鋼鐵冶金專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)一（80噸轉(zhuǎn)爐）

1、<p><b>　　序 言 </b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是根據(jù)衡陽(yáng)地區(qū)條件,學(xué)院為了進(jìn)一步提高我們的理論水平和實(shí)踐能力；為即將從事工作奠定基礎(chǔ)；以及培養(yǎng)在今后具體的設(shè)計(jì)過(guò)程的創(chuàng)新意識(shí)，特此安排了本次設(shè)計(jì)。衡陽(yáng)是一個(gè)有著悠久歷史的老工業(yè)城市，礦產(chǎn)資源豐富，能源充足交通運(yùn)輸發(fā)達(dá)，是湖南交通的一個(gè)重要樞紐。</p><p>　　本設(shè)計(jì)結(jié)合了“衡管”的

2、實(shí)際情況和未來(lái)發(fā)展的遠(yuǎn)景，考慮到我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)時(shí)發(fā)展優(yōu)質(zhì)鋼，合金鋼品種，質(zhì)量數(shù)量的要求。做到了技術(shù)上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，同時(shí)降低了成本的投入。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，在主廠(chǎng)房?jī)?nèi)設(shè)置的電弧爐是兩座，容量是80噸。電爐中采用二次燃燒技術(shù)，吹氧自動(dòng)系統(tǒng)。連鑄車(chē)間采用了全程保護(hù)澆注，電磁攪拌系統(tǒng)，結(jié)晶器液面控制儀，汽水噴霧冷卻等先進(jìn)技術(shù)，為企業(yè)的高產(chǎn)量，高質(zhì)量發(fā)展創(chuàng)造有利條件，將為企業(yè)本身和衡陽(yáng)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出不可

3、磨滅的貢獻(xiàn)，創(chuàng)造豐富的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　設(shè)計(jì)全過(guò)程中得到了蘇老師的細(xì)心指導(dǎo)和幫助，本人深感謝意，然而，由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免有不足和紕漏之處，望各位給予批評(píng)指正。</p><p>　　1 設(shè) 計(jì) 概 述</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　根據(jù)冶金工程教研室下達(dá)

4、的任務(wù)書(shū)。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想</p><p>　　對(duì)設(shè)計(jì)的總要求是技術(shù)先進(jìn)，工藝上可行;經(jīng)濟(jì)上合理。所以，設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則和指導(dǎo)思想是：</p><p>　　1）遵守國(guó)家的法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，嚴(yán)格把關(guān)，精心設(shè)計(jì);</p><p>　　2）設(shè)計(jì)中對(duì)主要工藝流程進(jìn)行多方案比較，以確定最佳方案

5、;</p><p>　　3）設(shè)計(jì)中應(yīng)充分采用各項(xiàng)國(guó)內(nèi)外成熟的新技術(shù)，因某種原因暫時(shí)不上的新技術(shù)要預(yù)留充分的可能性。所采用的新工藝、新設(shè)備、新材料必須遵循經(jīng)過(guò)工業(yè)性試驗(yàn)或通過(guò)技術(shù)鑒定的原則;</p><p>　　4）要按照國(guó)家有關(guān)勞動(dòng)安全、工業(yè)衛(wèi)生及消防的標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì);</p><p>　　5）在學(xué)習(xí)、總結(jié)國(guó)內(nèi)外有關(guān)廠(chǎng)家的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，移植適用可行的

6、先進(jìn)技術(shù);</p><p>　　6）設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，實(shí)行資源的綜合利用，改善勞動(dòng)條件以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境。</p><p>　　1.3 廠(chǎng)址及建廠(chǎng)條件論證</p><p>　　湘潭位于湖南中部，地處湘中中游。氣候溫和，土地肥沃，物產(chǎn)豐富。新世紀(jì)開(kāi)放的湘潭因?qū)嵤╅L(zhǎng)株潭城市群經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展戰(zhàn)略，而倍受?chē)?guó)內(nèi)外投資商的高度關(guān)注。長(zhǎng)株潭城市群已被國(guó)家“十五”計(jì)

7、劃列為全國(guó)重點(diǎn)支持發(fā)展的七大城市密集區(qū)之一。</p><p>　　湘潭至黃花國(guó)際機(jī)場(chǎng)路程僅需30min，已開(kāi)通39條航線(xiàn)，可直飛北京、上海、廣州、深圳、香港、曼谷等大中城市。湘黔線(xiàn)橫貫市境，與京京廣線(xiàn)略鄰，10余家大型企業(yè)各有鐵路專(zhuān)線(xiàn)與這兩大主干線(xiàn)相通。湘潭公路四通八達(dá)，107國(guó)家和320國(guó)道構(gòu)成境內(nèi)公路網(wǎng)的主干，上瑞高速、高珠高速公路穿城而過(guò)，轄區(qū)與高速公路的連接口達(dá)15個(gè)，湘潭為全國(guó)地級(jí)市高級(jí)公路得出密集的地

