年产量280万吨炼钢生铁40万吨铸造生铁的炼铁车间设计_毕业设计(编辑修改稿)

年产量280万吨炼钢生铁40万吨铸造生铁的炼铁车间设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

前言 在近代国家是否发达的主要标志是其工业化及生产自动化的水平，即工业生产在国民经济中所占的比重以及工业的机械化、自动化程度。 而劳动生产率是衡量工业化水平极为重要的标志之一。 为达到较高的劳动生产率需要大量的机械设备。 钢铁工业为制造各种机械设备提供最基本的材料， 属于基础材料工业的范畴。 钢铁还可以直接为人民的日常生活服务，如为运输业、建筑业及民用品提供基本材料。 一定意义上，一个国家钢铁工业的发展状况也反映其国民经济发达的程度。 衡量钢铁工业的水平应考察其产量（人均占有钢的数量）、质 .量、品种、经济效益及劳动生产率等各方面。 纵观当今世界各国，所有发达国家无一不是具有相当发达的钢铁工业的。 钢铁工业的发展需要多方面的条件，如稳定可靠的原材料资源，包括铁矿石、煤炭及某些辅助原材料，如锰矿、石灰石及耐火材料等；稳定的动力资源，如电力、水等。 此外，由于钢铁企业生产规模大，每天 原材料及产品的吞吐量大，需要庞大的运输设施为其服务。 一般要有铁路或水运干线经过钢铁厂。 对于大型钢铁企业来说，还必须有重型机械的制造及电子工业为其服务。 此外，建设钢铁企业需要的投资大，建设周期长，而回收效益慢。 故雄厚的资金是发展钢铁企业的重要前提。 钢铁之所以成为各种机械装备及建筑、民用等各部门的基础材料，是因为它具备以下优越性能，并且价格低廉。 有较高的强度及韧性。 容易用铸、锻、切削及焊接等多种方式进行加工，以得到任何结构的工件。 所需资源（铁矿、煤炭等）贮量丰富，可供长期大量采用，成本低廉。 人类自进入铁器时代以来，积累了数千年生产和加工钢铁材料的丰富经验，已具有成熟的生产技术。 自古至今，与其他工业相比，钢铁工业相对生产规模大、效率高、质量好和成本低。 到目前看不出，有任何其他材料在可预见的将来，能代替钢铁现在的地位。 首钢工学院成教学院毕业设计（论 文） 8 1 高炉冶炼综合计算 概述 组建炼铁车间或新建高炉，都必须依据产量以及原料和燃料条件作高炉冶炼综合计算 ， 包括配料计算、物料平衡计算和热平衡计算。 从计算中得到原料、燃料消耗量及鼓风消耗等， 也 得到了主要产品（除生铁以外）煤气及炉渣生产量等基本参数。 以这些参数为基础作炼 铁车间或高炉设计。 计算之前，首先必须确定主要工艺技术参数。 对于一种新的工业生产装置，应通过实验室研究、半工业性试验、以致于工业性试验等一系列研究来确定基本工艺技术参数。 高炉炼铁工业已有 200 余年的历史，技术基本成熟，计算用基本工艺参数的确定，除特殊矿源应做冶炼基本研究外，一般情况下都是结合地区条件、地区高炉冶炼情况予以分析确定。 例如冶炼强度、焦比、有效容积利用系数等。 计算用的各种原料、燃料以及辅助材料等必须做工业全分析，而且将各种成分之总和换算成 100%，元素含量和化合物含量要相吻合。 将依据确定的工艺 技术参数、原燃料成分计算出单位产品的原料、燃料以及辅助材料的消耗量，以及主、副产品成分和产量等，供车间设计使用。 配料计算也是物料平衡和热平衡计算的基础。 依据质量守衡定律，投入高炉物料的质量总和应等于高炉排出物料的质量总和。 物料平衡计算可以验证配料计算是否准确无误，也是热平衡计算的基础。 物料平衡计算结果的相对误差不应大于 %。 配料计算 原燃料条件 原料成分（原始成分为烧结矿、球团矿、天然矿以及炉尘，表中只显示计算后的综合矿）见表 ； 燃料成分，见表 、表 ； 确定冶炼条件；预定生铁成分（ %），见表。 