炼钢设计基础复习总结

1、1长流程生产系统的组成：钢铁联合企业一般应包括炼铁、炼钢、轧钢三个主要生产部门， 以及为它们服务的各种辅助生产部门和机构。2基本建设项目的设计类型 ：建设项目的设计按照项目的性质可分为新建、扩建、改建、迁建和恢复建设项目 5类3确定炉子的 容量和座数，主要决定于车间的各项作业指标。Q=365 X 1440 X nx T Xq / t n X T = Q Xt /（365 X 1440 Xq ）Q:车间生产能力，吨钢/年。n：车间经常吹炼转炉座数。T：每座转炉平均产钢量，吨°t:每一炉钢的冶炼周期，min。n：车间年有效作业率。t （每一炉钢的冶炼周期）由以下几部分组成：加废钢时间、兑

2、铁水时间、吹氧时间、出钢时间、辅助作业时间（开堵出钢口、测温调温、取样、喷补、倒渣和分析成分）、耽误时间（清渣及等待等）。<100t 冶炼周期 30-35min> 100t 冶炼周期 34-40minn：车间年有效作业率。全连铸车间取80 82%。n：车间经常吹炼转炉座数。两座炉子可取1.5，三座炉子可取 2.54算炼钢厂生产的物料平衡的意义在于：（1）对一定规模的炼钢厂，显示出它的输入与输出任务的大小，即炼钢厂吞吐量的定量。由此又可以选定各种原材料输入，成品与废品的输出应采用的运输方式。计算所得运输任务的大小也是进行总图运输设计的依据。（2 ）由物料消耗量设计各原材料的储存量与储

3、存容器容积或存放场地面积。（3）所选用指标的优劣直接反映设计的经济合理与否，特别是金属料的消耗与部分金属在 生产流程中的循环往复更能显示所设计流程的先进与否，显示金属利用的水平。5. 转炉炉型：指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状尺寸，即为炉膛的几何形状。6. 组成：炉帽、炉身、炉底三部分组成7. 按熔池形状主要分为筒球型、锥球型和截锥型三种。8. 炉型选择：100200t以上的大炉子， 采用筒球型，5080t的中型炉子，采用锥球型；30t 以下的小炉子，采用截锥型。9. 筒球型炉型特点： 形状简单，砌砖简便，炉壳容易制造。在相同的熔池直径（ D）和熔池 深度（h）的情况下，与其它两种炉型相

4、比这种炉型熔池的容积大，金属装入量大，其形状接近于金属液的循环运动轨迹，适用于大型转炉。10. 锥球型炉型特点：与同容量的其它炉型相比，在相同熔池深度（h）下，其反应面积大，有利于钢、渣之间的反应，适用于吹炼高磷铁水。熔池形状比较符合钢、渣环流的要求，熔 池侵蚀均匀，熔池深度h变化小，新炉炉型接近于停炉后残余炉衬的轮廓，炉型上下对称（橄榄形），空炉重心接近于炉体的几何重心位置，使得转炉的倾动力矩小。11. 截锥型炉型特点：形状简单，炉底砌筑简便；其形状基本上能满足于炼钢反应的要求，与相同容量的其它炉型相比，在熔池直径相同的情况下，熔池最深，适用于小型转炉。12. 公称容量：炉子容量，指新设计的

5、转炉耐火材料内衬尺寸时的产钢量。13. 公称容量表示方法：1）新炉子时金属装入量。2）新炉子时出钢量。3）新炉子时炉产 合格钢坯量。4）平均产钢量。14. 出钢量=金属装入量/金属消耗系数15. 炉容比：指有效容积与公称容量的比值（V/T）,也称容积系数或容积比。16. 炉容比过小和过大的害处炉容比过小（即反应空间小）A 因为反应空间过小，满足不了冶炼反应所需要的空间，容易喷溅和溢渣，金属收得率金降低，操作困难，工人的劳动强度增加。B 加剧钢、渣对炉衬的冲刷侵蚀，使得炉龄降低。C 不利于提高供氧强度（B），强化冶炼，限制了生产率的提高，因为供氧强度大，炉容比 小，易喷溅。炉容比过大：炉容比大势

