《年产260万吨良坯不锈钢转炉车间的设计本科学位论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产260万吨良坯不锈钢转炉车间的设计本科学位论文.doc（97页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、毕业设计(论文)任务书毕业设计(论文)题目： 年产260万吨良坯不锈钢转炉车间的设计 毕业设计(论文)内容：根据给定的铁水成分：C=4.13%、Si=0.58%、Mn=0.42%、P=0.22%、S=0.026%，铁水温度1300，设计一座年产260万t的不锈钢车间。设计内容主要包括：1.选择冶炼的主钢种，决定冶炼工艺流程，编制产品大纲；2、物料及热平衡计算；3、炉型和氧枪喷头的设计及计算，并绘制炉型图(A2)和氧枪喷头图(A2)；4、车间主要设备的选择及计算；5、主厂房设计及计算，并绘制车间平面布置图(A0)；6、主钢种的主要技术经济指标；7、编写设计说明书一份。(参考文献不少于15篇，其中
2、外文文献不少于2篇)专题(子课题)题目： 专题(子课题)内容：毕业设计(论文)指导教师(签字)： 主 管 教 学 院 (部) 长(签字)： 2011 年 3 月 10日 年产260万吨良坯不锈钢转炉车间的设计设计说明书昆明理工大学学 院：冶金与能源工程学院专 业：冶金工程班 级：编 制 人：指导老师：时 间：2011.03.0106.01Design of 2.6 Million Tons Annual Fine IngotYield Stainless Steel Convertor Steelmaking Workshop Design Instruction BookletKunming
3、 University of Science and TechnologyInstitute： Energy and Metallurgy Engineering CollegeSpeciality： Metallurgy EngineeringClass： 2007(2)Author： Liu LingangSupervisor：Yin ShubiaoPeriod： 2011.03.0106.01毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他
4、人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所
5、呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者
6、签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日摘 要本设计是依据昆明理工大学冶金与能源工程学院冶金工程系本科生毕业设计任务书和到云南天高镍业有限公司收集的全部资料来进行设计的。设计任务为“设计一年产260万吨良坯不锈钢转炉车间”。本文设计了一座年产260万t良坯的不锈钢炼钢车间，该炼钢车间的主钢种为304不锈钢，根据设计给定的条件和钢种的特征，高炉铁水采用混铁车运输至脱磷转炉，脱磷转炉所出钢水通过钢包送至AOD转炉并兑入电炉熔化金属镍和高碳铬铁的混合金属液进行精炼，得到的合格钢水通过钢包送至连铸跨进行连铸。根据炼钢厂的年产量和钢种种类，设计了一座120t的复吹转炉(5孔拉瓦尔氧枪喷头)
7、、两座200t的侧顶吹AOD转炉、一台二流断面为250mm1600mm的板坯连铸机和一台六流断面为400mm400mm的方坯连铸机。主要设计内容包括：工艺过程概述，物料平衡计算及热平衡计算，主要设备的计算选择，炼钢车间平面布置，最后绘制了炼钢车间平面图。 关键字：不锈钢；脱磷转炉；AOD；连铸AbstractThis design is based on the Kunming University of Metallurgy and Metallurgical Engineering, Energy Engineering Graduates Graduation design plan a
