成方坯、小方坯、圆坯及板坯 等；节能和减少排放，包括回收转炉炼钢煤气和炉渣排放以及炼钢烟尘污染、炉渣、 耐火材料等返回再利用。 现代炼钢法最早起始于 1865 年英国人 H.Bessemer 发名的酸性底吹转炉炼钢发，该法 首次解决了大规模生产液态钢问题，奠定了近代炼钢工艺发的基础。由于空气与铁水直 接 作用，Bessemer 炼钢法因而具有很快的冶炼速度，成为当时的主要炼钢方法。但是， Bessemer 工艺采用的是酸性炉衬，不能造碱性炉渣，因而不能进行脱磷和脱硫。1879

11、 年 英国人 S.G.Thmas 发明了碱性空气底吹转炉炼钢法，成功的解决了冶炼高磷生铁的问题。 几乎在 Bessemer 炼钢工艺开发成功的同时， 1856 年平卢炼钢法也被成功发明。最早 的平炉仍为酸性炉衬，但随后碱性平卢炼钢法很快被开发成功。在当时，平路炼钢的操 作和控制比空气转炉炼钢稳定，能适用于各种原料条件，铁水和废钢的比例可以在很宽 的范围内变化。陈平炉炼钢工艺外，电弧炉炼钢方法在 1899 年也被成功开发。在 20 世 纪 50 年代氧气顶吹转炉发明前，平炉是最主要的炼钢方法。 第二次世界大战结束后的 20 世纪 50 年代，世界钢铁工业进入了快速发展时期，在 这一时期开发成功的

12、氧气顶吹转炉炼钢技术和钢水浇注开始推广采用的连铸工艺对随后 的钢铁工业的发展起到了重要的推动作用。 1952 年氧气顶吹转炉炼钢法在奥地利被发明成功，由于具有反应速率快、热效率高 2 以及产出的钢制良好、品种多等优点，该方法迅速被日本和西欧采用。在 20 世纪 70 年 代，氧气转炉炼钢法以取代了平炉法成为主要的炼钢方法。在氧气顶吹转炉迅速发展的 同时，德、美、法等国发明成功了氧气底吹转炉炼钢法，该法通过喷吹甲烷、重油、柴 油登对喷口进行冷却，是纯氧能从炉底吹入熔池而不至损坏炉底。 在 20 世纪 80 年代中后期，西欧、日、美等相继开发成功了顶底复吹氧气转炉炼钢 方法，在此法中，氧气有顶部氧

13、枪供入，同时由炉底喷口喷入氩气、氮废钢用量多的长 处，同时又兼备氧气低垂转炉炼钢熔池搅拌好、铁和锰氧化损失少、金属喷溅少等优点， 因而目前世界上交大容量的转炉绝大多数都采用了顶底复吹转炉炼钢工艺。 液态金属连续浇注专利实在 1886 年已经问世，在 1937 年德国人 S.Junghans 发名成 功振动式结晶器而大大减少了拉坯漏钢事故后，连铸开始在有色金属工业中被采用。 1954 年 I.M.D.Halliday 开发成功了连珠结晶器 “负滑脱 ”技术，这使得拉漏率被进一步减 少，连铸在钢水浇注中采用。与模铸相比，连铸在节约投资、节能及提高钢的收得率、 产量和质量方面有着很明显的优势。20

14、世纪 70 年代后，西欧多国和日本的钢铁工业开始 大规模采用连铸，至 20 世纪 80 年代， 世界连铸比率超过模铸，日、德、法、意、韩等 钢铁发达国家连铸技术迅速发展，连铸在产量、质量、节能、降耗等方面具有明显的优 势，至 20 世纪 80 年代末，连铸在日、欧、韩等钢铁发达国家连铸比均超过了 90%。目 前，我国钢铁工业的连铸比也超过了 94%。 连续铸钢技术的采用不仅完全改变了旧的铸钢工序，还带动了整个钢铁厂的优化， 因此被许多的冶金学家称之为钢铁工业的一次“技术革命。由于连铸生产节奏快、为了 适应连铸，必须缩短炼钢冶炼时间。因此必须优化炼钢工序。 现代炼钢科学进展还表现在冶金知识与材料

