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年产500万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统设计

摘 要

本设计的题目:年产500万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统设计。

本说明书在实习和参考文献的基础上，对所学知识进行综合利用。讲述了设计一转炉车间的方法和步骤，说明书中对车间主要系统例如铁水供应系统，废钢供应系统，散装料供应系统，铁合金供应系统，除尘系统等进行了充分论证和比较确定出一套最佳设计方案。并确定了车间的工艺布置，对跨数及相对位置进行设计，简述了其工艺流程，并在此基础上进行设备计算，包括转炉炉型计算，转炉炉衬计算及金属构件计算，氧枪设计，净化系统设备计算，然后进行车间计算和所用设备的规格和数量的设计，在此基础上进行车间尺寸计算，确定各层平台标高。最后对转炉车间设计得环境和安全要求进行说明。

为了更加详细说明转炉车间设计中的一些工艺及设备结构，本设计穿插了图形，为能够明确、直观的介绍了转炉炼钢车间的工艺布置。

第一章 文献综述

1.1 国内外钢铁产业的发展情况

钢铁产业是国民经济的重要支柱产业，涉及面广、产业关联度高、消费拉动大，在经济建设、社会发展、财政税收、国防建设以及稳定就业等方面发挥着重要作用。为应对国际金融危机的影响，落实党中央、国务院保增长、扩内需、调结构的总体要求，确保钢铁产业平稳运行，加快结构调整，推动产业升级，特编制本规划，作为钢铁产业综合性应对措施的行动方案。

2008年下半年以来，随着国际金融危机的扩散和蔓延，我国钢铁产业受到严重冲击，出现了产需陡势下滑、价格急剧下跌、企业经营困难、全行业亏损的局面，钢铁产业稳定发展面临着前所未有的挑战。应当看到，钢铁产业在经历了长期粗放型扩张后，必然要进行一次大的调

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整。现阶段，我国城镇化、工业化任务依然繁重，内需潜力巨大，钢铁产业发展的基本面没有改变。必须抓住机遇，制定实施钢铁产业结构调整和振兴规划，促进钢铁产业平稳运行、健康发展。

按照规划目标：力争在2009年遏制钢铁产业下滑势头，保持总体稳定。据2010年初统计，2009年粗钢产量超过1000万吨的钢铁企业共有11家。钢铁产业粗放发展方式得到明显转变，技术水平、创新能力再上新台阶，综合竞争力显著提高，支柱产业地位得到巩固和加强，步入良性发展的轨道。

（1）总量恢复到合理水平。2009年我国粗钢产量5.6亿吨，同比下降8%；表观消费量维持在5.3亿吨左右，同比下降5%。到2011年，粗钢产量控制在5亿吨左右，表观消费量4.5亿吨左右，工业增加值占GDP的比重维持在4%的水平。

（2）淘汰落后产能有新突破。按期淘汰300立方米及以下高炉产能和20吨及以下转炉、电炉产能。提高淘汰落后产能的标准，力争三年内再淘汰落后炼铁能力7200万吨、炼钢能力2500万吨。

（3）联合重组取得重大进展。形成若干个具有较强自主创新能力和国际竞争力的特大型企业，国内排名前5位钢铁企业的产能占全国产能的比例达到45%以上，沿海沿江钢铁企业产能占全国产能的比例达到40%以上，产业布局明显优化，重点中心城市钢铁企业污染明显减少。

（4）严格控制新增产能，不再核准和支持单纯新建、扩建产能的钢铁项目，所有项目必须以淘汰落后为前提。2010年年底前，淘汰300立方米及以下高炉产能5340万吨，20吨及以下转炉、电炉产能320万吨；2011年底前再淘汰400立方米及以下高炉、30吨及以下转炉和电炉，相应淘汰落后炼铁能力7200万吨、炼钢能力2500万吨。实施淘汰落后、建设钢铁大厂的地区和其它有条件的地区，要将淘汰落后产能标准提高到1000立方米以下高炉及相应的炼钢产能。

目前我国的钢铁产能己超过6亿吨，从长远的发展趋势看，新建中小规模的炼钢项目相对较少，对系统的升级和技术改造将成为主要方向。转炉本体设备安装的新工艺，在技术改造工程中具有一定的优势，对该工艺的应用进行深入的研究，将对该工艺在今后进一步的推广实施提供更多的经验和资料[1]。