8、nd to collect all the information which comes form Yunnan Tiangao Nickel industry Co., LTd to carrg out the design. Design task: Design an annual output of 2.6 million t of a good billet stainless steel converter plant.This article is designed annual output of 2.6 million t of a good billet stainles
9、s steel converter plant，The main steel is 304 stainless steel of the steel plant, Under the given conditions and the characteristics of steel itself, Torpedo car is used to transport Hot Metal to the dephosphorization converter，then the molten iron is send into the AOD converter , the mixed liquid m
10、etal of high-carbon ferrochrome and nickel which is smelted by electric furnace is also send into the AOD converter, and refining. Only by using ladle to the casting. Based on the annual production of steel mills and steel a variety of categories，two-blowing smelting system of one 120t converter and
11、 the five-hole of the spray gun of Laval are being used ，two-blowing smelting system of two 200t AOD converter ，department of casting has a two-flow cross-section of the slab 250mm1600mm for the continuous casting machine and a six-flow cross-section of the billet 400mm400mm for the continuous casti
12、ng machine. The main design content including: Material balance calculation and heat balance calculation, the calculation of major equipment selection, layout of Steel-making plant, Finally , steel plant plan has been drawn.Keywords: Stainless Steel; Dephosphorization Converter; AOD; Continuous Cast
13、ing目 录摘 要.Abstract.前 言.1第一章 产品方案的规划与设计.21.1 产品方案的确定及金属物料平衡表.21.1.1产品方案的确定.21.1.2金属平衡图.31.2合金元素对不锈钢组织(性能)的作用.4第二章 工艺流程的选择与论证.72.1转炉车间原材料供应.72.2脱磷转炉.72.2.1一炉钢的冶炼过程.82.2.2终点碳的控制.92.3 AOD转炉精炼.10第三章 冶金计算.133.1脱磷转炉平衡计算133.1.1物料平衡计算133.1.2热平衡计算193.3AOD转炉平衡计算.233.3.1物料平衡计算233.3.2热平衡计算34第四章 氧枪和转炉的设计计算.394.1转