15、、计算机、电磁、环境等科学交叉、融 合和应用上。如在氧气喷头和喷粉冶金中应用空气动力学中可压缩气体和气象输送等知 识，在炼钢过程中广泛采用了声学、图像识别、专家系统、神经元网络等方面知识，在 连铸过程中采用电磁、金属压力加工等知识。预计在今后一段时间里，炼钢科技会进一 步提升和发展。而炼钢科学最重要的发展将会在液态钢的凝固加工、减少排放、排放物 和废气物的再回收利用以及与信息、材料、环境等科学交叉、融合和应用方面。 历经 150 多年的发展历程，钢铁工业应经成为高度成熟的产业。但是，钢铁工业在 科技进步方面仍然面临者很大的压力，这主要表现在： 要求有更高的生产效率。钢铁 冶金生产过程大量消耗原

16、材料和能源，从生态环境和可持续发展放面考虑，必须对现有 生产流程进行改进以提高效率和降低能耗。 要求产品具有高性能。钢铁材料目前面临 3 其他材料的激烈的竞争，以汽车为例，目前已先后制造“全铝”汽车和“全塑”汽车。 进一步提高钢铁性能的重点是要提高刚才的强韧性以及提高疲劳破坏和抗腐蚀性能。 要求对环境更加友好。这就要求尽量减少废弃炉渣、烟尘、NO x， SOX，CO 2 的排放， 并利用冶金工业过程处理废弃钢铁、塑料、城市垃圾等。钢铁工业面临的科技进步压力 是钢铁科学继续向前发展的前提和动力，而钢铁冶金科学的发展反过来又会促进钢铁冶 金技术的进步。 近 20 年来，中国钢铁工业取得了令人瞩目的

17、发展，1996 年中国钢铁产量超过了 1 亿 吨，成为世界第一的产钢国，2004 年钢铁产量达到 2.72 亿吨，产量超过居世界第二和第 三的日本和美国钢产量的总和。除钢产量外，中国钢铁工业在装备、工艺技术水平和钢 材质量方面也取得了显著的进步，已达到或接近国际先 进水平。中国钢铁工业对国民经济的快速发展起到了重要的支持作用，但目前在整体生 产效率、能耗、高级产品性能、环境保护、重要技术研发能力等方面与发达国家相比还 存在差距。今后，中国钢铁工业还会有更大的发展，而随着钢铁工业的不断发展，中国 也将会成成为世界钢铁研究的中心。 1.2 氧气顶吹转炉炼钢的冶金特征 转炉炼钢是以铁水作为主要原料，

18、氧气作为氧化剂，依靠铁水中元素的氧化热提高 钢水的温度，在 30min 左右完成一个冶炼周期的快速炼钢方法。 氧气顶吹转炉在国外一般被称为 LD 转炉（Linz-Donawit 工厂的缩写) ，或称为 BOF 转炉（Basic Oxygen Furnace 的缩写） 。次炼钢方法继承了过去的空气吹炼转炉的优点，有 客服了其缺点。与电炉炼钢相比，刚方法具有以下优点： 生产率高； 对铁水成分的 适应性强； 废钢的使用量高； 可生产低磷、低硫、低氮及低杂质钢等； 可生产 几乎所有的主要钢品种。正因为有这些长处，氧气顶吹转炉炼钢法在 1950 以后迅速的发 展成为世界上的主要炼钢方法。 由于所使用的铁

19、水成分和所炼钢中的不同，吹炼工艺也有所区别。在未采用溅渣护 炉工艺时，一炉钢在吹炼过程中金属成分、熔渣成分及熔池温度的变化情况如下： 吹炼初期， Fe、Si、Mn 的含量下降到很低，几乎为痕迹量。继续锤炼，它们不再 被氧化。锤炼近终点时，Mn 的含量出现回升。 Si、 Mn 被氧化的同时，C 也被少量氧化。当 Si、Mn 的氧化基本结束后，炉温达到 4 14500C 以上，C 的氧化速率又有所降低。 吹炼刚开始，由于 Si 的迅速氧化使渣中 SiO2,含量高达 20%，又因为石灰的逐渐 溶解，渣中 CaO 的含量也在不断的提高。当 Si 的氧化基本结束后，渣中 SiO2的含量又有 所下降。炉渣