6、必增加炉子高度H （H还受H/D的影响），增加厂房高度和倾动力矩。实践证明，炉子高度H增高1m,厂房增高2m，将导致投资增大、设备庞大和电耗增加。17. 影响炉容比大小的因素：1）炉子吨位本身的影响（炉子容量）2）铁水成分 3）铁水比4） 供氧强度5）冶炼操作方法（如:冷却剂）6）氧枪孔数18. 高宽（径）比：转炉的总高度（H总）和炉壳外直径（D壳）的比值（或 H内/D 堂）。19供氧强度：单位时间内冶炼一吨钢水所需的氧气量，单位：Nm3/（min t）。20. 提高供氧强度受到以下因素的 影响：1）装入转炉内的废钢要有一定的熔化时间。2）要有足够的脱磷、脱硫时间。3）引起喷溅。21. 炉型设

7、计计算：主要是指新设计的转炉炉衬内型尺寸的计算。22. 熔池直径：熔池平静状态时液面直径。23. 出钢口位置：出钢口位置通常设在炉身与炉帽耐火材料的交界处24. 出钢口倾角（B）:炉子处于直立位置时，出钢口中心线与炉子水平线之间的夹角。25. 减少出钢口倾角的好处：1）可以缩短出钢口长度， 便于维护；2）可以缩短钢流长度 （出 钢口至钢包的距离），减少钢流的的吸气、散热损失和二次氧化；3）出钢时炉内钢水不发生漩涡运动，避免钢流夹渣；4）出钢时钢包车行走距离短，出钢口倾角大，则行车距离长。26. 炉衬由工作层、填充层、永久层和绝热层构成。27. 提高炉衬寿命的措施：提高耐火材料的质量、采用均衡炉

8、衬提高砌炉质量、改进工艺操 作、转炉热态喷补、激光监测、溅渣护炉。28. 炉壳：分为炉帽、炉身和炉底。29. 水冷炉口的好处：1）温度低，渣易冷却破碎，从炉口落下，利于清渣。2）保持炉口尺寸，利于烟气回收。3）转炉上部炉壳高温变形小。4 ）炉口修砌、维修方便。30. 托圈：支撑炉体，传递倾动力矩作用。31. 耳轴：支撑托圈和炉体的载荷，传动扭矩使转炉旋转。32. 倾动机构：倾动炉体，满足操作要求。33. 倾动机构实际要求：1）在整个生产过程中，满足工艺要求。如以一定的转速连续回转360 °,可以停留在任何位置，能与氧枪等有一定连锁要求。2）安全可靠的运转。即使某一部分发生事故，倾动机

9、械也可继续工作，维持到一炉钢结束。3）适应高温、动载荷、扭振的作用，具有较长的寿命。34. 倾动机构类型：落地式、半悬挂式、全悬挂式。35. 顶底复吹转炉炉型的特点：1）在相同容量和熔池深度的条件下，熔池直径比筒球型的大些；而在相同容量和相同熔池直径的条件下，熔池深度又比筒球型的深些。因此，有利于缩小炉子的高宽比，同时又能有合适的熔池深度。2）顶底复吹转炉的熔池深度的确定一方面要保证顶吹氧气射流不致穿透炉底；另一方面要 发挥底吹的作用，即熔池搅拌激烈而又均匀、吹炼过程平稳、炉内反应迅速、渣、钢间反应更趋于平衡等。因此熔池深度还与炉底喷嘴的直径和供气压力有关。供气压力一般变化不大、而喷嘴的数目取

10、决于炉底的大小（即炉容量的大小）。因此当熔池深度与喷嘴直径一定时，为保证熔池深度不致太浅，对于小炉子选用截锥型熔池尤为重要。3）采用截锥型熔池，单位金属的熔池表面积比筒球型的大，不仅有利于冶金反应及提高炉 衬的寿命，而且便于做成可拆卸式活炉底，改善炉底的结构强度。4）顶底复吹转炉的高宽比介于顶吹转炉与底吹转炉高宽比之间，至于炉帽形状和出钢口位 置均与顶吹转炉的要求相同。36. 底吹气体种类：1）强化冶炼型：顶枪吹氧，底部也吹氧，同时吹入保护性燃料和中性气体、石灰粉。2）增加废钢比型：顶枪设有上下孔，上孔为CO完全燃烧成CO2提供氧气,下孔为氧化金属中的杂质供氧；底枪为氧燃喷枪加热废钢并搅拌熔池

