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辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第
1绪论
1.1钢铁工业现状
从改革开放以来，钢铁企业对于国民经济来说一直起着重要作用。是衡量一个国家综合国力和经济水平的重要标志。为了达到较高的生产率，就需要有大量的机械设备。其中，钢铁企业为制造各种机械设备提供了最基本的材料。
钢铁产品的用途十分广泛，它对工业现代化和国防现代化具有重要作用。之所以是钢铁工业意义重大，是因为钢铁材料具有良好的性能，可以满足现代机械设备制造的种种要求。
我国钢铁产业取得了长足的进步，特别是近十年来发展迅猛，钢铁年产量自1996年起连续蝉联世界第一，消费量也名列世界之首。但随着我国经济的快速增长，资源能源消费约束明显显现，能源供求矛盾日益突出，高污染、高能耗的特点也使钢铁工业在防污减排、节能降耗等方面承受着一定的压力。
高炉炼铁是获得生铁的重要手段，要想实现高产、优质、低耗的目标，必须对原料成分有着严格的要求，达到高炉生产的要求。
1.2高炉设计特点
为了实现上述要求，在设计高炉前应该对炉料进行全面分析。本次设计分析主要对原燃料的调整计算、炉顶煤气成分计算、物料平衡计算，这些对高炉入料的精确分析是必不可少的。
本次设计采用鞍钢新一号高炉的原料进行设计分析，其目的是对生产工艺进一步进行优化，实现低能耗，高产量。本次设计有以下特点：
（1）原燃料：以精料为主，贯彻“高、稳、净、小、均、熟”六字方针，可以改变冶炼条件，有利于顺行，降低高炉料朱阻力损失。炉料中不加熔剂可以降低焦比，减少渣量，降低成本。
（2）高风温：提高风温大幅度降低焦比，本次设计风温达到1200℃以上。 （3）焦比：本次设计焦比305㎏，已达到先进水平。
（4）喷煤：高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或这两者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦比，降低生铁成本，它是现代高炉冶炼的一项重大技术革命。本次设计煤比达
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到200、㎏。
（5）高炉炉容：国外大型先进高炉炉容已达到5000m3以上。
1.3高炉炼铁工艺流程
铁矿石通过还原反应炼出生铁，铁水从出铁口放出。铁矿石中的脉石、焦炭及喷吹物中的灰分与加入炉内的石灰石等熔剂结合生成炉渣，从出铁口分别排出。煤气从炉顶导出，经除尘后，作为工业用煤气。高炉利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。
生铁是高炉产品（指高炉冶炼生铁），而高炉的产品不只是生铁，还有锰铁等，属于铁合金产品。锰铁高炉不参加炼铁高炉各种指标的计算。高炉炼铁过程中还产生副产品水渣、矿渣棉和高炉煤气等。
1.4 高炉生产主要经济技术指标
（1）高炉有效容积利用系数(V)：
ηV?P V有 式中 ηv---高炉有效容积利用系数，tm3?d； P---高炉每昼夜的生铁产量，tm3?d； V有---高炉有效容积，m3。
ηV是高炉冶炼的一个重要指标，本设计v =2.2tm3?d。 （2）焦比（K）：
K?QK P 式中 K--高炉焦比，Kgt； P---高炉每昼夜的生铁产量，Kgt； QK--高炉每昼夜消耗焦炭量，Kgd。 焦比可根据设计采用的原燃料、风温、设备、操作等条件与实际生产情况进行全面分析比较和计算确定。当高炉采用喷吹燃料时，计算时必须考虑喷吹物的
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焦炭置换量。本设计的焦比为305kg/t。 （3）煤比（Y）：
冶炼每吨生铁消耗的煤粉为煤比。本设计煤比为200kg/t。 （4）冶炼强度（I）：
I?QK V有高炉冶炼强度是每昼夜1m3有效容积燃烧的焦炭量,即高炉每昼夜焦炭消耗量与V有的比值,本设计I=1.2tm3?d。 （5）休风率：
休风率反映高炉设备维护的水平，先进高炉的休风率小于1%，实践证明，休风率降低1%，产量可提高2%。 （6）生铁合格率：
高炉生产的生铁其化学成分符合国家规定的合格生铁占总产生铁量的百分数为生铁合格率。 （7）高炉一代寿命：
高炉从点火开炉到停炉大修之间的冶炼时间称为高炉一代寿命，即相邻两次大修之间的冶炼时间。大型高炉一代寿命为10～15年。 （8）生铁成本：
生产1t合格生铁所需消耗的所有原料、燃料、材料、水电、人工 等一切费用的总和，单位为元/t.