20、的碱度则随石灰的溶解而迅速的提高。 渣中的 FeO 含量在开吹后不久就可以达到 20%30%。醉着脱碳速率的提高，渣 中 FeO 的含量会逐渐降低，但在锤炼后期又会有所升高。 由于碱性氧化性炉渣的迅速形成，大约在吹炼的前一半时间内，含磷量以降低到 0.02%，脱磷反应为放热反应。在冶炼的中后期若温度过高或炉渣中 FeO 含量降低，又会 发生回磷现象。 渣中 MgO 含量的变化与是否采用白云石或磷镁矿造渣工艺有关，另外还受到加入 量的影响。一般情况下，采用白云石或磷镁矿造渣，渣中 MgO 含量增加，有利于减轻熔 渣对炉衬的侵蚀。 吹炼初期，随着钢液中含硅量的降低，含氧量升高。吹炼中期脱碳反应剧烈

21、，钢 液中含氧量降低。吹炼末期，由于钢中含碳量降低，钢种含氧量显著增加。一般根据终 点含碳量的不同，含氧量在（4001000）10 -6，的范围内变化。 吹炼过程中金属熔池含碳量的变化规律与脱碳反应有密切的关系。脱碳速率越快， 终点含氮量越低。一般转炉终点含氮量可达到 2010-6.以下。 转炉冶炼一炉钢的操作过程，由装料、吹炼、测温、取样、出钢、除渣构成。吹来 年时间与炉容量没有直接关系，氧枪的吹炼时间通常为 1120 分钟，冶炼周期为 2540 分钟。 装料时，把炉体向前方倾斜，先装入废钢，接着装入铁水，然后是炉体直立。吹炼 开始后，一遍吹氧一边投入氧化铁皮、矿石、石灰等辅助材料。当氧气喷

22、枪降至设定位 置时开始喷吹氧气。吹炼时高亮度的浓烟火焰从炉口排除，吹炼中期脱碳反应最强烈的 时期，氧的脱碳效率接近 100%。采用富枪动态控制的场合，在排气量逐渐减少、到达预 定吹炼终点的前几分钟之前，降下副枪，测定熔池中的含碳量和温度，预测达到目标含 量和目标温度的时间，然后吹炼到终点出钢。当采用人工经验判断出钢终点时，把炉体 倾向炉料侧，从炉口进行测温和进行取样，并确认含碳量和温度是否合适，再将炉体倒 向出钢才出钢。出钢时向炉内及钢水包中添加脱氧剂，出钢后再把炉体倒向装料侧排渣， 一炉钢的冶炼才结束。 5 1.3 转炉节能环保和资源综合利用 作为重工业之首等钢铁工业在生产过程中会消耗掉大量

23、的资源，并且会给环境带来 严重的污染。为了保护地球的生态平衡，需要减少炼钢过程对资源的消耗，改善炼钢的 生产环境，同时还要对转炉生产过程的新资源和能源进行有效利用，实现钢铁生产材料 的再循环使用。 1.3.1 转炉的节能手段 在我国，每生产一吨钢需要 2030T 原材料，同时还要消耗大量的能源。我国钢铁 工业的能耗站全国能耗的 90%左右，比发达国家高处 20%30%以上。由于我国钢铁企业 的发展水平不一样，七其节能手段也不一样。 下面介绍几个能耗指标： 工序能耗 指工序中生产 1T 合格产品所直接消耗的能源量，它是衡量工序能耗水平的指标， 即 工序能耗 = 产产- 吨钢综合能耗 它可以有以下

24、计算式得出： 产产 产产 由于各企业的生产结构不同，该指标有较大的差异和波动，因此它不能被作为企业 间能好比较的考核指标。对于一个企业，只有在近几年内产品构成无显著变化时，才能 进行相互比较。 吨钢可比能耗 为了是能耗不受企业结构和变化的影响，以使其在企业间和国际上有可比性，在规 定了必须的工作范围后，人们制订了吨钢可比能耗指标，它是指每生产 1 吨所必备生产 工序能耗之和，成为吨刚的可比能耗。按照规定，计算时只考虑焦化、烧结、炼铁、炼 钢、开坯、轧材等配套生产所必需的能耗，还有内部运输和煤气、燃料油等加工输送的 能耗及分摊的企业能源污染，其他如耐火材料、铁合金、石灰等生产工序不考虑在内。 在

