150T转炉毕业课程设计说明书.docx
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150T转炉毕业课程设计说明书
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内蒙古科技大学
冶金工程课程
设计说明书
150t氧气转炉设计
冶金工程学院
年月日
1转炉物料平衡与热平衡计算
1.1原始数据选取
1.2未加废钢和合金的物料平衡计算
1.3热平衡计算
1.4加废钢和合金的物料平计算--12
2转炉炉型设计----15
2.1转炉炉型选择
2.2转炉炉容比与高宽比5
2.3转炉主要尺寸确定--15
2.4转炉炉体结构图
参考文献-21
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。
下面我以Q235钢为例,其规格成分为(%):
C0.14~0.22,Si0.12~0.30,Mn0.40~0.65,P≤0.045,S≤0.050
1.1原始数据的选取
1.1.1原材料成分(表1-1~表1-5)
表1-1铁水、废钢成分(%)
成分含量
C
Si
Mn
P
S
钢种Q235设定值
0.17
0.22
0.40
P≤0.045,
S≤0.050
铁水
3.92
0.6
0.4
0.075
0.04
废钢
0.18
0.22
0.50
0.030
0.030
终点钢水
0.10
痕迹
0.12
0.0075
0.024
注:
《C》和《Si》按实际上生产选取;《Mn》《P》《S》分别按铁水中相应成分的30%,10%,60%留在钢水中设定
表1-2渣料和炉衬(原材料)材料成分(%)
种类
CaO
SiO2
MgO
Al2O3
S
P
CaF2
FeO
Fe2O3
烧减
H2O
C
石灰
90
2.3
1.6
1.24
0.08
4.78
矿石
1.0
5.0
0.47
1.0
0.03
28.5
63.7
0.3
萤石
5.49
0.63
3.54
0.04
0.58
87.3
2.42
白云石
53.1
0.45
28.6
2.05
0.01
0.12
15.67
炉衬
1.40
2.00
78.80
0.50
0.50
1.8
15
表1-3铁合金成分(分子)及其回收率(分母)
项目
C
Si
Mn
Al
P
S
Fe
硅铁
---
73.0075
0.5080
2.500
0.05100
0.03100
23.92100
锰铁
6.6090
0.5075
67.880
---
0.23100
0.13100
24.74100
1--4假设条件(工艺参数设定值)
名称
参数
名称
参数
终渣碱度
萤石加入量
白云石加入量
喷溅铁损
炉衬蚀损量
矿石加入量
炉气中自由氧含量
气化去硫量
金属中《C》氧化产物
%CaO%SiO2=3.8
为铁水量的0.25%
为铁水量的2.5%
铁水量的1%
铁水的0.3%,炉龄>2000
铁水量的0.5%
0.5%(体积比)
占总的三分之一
90%氧化为CO,10%氧化为CO2
渣中铁损
烟尘量
氧气纯度
废钢量
终渣∑w(FeO)按w(Fe2O3)=1.35w(FeO)折算
为渣量的6%
为铁水量的1.5%。
其中(FeO75%,Fe2O320%)
99.6%,N2为0.4%
又热平衡计算确定,结果为铁水量的13.35%,即废钢比为11.78%
15%,而。
。
。
。
。
。
。
。
。
1.2冶炼钢种及规格成分
要求冶炼低碳钢,以Q235钢为例,其规格成分为(%):
C0.14~0.22,Si0.12~0.30,Mn0.40~0.65,P≤0.045,S≤0.050
1.2未加废钢和合金的物料平衡计算
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。
1.2.1渣量及其成分计算
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,以100kg铁水为计算基础。
(1)铁水中元素氧化量(表1-6)
氧化量=元素在铁水中的含量–元素在钢水中的含量
表1-6铁水中的元素氧化量
元素%
项目
C
Si
Mn
P
S
铁水
3.92
0.6
0.4
0.075
0.04
钢水
0.14
0
0.136
0.0075
0.0256
氧化量
3.78
0.6
0.264
0.0675
0.0144
由表1-6知:
脱磷率=0.06750.075×100%=90%;
脱硫率=0.01440.04×100%=36%;
钢中残锰量=0.1360.4×100%=34%.
