课程类型： 专业方向课
      学 时： 64 学时                           学 分 ： 4 学分
      适用对象： 冶金工程专业
      先修课程： 冶金传输原理、冶金学
      建议教材及参考书：
            《炼铁设备及车间设计》 万新主编 冶金工业出版社 2007
            《炼钢设备及车间设计》 王令福主编 冶金工业出版社 2007
            《钢铁厂设计原理》（上、下） 张树勋，李传新编 冶金工业出版社 1993
            《炼钢设计原理》 冯聚和编著 化学工业出版社 2005
            《炼钢设备》 潘毓淳等编 冶金工业出版社 1992
            《现代冶金学 》 翟玉春等编 电子工业出版社 2001
            《现代转炉炼钢 》 戴云阁等编 东北大学出版社 1999
            《高炉炼铁设计原理》 郝素菊等编 冶金工业出版社 20 03

一、课程的性质、目的和任务

1. 课程性质

本课程主要以冶金厂车间设计为重点，介绍了现代化冶金厂设计的基本知识以及主要的钢铁生产工艺流程及重点设备的设计选择原则。它具有综合性强、涉及面广和实践性强的特点。是冶金工程专业的一门主要专业方向课， 是培养合格的、全面发展的现代冶金专业技术人员知识结构和能力的重要组成部分。

2. 课程的目的和任务

通过本课程的学习，使学生了解钢铁厂设计的基本知识，掌握钢铁厂主要设备工作原理、设计计算与设备选型，掌握冶金厂车间设计的基本原理和基本方法，为以后的工作打下良好的基础。

二、课程的教学内容及要求

第一章 概 述

内容： 钢铁工业发展现状，高炉炼铁的设备特点，高炉生产的主要经济技术指标，高炉冶炼现状及发展。

基本要求：

1•  了解 钢铁工业发展现状；

2•  了解高炉炼铁的设备特点；

3•  掌握 高炉生产的主要经济技术指标，包括高炉有效容积利用系数 ( η v) 、焦比 (K) 、煤比 (Y) 、油比、燃气比、冶炼强度 (I) 、休风率、生铁合格率；

4•  理解和了解高炉冶炼现状及发展趋势；

重点： 高炉生产的主要经济技术指标、高炉冶炼现状及发展趋势；

第二章 高炉 内型

内容：高炉炉型的发展过程，五段式高炉炉型：高炉有效容积和有效高度、有效容积的确定、高炉 内型设计的方法。

基本要求：

1•  了解高炉炉型的发展过程；

2•  掌握高炉 五段式高炉炉型 ， 高炉有效容积和有效高度，有效容积的确定，主要掌握有效容积的确定的原则以及各部分尺寸确定的方法 ( 包括炉缸高度、直径的确定、风口数目的确定、铁口数目的确定、炉腹、炉腰炉身、炉喉的主要尺寸的确定。

重点：有效容积的确定的原则以及各部分尺寸确定的方法， 内型设计。

难点：有效容积的确定、 内型设计 ；

第三章 高炉炉体

内容：高炉基础和 炉体 钢结构，高炉炉衬， 高炉 炉衬的设计和 炉体冷却。

基本要求：

1•  了解高炉基础及其作用；

2•  了解和掌握设计高炉钢结构应该考虑的主要因素 , 以及高炉本体钢结构主要结构形式、炉壳、炉体框架、热风围管等的结构及配置。

3•  掌握 炉衬的作用，炉衬工作条件和破损机理以及高炉用耐火材料的成分、性质以及使用的主要部位。

4•  主要掌握 高炉 炉衬 各部分砌筑所选择的砌体材质、确定砌筑的厚度、砌筑的方法以及材料用量的计算。

5•  了解和掌握高炉冷却的目的和意义 , 高炉炉体冷却的介质、冷却设备、高炉炉体冷却的工作制度。

重点：高炉钢结构，高炉炉衬与 高炉 炉衬的设计和 高炉炉体冷却。

难点： 高炉 炉衬的设计，确定 砌体材质、砌筑的厚度、砌筑的方法以及材料用量的计算。

第四章 炉顶装料设备

内容： 一个完善的 炉顶装料装置应该满足几项基本要求，双料钟式加料装置，探料装置以及几种新式装料设备（包括综合式炉顶设备， 三钟式单、双空间设备，二钟加阀式装料设备，无料钟炉顶装料设备）， 炉顶钢结构 。

基本要求：

1•  了解 完善的 炉顶装料装置应该满足几项基本要求 ，了解 炉顶装料 设备的一般构造 ；

2•  掌握双料钟式加料装置的基本组成和主要参数。典型代表是带马基式布料器的双钟式炉顶和加料装置，由大钟、大料斗、煤气封盖、小钟、小料斗 ( 马基式布料器 ) 、受料漏斗所组成。