8、區(qū)，公路密度大大高于全國(guó)和全省平均水平。湘潭有集裝箱碼頭號(hào)，千噸級(jí)貨輪級(jí)貨輪常年可級(jí)洞庭湖，入長(zhǎng)江，出上海。</p><p>　　湘潭地區(qū)水資澌原豐富，湖南最大的河流湘江穿過(guò)市區(qū)，有自來(lái)水廠(chǎng)3座，日供水能力達(dá)60萬(wàn)t。</p><p>　　電力資源充足，有35千伏及以上的變電站45座，主變70臺(tái)，總?cè)萘?01.6千伏安，供電區(qū)域內(nèi)最大負(fù)荷達(dá)59.7萬(wàn)千瓦，年售33.9億千瓦時(shí)，輸電線(xiàn)路18

9、32km，現(xiàn)仍在進(jìn)行大規(guī)模的供電電網(wǎng)改造建設(shè)，以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要。</p><p>　　湘潭是全國(guó)重要的工業(yè)基地。這里有世界最大的氟化鹽生產(chǎn)企業(yè)——湘鄉(xiāng)鋁廠(chǎng)，中國(guó)最大的電解二氧化錳生產(chǎn)企業(yè)——湘潭電化集團(tuán)，中國(guó)最早的電工器材生產(chǎn)企業(yè)——湘潭電機(jī)廠(chǎng)，中國(guó)最大的金屬鉻生產(chǎn)企業(yè)——湖南鐵合金廠(chǎng)，中國(guó)最大的錳研——湘潭錳礦。</p><p>　　綜上所述，各方面條件十分成熟，是建設(shè)鋼廠(chǎng)的合適

10、之地。</p><p>　　1.4 本設(shè)計(jì)主要采用的新技術(shù)</p><p>　　(1)鐵水預(yù)處理（脫硫、脫磷、脫硅）；</p><p>　　(2)頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐；</p><p>　　(3)濺渣護(hù)爐技術(shù)；</p><p>　　(4)采用副槍及動(dòng)態(tài)控制技術(shù)；</p><p>　　(5)擋渣出鋼（擋渣

11、帽、擋渣球、錐形塞等）；</p><p>　　(6)鋼包、中間包全保護(hù)澆注（鋼包、中間包加蓋，鋼液面加覆蓋劑，長(zhǎng)水口、浸入式水口）；</p><p>　　(7)結(jié)晶器電磁攪拌（M-EMS）技術(shù)；</p><p>　　(8)鋼包、中間包液面自動(dòng)控制；</p><p>　　(9) 結(jié)晶器漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)；</p><p>　　

12、(10)帶液芯連續(xù)矯直、壓縮澆注；</p><p>　　(11)全程計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；</p><p>　　(12)連鑄機(jī)自動(dòng)噴號(hào)、自動(dòng)打印裝置；</p><p>　　(13)采用鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)；</p><p>　　(14)采用直結(jié)晶器弧形連鑄機(jī)；</p><p>　　(15)中間包鋼水稱(chēng)重；</p><

13、;p>　　(16)LF-VD、WF喂絲、RH法精煉技術(shù)；</p><p>　　(17)鋼包底吹氬技術(shù)。</p><p>　　(18)轉(zhuǎn)爐未燃爐氣回收。</p><p>　　2 產(chǎn)品方案及金屬平衡</p><p><b>　　2.1 產(chǎn)品方案</b></p><p>　　一、冶煉的鋼種、代表

14、鋼號(hào)及其化學(xué)成份</p><p>　　本設(shè)計(jì)冶煉的鋼種、代表鋼號(hào)及其化學(xué)成分見(jiàn)表2-1所示。</p><p>　　表2-1 冶煉的鋼種，代表鋼號(hào)及其化學(xué)成分</p><p><b>　　二、產(chǎn)品方案</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案見(jiàn)表2-2所示</p><p>　　表2-2 產(chǎn) 品

15、 方 案</p><p><b>　　說(shuō)明：</b></p><p>　　1)年產(chǎn)合格坯總量，是指連鑄坯產(chǎn)量;</p><p>　　2)表中所有鋼種均進(jìn)行爐外精煉處理，包括吹氮、LF、VD、RH處理等;</p><p>　　3)產(chǎn)品方案中的合金比37.5%、連鑄比100%、精煉比100%.</p><

16、;p>　　4)連鑄坯規(guī)格:鑄坯斷面尺寸(mm2)，取決于軋材產(chǎn)品類(lèi)型和軋機(jī)的規(guī)格，如果是生產(chǎn)型材(角鋼、工字鋼、輕軌鋼、圓鋼等)，軋機(jī)為1700軋機(jī)，可采用方形鑄坯，其斷面應(yīng)為250mm×1600mm，如果是生產(chǎn)板材，則應(yīng)采用板坯;鑄坯定尺長(zhǎng)度，取決于加熱的尺寸，一般定尺長(zhǎng)度有2.2米、2.6米、3.2米、4.2米、6米等；鑄坯單重。</p><p>　　2．2 金屬平衡（見(jiàn)圖2-1）</p

17、><p>　　年產(chǎn)合格壞：180萬(wàn)t所需鐵水為205.7萬(wàn)噸，假定廢鋼比10%，鐵水預(yù)處理比100%</p><p>　　1、連鑄金屬平衡（單位：萬(wàn)t/a）</p><p>　　2、轉(zhuǎn)爐金屬平衡（單位：萬(wàn)t/a）</p><p>　　2.3 轉(zhuǎn)爐容量及座數(shù)的確定</p><p>　　一、轉(zhuǎn)爐車(chē)間作業(yè)指標(biāo)</p>