14、炉(脱磷)设计.394.1.1转炉座数和公称容量确定394.1.2转炉炉型设计404.1.3转炉炉衬设计434.2氧枪设计444.2.1喷头参数的选择444.2.2喷头计算确定尺寸454.2.3氧枪水冷系统47第五章 连铸.495.1 连铸机分类及特点.495.1.1 立式连铸机495.1.2立弯式连铸机495.1.3弧形连铸机495.1.4椭圆形连铸机505.1.5水平连铸机505.2连铸机基本计算505.2.1板坯连铸机的主要工艺参数的确定515.2.2方坯连铸机的主要工艺参数的确定535.3连铸机附属设备的选择565.3.1盛钢桶的作用及尺寸计算565.3.2中间包的选择575.3.3结
15、晶器595.4主要经济技术指标595.4.1转炉冶炼周期表595.4.3转炉车间主要技术参数表60第六章 主厂房设计计算.626.1概述626.2装料跨636.2.1铁水的供应636.2.2废钢的供应636.2.3尺寸确定636.3炉子跨的位置646.3.1炉子跨的横向位置656.3.2炉子跨纵向布置和转炉操作平台656.3.3尺寸确定676.4AOD转炉跨.676.5铸跨676.5起重设备的选择70第七章 炼钢车间烟气净化与回收.727.1烟气与烟尘727.1.1烟气的特征727.2转炉烟气净化方案选择737.2.1 炉口附近烟气处理方法737.2.2 转炉烟气净化方法73总结和体会75致
16、谢76参 考 文 献77附录外文文献原文和中文翻译78前 言钢铁行业是国民经济的支柱产业，是关系国计民生的基础性行业。作为原材料工业，在国民经济中占有不可替代的地位。钢铁工业作为一个原材料的生产和加工部门，处于产业链的中间位置。它的发展与国家的基础建设以及工业发展的速度关联性很强。工业用钢是使用最广、用量最大的金属材料之一，在现代工农业生产中占有极其重要的地位。一般转炉炼钢厂冶炼碳素钢，但是随着现代科学技术的发展，对钢铁材料的性能提出了越来越高的要求，不锈钢制品因实用、耐用、美观、卫生被越来越广泛的应用于各个领域。含铬10.5%以上的合金称为不锈钢。不锈钢最基本的特性是它在大气条件下的耐锈性和
17、在各种液体介质中耐蚀性。这一特性与钢中的铬含量有直接关系，随着铬含量的提高而增强。当铬含量达到10.5%以上时，钢的特征发生突变，从易生锈到不锈，从不耐蚀到耐腐蚀，而且含铬量随着铬含量的不断提高，其耐锈性和耐蚀性也不断的提高。不锈钢的铬含量最高为26%，更高的铬含量已经没有必要。不锈钢区别于其它钢铁材料的重要优势有:耐腐蚀、高温度中依然保持高的强度、光洁的外观、易于加工，焊接，成型，制作、永久无磁性，适合于航空领域、优良的抗疲劳性和抗冲击性、耐高低温度、持久耐用。304不锈钢，国标0Cr18Ni9,作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械性能；压、弯曲等热加工性好，无热处
18、理硬化现象(无磁性，使用温度-196800)，因此被广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件，例如：家庭用品(1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸)，汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品)，医疗器具、建材，化学，食品工业，农业，船舶部件。第一章 产品方案的规划与设计1.1 产品方案的确定及金属物料平衡表1.1.1产品方案的确定(1) 主钢种304(标准号GB/T)占40%表1-1 主钢种304成分化学成分CSiMnPSCrNi含量(%)0.071.002.000.0350.03017 19811力学性能：抗拉强度b672Mpa屈服点s(MPa)271 硬度(HV)
