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1、中南大学能源科学与工程学院本科生毕业论文（设计）选题报告（工作计划）题目名称：200吨炼钢转炉的结构设计与优化姓 名：马俊泽学 号：班 级：热动0807班所在系所：热能与动力工程指导教师：程本军填写日期：2012-3-12一、题目来源，论文（设计）目的及意义，国内外现状（附主要参考文献说明）题目来源：生产实际题。论文（设计）目的及意义：通过对现阶段转炉炼钢技术的学习研究，不断总结经验，从而设计出一个比较可行的200t炼钢转炉，并积极去探索与实际最符合的优化方案，尽量做到节能优效运行，降低工序能耗、物耗，实现更加高效的能源转换和回收。国内外现状：炼钢是钢铁生产的主要工序，对降低生产成本、提高产品
2、质量、扩大品种范围具有决定性影响。1952年在奥地利出现纯氧顶吹转炉，它解决了钢中氮和其他有害杂质的含量问题，使质量接近平炉钢，同时减少了随废气（当用普通空气吹炼时，空气含79 %无用的氮）损失的热量，可以吹炼温度较低的平炉生铁，因而节省了高炉的焦炭耗量，且能使用更多的废钢。由于转炉炼钢速度快（炼一炉钢约10min，而平炉则需7h），负能炼钢，节约能源，故转炉炼钢成为当代炼钢的主流。世界上大概有600座转炉在运行,约占全球粗钢的60%。目前国内外转炉炼钢技术处于洁净钢冶炼阶段,洁净钢冶炼是一项系统工程,除转炉炼钢要采用复吹工艺等一系列先进技术之外,铁水预处理、炉外精炼乃至连铸工艺匹配也非常重要
3、,节能减排已成为钢铁工业进一步发展最重要的科技创新任务之一。提高钢水洁净度，即大大降低吹炼终点时的各种夹杂物含量，要求S低于0.005%；P低于0.005%，N低于20ppm。提高化学成分及温度给定范围的命中精度，为此采用复合吹炼、对熔池进行高水平搅拌并采用现代检测手段及控制模型。减少补吹炉次比例，降低吨钢耐材消耗。铁水预处理对改进转炉操作指标及提高钢的质量有着十分重要的作用。美国及西欧各国铁水预处理只限于脱硫，而日本铁水预处理则包括脱硫、脱硅及脱磷。例如1989年日本经预处理的铁水比例为：NKK公司京滨厂为55%，新日铁君津厂为74%，神户厂为85%，川崎千叶厂为90%。日本所有转炉钢厂，美
4、国、西欧各国的几十家钢厂以及其它国家的所有新建钢厂，在转炉上都装有检测用的副枪，在预定的吹炼时间结束前的几分钟内正确使用此枪可保证极高的含碳量及钢水温度命中率，使90%-95%的炉次都能在停吹后立即出钢，即无需再检验化学成分，当然也就无需补吹。此外，这也使产量提高，使补衬磨损大大减少。复合吹炼能促进各项冶炼参数稳定，因而在许多国家得到推广。80年代初期诞生于卢森堡和法国的LBE炼钢法，除原型方案外，相继演化出一系列派生工艺，有20多种名称，例如：STB、LDKC、BAP、TBM、LDOTB、LDCB、KBOP、KOBM、LET等。无论是LBE原型，还是各派生工艺，实践证明它们有其各自的优势。L
5、BE、LDKC、BAP、TBM这些方法实际无差别都是炉顶吹氧及经炉底喷人氩气。还有一些方法是从炉底输入一氧化碳、二氧化碳、氧气。各种复合吹炼工艺可用以下数字(转炉座数)说明其推广情况。1983年63座，1988年140座，1990年228座。奥地利、澳大利亚、比利时、意大利、加拿大、卢森堡、葡萄牙、法国、瑞士、韩国等这些国家全部或几乎全部转炉都采用复合吹炼。转炉炼钢是目前中国最主要的炼钢方法,转炉炼钢技术的进步对我国炼钢生产技术的发展起到巨大的推动作用。在我国,粗钢产量的80%以上由转炉生产。鞍钢、武钢等大型钢铁厂多采用全转炉冶炼生产。据统计，2003年我国转炉钢产量已接近1.9亿吨,约占我国
6、钢产量的85.2%，约占世界转炉钢的25%。50300t,转炉由2001年的75座增至2003年的134座，工艺技术进一步优化。我国转炉冶炼新钢种和优质钢种增长迅速，其中包括低合金、耐候钢、TRIP（相变诱发塑性）钢以及合金结构钢、齿轮钢、轴承钢、锅炉用钢等特殊钢。今后转炉钢的增长主要是对条件较好转炉钢厂挖潜改造，进一步提高装备水平、扩大品种、提高质量以及降低消耗，改善环境。虽然转炉炼钢是当代钢铁生产中耗能最少，且是唯一可以实现总能耗为“负值”的工序，但进一步降低工序能耗、物耗，实现更加高效的能源转换和回收，更加有效地利用二次能源，开发低温余热回收利用新途径等许多问题还有待进行深入研究和优化。