18、<p><b>　　1、轉(zhuǎn)爐冶煉周期</b></p><p>　　指每煉一爐鋼所需要的總時(shí)間 即兩次出鋼之間的時(shí)間。它包括吹煉時(shí)間(即吹氧時(shí)間，與供氧強(qiáng)度有關(guān))，輔助時(shí)間(兌鐵水、加廢鋼、取樣、測(cè)溫、倒渣、出鋼和補(bǔ)爐等)，以及耽誤時(shí)間(檢奄爐襯、消理爐口、因調(diào)度不及時(shí)的等待，設(shè)備臨時(shí)故障)等三部分。</p><p>　　冶煉周期的長(zhǎng)短，隨爐容量大小，鐵水

19、條件，吹煉工藝操作和設(shè)備裝備水平而變動(dòng)，冶煉周期一般為30-40分鐘，最快25分鐘，其中吹氧時(shí)間14-18分鐘。冶煉周期是決定轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率的最主要的因素。</p><p>　　按照產(chǎn)品方案中各品種的生產(chǎn)比例，可求出轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間，詳見(jiàn)表2-3。</p><p>　　表2-3 轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間</p><p><b>　　2、轉(zhuǎn)爐作業(yè)率&

20、lt;/b></p><p>　　指轉(zhuǎn)爐一年的有效工作天數(shù)與日歷大數(shù)之比。</p><p>　　轉(zhuǎn)爐作業(yè)率=×100%=×100%=96%</p><p>　　爐子非作業(yè)天數(shù)，也括計(jì)劃停爐(指定期檢修，一般為每次8小時(shí)，每10天一次)，準(zhǔn)備(指修補(bǔ)出鋼口及貼補(bǔ)爐襯渣線(xiàn)處，清除爐口結(jié)鐵、更換氧槍等)，等待 (指吊車(chē)對(duì)準(zhǔn)，等鐵水以及調(diào)度的不平衡

21、按"二吹二"可減少3%)和設(shè)備故障。由于采用濺渣護(hù)爐技術(shù)。轉(zhuǎn)爐作業(yè)率可顯著提高。一般非作業(yè)天數(shù)波動(dòng)在10～35大，即作業(yè)率為90%～97%.本設(shè)計(jì)選取轉(zhuǎn)爐作業(yè)率90%-97%。</p><p><b>　　3、良坯收得率</b></p><p>　　良坯收得率：指爐產(chǎn)合格鑄坯與爐產(chǎn)鋼水量之比值。</p><p>　　良坯收得

22、率η2=×100％=×100％=95％</p><p>　　4、轉(zhuǎn)爐壽命及爐子冷修時(shí)間</p><p>　　轉(zhuǎn)爐壽命足指轉(zhuǎn)爐在一個(gè)爐役期內(nèi)煉鋼的爐數(shù)。主要取決于爐襯材料和吹煉過(guò)程中的維護(hù)情況。設(shè)汁時(shí)爐齡取25000爐。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)為100t轉(zhuǎn)爐故采用死爐座，即在爐座上拆爐和修爐。轉(zhuǎn)爐的冷修過(guò)程，包括冷卻、拆爐、檢修煙罩、砌爐、

23、烘爐等兒個(gè)步驟。按設(shè)計(jì)部口推薦，每個(gè)環(huán)節(jié)所需的時(shí)間如表2-5所示。</p><p>　　表2-5轉(zhuǎn)爐冷修計(jì)劃 (小時(shí))</p><p>　　一、車(chē)間爐子容量及座數(shù)的確定</p><p>　　按轉(zhuǎn)爐"二吹二"方案考慮，年出鋼爐數(shù)為：</p><p>　　年出鋼爐數(shù)=1×=1×</p><

24、;p><b>　　=1×=</b></p><p>　　每天出鋼爐數(shù)===36爐</p><p>　　平均爐產(chǎn)鋼水量===290.2t</p><p>　　根據(jù)上面計(jì)算結(jié)果并考慮超裝系數(shù)確定轉(zhuǎn)爐的公稱(chēng)容量為320t。但爐子容量應(yīng)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)澆注起重機(jī)的起重能力相適應(yīng)。即吊車(chē)的起重能力必須大于轉(zhuǎn)爐最大出鋼量和鋼包(有襯)的重量之和，

25、并應(yīng)有一定的富余能力。參見(jiàn)表2-6所示</p><p>　　表2-6與轉(zhuǎn)爐配套的鋼包容量和澆注起重機(jī)的配合</p><p>　　轉(zhuǎn)爐座數(shù)的確定。為了減少車(chē)間內(nèi)的設(shè)備互相干擾，爐于座數(shù)不宜太多，但必須保持年間內(nèi)始終有固數(shù)目的爐子在吹煉，以發(fā)揮生產(chǎn)潛力。本設(shè)計(jì)是使用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，選用"二吹二"的方案。</p><p>　　3 物料平衡和熱平衡計(jì)算