11、。3 ）加强搅拌型：顶枪吹氧，底吹惰性气体或中性气体 N2。37. 类环缝式喷嘴：环缝中有许多细金属管，兼有透气砖和喷嘴供气的特点，适于喷吹各种 气体和粉剂，简化了细金属管砖的制作工艺。38氧枪：由喷头、枪身、尾部结构三部分组成。39. 喷头要求：合理供氧，强烈且均匀搅拌熔池一快速化渣、强化元素氧化。40. 喷头类型：单孔、多孔直筒、拉瓦尔型、多流道氧枪喷头、长喉喷头、氧燃喷头。41. 氧气顶吹转炉炼钢对喷头性能的要求及流股应具备的特性：1）提供冶炼工艺所需的供氧量（或供氧强度）这就要求正确地设计喉口面积和确定合理的操作氧压以及合适的枪位高度；（2）在一定操作氧压和足够高的枪位下，氧流股获得较

12、大的动能对熔池有足够地冲击能力（h冲），保证冶炼效果所需要的冲击深度（ h冲），使熔池得到激烈而又均匀的搅拌。这就要求流股沿轴线的衰减速度应尽可能的慢；3 ）多孔喷头的流股以多个中心射向熔池，在金属熔池面上形成多个反应中心，使得反应面积大，且又不冲刷炉墙。 这就要求流股在与熔池接触之前，诸流股应互不汇交。这样：（1）减少流股横截面积的相互重叠程度，增大冲击面积；（2）避免诸流股互相干扰而损失能量；（4）化渣块，尽早去除磷、硫；（5）喷溅少，提高金属收得率。（6）在保证有一定冲击深度 h冲的前提下，尽可能采用高枪位操作。以便改善喷头的工作环 境，提高喷头寿命。也就是诸流股沿氧枪轴线方向尤其是流股

13、中心不出现负压区和强的湍流 运动。以减少喷头鼻部粘结飞溅金属液滴的机会，从而避免烧枪；要获得具有上述特性的流股，满足冶炼工艺要求最终归结为：合理的确定喷头主要设计参数， 喷孔形状和尺寸包括：喷孔出口马赫数M、喷孔夹角、喉口直径等。42. 马赫数：氧枪出口处气流速度与当地音速之比43. 拉瓦尔型喷头的优点：1）供氧强度大、生产率高、冶炼操作稳定。2）炉内反应均匀, 喷溅少，钢水收得率可提高 1.53.5%。3）延长炉衬寿命，缩短修炉时间。 4）枪位稳定， 化渣速度快，作业率高。 5）热效率提高20%。6）炉口等粘渣少，改善了劳动条件。44. 喷头孔数的确定：100t以下转炉采用三孔拉瓦尔喷头。1

14、00t以上转炉采用四孔或五孔喷 头。45. 喷孔夹角 是指喷孔中心线和喷头几何中心线之间的夹角。46. 喷孔的间距：是指喷头断面上喷孔出口处喷孔中心线与喷头轴线之间的距离。47. 循环比：冲击半径和熔池半径之比。48. 散状料：指炼钢过程中使用的造渣材料和冷却剂等。49. 全皮带上料系统特点：运输能力大，上料速度快，运输可靠，可连续作业。缺点是占地 面积大，上料运输灰尘大。适用于大中型转炉。50. 高位料仓设计布置类型：全部共用料仓、部分共用料仓、单独使用料仓。51. 转炉烟气净化及回收的意义 ：防止环境污染、回收煤气、回收蒸汽、回收烟尘、抽风机 操作的需要。52. 空气燃烧系数：a =实际吸

15、入空气量/炉气完全燃烧所需理论空气量。a =1完全燃烧、av 1炉气不完全燃烧、a>1炉气完全燃烧还有过剩空气。53烟尘粒度：尘粒的大小用尘粒的直径表示。54燃烧法：将含有大量 CO的炉气在炉口进入除尘系统时与大量空气混合使之完全燃烧。燃烧后的烟气经过冷却和除尘排放到大气中去。55燃烧法冷却烟气方法：1）依靠系统借吸入过量空气来降低烟气温度；2）采用废热锅炉回收大量蒸汽，使烟气得到冷却。56未燃法：炉气出炉口后，通过降下活动烟罩缩小烟罩与炉口之间的缝隙，并采取其他措 施控制系统吸入少量空气；使炉气中的CO只有少量燃烧成 C02,而大部分不燃烧，烟气成分只要是CO,然后经冷却和除尘后将煤气