(2)各元素耗氧量及氧化产物量(表1-7)
表1-7铁水中元素氧化量、氧化产物量
元素
反应
元素氧化量
kg
耗氧量kg
产物量kg
C
[C]+12O2=CO
3.78×90%=3.402
3.402×1612=4.536
3.402×2812=7.938
C
[C]+O2=CO2
3.78×10%=0.378
0.378×3212=1.008
0.378×4412=1.386
Si
[Si]+O2=SiO2
0.6
0.6×3228=0.686
0.6×6028=1.286
Mn
[Mn]+12O2=MnO
0.264
0.264×1655=0.0768
0.264×7155=0.341
P
2[P]+52O2=P2O5
0.0675
0.0675×8062=0.087
0.0675×14262=0.154
S
[S]+O2=SO2
0.0144×13=0.0043
0.0043×3232=0.0043
0.0043×6432=0.0086
S
[S]+(CaO)=(CaS)+[O]
0.0144×23=0.0096
0.0096×(-1632)=-0.0048
(2)
0.0096×7232=0.0216
Fe
[Fe]+12O2=FeO
0.701×5672=0.545
0.701×1672=0.156
0.701
Fe
[Fe]+32O2=Fe2O3
0.186×11216=1.302
0.186×48160=0.056
0.186
总计
6.572
6.605
注意*:
1.假定炉内气化脱硫13;铁的氧化由表1-13得出。
(2).由CaO还原出的氧量;消耗的CaO量=0.0096×5632=0.0168kg
(3)渣料的加入量
1)萤石加入量:
在本设计中,取萤石加入量为:
100×0.25%=0.25kg,其成分质量计算见表1-9.(质量计算中各成分质量百分数见表1-2)
表1-9萤石加入量及成分
成分
质量kg
成分
质量kg
CaF2
0.25×87.3%=0.218
MgO
0.25×0.63%=0.002
SiO2
0.25×5.49%=0.014
0.25×0.58%=0.001
Al2O3
0.25×3.54%=0.009
S
0.25×0.04%≈0.000(忽略)
H2O
0.25×2.42%=0.011
其中:
2[P]+52O2=P2O5
(P2O5)生成量=0.001×14262=0.002kg
3)白云石加入量:
为了提高转炉寿命,采用白云石造渣,根据已投产转炉的经验,在本设计中为:
100×2.5%=2.5kg,其成分质量计算见表1-10。
(质量计算中各成分质量百分数见表1-2)
表1-10生白云石加入量及成分
成分
质量kg
成分
质量kg
CaO
2.5×53.1%=1.328
MgO
2.5×28.6%=0.715
SiO2
2.5×0.45%=0.011
烧减
2.5×15.67%=0.392
Al2O3
2.5×2.05%=0.051
P
2.5×0.12%=0.003
S
2.5×0.01%=≈0.000(忽略)
其中:
烧减是白云石中分解产生的气体。
4)炉衬侵蚀量:
转炉炉衬在炉渣作用下,将被侵蚀和冲刷进入渣中,本设计中取铁水量的0.3%,即100×0.3%=0.3kg,其成分质量计算见表1-11.(质量计算中各成分质量百分数见表1-2)
表1-11炉衬侵蚀量及成分
成分
质量kg
成分
质量kg
CaO
0.3×1.4%=0.0042
SiO2
0.3×2.0%=0.006
MgO
0.3×78.8%=0.2364
C
0.3×15%=0.045
Al2O3
0.3×0.5%=0.002
Fe2O3
0.3×0.5%=0.002
其中:
炉衬中碳的氧化与金属中氧化生成的CO和CO2比例相同。
即:
[C]+12O2=CO:
氧化产物CO量为:
0.045×90%×2812=0.0945kg
耗氧量为:
0.045×90%×1612=0.054kg
[C]+O2=CO2:
氧化产物CO2量为:
0.045×10%×4412=0.0165kg
耗氧量为:
0.0165×3244=0.012kg
共消耗氧量=0.054+0.012=0.066kg
矿石侵蚀量及成分
成分
质量kg
成分
质量kg
CaO
0.5×1.0%=0.005
SiO2
0.5×5.0%=0.025
MgO
0.5×0.47%=0.002
S
0.03×15%=0.005
Al2O3
0.5×1.0%=0.005
Fe2O3
0.5×63.7%=0.319
FeO
0.5×28.5=0.143
H2O
0.5×0.3=0.002
5)石灰加入量:
根据铁水成分,取终渣碱度R=3.8,石灰加入量计算如下:
∑(SiO2)=铁水[Si]生成(SiO2)+炉衬、白云石、萤石、矿石带入的(SiO2)
=1.286+0.006+0.011+0.014+0.025=1.342kg
∑(CaO)=白云石、炉衬、矿石带入(CaO)—铁水、矿石中S消耗CaO量
=1.328+0.0042+0.005—0.0168-0.005×5632=1.312kg
石灰加入量={∑w(SiO2)×R-∑w(CaO)}wCaO有效×100%
=(1.342×3.8–1.312)(90%–3.8×2.3%)×100%=4.66kg
注意:
wCaO有效=w(CaO石灰)-R×w(SiO2石灰)
其成分质量计算见表1-12
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