26、</p><p>　　物料平衡是計(jì)算煉鋼過(guò)程中加入爐內(nèi)和參與煉鋼過(guò)程的全部物料（包括鐵水、廢鋼、氧氣、冷卻劑、渣料和被侵蝕的爐襯等）與煉鋼過(guò)程的產(chǎn)物（包括鋼水、熔渣、爐氣、煙塵等）之間的平衡關(guān)系。熱平衡是計(jì)算煉鋼過(guò)程的熱量收入（包括鐵水的物理熱、化學(xué)熱）與熱量支出（包括鋼水、熔渣、爐氣的物理熱，冷卻劑熔化和分解熱等）之間的平衡關(guān)系。</p><p>　　通過(guò)物料平衡和熱平衡的計(jì)算，結(jié)合煉鋼

27、生產(chǎn)的實(shí)踐，可以確定許多重要的工藝參數(shù)。對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)和分析、研究、改造冶煉工藝、設(shè)計(jì)煉鋼車(chē)間、選用煉鋼設(shè)備以及實(shí)現(xiàn)煉鋼過(guò)程的自動(dòng)控制都具有重要意義。</p><p>　　目前，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼大部分采用“定廢鋼調(diào)礦石”的冷卻制度，并在渣料中配加白云石或菱鎂礦，以保護(hù)爐襯。計(jì)算選定廢鋼加入量以及生白云石加入量，進(jìn)行物料平衡與熱平衡初算;由初算結(jié)果求出富余熱量，從而確定調(diào)溫所需礦石加入量。最后對(duì)物料平衡、熱平衡結(jié)果進(jìn)

28、行修正，求得用白云石造渣并采用廢鋼調(diào)礦石冷卻制度的物料平衡和熱平衡。</p><p>　　現(xiàn)以冶煉Q235B鋼種為例進(jìn)行物料平衡與熱平衡計(jì)算：</p><p><b>　　3.1 原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　（1）金屬料成分及溫度</p><p>　　表3－1 金屬料成分及溫度</p><p

29、><b>　?。?）原料成分</b></p><p>　　表3-2為輔原料成分表。</p><p>　　表3－2 輔原料成分</p><p><b>　　（3）終點(diǎn)渣成分</b></p><p><b>　　表3－3為終點(diǎn)渣成</b></p><p&g

30、t;　　表3－3 終點(diǎn)渣成分</p><p><b>　　（4）冶煉鋼種</b></p><p>　　表3－4 Q235B的規(guī)格成分</p><p><b>　?。?）其他假定</b></p><p><b>　　其他假定條件如下：</b></p><p&g

31、t;　　1）金屬料中碳總量的90%氧化生成CO 10%生成;CO2</p><p>　　2）渣中金屬鐵珠量占渣量的8%;</p><p>　　3）噴濺損失占金屬量的1.2%，設(shè)溫度為1600℃（中期噴濺較多，溫度比鋼水終點(diǎn)溫度略低）;</p><p>　　4）爐氣平均溫度為1450℃，自由氧含量為0.5%（體積比）</p><p>　　5）

32、爐氣處理采用未燃法，煙塵量為1.16%，其中;</p><p>　　6）進(jìn)入爐渣的耐火材料量為金屬料量的0.07%，其中爐襯侵蝕量為0.04%，補(bǔ)爐料為0.03%;</p><p>　　7）氧氣純度為99.6%;</p><p>　　8）出鋼溫度為1680℃;</p><p>　　9）每100金屬料加入螢石0.3;生白云石2;礦石根據(jù)熱量富余

33、情況計(jì)算加入。</p><p>　　10）廢鋼量為金屬料總裝入量的10%。</p><p>　　各種物質(zhì)的質(zhì)量熱容見(jiàn)表3－5，煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)見(jiàn)表3-6。</p><p>　?。?）冶煉鋼種的終點(diǎn)鋼水成分</p><p>　　表3－6 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)</p><p>　　注：生白云石分解熱為2742kJ/

34、kg白云石。</p><p>　　3.2 物料平衡初算</p><p>　　下面以100kg金屬料為單位進(jìn)行計(jì)算（只用廢鋼作冷卻劑）。</p><p>　　3.2.1 爐渣量及成分計(jì)算</p><p>　　熔渣來(lái)自金屬中各元素的氧化產(chǎn)物，造渣劑和爐襯侵蝕。</p><p>　　設(shè)：余錳量占金屬原料中錳含量的40%;脫硫

35、效率為35%，其中氣化脫硫比為1/3;脫磷效率為90%。</p><p>　　廢鋼量為10%，鐵水量為90%。計(jì)算鋼水終點(diǎn)余錳量為：</p><p>　　同理，可計(jì)算鋼水終點(diǎn)的P、S含量。</p><p>　　終點(diǎn)碳含量為0.15%。</p><p>　　A 元素氧化量：表3－7為金屬料氧化量。</p><p>　　表

36、3－7 金屬料氧化量</p><p>　　B 各元素反應(yīng)產(chǎn)物及數(shù)量：表3－8為各元素反應(yīng)產(chǎn)物及數(shù)量。</p><p>　　表3－8 各元素反應(yīng)產(chǎn)物及數(shù)量</p><p>　　WCaO,有效=WCaO，石灰-RCWSiO2，石斛=86%-3.5%×2.5%=77.25%</p><p>　　渣中已有SiO2量＝螢石帶入量+生白云石帶帶