16、回收利用。57未燃法和燃烧法除尘有缺点比较：1）未燃法较燃烧法所采用的空气燃烧系数a值小，即系统吸入的空气量少，产生的烟量少，因此未燃法除尘设备体积小，投资费用低，需要的厂房高度低。2）在能源利用方面，未燃法可以回收煤气节约大量能量。3）未燃法烟尘中FeO含量高，FeO颗粒大容易扑集，因此除尘效率高，而燃烧法烟尘的主要成分是Fe2O3,颗粒小不容易扑集，因此除尘效率低。4）未燃法烟气的主要成分是CO,系统运行不安全，要求系统密封性良好，防毒防爆，而燃烧法的烟气主要成分是CO,系统运行安全，不容易发生爆炸事故。58控制空气过剩系统a值的方法：氮幕法、；炉口微压差控制法。59.全湿法：烟气进入一级

17、净化设备立即与水相遇。双塔一文，两极文氏管60干湿结合法：烟气进入次级净化设备才与水相遇。旋风，文氏管61.全干法：净化过程中烟气完全不与水相遇。布袋，静电62湿法烟气净化过程分尘粒的湿润、凝聚和分离三部分组成63.湿法净化原理：利用在文氏管内高速流动的烟气和喷入的水雾造成很高的碰撞几率，使尘粒润湿，凝聚长大，然后通过脱水器从烟气中分离出来。达到净化的目的。64湿法：溢流文氏管，可调喉文氏管，喷淋洗涤塔；干法：静电除尘、布袋除尘。65. 静电除尘原理：高压电流加在阴阳两极上，形成强大的电场，当烟气通过电场时，碰撞 并形成被电离的阴阳离子，吸附到两电极上沉积。66. 电除尘的优点：1）净化效率高

18、；2）净化气体量大；3）系统阻力小、能耗低；4）可用 于较高的温度。67. 电除尘的缺点：1） 一次性投入高；2）占地面积打；3）对烟尘的比电阻有一定的要求。68. 连铸机的分类：立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、超低头连铸机和水平连铸机。69断面分：方坯连铸机、板坯连铸机、园坯连铸机、异型坯连铸机。70.拉速分：高拉速和低拉速连铸机71台数：共用一个钢包浇注一根或同时浇注几根铸坯的一套连铸装置称为一台连铸机。72机数：具有独立的传动和工作系统，当它机出故障时仍可独立进行正常工作的一组设备 系统称为一个机组。73. 流数：每台连铸机同时浇注的铸坯根数。74. 钢水浇注设备：主要有钢包、运送

19、吊车、钢包装运设备、中间包和中间包运载设备。75. 钢包回转台：1）利于多炉连浇；2）占用浇注平台面积小；3）便于处理漏钢；5）可安 装称量装置。76中间包作用：1）控制钢流注入结晶器内，减少出钢的镇静压力，使钢流保持稳定。2）减少钢流冲击而产生的飞溅，钢水液面波动。3）中间包钢水中夹杂物上浮。 4）分流以实现多流浇注。5）多炉连浇。77中间包分为包体、包盖、塞棒和水口。78.水口直径：满足连铸机最大工作拉速时的所需钢水量79结晶器要求：1）均匀的坯壳厚度，在机械应力和热应力的作用下不拉断、歪曲、变形及 裂纹。2）导热性好。3）刚性好、耐磨、高温变形小。4）结构简单、制造加工容易，拆装和调整方

20、便。5）重量轻，振动时惯性小，运动平稳可靠。80结晶器的振动方式：1）负滑脱振动2）正弦振动。81.震动周期：结晶器上下震动一次的时间。82频率：f=60/T83振幅小则结晶器内钢液面波动小，浇注易于控制，减少坯壳拉裂；频率高铸坯处于较大 的运动状态中，利于脱模，表面振痕深度减小。目前随着拉速的提高，多采用高频率小振幅。84结晶器要求：1）均匀的坯壳厚度，在机械应力和热应力的作用下不拉断、歪曲、变形及 裂纹。2）导热性好。3）刚性好、耐磨、高温变形小。4）结构简单、制造加工容易，拆装和调整方便。5）重量轻，振动时惯性小，运动平稳可靠。85二次冷却装置在结晶器之后，其使铸坯更快凝固和顺利拉坯。8