首钢工学院成教学院毕业设计（论文） 9 表 原料成分（ %） 原料 TFe Mn P S FeO CaO MgO SiO2 综合矿 炉尘 原料 Al2O3 MnO P2O5 FeS Fe2O3 烧损 Σ H2O CO2 综合矿 炉尘 C= 注：综合矿 =70%烧结矿 +20%球团矿 +10%天然矿 表 焦炭成分（ %） 表 喷吹燃料成分（ %） 品种 C H O H2O N S 灰分 Σ SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO 煤粉 100 表 生铁成分（ %） 其中 Si、 S 由生铁质量要求定分别为 、 ； Mn、 P 由原料条件定为 、。 C＝ － － － ＋ ＝ Fe＝ [100－ Si－ Mn－ P－ S－ C]%。 某元素在生铁、炉渣、炉气中的分配率（ %），见表。 燃料消耗量（ kg/t 生铁） ； 焦炭 345 固定炭 灰分（ ） 有机物（ ） 挥发份（ ） Σ 水 SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO H2 N2 S CO2 H2 CO CH4 N2 100 Fe Si Mn P S C 首钢工学院成教学院毕业设计（论文） 10 煤粉 150 置换比 表 元素 的 分配率 Fe Mn S P 生铁 50 — 100 炉渣 50 — 0 炉气 0 0 5 0 鼓风湿度 12g/m3 % 相对湿度 风温 1150℃ 炉尘量 20 kg/t 生铁 入炉熟炉料温度 25℃ 炉顶煤气温度 200℃ 焦炭冶炼强度 (dm3) 综合冶炼强度 t/(dm3) 利用系数 t/(dm3) 计算矿石需要量 G 矿 燃料带入的铁量 GFe 燃 首先计算 20 kg 炉尘中的焦粉量： % %  焦 尘尘焦粉 C CGG kg 高炉内衬参加反应的焦炭量为： 焦G kg OMGGGGGkgGGGGGGG%FGGGG%F1000GgOAlS i OS i OOMS i OOCOCOCOCeFFFeF3222g2aaaaeeee煤焦渣煤焦矿尘矿矿、矿矿矿燃渣生铁矿故故 首钢工学院成教学院毕业设计（论文） 11 =++ = 进入炉渣中的铁量： kg8 6 %%% 0 0 0%%%1 0 0 0 生铁渣 eF FG e 需要由铁矿石带入的铁量为： 5 1 6 5 1GG%F1 0 0 0G eee FFeF   燃渣生铁矿 冶炼 1 吨生铁的铁矿石需要量： 5 9 5% 5 1% 矿矿矿eFFGG e 考虑到炉尘吹出量，入炉铁矿石量为： 1 6 1 2 . 9 k g 2 . 8 5 9 5GGGG   焦粉尘矿矿、 计算熔剂需要量 G 熔 设定炉渣碱度 iOC aOR2  制钢生铁： R＝ － ；铸造生铁： R＝ － 原料、燃料带有的 CaO 量 CaOG 铁矿石带入的 CaO 量为： 1 2 1 . 8 k g %%OCGG aOC a   矿矿矿 焦炭带入的 CaO 量为： % 4 2%OCGG aOC a   焦焦焦 煤粉带入的 CaO 量为： %%OCGG aOC a   煤煤煤 首钢工学院成教学院毕业设计（论文） 12 2 4 2 1GGGG OCOCOCOC aaaa   煤焦矿故 原料、燃料带入的 SiO2 量2SiOG 铁矿石带入的 SiO2 量为： %3 5 5 9 5%S i OGG 2S i O 2   矿矿矿 焦炭带入的 2SiO 量为： 5 . 6 6 %%S i OGG 2S i O 2   焦焦焦 煤粉带入的 2SiO 量为： 7 .1 5 %150S i OGG 2S i O 2   煤煤煤 硅素还原消耗的 2SiO 量为： 2860%%S1000G2Si O   生铁还 6 . 0 48 5 . 