一. 绪论
1.工程设计：是一门应用科学，它是以科学原理为指导，以生产实践和科学实验为指依据，采用设计图纸和文字为表达方式，为实现某项工程而编制的一种文献资料。冶金工厂设计是属于生产原材料的工程设计。
2.冶金工厂设计的目的是根据原料的特点依据生产实践和科学实验、设计合理的工艺流程，选择合适的工艺设备并进行合理配置，设计适宜的厂房结构和辅助设施，确定合适的劳动组织及劳动定员，确保建成的冶金生产设备安全可靠，生产过程正常进行。
3.冶金工厂设计原则：1遵守和国家的法律、法规、执行行业涉及有关的标准、过犯和规定。2.设计中应对主要工艺流程进行多方案比较，以采用最佳方案。3.设计中应采用国内外成熟的技术。4.对节约能源、节约用水和节约用地给予充分重视。5.设计中必须充分注意有价元素的回收的设计。6.设计中必须注意生态环境保护，必须有“三废”治理措施尽量变废为宝。7.冶金生产作业大多在高温、高压、有毒、腐蚀等环境下进行，必须注意安全防护措施的设计，并尽量提高机械化、自动化和计算机控制的水平。8.应充分利用建厂地区的自然经济条件尽量与当地其他企业协作，共同投资解决某些公共设施问题。 4.设计程序三阶段：1.前期工作（项目建议、厂址选择，可行性研究报告）2.设计工作（初步设计、报审初步设计、施工图设计）3.项目实施（建设实施、竣工试车、试生产、验收及后评估）。之间需报批报告。
5.设计的主要内容：1.项目建议书。2.可行性研究和设计任务书。3.环境影响报告书。4.初步设计。5.施工图设计。6.现场施工和试车投产。
6.项目建议书：是建设单位向国家提出申请建设某一具体夏木的建议。内容：1.项目名称和主要内容；2.申请项目的依据和主要理由；3.承办单位的基本情况；4.产品方案，拟建规模，建设地点的初步设想；5.资源情况建设条件及外部协作关系；6投资估算和资金筹措设想；7.建设项目的初步进度安排；8.经济效益和社会效益初步设想。
7.可行性研究和设计任务书：是对拟建项目在技术、经济和环境的方面是否可行进行分析、论证和评价。
内容：1.总论，包括项目提出的背景和依据以及建设项目的基本情况、必要性和意义。2.市场需求预测和拟建规模。3.资源原材料、燃料以及公用设施情况；4.建厂条件建厂条件及厂址方案的比较；5.设计方案，主要包括生产方法和技术来源、工艺流程的选择和设备的比较、全场布置方案、公用辅助设施和场内外交通运输方式的选择；6.环境保护和三废治理方案；7劳动安全和工业卫生；8.节能措施与综合利用方案；9.企业组织劳动定员及人员培训计划；10.实施进度方案；11.投资概算和资金筹措；12.主要经济指标、经济效益和社会效益分析；13.附图，包括工厂总平面图，工艺流程图和必要的车间配置图。
8.新建冶金工厂设计是以冶金工艺专业为主体，其他有关专业（设备、土建、动力和仪表、水道及采暖通风、机修、总图运输、技术经济等）相辅助的整体设计。
9.初步设计说明书内容：1.绪论。2.工艺流程和指标。3.冶金计算.4.主要设备的设计和计算。5.车间设备配置。
6.技术检查、自动化检测与控制及主要辅助设施。7.设计中主要存在的护腰问题和解决问题的建议及其他需要特别说明的问题。8附表。9.附图。目的： 说明设计的依据、规模和服务年限、原料的来源、数量质量、特性及供应条件，产品的品种及数量；厂址及特点，运输，供水，供电及三废治理。采用的工艺流程及自动控制水平建设顺序及扩建意见，主要经济指标意见。
10.冶金计算的目的：1.确定生产过程中各工序的物料处理量，中间产物和最后产物的组成和数量，废水、废渣、废弃的排放量，各种辅料、燃料、水、电的消耗。2.从量的方面来研究各工序之间的相互关系是整个过程中各环节协调一致。3.为生产过程中设备的选型、确定尺寸和台数提供依据。
内容：1.物料的合理成分计算；2.配料计算；3·生产过程中有价成分平衡计算；4·生产过程中的物料
平衡计算；5·生产过程中的热平衡计算；6·电解过程中的槽电压平衡计算。
11.冶金主体设备的设计：主要内容：1.设备的尺寸和结构分析。2.主要尺寸的计算与确定。3.相关设备的配备。4.主要结构材料的选择与数量计算。5.对外部条件的要求等。
二：工艺流程的选择与设计
1.工艺流程是金属矿物原料经过加工获得产品的整个过程。