19、=165 伸长率 5(%)40应用领域：304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件，例如：家庭用品(1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸)，汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品)，医疗器具、建材，化学，食品工业，农业，船舶部件等。 (2) 钢种316L(标准GB/T)占20%表1-2 钢种316L的成分化学成分CSiMnPSCrNiMo含量(%)0.0301.002.000.0350.0301618121523力学性能：抗拉强度b480Mpa条件屈服强度0.2 (MPa)：177 硬度(HV)200应用领域：牌号022Cr17Ni12
20、Mo2，纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料，以及高级手表的表链、表壳等用途。(3) 钢种2205(标准GB/T)占15%表1-3 钢种2205的成分化学成分CSiMnPSCrNiMo含量(%)0.0301.002.000.0300.02022234.56.53.03.5力学性能：抗拉强度b640Mpa 屈服点s(MPa)862 硬度(HV)=273 延伸率：25%应用领域：双相不锈钢2205合金是由21%铬,2.5%钼及4.5%镍氮合金构成的复式不锈钢。它具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部的抗应力腐蚀能力。2205双相不锈钢的屈服强度是
21、奥氏体不锈钢的两倍，这一特性使设计者在设计产品时减轻重量。因此主要应用于以下领域：1)压力器皿、高压储藏罐、高压管道、热交换器(化学加工工业)；2)石油天然气管道、热交换器管件；3)污水处理系统；4) 纸浆和造纸工业分类器、漂白设备、贮存处理系统；5)高强度耐腐蚀环境下的回转轴、压榨辊、叶片、叶轮等； 6)轮船或卡车的货物箱； 7)食品加工设备。(4)钢种316(标准GB/T)占25%表1-4 钢种316的成分化学成分CSiMnPSCrNiMo含量(%)0.081.002.000.0350.031618.510142.03.0力学性能：抗拉强度b620Mpa 屈服点s(MPa)310 延伸率：
22、30%应用领域：316不锈钢，18Cr12Ni2.5Mo， 因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优(无磁性)。 海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母。表1-5 产品大纲产品304316L2205316产品所占比例(%)402015251.1.2金属平衡图炼钢厂生产的物料平衡是指某一时期进入该厂的各项原材料的量与同一时期生产出来的合格坯(锭)量，排出的炉渣、工业垃圾、废气以及可回收的烟尘等的量所作的平衡计算。也就是一个钢厂生产的投入与产出的平衡关系。炼钢过程消耗的原料以金属料
23、(钢铁原料与合金料)量为最大，所以物料平衡中宜以金属料平衡为主。图1-1为年产260万吨合格不锈钢钢坯的金属料流程图。图1-1 常规弧形连铸机连铸热装工艺的金属料流程图(单位：wt/a)1.2合金元素对不锈钢组织(性能)的作用不锈钢的组织是由钢的化学成分决定的。在不锈钢的化学成分中对组织的作用分为两类。一类是奥氏体形成元素，另一类是铁素体形成元素。所谓的奥氏体就是构成钢的基体的最小单位是晶铬，晶格中原子的排列形式是面心立方体。所谓的铁素体，就是晶格中的原子的排列形式是体心立方晶体。因为无论是奥氏体还是铁素体形成元素，在各类不锈钢中都或多或少同时存在，所以具体的不锈钢是什么组织最终是由两类形成元