25、实际生产过程中计算时使用“标准煤”作为能耗指标的单位，每一千克标准煤的 6 发热量为 29.31MJ。从大的方面考虑，节能可以从下面 3 个方面入手： （1）降低原材料和动力的单耗和载能量 这是节能的前提，具体的方法有：降低供电消耗，保证铁水条件和减少铁水损失， 提高转炉废钢比，提高连铸比，提高连轧的收得率，引入新设备和节能型设备，辅助设 备应该注意节电，合理化工艺操作和流程，注意延长转炉寿命，降低耐火材料及部件的 消耗等。 （2）降低燃料单耗及载能量 这是节能的重要方向，主要是指节约由于布局不合理或者热效率低所带来的浪费。 具体方法有：解决铁、钢、材不配套的问题，合理布局，降低运输燃耗，提高

26、原燃料的 质量，提高转炉钢和连铸钢比例，合理检修，提高作业率，提高成品率、合格率、收得 率，均衡各种产品比率等。 （3）回收生产过程中散失的载体和各种能量 这是节能不可或缺的部分。回收这部分能量不仅能节能，而且还起到了保护环境的 作用。具体的方法有：回收转炉煤气及蒸汽，回收废弃品并加以综合利用，减少气、水、 油等得跑、冒、滴、漏现象的发生等。 有人总结，对包括连铸或铸锭在内的转炉系统来讲，主要的节能技术应包括以下内 容： 提高转炉的材料和质量； 提高转炉的废钢比； 提高转炉的钢水连铸比； 采用转炉全工序负能炼钢技术：转炉炼钢是一个能量有富余的炼钢方法，衡量转 炉炼钢的重要指标是转炉工序能耗和炼

27、钢厂能耗，当炉气回收的总能量转炉生产消耗的 能量时，就实现了转炉工序的“负能炼钢” ，当炉气回收的总热量炼钢厂生产小号的总 热量时，就实现了钢厂的“负能炼钢” ； 采用转炉煤气的高效率回收技术； 提高主坯的一火成材率，提高连铸坯的热送温度； 采用炼钢系统损失热量和物质的回收利用技术； 开发炼钢系统的新型节能技术； 采用转炉的废渣的回收和综合利用技术等。 7 1.3.2 转炉的煤气回收循环利用 转炉在吹炼过程中，会从炉口排除大量总红色的浓烟，这就是烟。烟气的温度很高， 含有大量 CO、少量 CO2，及微量的其他气体成分，另外还 夹杂着大量氧化铁，金属铁 粒和其他细小颗粒的尘埃。转炉烟气的特点是温

28、度高、气量多、含尘量大，气体具有毒 性和爆炸性，直接排放会有很大的危害性，必须净化后回收。转炉煤气正是烟气中的气 体成分，因此要回收煤气，必须首先对烟气进行净化除尘。 1 烟气的收集很冷却 延期的收集是由烟罩来完成的。然烧法通常用固定烟罩，而未燃法使用的是活动烟 罩，由于烟气温度很高，收集完后要进行冷却处理。为了回收煤气，利用余热，可采用 汽化冷却器来冷却烟气。 2 烟气的净化 烟气净化系统主要有三种：采用未然法回收煤气的文氏管法净化系统、采用燃烧法 的文氏管湿法净化系统以及采用静电除尘的干式净化系统。 除尘的方法分为湿式和干式两种： 在湿法除尘中，主要用到的设备是文氏洗涤器。当调整好喷水量和

29、喷水压力后，文 氏管的压力损失吼口气流有关，即除尘效率只与喉速有关。为了维持较固定的候速，可 采用二文喉速调整机构，使两个喉口随转炉炉气量的变大而开大，随炉气量的变小而关 小。二文喉口调节机构包括一级文氏管和二级文氏管。一级文氏管的作用是降温和粗除 尘以及灭火泄压防爆和补偿系统的热膨胀。设计二级文氏管的目的是把气体中的细尘除 掉已达到排放的标准，按结构可分为翼板式调径文氏管、米粒型阀板调径文氏管和锥形 重铊调径文氏管。 干式除尘一般采用干式静电除尘器，它用未然法来处理转炉烟气，也被称为 LT 法。 LT 法收集到的粉尘分为粗粒尘和细尘两种，粗粒尘在蒸发冷却塔中被吸收，细尘则由除 尘其回收。在该