37、入量+爐襯帶入量+金屬料中Si氧化產(chǎn)物＝0.3×5%+2×2%+0.07×2%+1.211＝1.267 kg</p><p>　　渣中已有CaO量＝生白云石帶入量+爐襯帶入量＝2×28%+0.07×2%＝0.561 kg</p><p>　　石灰?guī)氲牧蚧}量為=0.5014×0.08%＝0.004 kg</p>&

38、lt;p>　　生白云石帶入爐氣的CO2量=5.014×3.9%＝0.196 kg</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)填入表3－8和表3－9。</p><p>　　從表3－9可知除了FeO和Fe2O3以外的溶渣量為：</p><p>　　1.081+4.873+0.27+0.356+0.765+0.201+0.001+0.02=6.720kg</p&

39、gt;<p>　　又知終點(diǎn)渣成份中9%+3%=12%</p><p>　　則其他成分占百分比為：100%-12%=88%</p><p>　　則熔渣總量為6.72/88%＝7.636 kg</p><p>　　其中：FeO量＝7.636×9%=0.687 kg</p><p>　　Fe量＝0.687×56/7

40、2＝0.534kg</p><p>　　量＝7.636×3%＝0.229 kg</p><p>　　Fe量＝0.229×112/160＝0.161 kg</p><p>　　表3－9 爐渣的重量及成分</p><p>　　按表3－9計(jì)算結(jié)果驗(yàn)算，爐渣堿度＝3.499％，＝8.86%，＝2.99%，與設(shè)定成分相符合。<

41、/p><p>　　3.2.2 煙塵中鐵及氧耗量</p><p>　　煙塵氧耗量＝煙塵中的氧耗量</p><p>　?。?.16×70%×16/72+1.16×20%×48/160＝0.250 kg</p><p>　　煙塵帶走鐵量＝1.16×70%×56/72+1.16×20%

42、×112/160＝0.794 kg</p><p>　　3.2.3 爐氣成分和數(shù)量</p><p>　　表3－10 爐氣成分及數(shù)量表</p><p>　　爐氣中量＝金屬中C氧化產(chǎn)物+生白云石燒減產(chǎn)物+石灰燒減產(chǎn)物</p><p>　　＝1.344+0.900+0.195＝2.405 kg</p><p>　　

43、爐氣中量是由氣化脫硫而來(lái)，石灰?guī)氲腟氣化脫硫量忽略不計(jì)。</p><p>　　自由氧和純氧體積由上述爐氣成分用以下步驟反算：</p><p>　　已知氧氣純度99.6%，爐氣中自由氧體積比為0.5%，求自由氧和純氧氣體積。</p><p>　　設(shè)在爐氣總體積中，自由氧體積（標(biāo)態(tài)）占，氮?dú)怏w積（標(biāo)態(tài)）占。</p><p>　?。綘t氣總量

44、15;0.5%＝（C氧化產(chǎn)物量+S氧化產(chǎn)物量++）×0.5%</p><p>　　＝（6.115+1.254+0.002++）×0.5％</p><p>　?。焦┭鯕饪偭?#215;（1-99.6%）＝[22.4/32（6.392+0.250）+x+y]×0.4％</p><p>　　解方程組得自由氧體積（標(biāo)態(tài)）＝0.037;相當(dāng)于0.

45、038×32/22.4＝0.053 kg</p><p>　　氮?dú)怏w積（標(biāo)態(tài)）＝0.018 ;相當(dāng)于0.019×28/22.4＝0.0225kg</p><p>　　生成放出氧量：0.009×16/32＝0.005 kg</p><p>　　這樣，氧氣消耗量為：0.05-0.005＝0.04 kg</p><p>

46、;　　3.2.4 實(shí)際氧氣消耗量計(jì)算</p><p>　　實(shí)際氧耗量＝元素氧化氧耗量+煙塵氧耗量+爐氣自由氧+氧氣中氮含量</p><p>　?。?.392+0.250+0.048+0.0225=6.723kg</p><p>　　每100kg金屬料實(shí)際消耗氧氣體積（標(biāo)態(tài)）＝</p><p>　　(6.392+0.250+0.049)

47、5;22.4/32+0.0225×22.4/28＝4.748</p><p><b>　　＝47.48</b></p><p>　　3.2.5 爐渣帶金屬鐵珠量計(jì)算</p><p>　　鋼水量＝100-（元素氧化量及脫硫量+煙塵鐵損量+爐渣中金屬鐵珠量+噴濺金屬損失量）＝100-（5.206+0.794+0.639+1.2）＝92.0

48、67 kg</p><p>　　表3－11 物料平衡初算表</p><p><b>　?。?　</b></p><p><b>　　3.3 熱平衡初</b></p><p>　　3.3.1 熱收入項(xiàng)</p><p><b>　　A 鐵水物理熱</b>&l

49、t;/p><p>　　鐵水凝固點(diǎn)＝1535-（4.2×100+0.5×8+0.4×5+0.04×30+0.01×25）-7＝1098℃</p><p>　　鐵水物理熱＝90×[0.745×（1098-25）+218+0.837×（1300-1098）]＝106789.60kJ</p><p>