21、6二次冷却装置作用：1）加速凝固2）对铸坯起支撑和导向作用3）对引锭杆起支撑和导向作用4）直弧形连铸机，对铸坯顶弯。87二次冷却装置要求：1）在高温铸坯的作用下，要有足够的强度和刚度。2）结构简单，调整方便，能快速处理事故，各段要能整体快速的更换。3）能按要求调节冷却区水量，以满足不同钢种、断面、浇注温度、拉速的需要。88二次冷却喷雾方法：分为用水喷雾冷却和用水和气喷雾冷却。89.比水量（l/kg ）:每单位质量的铸坯所消耗的二次冷却水量。90拉坯矫直装置作用：夹持、拉动铸坯，并把弧形铸坯矫直，输送引锭杆。91. 拉坯矫直装置要求：1）足够的拉坯和矫直能力。2）良好的调速性能，灵活的正反转。3

22、）结构简单，便于维护和安装，足够的强度和刚度。4）保证铸坯质量的前提下，能实现全凝固或带液芯铸坯的矫直。92. 引锭装置 包括引锭头、引锭杆和引锭杆存放位置。93. 引锭装置作用：开浇前，堵住结晶器的下口，使钢水在引锭杆的头部凝固，拉出引锭杆及铸坯，到拉矫机后，铸坯被矫直，脱开引锭头，引锭杆进入存放位置，引锭杆开始浇注示意图。94. 切割装置：分为火焰切割和机械切割。95火焰切割设备质量小，不受铸坯尺寸限制，切口较齐，设备规模小，但金属损失大，对环境有污染，常用氧气和燃烧气体产生火焰；96. 机械切割剪切速度快，定尺可调，金属损失小，但设备质量大，消耗功率较高，切口附 近铸坯易变形。97. 拉

23、坯速度：拉速对铸机的生产能力起决定作用，拉速的提高受限于凝固速度和铸坯内部98. 理论拉速：理论上所能达到的最大拉速，受连铸机设备能力的限制。99. 工作拉速：又称常用拉速，受铸坯质量的制约，生产上指工作拉速。100. 冶金长度的限制：冶金长度为连铸机的机身长度，指从结晶器钢液面到拉矫机最后一对 辊子中心线的长度，其决定着铸坯液相穴深度的极限位置。101. 液相深度又叫液芯长度：指钢液从结晶器液面到铸坯全部凝固完毕的长度，是确定弧形半径和二冷区长度的重要工艺参数，也决定了拉矫机的位置。102. 冶金长度，决定于液芯长度。一般情况下，冶金长度等于液芯长度。但为了使连铸机进 一步提高拉速，冶金长度

24、大于液芯长度。103. 带液芯矫直的条件下，连铸机的冶金长度为结晶器钢液面至拉矫机最后一对拉矫辊中心 的长度。不带液芯矫直的条件下，连铸机的冶金长度为结晶器钢液面至拉矫机第一对拉矫辊中心的长度。104 .弧形半径：连铸机铸坯外弧的曲率半径。105. 连铸机布置：大型连铸机在车间内分为横向布置和纵向布置。106. 横向布置：连铸中心线与厂房列柱线垂直，国内连铸机多属于此类布置。107. 纵向布置：连铸中心线与厂房列柱中心线平行。108. 弧形连铸机的总长度 是指结晶器外弧竖直切线到冷床后固定挡板之间的水平距离。连铸机的弧形半径前的部分布置在浇注跨，其余部分在切割、出坯等跨内。109. 铸机总高决

25、定了连铸浇注跨吊车轨面标高。它是指从拉矫机底座基础面至中间包顶面的总高度。110. 转炉、电炉炼钢方法共同点：（1）工序产品一一合格钢水；（2）工序功能一一以给定的生产率和节奏提供成分和温度合格的钢水；（3）工序指标三高两洁净，高效化高的生产率、高的生产节奏、高的能量利用，洁净化钢液的洁净化（低的内在污染），环境的洁净化（低的外部污染）；（4 ）操作要求：精料、稳定、精确。111. 转炉、电炉炼钢方法不同点：1）原料不同是根本，矿石铁水氧气转炉炼钢，废钢电弧炉炼钢；2）能源，转炉法主要是铁水的物理热和化学热，电炉法主要是电弧的物理热。112. 电弧炉一炉外精炼一连铸”生产系统，即短流程生产工艺

