冶金工艺工程设计(第2版)

　　本书除作为高等学校冶金工程专业的本科生、研究生教材外，亦可供从事冶金工程生产、管理、科研等相关技术人员了解和学习冶金工程设计时参考。 

　　全书共分10章：冶金工厂设计概述，土建设计基础知识，冶金工艺设计，冶金设备设计，车间配置设计，冶金炉砌砖设计，工艺管道设计，技术经济分析，总图运输，计算机辅助设计简介；附录有规划、项目建议书、可行性研究、初步设计的基本内容和格式，设计委托任务书内容和格式，常用标准代号及设计规范，有关制图规定，常用材料、燃料性能等。

　　袁熙志，男，1961.1出生，四川大学化学工程学院冶金工程系教授。主持负责了国家高技术发展研究计划（863计划）课题“复杂红土镍矿流态化选择性还原技术研究（2008AA06Z110）”和四川省科技支撑计划课题“钛精矿流态化选择性还原冶炼高钛渣清洁生产技术研究（2008GZ0244）”的研究，参加了国家自然科学基金项目“超分子诱导硫酸钛水解合成有序介孔TiO2机理和性能研究”的研究工作。主编“冶金工艺工程设计”高等学校冶金工程专业核心课教材，由冶金工业出版社2003年2月正式出版。近年来与企业合作了多项工程设计课题，如福建鼎信实业公司33000kV·A×2镍铁电炉工程设计，2010年投产。青海际华江源实业公司33000kV·A×4高碳铬铁矿热炉工程，全封闭电炉回收煤气发电，一期33000kV·A×2高碳铬铁电炉工程于2012年投产，在全球首次采用FeAl金属间化合物滤管（芯）代替传统布袋，直接对高温煤气（≤550℃）进行净化除尘，铬矿烧结后入炉冶炼，高碳铬铁冶炼电耗好月指标达2800kW·h/t，二期33000kV·A×2高碳铬铁电炉工程，在建设计中。