2.工艺流程选择的基本原则：1.可靠高效、低耗能是确定工艺流程的基本原则。2.工艺流程对原料、产品有较强的适应性。3.冶金工艺流程应杜绝造成公害，进行三废治理，回收有价元素环保符合国家要求。4.工艺流程将可能的采用先进的技术，提高设备利用率和劳动生产效率。5.投资省。建设快，占地少，见效快利润高，社会效益和经济效益大。
3.影响工艺流程的主要因素：1.矿料性质和特点。2.产品方案和产品质量指标。3.均衡生产。4.节约能源和资源。5.加工对象。6.基建投资费用和经营管理费用。7.环境效应。8.产品的市场对销。9.环境保护和综合利用。
4.工艺流程设计方案的类型：1.总体方案：涉及基本性和全局性的问题，如冶金工厂是否兴建’企业规划和发展方向、企业的专业化协作以及冶炼方法的确定、厂址选择、产品品种及产量确定等。2.局部方案：他是在初步设计中对某些局部问题所提出的不同设计方案，如工艺流程方案、设备方案、设备配置方案等。
5.工艺流程图：工艺流程是从原料到产品的整个过程，用图形形式表达之即为工艺流程图。
三 ：厂址选择和总平面布置
1.厂址选择的一般原则及要求：1.要根据上级机关或主管部门下达的文件中所确定的企业规模，产品方案以及远景发展等有关规定，进行厂址选择工作。2.厂址选择应按上级机关或主管部门批准的规则，在指定的行政区域内进行，并与当地地区的规划协调一致。3.要贯彻执行工业布局大分散‘小集中，多搞小城镇的原则，按照工农结合，城乡结合，有利生产方便生活的原则进行厂址选择和居民区规划。4.要从全局出发，正确处理工业与农业，生产与生态，生产与生活、近期与远期、内部与外部、场地与场地等多方面的关系；5.矿山企业要尽可能在资源附近选择厂址，冶炼加工的厂址也应注意靠近原料、燃料、辅助材料产地以及电源。
2.厂址选择的总目标：投资省、经营费用低、建设时间短、管理方便等。
3.生产线路的总平面布置：1.纵向生产线路布置。2.横向生产线路布置。3.混合式生产线路布置。 4.厂区总平面布置 ：街区式、台阶-区带式、成片式、自由式。 5.厂区的竖向布置 ：平坡式、台阶式、混合式。
四：车间配置和管道设计
1.冶金工厂建筑设计主要任务：正确处理厂房的平面、剖面、立面；恰当选择建筑材料，合理确定承重结构、围护结构和构造做法；设计中要协调工艺、土建、设备、施工、安装各工种共同完成厂房的修建工作。
2.冶金工厂建筑涉及主要要求：1.满足生产工艺要求。2.满足建筑技术经济要求。3.符合卫生及安全标准。4.与总平面与环境协调。
3.冶金厂房建筑的分类：单层、多层、高层。他们在工艺布置、平面设计、剖面设计、建筑结构及采光，
通风等各方面各有特点。冶金企业大多单层。
4.车间配置设计的目的和内容：目的是对厂房的设备和设备的排列做出合理的布局。内容：1.确定车间厂房面积。2.厂房的整体配置和厂房平面、立面的轮廓设计。3.各种设备、管道、运输设施及用房配置。 5.车间配置设计的一般原则和要求：1.必须满足生产工艺的要求，保证生产过程正常进行；要符合建筑规范，节省基建投资，留有发展余地。2.按工艺流程顺序，把每个工艺流程所需设备布置在一起，保证工艺流程在水平和垂直方向的连续性；操作中有联系的设备和工艺上要求靠近的设备应尽可能配置在一起以便集中管理，统一操作；相同和相似的设备也应集中管理，以便相互调换使用。3.充分利用位能尽量做到物料自流。4.为设备操作、安装、检修创造条件。5.合理处理车间的通风采光问题。6.对生产过程产生的废气、废水、废渣、必须有处理设备并使之达到排放标准。7.特别注意劳动安全和工业卫生条件。8.力求车间内部运输线合理。
6.车间配置图绘制的基本要求：要求表示出设备的整体布置，包括设备与有关工艺设施的位置和相互关系，设备与建筑物的关系、操作与检修位置、厂房内的通道、物料堆放场地以及必要的生活和辅助设施。
7.管道设计的分类：按材质：金属和非金属管道。按介质：液管、气管、浆料罐、烟气管。按承载压力：常压管、高低压管。
8.管道设计的内容：1.管道急流槽的流体力学计算。2.管径、管壁厚度的确定。3.流槽断面和坡度的确定。4.管材、管件的选择。5.阀门及附件的选择。6.管架的设计。7.管道保温措施的设计。8.管道防腐及标识。9.管道配置设计。10.管道图的绘制。