4 8GGGGG 22222 S i OS i OS i OS i OS i O   还煤焦矿故 炉渣成分的计算 原料、燃料及熔剂的成分见表。 表 每吨生铁带入的有关物质的量 原燃料 数量 kg CaO MgO SiO2 Al2O3 MnO S % kg % kg % kg % kg % kg % kg 综合矿 焦 炭 煤 粉 150 首钢工学院成教学院毕业设计（论文） 13 炉渣中 CaO 的量渣OCGa 由表 1. 6： a 渣OCG 炉渣中 SiO2 的量渣2SiOG 渣S iOG 式中 ——原、燃料带入 SiO2 的总量， kg（见表 ）； ——还原消耗 SiO2 的量（ 还2SiOG）， kg。 炉渣中 32OAl 的量渣32OAlG 由表 ： 32 渣OAlG 炉渣中 OMg 的量 渣MOG 由表 18： GMgO 渣 ＝ 炉渣中 MnO 的量 GMnO 渣。 由表 ： GMnO 渣 ＝ 50%＝ 式中 —— 原、燃料带入 MnO 的总量， kg（见表 ）； 50%—— 锰元素在炉渣中的分配率（见表 ）。 炉渣中 FeO 的量 GFeO 渣 进入渣中的铁量为： Fe 渣 ＝ ，并以 FeO 形式存在，故而 6 渣F e OG 炉渣中 S 的量， GS 渣 原、燃料带入的总硫量为： GS＝ （见表 ） 进入生铁的 硫量为： 0. 25k g 0. 025%1000%S1000G S   生铁生铁 进入煤气中的硫量为： Σ 首钢工学院成教学院毕业设计（论文） 14 0. 178k g 5%3. 565%5GG SS  煤气 3. 14k g 0. 1780. 253. 565GGGG SSSS   煤气生铁渣故 炉渣成分见表。 表 炉渣成分 组元 CaO MgO SiO2 Al2O3 MnO FeO S/2 Σ CaO/ SiO2 kg % 表中 S/2：渣中 S 以 CaS 形式存在，计算中的 Ca 全部按 CaO 形式处理，氧原子量为 16， S 原子量为 32，相当已计入 S/2，故表中再计入 S/2。 将 CaO、 SiO Al2O MgO 四元组成换算成 100%，见表。 表 四种渣成分 CaO SiO2 Al2O3 MgO Σ 校核生铁成分 生铁含磷 [P]， 按原料带入的磷全部进入生铁计算。 铁矿石带入的磷量为： % 10 . 5 1[ P ]0 . 5 1 k g0 . 0 3 2 %1 5 9 5 . 7 2%故矿矿渣 PGG P 生铁含锰 [Mn]， 按原料带入的锰有 50%进入生铁计算 ，原料共带入 MnO为 ， 见表。 %0 2 0 0 017155%500 . 6 2[ M n ] 故 生铁含碳 %) ] %(100[[ C ] 。 生铁含硅 [Si]=%。 首钢工学院成教学院毕业设计（论文） 15 生铁含硫 [S]=%。 校核后的生铁成分（ %）见表。 表 校核后生铁成分 成分 [Fe] [Si] [Mn] [P] [S] [C] 含量 物料平衡计算 风量计算 风口前燃烧的碳量 GC 燃。 燃料带入 的总碳量： %%%GC%GG CC   煤煤焦焦总 溶入生铁中的碳量为： %%[ C ]1000 生铁CG 生成甲烷的碳量为：燃料带入的总碳量约有 1%~%与氧化合生成甲烷，取 1%。 0 %1  总甲烷 CC GG 直接还原消耗的 GC 直 ： 锰还原消耗的碳量为： 5512%0 2 0 0 05512%[ M n ]1 0 0 0GC锰 硅还原消耗的碳量为： 2824%2824%[ S i ]1000GC硅 磷还原消耗的碳量为： 6260%0 5 0 0 06260%[ P ]1 0 0 0GC磷 首钢工学院成教学院毕业设计（论文） 16 铁直接还原消耗的碳量为： drG C 、铁直 5612%[ F e ]100。