3•  了解探尺的位置设置及作用；

4•  掌握综合式炉顶设备， 三钟式单、双空间设备，二钟加阀式装料设备，无料钟炉顶装料设备的结构及特点。

5•  了解 炉顶钢结构。

重点：顶装料 设备的一般构造， 双料钟式加料装置的基本组成和主要参数以及几种新式装料设备。

难点：双料钟式加料装置，几种新式装料设备。

第五章 高炉供料系统

内容：原料的储存、运输与均匀，贮矿槽，贮矿槽下运输、称量，高炉上料机以及料车坑的设计。

基本要求：

1•  掌握原料的卸车与储运基本原则；

2•  掌握贮矿槽作用、贮矿槽的尺寸和容积以及贮矿槽安装高度等的设计原则。

3•  主要了解贮矿槽下运输、称量的方法、称量的设备以及槽下工艺流程布置原则。

4•  掌握上料机设计中的设计要求以及料车式上料机、皮带上料机设计的主要参数。

5•  掌握料车坑设计的方法 , 料车坑中安装的主要设备。

重点： 贮矿槽作用、贮矿槽的尺寸和容积以及贮矿槽安装高度等的设计原则，料车式上料机、皮带上料机设计的主要参数，料车坑设计的方法 , 料车坑中安装的主要设备。

难点： 料车式上料机、皮带上料机设计的主要参数

第六章 送风系统

内容： 高炉送风系统包括高炉鼓风机、冷风管路、热风炉、热风管路以及管路上的各种阀门等这里主要了解和掌握高炉用的鼓风机，鼓风机的选择，提高风机出力的途径，蓄热式热风炉的构造，蓄热式热风炉热交换基本规律，提高风温的途径，球式热风炉，热风炉的管道及其附属设备的设计。

基本要求：

1•  了解高炉冶炼对鼓风机的要求；

2•  理解和掌握 高炉鼓风机工作原理及高炉鼓风机选择原则；

3•  理解 高炉鼓风机 提高风机出力的途径；

4•  掌握 蓄热式热风炉的构造，蓄热式热风炉热交换基本规律，提高风温的途径，球式热风炉，热风炉的管道及其附属设备的设计。

5•  了解蓄热式热风炉 提高风温的途径；

重点： 高炉鼓风机工作原理及高炉鼓风机选择原则，鼓风机风量确定 V0=Vu × I × v ÷ 1440 m 3 /min ，鼓风机的风压确定： P=Pt+ Δ P LS + Δ P FS ；鼓风机的选择：按照鼓风机特性曲线选择，大气状态对风量的影响，大气状态对风压的影响，蓄热式热风炉的构造，蓄热式热风炉热交换基本规律，提高风温的途径，热风炉的管道及其附属设备的设计。