9.烟气管道的分类：钢板管道、砖烟道、混凝土烟道、砖-混凝土烟道。
五：炼铁厂工艺设计
1.钢铁联合企业主要有炼铁厂，两钢厂和轧钢厂组成。
2.高炉本体是冶炼生铁的主要设备，是由耐火材料砌筑的舒适圆筒形炉体，主要包括炉基、炉衬、冷却设备、炉壳、支柱及炉顶框架等。
3.高炉炼铁工艺包括高炉本体、原料供应及上料系统、送风系统、喷吹燃料系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统。
4.炼铁厂工艺设计的基本原则：1.客观性。2.经济性。3.平均先进性。4.综合匹配性。5.安全可靠及符合美学和环保要求。6.单炉的规模性及定型化。7.发展性。8.工艺设计应以精料为基础，采用喷煤、高风温、高压、富氧、低硅冶炼等冶炼技术；遵循高效、优质、低耗、长寿、环保。
?5.高炉炉容计算：炼铁厂高炉总容积（m3）生产年产量
年工作日?高炉有效容积利用系数3? 单座高炉容积（m）炼铁厂高炉总容积
炼铁厂高炉座数6.高炉平面布置最常见的形式：一列式、并列式、岛式、半岛式。
7.炼铁厂的主要运输方式：1.有轨运输：运输量大，速度快，不受气候条件影响，连续性强，适于运输量大，高温及沉重的货物。2.无轨运输：汽车拖车等。3.水路运输：运输量大，费用低、设备少、维修简单。4.特种运输：传送带运输、管道及水力运输、索道及绳索牵引运输。 8.、高炉冶金计算：P85.?
9.高炉内形设计依据是单座高炉的生铁产量，有生铁产量确定高炉有效容积，在以有效容积为基础计算其他尺寸。设计方法：比较法，计算法。
10.高炉内衬材料作用：构成高炉空间，减少热损失，保护炉壳。分类：1.碳质耐火材料。2.陶瓷质耐火材料。3.不定型耐火材料。
11.高炉内衬设计：A：炉缸炉底：1.大块炭砖砌筑，炉底陶瓷垫。2.热压小块炭砖砌筑，炉底设陶瓷垫。 3.大块或小块炭砖砌筑，炉缸和炉底设陶瓷杯 B：炉腹：C：炉腰和炉身下部。D:炉身上部和炉喉。 12.高炉冷却方式：有水冷、风冷和气化冷却。
13.高炉钢结构包括：炉壳，炉体框架，炉顶框架，平台和梯子等。
14.高炉基础：是高炉下部的承重结构，其作用是视角高炉全部荷载均匀的传递到地基，高炉基础是由埋在地下的基座部分和地面上的基墩部分组成。
15.车间运输：高炉所需烧结矿、焦炭、分别有烧结厂、焦化厂供应。球团矿、块矿、锰矿、石灰石、硅石、萤石等有原料厂供应。新建的炼铁厂，运输设备均采用胶带运输机，其要求熟料温度不超过80℃，交代的倾角不大于16度，速度不大于2m/s。 16.煤气除尘设备，一般包括粗除尘设备（60-100μm）、半精细除尘设备(>20μm)和精细除尘设备(<20)。
六 电炉炼钢工艺设计
1.炼钢电炉主要指电弧炉。是以废钢为主要原料，以三相交流电做电源，利用电流通过石墨电极与金属料之间产生的电弧的高温来加热、熔化炉料。
2.电炉钢建厂依据：1.根据市场的调查分析结果、资金情况及外部条件，确定工厂生产的品种和规模。 2.再根据品种、规模，资源、能源条件和产品质量要求，选择电炉钢厂的类型、工艺流程及装备。 3.电炉钢厂基本条件：电炉原料、钢种及品种（产品大纲）、年产钢量（生产规模）、电炉冶炼周期、电炉容量、电网条件。
4. 梁刚工艺流程需坚持的基本原则：1.可靠、高效及节能是确定工艺流程的根本原则。2.工艺流程对原料应有较强的适应性，能适应产品品种的变化。3.设计的炼钢工艺流程应杜绝造成公害，能有效的进行“三废”治理，综合回收原料中的油价元素，环境保护符合国家要求。4.工艺流程设计在确保产品符合国家和市场需求的前提下，应尽可能采用现代化的先进技术，提高技术含量，减轻劳动强度，改善管理水平，以获得最优的金属回收率、设备利用率和劳动生产率。5.投资省，建设快，占地少，见效快，利润高，经济效益高社会效益好。
5.超高功率大型电炉存在的问题：1.液压系统（密封垫）。2.变压器和电抗器（调压开关）。3.高压控制系统（真空断路器）。4.低压电控设备（低压配电，电极调节器和其他自动化控制系统）。5.自动化控制系统（CPU和PLC）。 6.电炉容量与年产量：A?电炉数 t:冶炼周期。
7.电路功率的分类：普通功率<400kVA?t-1高功率400-700。超高功率》700.