7、二、研究内容，研究技术路线与验证过程；设计内容、设计方案、预期成果研究内容，研究技术路线与验证过程：（1）首先了解转炉原理，广泛收集文献和实例的技术资料，对现有转炉的各种技术参数，设计方案进行了解和分析，选择一些做为参考。（2）对转炉进行总体上的设计，确定设计的转炉型号和其主要结构尺寸参数、总体布置。通过计算分析得出一个好的设计方案。（3）画出规范的设计图纸，编写设计说明书，计算说明书，材料表和图纸目录。（4）通过查阅转炉资料手册来验证设计是否达到实际生产要求来确定设计是否合格，是否在性能上比现有200吨转炉更有优势,能做到节能减排的目的。设计方案：1比较国内外技术的差别，从比较中找寻优化的突
8、破点。2了解转炉的构造，分析各设备的不同功能，寻求合理的运行配置。3整理比较结果，分析国内外转炉设计的优劣点。4对转炉结构参数的确定。5提出有效可行的转炉设计方案，绘制CAD图及计算。6总结设计后续的节能环保措施以及副产品的利用方案。预期成果：通过前期的收集资料，不断了解各种新的转炉技术，从而设计出可行的转炉结构，并在不断比较中优化其方案，细化其关键工序的技术处理，最后修改方案使其不断趋近合理高效、节能、环保的设计初衷。三、已具备的研究（设计）条件和参考文献已具备的研究（设计）条件：1企业设备的基本参数；2通过在图书馆中进行资料查阅，获得相关论文和资料和必要的参考书籍；3本科学习期间，对相关课
9、程的学习及了解；4导师的科研项目可以为本实际提供具体的研究对象、设计资料；5总结了前人的研究成果，掌握了相关的基本研究方法。参考文献：1 2010年我国钢铁行业现状调查研究报告.中国联合市场调研网，2010. 2 工信部.钢铁工业“十二五”发展规划，2011.10.20.3 冯捷等.转炉炼钢生产M. 北京：冶金工业出版社，2005. 4 刘 浏.中国氧气转炉炼钢技术的进步.中国冶金，2005.5 高泽平.炼钢工艺学. 北京：冶金工业出版社，2010.6 周 宏.转炉炼钢新工艺、新技术介绍：重钢技术，2010. 7 王令福.炼钢厂设计原理M. 北京：冶金工业出版社，2009.8 高泽平.炉外精炼
10、教程M. 北京：冶金工业出版社，2011.9 贺道中.连续铸钢. 北京：冶金工业出版社，2007. 10 Yanrui Wu.The Chinese steel industry-recent developments and prospectsJ. Department of Economics University of Western Australia Nedlands WA 6907 Australia，2000.11 Mehlman; Stewart K. Pneumatic steelmaking. Iron and Steel Society. 12 Rigaud;Michel
11、 A.;Landy;Richard A. Pneumatic steelmaking V.3 Refractories. Iron and Steel Society.13 LIU BingyuApplication of Hot Metal Desulphurization Practice using Pure ManesiumJSteelmaking， 2002， 1814 李光强，朱诚意.钢铁冶金的环保与节能（第2版）.M.北京：冶金工业出版社，2010.15 殷瑞钰.我国炼钢连铸技术发展和2010年展望.钢铁研究总院，2009. 四、论文（设计）分阶段的进度（起止日期）和要求阶段阶 段 内 容起止时间第一阶段英文翻译，方案设计，开题2.213.20第二阶段转炉设计计算3.214.10第三阶段根据计算结果进行比较分析研究4.115.15第四阶段撰写设计论文5.165.29第五阶段答辩准备、答辩、答辩成绩评定5.306.05五、指导教师意见指导教师（签名） 年 月 日六、系所审查意见（对选题报告作出评价，提出是否通过的建议）系所负责人（签名） 年 月 日七、学院审核意见教学副院长（签章） 单位（签章） 年 月 日