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2 高炉冶炼综合计算
2.1高炉配料计算
配料计算的目的，在于根据已知的原料条件和冶炼要求来决定矿石和熔剂的
用量，已配置合适的炉渣成分和获得合格的生铁。 2.1.1已知条件
2.1.1.1 原始数据整理
生产中原始资料分析常常分析不完整，和元素分析和化合物分析不相吻合，
加之分析方法不同存在分析误差，以致各种化学组成之和不等于100%。因此，应该先确定元素在原料中的存在形态，然后进行核算，使总和为100%。 换算为100%的方法，可以均衡地扩大或缩小各成分的百分比，调整为100%，或者按照分析误差允许的范围，人为的调整为100%。调整幅度不大时，以调整Al2O3或MgO为宜。
在各种原料中化合物存在的形态和有关换算，按照下列方法处理。烧结矿分析的S,P,Mn分别以FeS,P2O5,MnO形态存在。它们的换算为：
88% 32142% P存在形式为P2O5，换算关系为：W?P2O5??W?P??6271 Mn存在形式为MnO,换算关系为：W?MnO??W?Mn??% 55 S存在形式为FeS,换算关系为：W?FeS??W?S?? 式中的S,P,Mn等元素皆为分析值（百分含量），当要计算Fe2O3时，需要从生铁（TFe）中扣除FeO和FeS中的Fe，再进行换算。
5656??162 W?Fe2O3???W?Fe??W?FeO???W?FeS???% 7288??112 式中：Fe—分析所得烧结矿的全铁
FeO—分析所得烧结矿的氧化亚铁的百分含量 FeS—换算所得的硫化亚铁量
天然矿石中的S以FeS2形式存在，换算式如下： W?FeS2??W?S?? 式中：S为分析所得的百分含量。
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2.1.1.2 矿石选配
1.矿石所含的P量不超过生铁允许含P量，考虑P全部进入生铁，因此需要提前预算，如果某种矿石冶炼含P超标，这种情况下，应该与含P更低的矿石冶炼。
2..需要保证其含锰量，通常为0.7～0.82。
2.1.1.3 冶炼条件确定
1.根据国家标准，行业标准作不能控制，而Si，Mn，S等元素可以改变操作条件加以控制。和原料条件等确定生铁成分。
2.元素分配率按照经验和实际生产数据选取， 可参考表2.1选。 表2.1常见元素分配率（%）
原料 生铁 炉渣 煤气 3.炉渣碱度的选择， 本设计中取碱度R=1.14。 4.入炉原料成分见表2.2。
表2.2 入炉原料成分（%）
物料 烧结矿 球团矿 进口矿 混合矿 炉尘 石灰石
表2.2（续）
物料 烧结矿 球团矿 进口矿 混合矿
MgO 2.470 0.470 0.12 2.070
SiO2 4.840 6.520 2.14 5.176
Al2O3 1.153 0.510 1.06 1.0244
P2O5 0.087 0.022 0.069 0.074
FeS2 0 0 0 0
FeS 0.072 0.011 0 0.0598
其他 - -- 0.067 --
烧损 0 0 2.47 --
合计 100.00 100.00 100.00 100.00
TFe 57.350 64.340 65.81 58.750 46.450 0
Mn 0.300 — 0.07 0.300 0.080 0
P 0.038 0.010 0.030 0.0324 0.047 0.013
S 0.026 0.004 0.006 0.0216 0.480 0.012
Fe2O3 73.261 91.114 91.148 76.832 73.261 0
FeO 7.741 0.711 2.58 6.335 6.900 0
MnO 0.387 — 0.09 0.387 0.098 0
MnO2 0 0 0 0 0 0
CaO 10.260 0.450 0.25 8.298 10.234 52.780
Fe 99.7 0.3 0 Mn 70 30 0 P 100 — — S 6 85 9