8.电炉的内部结构：由炉缸及熔化室两部分组成，熔池是炉缸组成的主要部分。
9.LF炉：即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。 实际就是电弧炉的一种特殊形式。
设备组成：1.机械设备（三大机构，五个介质系统，四个辅助系统，排烟除尘系统）三大机构：钢 包炉体装饰、电极升降机构、炉盖升降机构、高位加料系统。五个介质系统：液压系 统，水冷系统，吹氩系统，气动系统，润滑系统。四个辅助系统：钢包车装配系统， 电极接长装置，喂丝系统，测温取样系统。
2.主电路设备：包括有高压隔离开关、高压断路器的高压柜，变压器及短网。
3.低压电控设备，分为炉体动作控制，电极升降调节，过程监控，过程优化控制，车间管
24?60?BNG?10?4 A:年产量 B:电路作业天数 G:电炉容量 N:车间的
t 理等设备。
分类方法：1.按加热方式，分为交流，直流及离子枪加热炉。
2.按炉盖及其移动方式，分为桥架式和第四根立柱式。
3.按LF炉与初炼炉的布置方式，分为在线布置和离线布置。 4.按接收钢包数量，分为单工位和双工位。
5.按LF加热炉工位的数量，分为单加热工位，双加热工位，
6.按LF炉钢包到位方式分为天车吊运固定式，回转台旋转式，台车运输移动式。 10.LF炉设备布置方式：LF炉常受电炉布置，流程匹配及车间工艺布置的影响。分为在线布置、离线布置、高架式布置、半高架式布置、车载钢包布置、回转台载钢包式布置、单杠包式布置、双钢包式布置、单加热工位式布置、双加热工位式布置。
七 转炉炼钢工艺设计
1.转炉梁刚的优点：生产率高、建设费用低、节省劳动力、不需外加电源、生产成本低、钢质量好、耐材消耗少、易于连铸配合。 2.转炉炼钢生产流程：铁水预处理—大型顶底复吹转炉吹炼——炉外精炼——连铸 高效紧凑连续化生产
3.铁水预处理的主要任务是降低入炉铁水的硫，磷含量。 4.氧气转炉炼钢的技术经济指标：1.钢铁料消耗量，指转炉生产1t钢水所需的铁水和废钢量。2.废钢比，指转炉梁刚中消耗的废钢量占钢铁消耗量的比例。3.钢水收得率：指单位质量钢铁料所能生产的合格钢水重量。4.渣量：指生产1t钢水所产生的合格钢水质量。5.耗氧量：指生产1t钢水所需的氧气体积。6.石灰消耗量：生产1t钢水所消耗的石灰量。7.炉衬侵蚀量：生产1t钢水小号的炉衬量。8.炉龄：指转炉从开新炉到停炉换新炉衬的炼钢总炉数。9.转录日历利用系数，指一定时期内转炉有效作业时间占总日历时间的百分数。10.转炉日历利用系数：指转炉在日历时间内每公称吨每日生产的合格的钢产量。11.冶炼周期：平均冶炼一炉钢所用的时间。12.铁水消耗量：简称铁耗，生产每吨合格钢水所消耗的贴水重量。
5.物料平衡计算与热平衡计算的目的是比较整个冶炼过程中物料，能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度、确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量的依据。△热平衡表：P187。 6.转炉炉型：是指炉膛的几何形状，即用耐火材料砌成的炉衬内形。目前国内外转炉炉型主要有筒球形，截锥形。和锥球形三种。
7.氧枪是转炉供氧的关键设备，由喷头、枪身、和枪尾三部分组成。
八 铝电解车间工艺设计
1.工艺流程图：P227最后一页
2.氧化铝的分类：砂型、粉型，中间型。
3.铝电解槽的技术条件：电流、槽电压、槽温、效应系数、极距、分子化、电解质成分、电解质水平、铝水平。
4.极距：阳极底面与铝液镜面之间的距离称为极距。
5.电解质分子比：电介质中NaF与AlF3的物质的量之比称为电解质分子比，简称分子比。
6.技术经济指标：1：电流效率：是指当电解槽通过一定的电量（I*t）时，阴极实际析出的金属铝量与 按法拉第定率计算的理论产出量之比的百分数。 ??10000Q00?10%0 η电流效率% Q原铝产量t I 系列电流 t:时间
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冶金工厂设计期末考试复习整理青海大学版