24、素的比例所决定的。从下图1-2可以看到各元素的当量值和由当量比所决定的组织。图1-2 修正的舍菲尔不锈钢组织图镍通常用以形成并稳定奥氏体的组织。在不锈钢中多将镍和铬配合使用，以获得奥氏体铁素体双相组织或单相奥氏体组织，使钢具有更好的耐蚀性和良好的形变及焊接性能。钼能增加不锈钢的耐蚀性，特别是对那些铬的钝化作用不够的还原性介质和存在氯离子的介质。在某种情况下，钼还能够提高铬镍不锈钢的抗晶间腐蚀的能力。铜可以提高铁素体铬不锈钢在某些还原性介质中的耐蚀性，并改变其韧性。在奥氏体不锈钢中加铜，可显著提高其在硫酸中的耐蚀性。锰和氮都是促进奥氏体形成的元素，因而可以代镍。但锰本身并不防蚀，不能单独使用，只
25、用以代替部分的镍。碳在不锈钢中将与铬形成碳化物，含碳量越高，形成的碳化铬越多，固溶体中的含铬量越低，钢的电极电位就越低，因此钢的耐蚀性也越低，因而不锈钢一般要求较低的含碳量。但是，不锈钢的强度和硬度则随不锈钢的含碳量的增加而提高，因此，用以制造要求高硬度和高耐磨性的滚动轴承、刃具、弹簧等不锈钢，其含碳量较高，但需相应提高其含铬量(如9Cr18)。钛和铌与碳亲和力比铬大，在不锈钢中能够优先形成碳化物，使铬能基本溶于固溶体中，从而避免晶界贫铬，减轻晶间腐蚀倾向。铝和硅能在钢的表面形成一层致密的氧化膜，提高钢的耐蚀性。在不锈钢常用的合金元素中，铬、钼、硅、铝、钛、铌等是铁素体形成元素，而碳、镍、锰、
26、氮是奥氏体元素。此外，S降低钢的延展性及韧性，冲击韧性的下降最为严重 。损害钢的抗蚀性能，造成焊热裂，气孔及疏松。P提高钢的强度，降低塑性和韧性，碳量越高引起的脆性越大 ，改善钢的耐磨性和耐蚀性及切削加工性能，但对焊接性能不利。Si提高铁素体和奥氏体的硬度和强度，显著提高钢的弹性极限、屈服强度，降低钢的密度、热导率、导电率和电阻温度系数，提高温度时钢的抗氧化性能和屈服强度、疲劳强度降低，但硅含量高时，表面脱碳加剧，硅还会降低钢的可焊性。第二章 工艺流程的选择与论证根据钢种特性，设计中采用的炼钢工艺流程大致如下：高碳铬铁、金属镍板电炉熔化铁水供应(混铁车)脱磷转炉AOD转炉钢包连铸下面具体地描述
27、各个环节中采用的具体方法及其原因。2.1转炉车间原材料供应转炉炼钢使用的原料包括：铁水、废钢、散装料(石灰、白云石、萤石、氧化铁皮、铁矿石、焦炭等)和铁合金。炼钢厂的物料运输方式包括：吊车运输、铁路运输和皮带运输。铁水是转炉炼钢的主要原料。设计中铁水由混铁车运输至脱磷转炉进行脱磷硫得到磷硫较低的钢水，得到的钢水经扒渣倒入炼钢钢水罐，经称量后送至AOD转炉跨，再用吊车，吊上钢水罐，入AOD转炉，并兑入高碳铬铁、金属镍的热熔混合液。废钢由汽车运输到废钢间，废钢入炉是通过废钢槽运往装料跨装入转炉。散装料包括生石灰、白云石、铁矿石、氧化铁皮、焦炭等。供应系统包括散装料堆场、地下料仓、由地下料仓送往主厂
28、房的运料设施、转炉上方高位料仓、称量和向转炉加料的设施。散装料由成品料仓和中间仓经皮带运输至地下料仓，再由皮带运往高位料仓。铁合金的供应一般由炼钢厂铁合金车间、车间铁合金料仓及称量和输送设施、向炉子加料设施等几部分组成。把铁合金自卸式料罐用汽车、火车运到主厂房炉子跨，再用吊车卸入车间铁合金料仓，经皮带运输至高位料仓储存，经称量后由皮带机及中间料斗加入电炉中熔化。钢渣由渣罐车运往渣处理间。2.2脱磷转炉由于AOD转炉不能脱磷，因此入AOD的钢水要求磷很低，脱磷转炉的主要目的是把铁水中的磷脱的足够的低，同时脱去大部分的硫。2.2.1一炉钢的冶炼过程从装料起到出钢、倒完渣为止，转炉一炉钢的冶炼过程包
29、括装料、吹炼、脱氧、出钢、溅渣护炉和倒渣六个阶段。一炉钢的吹氧时间设计中为16分钟，冶炼周期为33分钟。吹炼过程中熔渣成分与钢中元素氧化、成渣情况有关。渣中CaO含量、碱度随冶炼时间延长逐渐提高，中期提高速度稍慢；渣中氧化铁(FeO)含量前后期较高，中期降低；渣中SiO2、MnO、P2O5含量取决于钢中Si、Mn、P氧化的数量和熔渣中其他组成含量的变化。吹炼过程中金属升温大致分三阶段：第一阶段升温速度很快，第二阶段升温速度趋缓慢，第三阶段升温速度又加快。出钢温度约16501680。装入制度是指一个炉役期中装入量的安排。装入制度有三种：定量装入、定深装入、分阶段定量装入法。分阶段定量装入法兼有前