50、;　　由表3－6和表3－8得金屬中各元素氧化熱及成渣熱數(shù)據(jù)，列于表3－12：</p><p>　　表3－12 金屬料中各元素氧化熱及成渣熱</p><p>　　C 煙塵氧化熱(見(jiàn)表3-13)</p><p>　　表3－13 煙塵氧化熱</p><p><b>　　D 熱量總收入</b></p><p&

51、gt;　　熱量總收入＝106789.6+76667.14+3732.422=187184.20kJ</p><p>　　3.3.2 熱支出項(xiàng)</p><p><b>　　A 鋼水物理熱</b></p><p>　?。?535-（0.15×65+0×8+0.124×5+0.004×30+0.025×

52、;25）-7＝1517 ℃</p><p>　　出鋼溫度為1680 ℃</p><p>　　＝92.067×[0.699×（1517-25）+272+0.837×（1680-1517）]＝133620.400KJ</p><p><b>　　B 爐渣物理熱</b></p><p>　　終點(diǎn)熔

53、渣溫度比終點(diǎn)鋼水溫度低20℃</p><p>　　故終點(diǎn)熔渣溫度＝1680-20＝1660 ℃</p><p>　　熔渣物理熱＝8.015×[1.247×（1660-25）+209]＝18016.475 KJ</p><p><b>　　C 爐氣物理熱</b></p><p>　　爐氣物理熱＝10.1

54、34×1.141×（1450-25）＝16477.120KJ</p><p><b>　　D 煙塵物理熱</b></p><p>　　煙塵熱＝1.16×[0.996×（1450-25）+209]＝1888.828 KJ</p><p>　　E 渣中金屬鐵珠帶走熱</p><p>　

55、?。?.639×[0.699×（1517-25）+272+0.837×（1660-1517）]＝916.198 kJ</p><p><b>　　F 噴濺金屬帶走熱</b></p><p>　?。?.2×[0.699×（1517-25）+272+0.837×（1600-1517）]＝1721.518 kJ&l

56、t;/p><p><b>　　G 生白云石分解熱</b></p><p>　　生白云石分解熱＝2×2742＝5484.000 kJ</p><p><b>　　H 其他熱損失</b></p><p>　　其他熱損失包括爐身對(duì)流和輻射熱、傳導(dǎo)傳熱、冷卻水帶走熱等，一般為熱量總收入的4%～6%，大

57、容量轉(zhuǎn)爐取下限，小容量轉(zhuǎn)爐取上限，本計(jì)算取4%。</p><p>　　其他熱損失＝187184.200×4%＝7487.368kJ</p><p><b>　　I 熱量總支出</b></p><p><b>　　熱量總支出</b></p><p>　　＝133620.4+18016.475

58、+16477.12+1888.828+916.709+1721.518+</p><p>　　5485.000+7506.501=184817.565KJ</p><p>　　富余熱＝熱量總收入-熱量總支出＝187184.200-184817.565=2366.715 kJ</p><p>　　3.3.3 熱平衡初算</p><p>　　表3

59、－14 熱平衡初算表</p><p>　　3.4 物料平衡熱平衡終算</p><p>　　3.4.1 加入1kg礦石對(duì)物料平衡、熱平衡的影響</p><p>　　A 對(duì)物料平衡的影響</p><p>　?。?）石灰增加量:(1×6%×3.5-5.4%)/77.25%=0.202 kg</p><p>

60、;　?。?）渣量增加：礦石帶入量＝1×（100-81.4）%＝0.186 kg</p><p>　　補(bǔ)加石灰?guī)朐浚?.202×（100-3.9）%＝0.194kg</p><p>　　總渣量增加量＝(0.186+0.194)/(100%-12%)=0.432kg</p><p>　　（3）鋼水量增加：礦石分解增加鋼量＝1×81.40

61、%×112/160＝0.570 kg</p><p>　　渣中金屬鐵珠增加量＝0.432×8%=0.035 kg</p><p>　　渣中鐵的化學(xué)損失量＝0.432×（9%×56/72+3 %×112/160）=0.039 kg</p><p>　　鋼水量增加量＝0.570-0.035-0.039＝0.496kg&l

62、t;/p><p>　?。?）氧耗量減少：礦石分解供氧量＝1×81.4%×112/60＝0.570 kg</p><p>　　渣中鐵氧化耗量＝0.432×（9 %×16/72+3 %×112/160）=0.039kg</p><p>　　總純氧耗量減少量＝0.244-0.013=0.231 kg</p>&l

63、t;p>　　總氧氣耗量減少量＝0.231/99.6%=0.232 kg</p><p><b>　?。?）熱量收入：</b></p><p>　　Fe氧化熱量增加量＝0.424×（4249×9%×56/72+6459×3 %×112/160）＝187.086 kJ</p><p>　　石灰

64、及礦石中成渣熱增加量＝（0.202×2.5%+1×6%）×1620＝105.38 kJ</p><p>　　熱量總收入增加量＝187.086+105.381＝292.467 kJ</p><p>　　3－15 1kg礦石帶來(lái)物料平衡變化表</p><p>　　注：誤差為-2.183%</p><p><b&

65、gt;　　（2）熱量支出：</b></p><p>　　鋼水物理熱量＝0.497×〔0.699×（1527-25）+272+0.837×（1680-1517）〕＝719.180 kJ</p><p>　　爐渣物理熱量＝0.432×〔1.247×（1660-25）+209〕＝971.609kJ</p><p&g