30、法中由于不产生湿的粉尘，因此免去了湿法处理系统中的废水处理、污 水沉淀和污泥处理过程。目前这种方法因其具有节能节水的优点而被认为会逐步取代湿 法出尘。 1.3.3 煤气的回收 煤气的回收量通常在 70100M 3/T 钢。转炉煤气燃烧后会产生大量的 CO2,它属于无污 染的燃料，这有利于环保。目前转炉烟气干法除尘技术在国际上已被公认为今后的发展 8 方向，它可以部分或全部补偿转炉炼钢过程中的能耗，有望实现转炉低能炼钢和负能炼 钢的目标。与湿法除尘系统相比，干式除尘系统具有以下优点：含尘量低；风机寿命长； 节电；节水；煤气回收量大；粉尘利用率高；占地少的优点。 转炉煤气可作为燃料和化工原料。 转

31、炉煤气的含氢量少，燃烧时不产生水汽，而且煤气中不含硫，它可用于加热混铁 炉、烘烤钢包及铁合金以及用作均匀炉的燃料等，同时也可将其送入厂区的煤气管作为 生活煤气使用。 转炉煤气还可以用来合成化工原料。 1）制甲酸辣。甲酸辣是染料工业中生产保险粉的一种原料，用它可以代替锌粉，节 约金属。合成甲酸钠时，要求煤气中的 CO 含量至少要达到 60%，含氮量小于 20%。用甲 酸钠又可以进一步合成草酸钠，其化学反应式： CO + Na = HCOONa 2 HCOONa = COONa - COONa +H2 2）制合成氮。合成氮是我国农业生产中普遍需要的一种化肥料。转炉煤气中 CO 含 量较高，所含 P

32、,S 等杂质量少，有利于合成氮的生产。生产合成氮时要求煤气渣中的 （CO+H 2)/N2应大于 3.2， CO 含量要大于 60%，氧气含量小于 0.8%，煤气含量小于 10mg/m3。煤气中的 CO 在触媒的作用下会使蒸汽转换成氢气氢气由于煤气中德氮在高压下 合称为氨，其化学反应式： CO + H2O = H2 + CO2 N2 + 3H2 = 2NH3 1.4 转炉污水及污泥处理循环利用 在烟气净化过程中，如果使用了湿法净化，会形成大量污水、污泥。污泥的成分主 要是氧化铁、氧化钙、二氧化硅和氧化镁等，它是转炉造渣的原料，经造球后可返回使 用。 在全进化系统中形成大量的污水、污水中的悬浮物经

33、分级处、浓缩沉淀、脱水和干 燥后可将烟尘回收利用。去污处理后的水还会有细小的悬浮物，需经澄清后再循环使用。 污水经过明槽后首先进入预沉池或水力旋流器，污水中粒径大于 60 m 的粗颗粒尘 9 将被分离出来，这些粗尘占整个污水中的尘量的 15%。粗尘含水量 30%，可将其撞车运 走，剩余的含细尘进入浓缩池。上清水后，含尘量应小于 150mg/L，接着回二文泵站，再 送入二文喷水除尘。池底的泥浆含水 70%，用泥浆泵将其打入脱水设备进行脱水，脱水 后污泥含水 30%，可被装车运走继续进行处理。池底也可建你泥浆管道直接送至系统， 通过增压泵将泥浆送至烧结厂直接利用。含水 30%的污泥经晾干、破碎后回

34、烧结，或加 入粘结剂成球团经烘干后回转炉。 10 第二章 炼钢过程中物料平衡和热平衡计算 炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量的基础上的。其主要目的是 比较整个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的 设计参数和提高炼钢技术经济指标提供定量依据。由于炼钢是一个复杂的高温物理化学 变化过程，加上测试手段有限，目前还难做到精确取值计算。尽管如此，它对炼钢生产 和设计仍有重要的意义。 转炉炼钢过程是一个很复杂的物理化学变化过程，对其做完全的定量分析是不可能 的，但是一些基本的规律和原理在该过程中仍然适用。例如转炉炼钢过程中遵循物质不 灭何能量守恒定率，在这个基