目  录
0 序 
0.1 冶金和冶金方法 
0.2 冶金工艺流程和冶金过程 
0.3 冶金工业在国民经济中的地位和作用 
1 冶金工厂设计概述 
1.1 冶金工厂设计的基本知识 
1.1.1 基本概念 
1.1.2 设计单位的专业设置 
1.1.3 专业之间的关系 
1.2 冶金工厂建设程序 
1.2.1 建设程序 
1.2.2 建设中的执行者 
1.3 前期设计 
1.3.1 基本概念 
1.3.2 前期沟通 
1.3.3 设计基础资料 
1.3.4 项目建议书 
1.3.5 可行性研究 
1.3.6 规划 
1.3.7 厂址选择 
1.4 工程设计 
1.4.1 初步设计 
1.4.2 技术设计 
1.4.3 施工图设计 
1.4.4 施工图服务 
2 土建基础知识 
2.1 基本概念 
2.2 建筑的分类 
2.2.1 按主要承重结构材料分 
2.2.2 按层数分 
2.3 部分地区主要气象资料 
2.3.1 风玫瑰图 
2.3.2 抗震设防烈度 
2.3.3 其他部分气象资料 
2.4 建筑定位尺寸 
2.4.1 开间和进深 
2.4.2 柱距与跨度 
2.5 建筑物的一般要求 
2.5.1 装置内建筑物 
2.5.2 建筑物的模数 
2.5.3 地面通道和厂房的门 
2.5.4 吊装孔的位置 
2.5.5 其他厂房建筑规定 
2.6 基础 
2.6.1 地基与基础概念 
2.6.2 基础的类型和材料 
2.6.3 基础的埋置深度 
2.7 单层厂房结构 
2.7.1 单层厂房的特点 
2.7.2 单层厂房的分类 
2.7.3 单层厂房的结构形式 
2.7.4 单层厂房的构件组成 
2.8 多层厂房结构 
2.8.1 多层厂房的特点 
2.8.2 钢筋混凝土结构 
2.8.3 钢结构 
2.9 单层厂房平面布置 
2.9.1 内廊式 
2.9.2 统间式 
2.9.3 混合式 
2.9.4 套间式 
2.10 多层厂房平、剖面布置 
2.10.1 生产工艺与平、剖面布置的关系 
2.10.2 工序组合 
2.10.3 生产环境与平、剖面布置的关系 
2.10.4 交通运输枢纽及生活辅助房间布置 
2.10.5 生活辅助房间布置 
2.11 柱网选择与结构选型 
2.11.1 柱网选择 
2.11.2 结构选型 
2.12 多层厂房层数、层高与宽度的确定 
2.12.1 层数的确定 
2.12.2 层高与宽度的确定 
3 冶金工艺设计 
3.1 工艺专业的设计任务 
3.2 工艺专业的资料交接 
3.2.1 收集设计条件 
3.2.2 提出设计条件 
3.3 工艺流程的设计 
3.3.1 冶金工厂的规模 
3.3.2 工艺流程选择 
3.3.3 工艺流程方案的技术经济比较 
3.3.4 工艺流程的设计方法 
3.3.5 工艺流程图的绘制 
3.3.6 流程图常用符号 
3.4 设计委托书的要求 
3.4.1 总图运输和水运工程 
3.4.2 建筑和结构 
3.4.3 机械设备 
3.4.4 电力 
3.4.5 自动化仪表和电讯 
3.4.6 计算机 
3.4.7 给水排水 
3.4.8 采暖通风 
3.4.9 工业炉 
3.4.10 热力和燃气 
3.4.11 机修和检验 
3.4.12 技术经济 
3.4.13 能源、环保、安全和工业卫生 
3.4.14 工程经济 
3.5 设计说明书 
3.5.1 概述 
3.5.2 主要设计决定和特点 
3.5.3 主要工艺设备的技术性能 
3.6 物料与能量衡算 
3.6.1 物料与能量衡算的意义 
3.6.2 有价成份计算 
3.6.3 能量平衡计算 
3.6.4 物料与能量衡算实例 
4 冶金设备设计 
4.1 设备设计的任务 
4.1.1 冶金设备的类型 
4.1.2 冶金设备及炉窑的设计任务 
4.1.3 冶金设备设计资料 
4.2 部分冶金主体设备设计原则 
4.2.1 冶金主体设备的选型与结构的改进
4.2.2 冶金主体设备的尺寸及台件的确定 
4.3 部分主要冶金设备设计计算 
4.3.1 高炉 
4.3.2 反射炉 
4.3.3 闪速炉 
4.3.4 矿热电炉 
4.3.5 转炉 
4.3.6 电解槽 
4.3.7 干燥设备 
4.4 冶金主体设备台件的确定 
4.4.1 按单位面积生产率计算 
4.4.2 按设备单位有效容积生产率计算 
4.4.3 按设备的负荷强度来计算 
4.5 冶金辅助设备的选用与设计 
4.5.1 选用辅助设备的基本原则 
4.5.2 选用设计辅助设备的基本方法 
4.5.3 有特殊要求的辅助设备的设计 
4.6 非标准设备设计 
4.6.1 外形尺寸的计算 
4.6.2 材料、结构的选择 
4.6.3 设计制图 
4.6.4 设计注意事项 
4.6.5 施工误差和设计中的相应措施 
5 冶金炉砌砖设计 
5.1 砌体设计的内容 
5.2 砌体设计的基本规定 
5.3 砌砖尺寸的设计 
5.3.1 环形砌砖设计 
5.3.2 弧形拱砌砖设计 
5.3.3 球冠形拱顶砌砖设计 
5.3.4 悬链线拱顶砌砖设计 
6 工艺管道设计 
6.1 管道材质、管件、阀门的选择 
6.2 管径与管壁厚度的选择计算 
6.3 流槽计算 
6.4 管道的保温及热延伸补偿 
6.5 管道配置原则 
6.6 工艺管道图的绘制 
6.6.1 湿法冶炼管道图的绘制 
6.6.2 火法冶炼管道图的绘制要点 
6.7 烟气管道和烟囱设计 
6.7.1 烟气管道结构形式及材质要求 
6.7.2 烟气管道布置要点 
6.7.3 烟气管道的设计原则 
6.7.4 烟囱设计要点 
7 车间配置设计 
7.1 车间配置设计的内容和要点 
7.1.1 厂房的整体布置和厂房的轮廓设计 
7.1.2 设备配置 
7.1.3 车间辅助室和生活室的布置 
7.1.4 安全、卫生和防腐蚀问题 
7.2 车间配置设计的步骤和方法 
7.2.1 调查研究 
7.2.2 具体进行车间配置 
7.2.3 绘制车间配置图 
7.3 车间配置图的绘制 
7.3.1 视图布置 
7.3.2 绘制比例和图纸幅面 
7.3.3 绘制平面图 
7.3.4 绘制剖视图 
7.3.5 标注尺寸 
7.3.6 填写图纸标题栏和编制设备明细表 
7.3.7 图纸目录的填写 
7.3.8 其它图面规定 
7.3.9 电炉炼钢车间配置实例图 
7.4 设备安装图的绘制 
7.4.1 机组安装图 
7.4.2 单体设备安装图 
7.4.3 管道安装图 
7.4.4 装配图 
7.4.5 零件图 
8 技术经济分析与评价 
8.1 基本分析要素 
8.1.1 总投资 
8.1.2 成本与费用估算 
8.1.3 折旧与折旧方法 
8.1.4 流动资金估算 
8.1.5 收入、利润及税金 
8.2 现金流量构成及资金时间价值 
8.2.1 现金流量 
8.2.2 资金的等效值及其计算 
8.3 技术经济分析的基本方法 
8.3.1 静态分析方法 
8.3.2 动态评价指标 
8.3.3 方案类型与评价方法 
8.4 技术经济不确定性分析方法 
8.4.1 概述 
8.4.2 盈亏平衡分析 
8.4.3 敏感性分析 
8.5 运用EXCEL计算技术经济评价指标 
8.5.1 现金流量的计算 
8.5.2 净现值的计算 
8.5.3 投资回收期的计算 
8.5.4 内部收益率的计算 
9 总图运输 
9.1 总体布置 
9.1.1 总体布置的一般要求 
9.1.2 卫生防护地带及安全防护距离 
9.1.3 交通运输 
9.1.4 渣场 
9.1.5 水、电设施 
9.1.6 居住区 
9.2 总平面布置 
9.2.1 总平面布置的一般要求 
9.2.2 总平面布置的特殊要求 
9.2.3 总平面布置的方式 
9.3 竖向布置 
9.3.1 竖向布置的一般要求 
9.3.2 竖向布置的特殊要求 
9.3.3 竖向布置形式和平土方式 
9.3.4 详细竖向布置 
9.3.5 台阶式布置 
9.3.6 场地标高的确定及土方计算 
9.3.7 场地排雨水 
9.4 管线综合 
9.4.1 管线综合布置要求 
9.4.2 地下管线 
9.4.3 地上管线 
9.4.4 综合管架 
9.5 绿化 
9.6 运输 
9.6.1 运输方式的选择 
9.6.2 厂区准轨铁路运输 
9.6.3 厂区道路运输 
9.6.4 道路型式及路面选择 
9.7 总图技术经济指标 
9.7.1 投资强度计算 
9.7.2 建筑系数及场地利用系数的计算 
9.7.3 容积率计算 
9.7.4 行政办公及生活服务设施用地所占比重 
10 计算机辅助设计简介 
10.1 基本制图规范 
10.2 软件AUTOCAD初级使用 
10.2.1 AutoCAD概述 
10.2.2 AutoCAD界面认识 
10.2.3 AutoCAD绘图 
10.2.4 提高你的速度 
10.2.5 AutoCAD 的三维设计 
10.3 软件SOLIDWORKS初级使用 
10.3.1 Solidworks简介： 
10.3.2 Solidworks作图步骤： 
10.4 软件INVENTOR初级使用 
10.4.1 Inventor简介
10.4.2 Inventor零件设计 
10.4.3 Inventor装配体 
10.5 三维软件MICROSTATION初级使用 
10.5.1 MicroStation三维软件简介 
10.5.2 MicroStation画面介绍 
10.5.3 MicroStation绘图基本指令 
10.5.4 MicroStation零件、文字与剖面基本指令 
附录1 年产100万吨不锈钢项目技术经济指标
附录2　设计委托任务书内容及格式 
附录3　流程图常用设备符号及常用管道符号 
附录4　有关制图的规定 
附录5　常用材料性能
附录6　常用燃料 