难点： 轴流式风机 工作原理及特性， 高炉鼓风机的选择；

第七章 产品 处理系统

内容： 风口平台及出铁场，炉前设备，铁水处理系统，炉渣处理系统，煤气处理系统等的设计。

基本要求：

1•  了解和掌握 风口平台及出铁场的设计：

2•  高炉炉前设备主要有开铁口机、堵铁口泥炮、堵渣机、炉前吊车、换风口机等。主要掌握常用的炉前设备的结构、主要参数及功能，作为设计参考。

3•  理解铁水罐车、铸铁机、粒铁设备等主要铁水处理系统设备的结构及主要参数。

4•  了解和掌握 炉前水力冲渣的主要方法；

5•  了解和掌握高炉煤气管道、高炉煤气除尘系统的设计。

重点： 风口平台及出铁场的设计，高炉煤气管道、高炉煤气除尘系统的设计，铁水处理系统设计。

难点： 出铁场的设计以及高炉煤气管道、高炉煤气除尘系统的设计。

第八章 炼铁厂（车间）设计

内容： 炼铁厂（车间）设计概述，设计程序与建设程序，可行性研究报告与设计任务书，初步设计，施工图设计，厂址选择，总图运输，高炉车间规划。

基本要求：

1•  了解 炼铁厂（车间）设计应遵循的原则，了解炼铁厂组成， 了解 炼铁厂设计程序与建设程序；

2•  了解和掌握 可行性研究报告与设计任务书的编写程序与原则；

3•  掌握炼铁厂初步设计，施工图设计，厂址选择，总图运输，高炉车间规划。

重点： 可行性研究报告与设计任务书的编写程序与原则，炼铁厂初步设计，施工图设计，厂址选择，总图运输，高炉车间规划。

第九章 炼钢厂设计概论

内容： 钢铁企业的组成和总体布置，炼钢车间生产流程总体方案的选择，炼钢车间设计的内容和程序以及炼钢厂生产规模与金属平衡。

基本要求：

1•  了解 钢铁企业的组成和总体布置；

2•  掌握炼钢车间生产流程总体方案的选择；

3•  掌握炼钢车间设计的内容和程序以及炼钢厂生产规模与金属平衡。

重点： 炼钢车间生产流程总体方案的选择，炼钢车间设计的内容和程序以及炼钢厂生产规模与金属平衡。

第十章 氧气转炉设计

内容： 氧气顶吹转炉炉型设计，氧气顶吹转炉炉衬设计，氧气顶吹转炉炉体金属构件设计，氧气顶底复吹转炉炉型和底部供气构件的设计。

基本要求：

1•  掌握转炉炉型形式与选择以及氧气顶吹转炉炉型的设计方法，包括熔池尺寸的确定（主要尺寸有熔池直径 D 、熔池深度 h 和熔池的体积 Vc ），炉身尺寸的确定，出钢口尺寸的确定，炉容比的确定，高径比的核定。

2•  掌握转炉炉衬设计原则：选择合适的炉衬材质，确定合理的炉衬组成和厚度，并且提出合理砖型和数量，以确保获得经济上最佳的炉龄。

3•  掌握转炉炉体金属构件设计，包括炉壳、支撑装置设计、倾动机构设计。

4•  掌握氧气顶底复吹转炉炉型和底部供气构件的设计。

重点： 氧气顶吹转炉炉型的设计方法、转炉炉衬设计原则、转炉炉体金属构件设计以及顶底复吹底部供气构件的设计。

难点： 顶底复吹转炉炉型和底部供气构件的设计、支撑装置设计、倾动机构设计。

第十一章 电弧炉设计

内容： 电弧炉炉型设计及配用变压器容量计算，水冷挂渣炉壁设计，偏心底出钢电弧炉，直流电弧炉的特点与结构、超高功率电弧炉。

基本要求：

1•  掌握 电弧炉炉型以及炉型设计计算方法；

2•  了解和 掌握 电弧炉配用变压器容量选择、计算方法；

3•  了解和掌握水冷挂渣炉壁设计的意义，水冷挂渣炉壁的结构和水冷挂渣炉壁主要参数计算。

4•  掌握 直流电弧炉的特点与结构，了解直流电弧炉的供电功率水平。

5•  了解和掌握偏心底出钢技术；

6•  了解超高功率电弧炉的发展；

重点： 电弧炉炉型以及炉型设计计算方法，电弧炉配用变压器容量选择、计算方法，水冷挂渣炉壁的结构和水冷挂渣炉壁主要参数计算，偏心底出钢技术。

难点： 配用变压器容量选择、计算方法，水冷挂渣炉壁主要参数计算；

第十二章 连铸机的形式及设计

内容： 连铸机的分类及表示方法，机型的发展及选择，连铸机的主要工艺参数，生产能力的确定，盛钢桶、中间包及其运载设备，结晶器及其振动装置，二次冷却装置，拉坯矫直及引锭装置等。

基本要求：

1•  了解连铸机的分类以及表示方法，对连铸机的机型的发展及选择有个初步的了解；

2•  掌握连铸机的主要工艺参数包括：钢包允许的最大浇注时间的确定，铸坯面断形状和尺寸的选择以及拉坯速度、连铸机的流数、冶金长度、弧形半径等的设计计算，分别依据 1 ）按矫直时铸坯允许的表面延伸率计算； 2 ）按矫直时铸坯完全凝固计算； 3 ）按经验计算； 4 ）带直结晶器多点顶弯圆弧半径的计算； 5 ）带液芯多点矫直时矫直圆弧半径的计算；

3•  掌握连铸机生产能力的确定方法，包括连铸浇注周期的计算： T= t 1 +n × t 2 ；连铸机的作业率： η = （ T 1 +T 2 ） /T 0 ；连铸坯收得率： Y=Y 1 Y 2 =W 2 /G × 100% ；连铸机的理论小时产量；连铸机的平均日产量： A=1440GnY/T ；连铸机的平均年产量： P= 365 A η；