35、础上可建立转炉炼钢过程中的物料平衡和热平衡计算，以 此来研究转炉收入、支出的物质和能量在数量上的平衡关系，并可用平衡方程式、平衡 表或者物流及热流图将其表示出来。 通过对物料平衡和热平衡的计算可以全面的掌握转炉炼钢的能量和物料利用情况， 了解转炉的工作能力和热效率，从而为改进工艺和实现转炉最佳操作探索途径，并为降 低原材料的消耗、合理利用能源和节能指明反方向。 总的来说，对物料平衡和热平衡的计算一方面可以指导对车间的设计，另一方面也 可以改进和校核已投产转炉的冶炼工艺参数以及设备适应性能，例如可以确定加入能却 剂的量和时间，或者采用新技术等根据实测数据来进行计算，例如设计一些自动控制模 型时的

36、计算。 2.1 物料平衡计算 2.1.1 计算原始数据 本节主要根据生产实践和收集国内外相关数据进行分析计算得出了可靠的计算方法。 结合实例阐述了氧气顶吹转炉氧化法炼钢过程的物料平衡的基本计算步骤和方法，同时 列出了一些计算用的原始数据。 基本原始数据有：冶炼钢种及其成分、铁水和废钢的成分、终点钢水成分；造渣用 溶剂及炉衬等原材料的成分；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率；其他工艺参数。 （1）铁水成分及温度 11 铁水成分及温度见表 2-1 表 2.1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值 成分含量(kg) C Si Mn P S Cr Ni 钢种1Cr18Ni9钢设定值 0.12 1.

37、0 2.00 0.034 0.030 17 18 8 10 铁水设定值 4.15 0.65 0.55 0.21 0.035 废钢设定值 0.68 0.250 0.55 0.030 0.030 终点钢水设定值 0.05 痕迹 0.165 0.021 0.021 17 10 注： 本计算设定的钢种为1Cr18Ni9钢。贵重金属的烧损不计。 C和Si按实际生产情况选取； Mn、P、S分别按铁水中相应成分含量的 30%、10%、60%留在钢水中设定。 ( 2） 原材料成分见表2-2. 表2-2 原材料成分（单位： kg） （3）铁合金成分及其回收率见表 2-3。 表 2-3 铁合金成分（分子）及其回收

38、率（分母） 注：上表中的 C 中 10%于氧生成 CO2。 （4） 其它参数设定值见 2-4。 表 2-4 列出了转炉炼钢过程中其它参数，有助于在设计过程中进行选择和参考以达 到快速准确的计算和设计目的。 成分 （kg） CaO Si2O MgO Al2O3 CaF2 P2O S CO H2O C Fe2O3 灰分 挥发分 石灰 88.00 2.50 2.60 1.50 0.10 0.06 4.60 0.10 0.50 萤石 0.30 5.50 0.60 1.60 88.00 0.90 0.10 1.50 1.50 生白云 石 36.40 0.80 25.60 1.00 36.20 炉衬 1.

39、20 3.00 78.80 1.40 14.00 焦炭 0.58 81.50 0.58 12.40 5.52 成分（kg） 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 12 表 2-4 其它参数设定值 2.1.2 物料平衡基本项目 收入项有：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石） 、氧气、炉衬蚀损、铁合 金。支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。 2 .1. 3 计算步

40、骤 表 2.5 铁水中元素的氧化产物及其渣量 元素 反应产物 元素氧化量() 耗氧量( ) 产物量() 备注 CCO 4.190%=3.690 4.820 8.610C CCO 2 4.110%=0.410 1.094 1.403 Si Si(SiO 2) 0.650 0.743 1.390 入渣 Mn MnMnO 0.385 0.140 0.621 入渣 P PP 2O5 0.189 0.244 0.433 入渣 SSO 2 0.005 0.005 0.010 S S+(CaO)(CaS)+(O) 0.009 -0.0045 0.020 入渣 FeFeO 0.847 0.290 1.09 入渣见表 2-9 Fe FeFe 2O3 0.464 0.199 0.663 入渣见表 2-9 合计 8.649 7.530 成渣量 4.217 入渣组分之和 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(FeO)含量 (按向钢中传氧量 (Fe2O3）=1.35(FeO) 折算) 烟尘量 喷溅铁损 (CaO) (SiO2)=3.5 为铁水量的0.5% 为铁水量的2.5% 为铁水量的0.3% 15%，而(Fe 2O