年产510万t钢转炉炼钢厂项目设计方案

年产510万t 钢转方炉案炼钢厂项目设计

第1章绪论

1.1 选题背景

本设计题目根据目前国内外转炉炼钢生产车间的生产状况，意在将学生四年的学习的基础和专业知识加以综合运用，并结合现有先进技术，对钢铁企业炼钢生产车间和连铸车间的工艺布置及主体设备进行设计和计算，从而对钢铁生产过程具有更加深刻的理解。

1.2 我国钢铁工业现状

长期以来，我国钢铁工业进行结构调整，以完成钢铁工业的合理布局，提高工艺装备水平，淘汰落后的工艺装备, 采用高新技术改革传统产业提高质量，增强企业的整体竞争能力，而不是以盲目的规模扩张为主旨。由于激烈的市场竞争和日益严格的环保要求，要求企业必须在充分保护环境的同时，不断降低生产成本，以提高竞争力[1]。钢铁企业都以增强市场竞争能力为核心，围绕着优化物流、优化工艺、减少消耗、降低成本、生产高质量产品来进行。

随着计算机技术的迅猛发展，炼钢模型的开发和利用也不断进步。目前，中国大部分转炉实现了模型控制，这有利于转炉高效化与钢水洁净化。

1.3 国外钢铁工业现状经过几年的结构调整、专业分工、技术升级、企业购并、资源整合，国外的大型钢铁企业通过加大对科学技术的投入和开发，实施产权战略等方式，不断巩固自身的国际竞争地位，并从中获得高额利润。

美国转炉炼钢技术特点是普遍采用铁水脱硫、溅渣护炉、钢包炉精炼，并开发新的终点控制方法等。转炉大型化复合吹炼是日本的主要技术特征。日本转炉技术的进步突出在以下两个方面：一是分阶段精炼，二是智能控制。

国外在转炉炼钢中研究出了许多新的加强熔池搅拌的方法以提高熔池搅拌强度。如比利时冶金研究开发中心开发的LD-HC 、新日铁开发的LD-OB 、川崎开发的K-BOP 法等[2]。

1.4 现代转炉炼钢工艺流程与新技术

1.4.1 铁水预处理

近年来，铁水炉外脱硫技术在工业生产中广泛应用。在处理方法上，KR 机械搅拌法和喷吹法是最基本的两种方法；在脱硫剂的选择上，镁基脱硫剂是最佳的铁水脱硫剂之一。

1.4.2 转炉炼钢

（1）长寿转炉技术。国内大力开展溅渣护炉技术的研究开发和推广应用工作，使转炉炉龄逐步提高到30000 炉以上。

（2）副枪法动态控制。采用副枪能再不倒炉的情况下，快速检测转炉熔池钢水温度、碳含量、氧含量以及取钢样渣样等。

（3）复吹转炉强化冶炼技术。

1.4.3 炉外精炼炉外精炼方法都是一种或几种精炼手段的综合利用。目前与转炉配合常用的精炼方法有LF 、RH、CAS-OB 等，这些工艺促进了纯净钢生产技术的发展。

1.4.4 连续铸钢

（1）近终型连铸。它是对传统连铸工艺的一次重大改革，主要分为薄板坯

连铸、带钢连铸、薄带连铸、异型坯连铸和中空原坯连铸。中国宝钢等大型钢厂从德国引进的CSP、ISP 工艺流程逐渐走向成熟。

（2）高效连铸。近年来，采用高效连铸技术对传统连铸机的改造取得了长足的进步，特别是高拉速技术已经引起了人们的高度重视。

1.5 节能环保技术（1）减少水的用量和废水的排放，串级供水技术进行水的循环利

用等。

（2）钢渣水淬工艺、钢渣—闷渣I处理、钢渣用于烧结及其生产水泥等方面都有所发展[3]。

（3）采用干法除尘、湿法除尘、重力除尘技术对烟尘进行回收利用。

（4）尾气的回收利用。

1.6 转炉炼钢技术发展趋势

展望21 世纪，转炉炼钢会出现以下发展趋势[：以产品为核心，将铁水预处理—转炉炼钢—炉外精炼—高效连铸—热送连轧有机的结合起来，形成紧凑式连续化生产的专业生产线[4]。

此外，随着社会对洁净钢的生产需求日益提高，迫切需要建立起一种全新的、能大规模廉价生产纯净钢的生产体系[5]。因此，如何降低生产成本、能耗，生产出大量的纯净钢以达到社会的需求是转炉炼钢的大致发展趋势。

第2章设计概述

2.1 厂址选择论证

本设计厂址选择在四川攀枝花市郊，随着四川省经济的迅速发展，各行业对

钢材的需求也在不断上升。为了充分利用当地资源条件促进其他部门的发展，在攀枝花附近建立一个钢厂是很迫切的。同时，优越的地理位置更提供给我们在攀

枝花市郊建设钢厂的条件：

(1)目前，攀枝花市的公路建设与铁路建设齐头并进，以高速公路为重点

的公路建设加速发展，2015年间将形成滨江大道一机场路一炳仁大道一渡仁西线内环线和丽攀咼速一京昆咼速一西区仁和快速通道外环线两条环形线路；铁路建设将以-二纵一横II (南北向的成昆铁路和成昆铁路二线和东西向昭攀丽铁路) 主干铁路为主通道，区域性综合交通枢纽的发展态势开始显现。