30、两者的优点，是生产中最常见的转入制度，设计中就采用分阶段定量装入。转炉炼钢的装入量是指炼一炉钢时铁水和废钢的装入数量，它是决定转炉产量、炉龄及其他技术经济指标的重要因素之一。在转炉炉役的不同时期，有不同的合理的装入量。转炉一般有底吹、顶吹和顶底复合吹。设计中采用复吹。氧气转炉的顶底复合吹炼是指：由转炉顶部吹氧气+底部吹惰性、中性气体(或部分氧气+石灰粉)的炼钢方法。其优点是：加强了熔池的搅拌；氧的利用率提高、冶炼周期缩短、铁损和脱氧剂消耗降低；充分发挥顶吹易造渣的特点，实现中前期脱磷；底部吹氩气和氮气，提高了炉底耐火材料和供气元件的寿命，克服了底吹保护性介质C-H的使用，避免了钢种含H增高的问
31、题。顶吹转炉操作灵活，可以控制脱碳、脱磷同时进行，熔渣氧化性高，成渣条件好，但熔池搅拌差，熔池成分、温度不均匀性大，容易产生喷溅和金属损失，渣中有很高的氧化铁(FeO)；底吹转炉熔池搅拌强烈，可以避免过氧化，吹炼平稳、金属损失少，但成渣慢，且冶炼过程中，渣中的氧化铁(FeO)不高，不利于石灰熔化，冶炼初期不能形成高的氧化铁(FeO)、一定碱度及流动性的炉渣；炉底耐火材料的寿命不长，喷嘴的维护困难。复吹转炉兼有这两者的优点，同时避免了两者的缺点，且顶底复合吹法底部吹的不是氧气而是氮气等非氧化性气体，所以既达到加强搅拌的目的又避免了单纯底吹的底部供气元件容易烧坏的缺点。因此设计中就采用顶底复合吹转
32、炉。2.2.2终点碳的控制本设计并未涉及终点碳的控制，但终点碳的控制是炼钢过程的一个重要技术操作，在此略做介绍。在转炉冶炼的过程中最重要的是终点碳的控制，那直接关系到最后所出钢水能否达到所炼钢种的要求。终点碳控制的方法有三种：拉碳法、增碳法、高拉碳。(1) 低增碳法转炉炼纲终点控制方法之一。在吹炼平均含碳量0.08%的钢种时，皆采取吹到0.05%0.06%C时便停吹，然后按所炼钢种的规格，再在钢包中增碳。该法省去了中途倒炉取样和校正补吹，因而生产率高；终渣好，有利于减少喷溅和提高供氧强度；但增加废钢用量，废钢比高，且必须采用低硫、低灰分并干燥的增碳剂。(2) 拉碳法：转炉炼钢终点控制方法之一，
33、即在熔池含碳量达到出钢要求时便停止吹氧。这种方法在吹炼终点时不但熔池的硫、磷和温度等符合出钢要求，而且熔池中的碳加上铁合金带入的碳也能符合所炼钢种的规格，不需再专门向金属追加增碳剂增碳。该法金属收得率高、锰铁消耗少；渣中FeO低，有利于提高炉龄；钢中气体、夹杂含量较低。提高一次命中率是发挥拉碳法优越性的重要手段。(3) 高拉碳法：是指熔池含碳量达到出钢要求时停止吹氧，此时熔池中不但硫磷和温度符合出钢温度要求，而且计入铁合金带入金属中的碳后，钢水中的碳也能符合所炼钢种的规格要求。“高拉碳法”控制终点，由于缩短了冶炼时间，终点钢水含氧量较低，溶于钢液中的氢气、氮气也较少，钢液的内生非金属夹杂物少，
34、从而减少了钢中气体对钢性能的影响，钢水质量有明显改善。且终渣中(FeO)含量较低，减少对炉衬的化学侵蚀，对延长炉龄十分有利。但是“高拉碳法”炉内热量收入少，不利于提高废钢比。“高拉碳法”控制终点，冶炼时间缩短，不利于去除P、S。2.3 AOD转炉精炼钢水炉外精炼又称钢水二次精炼或二次炼钢。炉外精炼是将原来在转炉里需要完成的钢水精炼任务转移到炉外的钢包或专用容器中进行，以便更经济、更有效的获得优质的，多品种钢水。几乎任何一种精炼工艺都需要钢水搅拌，以加速添加料的融化与均匀化，促进渣钢反应，均匀钢水的化学成分与温度。最常用的搅拌手段是钢水吹氩。这也是钢水连铸之前必不可少的预备处理。炉外精炼设备的种
35、类很多，大致分为5类。(1) 简易的钢包吹氩调温、加合金装置(如喂丝装备)；(2) 具有氩气保护气氛的合金微调、喷粉精炼、吹氧化学升温等功能的钢包精装备如CAS-OB等；(3) 设有电极加热具有电弧炉精炼功能的钢包炉，如LF装备；(4) 具有真空脱碳、脱气等精炼功能的装备，如VOD、RH等；(5) 能控制炉内气氛，具有精炼功能的特种转炉，如AOD等。对于不锈钢的冶炼，需要特种转炉，目前主要使用的有AOD、GOG和VOD三种。本设计使用的是AOD转炉，AOD精炼法是氩氧脱碳法(Argon Oxygen Decarburization)的简称。在精炼不锈钢时，它是在标准大气压力下向钢水吹氧的同时，