在这种不稳定的经济条件下，许多小规模小产量的钢铁企业逐渐被淘汰和重组，因为这些企业无法抵抗市场的冲击。而重组后的钢铁企业，必将建设大型的钢铁生产设备，所以，扩大钢铁生产规模是每个钢铁企业必行之路。年产500万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统必将被大规模的使用。而根据目前许多大型钢铁企业的建设来看，年产500万吨合格铸坯转炉系统是必要的并且科学的。 1.2 转炉炼钢发展情况 1.2.1 氧气转炉炼钢法的诞生

顶吹氧气转炉是将高压、高纯度（含氧气99.4%以上）的氧气通过水冷氧枪，以某种距离

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（喷头到熔池面的距离约为1～3m）从熔池上面吹入的。为了使氧流有足够的能力穿入熔池，使用出口为拉瓦尔型的多孔喷头，氧气的使用压力为（10～14）×104Pa， 氧流出口速度可达440～400m/s。

1846年，英国人贝塞麦发明了底吹酸性空气转炉炼钢法。将空气吹入铁水，使铁水中硅、锰、碳高速氧化，依靠这些元素氧化放出的热量将液体金属加热到能顺利地进行浇注所需的温度，从此开创了大规模炼钢的新时代。由于采用酸性炉衬和酸性渣操作，吹炼过程中不能去除磷、硫，同时为了保证有足够的热量来源，要求铁水有较高的含硅量。

1879年，英国人托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法，改用碱性耐火材料作炉衬，在吹炼过程中加入石灰造碱性渣，并通过将液体金属中的碳氧化去除到0.06%以下的“后吹”操作，集中化渣脱磷。在托马斯法中，磷取代硅成为主要的发热元素，因而此法适合于处理高磷铁水，并可得到优质磷肥。西欧各国一直使用此法直到20世纪60年代。

早在1846年，贝塞迈就提出利用纯氧炼钢的设想，由于当时工业制氧技术水平较低，成本太高，氧气炼钢未能实现，直到1924～1925年间，德国在空气转炉上开始进行富氧鼓风炼钢的试验，结果表明，随着鼓入空气中氧含量的增加，钢的质量有明显的改善。当鼓入空气中富氧的浓度超过40%时，炉底的风眼砖损坏严重，因此又开展了用CO2+O2或CO2+O2+H2O汽）等混合气体的吹炼试验，但效果都不够理想，没能投入工业生产。

氧气顶吹转炉炼钢法出现以后，在世界各国得到了迅速发展，不仅新建转炉停建平炉，而且还纷纷拆除平炉改建氧气转炉，如日本到1997年底平炉已全部拆除。进入20世纪70年代，炼钢技世纪术日趋完善，公称吨位400吨的大型氧气顶吹转炉先后在前苏联、前联邦德国等国投入生产，单炉生产能力达400～500万t/年，大型转炉的平均吹炼时间为11~15min，月平均冶炼周期已缩短到26～28min。氧气转炉不仅能冶炼全部平炉钢种，而且还可以冶炼部分电炉钢种。随着炉衬耐火材料性能的不断改善，炉衬寿命不断提高，大型氧气转炉炉衬寿命在日本高达10110次[2]。

1.2.2 我国氧气转炉的发展概况

1951年，碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在我国唐山钢厂试验成功，并于1952年投入工业生产。1954年开始了小型氧气顶吹转炉炼钢的试验研究工作，1962年首钢试验厂将空气侧吹转炉改建成3t氧气顶吹转炉，开始了工业性试验。在试验取得战功的基础上，我国第1个氧气顶吹转炉炼钢车间(2×30t)在首钢建成，于1964年12月26日投入生产。以后，又在唐山、上海、杭州等地改建了一批3.4～4t的小型氧气顶吹转炉。1966年上钢一厂将原有的一个空气侧吹转炉炼钢车间，改建成有3座30t氧气顶吹转炉的炼钢车间，并首次采用了允进的烟气冷化回收系统，于半年月月投入生产，还建设了弧形连铸机与之扣配套，试验和扩大了氧气顶吹转炉炼钢的品种。这些都为我国日后氧气顶吹转炉炼钢技术的发展提供了宝贵经验。此后，我国原有的一些空气侧吹转炉挛间逐渐改建戊中小型氧气顶吹转炉炼钢车间，并新建了一批中、大型氧气顶吹

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