4•  掌握盛钢桶、中间包的尺寸及水口的设计以及运载设备的选择。

5•  了解和掌握结晶器的结构形式以及主要参数的选择，结晶器振动装置的结构特点。

6•  了解和掌握连铸机二次冷却装置的结构形式以及二次区冷却系统的设计。

7•  了解拉坯矫直及引锭装置的结构形式。

重点： 掌握连铸机的主要工艺参数确定，连铸机生产能力的确定，结晶器的结构形式以及主要参数的选择，盛钢桶、中间包的尺寸及水口的设计以及运载设备的选择。

难点： 弧形半径的设计计算，二次冷却装置的结构形式以及二次区冷却系统的设计；

第十三章 转炉炼钢车间

内容： 转炉车间组成与生产能力计算，主厂房工艺布置，原材料的供应及设备，氧气的供应及设备以及钢包、盛钢桶等设计。

基本要求：

1•  理解和掌握 转炉车间组成与生产能力计算；

2•  掌握 ：包括原料跨间布置；炉子跨间布置；铸锭跨布置；连铸设备的布置；

3•  掌握原材料的供应及设备，包括铁水的供应和预处理、废钢的供应、散状材料的供应及设备；

4•  掌握氧气的供应及设备，包括炼钢车间需氧量计算及制氧机能力的选择，氧枪的设计，氧枪装置及副枪装置。

5•  了解钢包、渣罐、吊车等设备的选型及数量的确定

重点： 转炉车间组成与生产能力计算，转炉车间主厂房工艺布置，原材料的供应及设备以及氧气的供应及设备。

难点： 氧气的供应及设备；

第十四章 电弧炉炼钢车间设计

内容： 电弧炉炼钢生产技术经济指标与生产能力计算，电弧炉车间布置方案及各部分的工艺布置。

基本要求：

1•  掌握 电弧炉炼钢生产技术经济指标与生产能力计算，包括产量指标、质量指标、作业效率指标、材料消耗指标、连铸生产技术经济指标、电炉容量和台数的确定；

2•  掌握电弧炉车间布置方案：电弧炉车间设计建设的基本条件、产品大纲、工艺制度以及冷却、精整工艺，电弧炉车间的布置。

3•  掌握电弧炉原料供应、熔炼跨、出钢浇注跨间的工艺设计布置。

重点： 电弧炉炼钢生产技术经济指标与生产能力计算、电弧炉车间的布置。

第十五章 炉外精炼设备与工艺布置

内容： 炉外精炼技术的发展及选择，钢水吹氩处理， RH 真空脱气，钢包炉精炼技术以及 VOD 精炼。

基本要求：

1•  了解各种炉外精炼技术的发展、主要功能以及选择的依据。

2•  掌握钢水吹氩处理工艺以设备及其布置。

3•  掌握 RH 真空脱气技术的功能、生产能力、 RH 处理工艺参数以及主要设备计算原理和工艺布置。

4•  掌握钢包炉精炼技术，包括 ASEA-SKF 精炼炉和 LF 钢包炉的特点、主要设备及其工艺布置等的设计。

5•  了解 VOD 精炼设备的组成及其在车间内的工艺布置。

重点： 钢水吹氩处理工艺以设备及其布置， RH 真空脱气技术的功能、生产能力、 RH 处理工艺参数以及主要设备计算原理和工艺布置，钢包炉精炼技术的特点、主要设备及其工艺布置等的设计。

难点： RH 处理工艺参数以及主要设备计算原理；

第十六章 电渣重熔设备的选型

内容： 电渣炉的基本类型及主要工艺参数的确定，电渣炉主要设备的类型与结构以及有衬电渣炉。

基本要求：

1•  理解和掌握 电渣炉的基本类型及主要工艺参数的确定；

2•  了解电渣炉主要设备的类型与结构；

3•  了解有衬电渣炉的结构与特点。

三、课程教学基本要求

1. 课堂讲授：

本课程的学习包括理论讲述、 习题 及 讨论等教学环节 。教师可运用讲述、举例、提问、 讨论 等多种方法使学生理解和掌握所学的知识。此外，通过给学生布置一定量的作业题帮助学生加强和巩固所学知识，引导学生运用所学知识解决实际问题。

2 ．作业方面：

每节课后给学生布置一定量的作业题，以加深学生对所学的基本概念、基本原理和工艺过程的理解和掌握，已达到对冶金厂设计原则有一个基本的了解和掌握，掌握冶金厂车间各主要设备及其工艺过程，掌握冶金厂设计的基本方法。

3 ．考核方式：

本课程的 考核 以考试为主，最终成绩：以考试卷面成绩占 70~80 ﹪，平时成绩占 30~20 ﹪。

四、实践教学环节

教学中安排四周的生产实习内容，其中钢铁厂占三周，主要掌握和认识高炉炼铁、转炉炼钢、电炉炼钢生产工艺过程及设备。

五、学时分配

制定日期： 2008 年 6 月 12 日