36、吹入惰性气体(Ar，N2)，通过降低CO分压，达到假真空的效果，从而使碳含量降到很低的水平，并且抑制钢中铬的氧化。自1955年美国联合碳化物公司取得氢氧精炼专利，并于1968年在乔司林公司韦堡钢厂投产第一座15吨AOD炉以来，世界上已有众多的国家先后采用了此技术。由于这种工艺与电弧炉冶炼不锈钢相比，具有三高(产量高、质量高、铬的收得率高)和三低(投资低、成本低、劳动强度低)等一系列优点，因此，许多国家已把AOD法作为生产不锈钢的主要手段之一。目前AOD炉除冶炼不锈钢外，在生产耐热钢、耐腐蚀钢、高温合金、纯铁等品种上，同样能取得较好的冶炼效果，并已向冶炼结构钢、工具钢及特殊性能的低合金钢方面扩展
37、。AOD炉的主要工艺特点如下:(1) 可以用廉价的高碳铬铁和全部返回废钢，使冶炼成本大大降低；(2) 采用电炉、AOD炉双联工艺冶炼不锈钢，电炉只承担熔化任务，因而可大大提高电炉生产率；(3) 可以顺利生产电炉难以冶炼的超低碳(含C0.03%)不锈钢，能保持较高的铬的回收率；(4) 钢质净化好，质量明显提高；(5) 降低电能消耗，节省电极，减少原材料消耗；(6) 由于在大气压力下进行精炼，设备简单、操作方便灵活。AOD法吹炼过程从冶金反应方面可大体分为三个阶段。(1)吹氧阶段 ：吹炼初期，钢液含碳量较高，吹氧脱碳反应顺利进行。碳的氧化采取两种方式，经过一个阶段的吹炼，碳的氧化反应接近平衡。(2
38、) 吹氩氧混合气体阶段：由于气泡中含有氩气，降低CO的分压力，因而改变了原来的C-O平衡关系，促使脱碳反应进一步进行其结果是使钢液含碳量进一步降低。(3) 吹氩阶段：由于停止供氧，故钢液中的氧量不再得到补充。更由于吹氩促进钢液中碳的进一步氧化，在吹氩阶段，钢液含碳量更进一步降。常规的AOD精炼铸造工艺流程如图2-1所示：炉料熔化钢水检测装料成分检测氧化脱碳精炼还原成分检测成分温度微调出钢成分检测浇注铸件图2-1 AOD精炼铸造工艺流程第三章 冶金计算3.1脱磷转炉平衡计算3.1.1物料平衡计算基本原始数据有：冶炼钢种及其成分、铁水、废钢成分和终点钢水成分(如表3-1)；造渣用熔剂及炉衬等原材料
39、的成分(如表3-2)；其他工艺参数(如表3-3)。各项数据如下列表：表3-1 钢水、铁水、废钢、和终点钢水的成分设定成分含量/%CSiMnPS钢种304设定值0.071.002.000.0350.030铁水设定值4.130.580.420.220.026废钢设定值0.180.250.550.0300.030终点钢水设定值0.06痕迹0.1260.0220.016注：C和Si按实际生产情况取；Mn、P、S分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在钢水中。表3-2 原材料成分成分/%类别CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分挥发分石灰90.02.08
40、2.171.250.420.080.053.870.08萤石0.35.50.61.61.5880.90.101.5生白云石36.40.825.61.036.2炉衬1.23.078.81.41.614.0焦炭0.681.512.45.52表3-3 其他工艺参数的设定名 称参 数终渣碱度w(CaO)/w(SiO2)=3.5萤石加入量为铁水量的0.5%生白云石加入量为铁水量的2.5%炉衬蚀损量为铁水量的0.15%终渣(FeO)含量15%，而(Fe2O3)/(FeO)=1/3,即(Fe2O3)=5%，(FeO)=8.25%烟尘量为铁水量的1.5%(其中FeO为75%，Fe2O3为20%)喷溅铁损为铁水量的1%渣中铁损(铁珠)为渣量的6%氧气纯度99%，余者为N2炉气中自由氧含量0.5%(体积比)气化去硫量占总去硫量的1/3金属中C的氧化产物99%C氧化成C