 

VIII

 

　　《冶金工艺工程设计》一书于2003年2月初版以来10年有余，经过10多年来一些冶金院校的使用，基本上满足了冶金工程专业对于本科生、硕士研究生以及工程硕士研究生的教学需要。
　　随着我国高等教育的发展，倡导卓越工程师教育，以满足“重基础、宽口径、复合型、高素质”的人才培养模式的需要，教材必须符合加强基础、突出重点、拓宽专业的基本原则，同时强调教学教材应突出实践性、工程性，达到高级工程技术人才培养的教学目标，针对这些新的教学要求，有必要编写更适用的教材，故对原书进行了修订。
　　在修订本书过程中，保留了原书的整体内容编排和大部分适合的内容，调整了部分章节顺序。主要更新了图、表和文字方面的修订、增补例题和学习思考题，改写了本书，增加了技术经济分析与评价、总图运输、计算机辅助设计共3章内容，把原书第3章拆分为第3章和第4章两章，篇幅有较大增加，修改后的教材更加系统和完整，便于读者自学。
　　各校可按照教学时数决定取舍，设计课程实践性很强，根据10多年来对本课程的课堂教学体会，总学时数可安排32学时（2学分），一般宜安排12～15学时的上机操作，针对某一工程的车间配置图，让学生亲手用AutoCAD绘制出1～2张图幅为A1的合格工程图，课堂讲授15～18学时。一些内容，如物料衡算与能量衡算、工程项目的财务评价、总图布置、三维绘图软件学习等，各校根据具体教学安排情况进行选择，也可作为学生自由阅读，或在课程设计与毕业设计中借用。

　　工程理论与实际运用相结合的实用教科书。