(2)攀枝花市水能资源理论蕴藏量达492.9万kw-h，全市可开发量占理论蕴藏量的83.2%,可开发量达到410.1万kw，年发电量可达271.5亿kw?h,每平方千米占有年均发电量365.19万kw-h，为全国的17.7倍，四川省的4倍，攀西地区的1.27倍。

(3)攀枝花铁矿资源丰富，地质勘测表明，钒钛磁铁矿储量达100亿t,占

全国铁矿储量的20%。很好的原料供应为新厂的落建奠定了基础。

(4)目前正处于西部大开发时期。攀枝花市作为全国城乡统筹综合配套改革试验区，这为攀枝花市的发展提供了新的历史机遇。大量优质钢材将被需要，用于西部开发的桥梁、建筑建设以及当地汽车、轮船等行业。综上所述，新厂落建是非常必要的，也是可行的。

2.2 产品方案

本设计的产品方案见表2.1所示。

510

本设计冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分见表22所示

钢种钢号

化学成分w/%

C Si Mn P S Cu Al 普碳钢

Q2350.14~0.220.12~0.300.35~0.55<0.045<0.05<0.30一

Q2750.28~0.380.15~0.350.5~0.8<0.045<0.05<0.30一低合金钢

16Mn0.12~0.200.20~0.60 1.0 ~1.6<0.050<0.05<0.30一

20Mn Si0.17~0.230.4~0.70 1.3~1.6<0.045< 0.045<0.30一

机械制造结构钢

40Cr0.38~0.430.15~0.350.75~1.0<0.035<0.04一一38CrSi0.35~0.431.00~1.300.3~0.6<0.035< 0.035一一

2.3金属平衡

年产合格坯510万t。假定铁水预处理比100%，金属平衡见表2.3所示

100

2.4转炉车间作业指标

按照产品方案，转炉炼一炉钢的平均冶炼时间，见表

2.4

表2.4转炉炼一炉钢的平均冶炼时间

2.4.1转炉作业率

转炉作业率：指转炉一年的有效工作天数与日历天数之比。

炉子非作业天数，包括计划停炉（指定期检修），准备（指修补出钢口及贴 补炉衬渣线处，清除炉口结铁、更换氧枪等），等待（指吊车对准，等铁水以及 调度的不平衡）和设备故障。由于采用溅渣护炉技术，转炉作业率可显著提高。 一般非作业天数波动在10?

35天，即作业率为90%?97%。本设计选取转炉作 业率95% o

2.4.2铸坯收得率

铸坯收得率：指炉产合格铸坯与炉产钢水量之比 力。本设计选定2座公称容量为250t 的顶底复吹转炉，采用-二吹二方案。

图2.3金属平衡表

转炉作业率

转炉一年有效作业天数 365

100% =365竺！00%=95% 365

铸坯收得率

合格铸坯 连铸钢水量

100%

=

510

100%= 95%

537

2.5转炉容量和座数的确定

按转炉-一吹一 I 方案考虑，年出钢炉数为: 年出钢炉数

=1

年炼钢时间

1年日历时间转炉作业率 炼一炉钢的平均冶炼时间 炼一炉钢的平均冶炼时间 365 24 60转炉作业率 炼一炉钢的平均冶炼时间

365 24 60 95%

39

=12803炉

每天出钢炉数 年出钢炉数 =12803 = 37炉

年日历天数 转炉作业率"365 95%一 平均炉产钢水量

年产钢水量

592.1 10000

= 462.5t

年出钢炉数 12803

根据上面计算结果并参照转炉系列， 为了减少车间内的设备互相干扰，炉子

座数不宜太多，但必须保持车间内始终有固定数目的炉子在吹炼， 以发挥生产潜

第3章转炉物料平衡与热平衡计算

物料平衡是计算转炉炼钢过程中加入炉内与参与炼钢的全部物料（如铁水、废钢、氧气、冷却剂、渣料、合金添加剂、被侵蚀的炉衬等）和炼钢过程的产物（如钢水、炉渣、炉气、烟尘等）之间的平衡关系。

热平衡是计算转炉炼钢过程的热量收入（如铁水物理热、化学热）和热量支出（如钢水、炉渣、炉气的物理热、冷却剂溶化和分解热）之间的平衡关系。

3.1原始数据的选取

3.1.1 原材料成分

原材料成分见表3.1~表3.4。

3.1.2假设条件

根据各类转炉生产实际过程假设：

（1）渣中铁珠量为渣量的8%;

（2）喷溅损失为铁水量的1%；

（3）熔池中碳的氧化生成90%CO, 10% CO2;

（4）烟尘量为铁水量的1.6%，其中wFeO为77%, wFe2O3=20%；

（5）炉衬侵蚀量为铁水量的0.5%;

（6）炉气温度取1450E，炉气中自由氧含量为总炉气量的0.5%;

（7）氧气成分：98.5%氧气，1.5%氮气。

3.2物料平衡计算

物料平衡基本项目：

（1）收入项：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金。

（2）支出项：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。

根据铁水、渣料质量及其冶炼钢种的要求，采用单渣法操作。为了简化运算,