66、t;　　爐氣物理熱量＝0.007×1.141×（1450-25）＝11.381 kJ</p><p>　　渣中金屬鐵珠物理熱量＝0.035×〔0.699×（1517-25）+272+0.837×（1660-1517）〕＝50.749kJ</p><p>　　礦石分解吸熱量＝1×（81.4%×6459×112/1

67、60+0%×4249×56/72）＝3680.338 kJ</p><p>　　其他熱損失量＝292.467×4%＝11.700 kJ</p><p>　?。?19.180+971.069+11381+50.749+3680.338+11.700＝5426.578 kJ</p><p>　?。?）1kg礦石吸收熱量＝5444.417-2

68、92.467=5151.95 kJ</p><p>　　熱量平衡變化見(jiàn)表3－16</p><p>　　表3－16 1kg礦石帶平熱量平衡變化表</p><p>　　3.4.2 礦石加入量</p><p>　　加入礦石量＝=0.290kg</p><p>　　3.4.3 物料平衡修正及終算</p><

69、;p><b>　　A 物料平衡修正</b></p><p>　　物料平衡修正見(jiàn)表3－17。</p><p>　　表3－17 物料平衡修正表</p><p><b>　　B 物料平衡終算</b></p><p>　　物料平衡終算見(jiàn)表3－18。</p><p>　　表3－1

70、8 物料平衡終算表</p><p><b>　　C 熱量平衡修正。</b></p><p>　　熱量平衡修正見(jiàn)表3－19表3－19 熱量平衡修正表</p><p>　　熱量平衡終算見(jiàn)表3－20。</p><p>　　表3－20 熱量平衡終算表</p><p><b>　　注:％</

71、b></p><p>　　4 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)爐設(shè)備</p><p>　　4.1 爐型及相關(guān)數(shù)據(jù)</p><p>　　轉(zhuǎn)爐爐型是指轉(zhuǎn)爐砌筑后的內(nèi)部形狀。</p><p>　　爐型的選擇和各部位尺寸確定得是否合理，直接影響著工藝操作、爐襯壽命、鋼的產(chǎn)量與質(zhì)量以及轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率。</p><p>　　轉(zhuǎn)爐主要作業(yè)指標(biāo)（

72、見(jiàn)表4－1）</p><p>　　表4－1 轉(zhuǎn)爐作業(yè)指標(biāo)</p><p><b>　　4.2轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1 爐型的選擇</p><p>　　選擇爐型要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模所確定的轉(zhuǎn)爐噸位、原材料條件，并對(duì)已投產(chǎn)的各類(lèi)型轉(zhuǎn)爐進(jìn)行調(diào)查，了解生產(chǎn)情況，爐襯侵蝕情況和供氧參數(shù)與爐型的關(guān)系，為爐型選擇

73、提供實(shí)際數(shù)據(jù)。選擇爐型應(yīng)考慮因素如下：</p><p>　　要求爐型有利于煉鋼物理化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行，有利于金屬液、爐渣、爐氣的運(yùn)動(dòng)，有利于熔池的均勻攪拌；</p><p><b>　　有較高的爐襯壽命；</b></p><p>　　爐內(nèi)噴濺物要少，金屬消耗要低；</p><p>　　爐襯砌筑和維護(hù)方便，爐殼容易加工制造

74、；</p><p>　　能夠改善勞動(dòng)條件和提高作業(yè)率。</p><p>　　隨公稱(chēng)噸位的增大，爐型由細(xì)長(zhǎng)型向矮胖型方向發(fā)展。</p><p>　　轉(zhuǎn)爐爐型按金屬熔池的形狀可以分為筒球型、錐球型和截錐型三種。其中筒球型熔池是由圓柱體和球缺體組合面成。它優(yōu)點(diǎn)是爐型簡(jiǎn)單，砌筑方便，爐殼制造容易。與相同噸位其他兩種爐型的轉(zhuǎn)爐相比，它有較大的直徑，有利于反應(yīng)的進(jìn)行。本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)

75、爐的公稱(chēng)容量是300噸位，選用筒球型死爐底。</p><p>　　4.2.2 爐型的主要參數(shù)</p><p>　　爐型的主要參數(shù)有如下幾種：</p><p>　　4.2.2.1 轉(zhuǎn)爐的公稱(chēng)噸位</p><p>　　轉(zhuǎn)爐的公稱(chēng)噸位又稱(chēng)公稱(chēng)容量，是爐型設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，有以下三種表示方法：</p><p>　　一種是用轉(zhuǎn)爐的

76、平均鐵水裝入量表示公稱(chēng)噸位；一種是用平均出鋼量表示；還有一種是用轉(zhuǎn)爐平均爐產(chǎn)良坯量表示。出鋼量介于裝入量和良坯量之間，其數(shù)量不受裝料中鐵水比例的限制，也不受澆注方法的影響，所以大多數(shù)采用爐役平均出鋼量作為轉(zhuǎn)爐的公稱(chēng)噸位。根據(jù)出鋼量可以計(jì)算出裝入量和良坯量。</p><p>　　出鋼量＝裝入量/金屬消耗系數(shù)</p><p>　　裝入量＝出鋼量×金屬消耗系數(shù) （4－1）<