26、。113. 推动力：（1）社会废钢的积累和增长，（2）降低生产成本，（3）提高劳动生产率，短流程的劳动生产率可达 2500"人年。114. 炉炼钢技术发展的重点是：（1）电炉能源结构的优化和强化冶炼：UHP，氧燃助熔，熔池脱碳，二次燃烧，废钢预热。以上技术可使冶炼周期缩短到50min以内。（2）无污染的废钢预热技术和连续加热技术。（3）短流程钢厂的计算机综合管理技术：操作智能化（预报、识别、优化功能），提高生产效率，降低生产消耗。（4）提高电炉钢水洁净度的工艺技术。115. 炉底阳极的种类：导电炉底型、金属触针式、水冷金属棒。116. 双壳电弧炉具有一套供电系统和两个炉壳，一套电极升

27、降/旋转装置交替对两个炉壳供热熔化废钢。117. 双壳电弧炉的发展一是为了提高电弧炉的生产能力；二是为了利用废热节能。118. 双壳电弧炉的主要优点：（1 ）减少辅助操作时间及断电时间，提高生产率20%以上，通电时间比由常规的 6570%提高到8595%。（2）在相同产量下，可减少变压器容量，减少 供电系统的投资。（3）废钢预热，可提高能源利用率，降低能耗、减少烟气回收系统的规模。119. 竖窑式电弧炉的特点：在炉盖的一侧设置一个废钢预热的竖窑，竖窑有两种不同的形式。120. 竖窑式电弧炉的优点：1）预热废钢，节能效果好，可节电70-120kWh/t。2）装料不影响正常操作，冶炼时通电时间短，

28、生产率提高15%，电极消耗降低20%。3）竖炉内废钢象一个过滤器，炼钢过程中 50%的灰尘留在废钢中或进入炉渣节省了除尘费用，提高了钢水收得率。4）大功率煤氧枪的使用，进一步缩短熔化时间，降低了电耗和电极消耗，提高了 生产率。121. 电弧炉炼钢主要技术经济指标：（1 ）冶炼电耗=（冶炼用电量 kwh） /（合格钢坯、锭量t）kwh/t ；（ 2）电极消耗=（冶炼电极消耗量 Kg ） /（合格钢坯、锭量 t）Kg/t ；（ 3）钢坯（锭）合格 率=（合格钢坯、锭量t） /（全部钢坯、锭量t） % ； （ 4）合金比=（全部合金钢钢坯、锭量 t）/（全 部合格钢坯、锭量t）%。122. 出钢槽由

29、钢板焊成，固定在炉壳上，槽内砌耐火砖。123. 偏心炉底出钢电弧炉的特点：（1）可实现无渣出钢和留钢留渣操作。（2）增加电弧炉水冷炉壁的水冷面积。（3）炉体后倾角减小到1215 ° ，可缩短短网长度，提高输入炉内的有功功率（1033%）和功率因数（从0. 7070.8 ）。（ 4）电极消耗降低6%，生产率提高1015%。（5）减轻出钢过程中钢流的二次氧化及吸气。124. 偏心炉底出钢电弧炉的问题：（1）出钢口附近钢水混合搅拌困难。（2）炉底的维护比出钢槽困难。125. 水冷装置：提高使用寿命，改善炉前劳动条件。电极夹持器、电极密封圈、炉壳上部、 炉门盖、炉门框、炉盖圈、炉壁、炉盖等通常都用水冷却。126. 铸管式水冷挂渣炉壁：炉壁为铸铁铸造，内部铸有无缝钢管弯制的冷却水管。工作面上 铸耐火材料打结槽或镶耐火砖槽。127. 铸管式水冷挂渣炉壁特点 ：1）具有合适的冷却能力；2）结构坚固，具有较大热容量，能抗击炉料撞击和吹氧不当造成的局部过热；3）具有良好的挂渣能力，易于形成挂渣层，适应炉内热负荷变动；4）