77、/p><p>　　金屬消耗系數(shù)是指吹煉1噸鋼所消耗的金屬料數(shù)量。由于原材料和操作方法的不同，其系數(shù)也不相同。表4－2是金屬消耗系數(shù)與鐵水Si、P含量的關(guān)系。</p><p>　　表4－2 金屬消耗系數(shù)與鐵水Si、P含量的關(guān)系</p><p>　　4.2.2.2 爐容比</p><p>　　轉(zhuǎn)爐的爐容比又稱(chēng)為容積系數(shù)，以V/T表示，即轉(zhuǎn)爐的工作容積

78、與公稱(chēng)噸位之比。它表示每單位公稱(chēng)噸位所需轉(zhuǎn)爐有效冶煉空間的體積，其單位是m3/t。</p><p>　　合適的爐容比，能夠滿(mǎn)足吹煉過(guò)程中爐內(nèi)激烈的物理化學(xué)反應(yīng)的需要，從而能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果和勞動(dòng)條件。爐容比過(guò)大，增加設(shè)備重量、廠(chǎng)房高度，耐火材料消耗也增加，因而使整個(gè)車(chē)間費(fèi)用增加，成本較高；而爐容比過(guò)小，爐內(nèi)沒(méi)有足夠的反應(yīng)空間，勢(shì)必引起噴濺，對(duì)爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導(dǎo)致金屬消耗增多，爐襯壽命降低，不利于提

79、高生產(chǎn)率。</p><p>　　選擇爐容比時(shí)應(yīng)考慮以下因素：</p><p>　　鐵水比、鐵水成分。隨著鐵水比和鐵水中Si、P、S含量增加，爐容比應(yīng)相應(yīng)增大。若采用鐵水預(yù)處理工藝時(shí)，爐容比可以小些；</p><p>　　供氧強(qiáng)度。供氧強(qiáng)度增大時(shí)，吹煉速度較快，為了不引起噴濺就要保證有足夠的反應(yīng)空間，爐容比相應(yīng)增大些；</p><p>　　冷卻

80、劑的種類(lèi)。采用鐵礦石或氧化鐵皮為主的冷卻劑，成渣量大，爐容比也需相應(yīng)增大些；若采用廢鋼為主的冷卻劑，成渣量小，則爐容比可適當(dāng)選擇小些。</p><p>　　爐容比還與氧槍噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)。最近我國(guó)設(shè)計(jì)部門(mén)推薦的轉(zhuǎn)爐新砌爐襯的爐容比為0.90～0.95m3/t，小轉(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐則取下限。本設(shè)計(jì)取0.90m3/t。</p><p>　　4.2.2.3 高寬比</p><p&

81、gt;　　高寬比指轉(zhuǎn)爐總高與爐殼外徑之比，用H總/D殼表示。一般是在爐型設(shè)計(jì)完成以后，對(duì)H總/D殼進(jìn)行核算。必須防止兩種傾向：轉(zhuǎn)爐爐體過(guò)于細(xì)長(zhǎng)，必然導(dǎo)致廠(chǎng)房高度和相關(guān)設(shè)備的高度有所增加，使基建投資和設(shè)備費(fèi)用增加；過(guò)于矮胖的爐型，爐內(nèi)噴濺物易于噴出爐外，熱量和金屬損失較大。因此，高寬比是轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)是否合理、各參數(shù)選擇是否恰當(dāng)?shù)囊粋€(gè)尺度。</p><p>　　新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐的高寬比一般在1.25～1.45范圍內(nèi)選取，小轉(zhuǎn)爐

82、取上限，大轉(zhuǎn)爐取下限。本設(shè)計(jì)中取1.30。</p><p>　　4.2.3 爐型主要尺寸的確定</p><p>　　新轉(zhuǎn)爐的爐型和各部位尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算,結(jié)合現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實(shí)際，并通過(guò)模型試驗(yàn)來(lái)確定.</p><p>　　錐球型轉(zhuǎn)爐主要尺寸如圖4－1所示。

83、 </p><p>　　4.2.3.1 熔池直徑D</p><p>　　熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)金屬液面的直徑。它主要與金屬裝入量和吹氧時(shí)間有關(guān)。我國(guó)設(shè)計(jì)部門(mén)推薦的熔池直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為：</p><p>　　式中 D—熔池直徑，m； 圖4-1錐球型轉(zhuǎn)爐爐型</p>

84、;<p>　　G0—新?tīng)t金屬裝入量，t；</p><p>　　K—比例系數(shù)，可參考表4－3來(lái)確定；</p><p>　　t—吹氧時(shí)間，min。 </p><p>　　或 5 m D＝（0.660.05）G0.4＝0.69×＝ （4－3）</p>&l

85、t;p>　　式中 G—轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)噸位，t。</p><p>　　公式4－2適用于小轉(zhuǎn)爐的爐型計(jì)算。公式4－3適用于大型轉(zhuǎn)爐爐型的計(jì)算。</p><p>　　表4－3 轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時(shí)間推薦值</p><p>　　表4－4 比例系數(shù)K的推薦值</p><p>　　4.2.3.2 熔池深度H0</p><p>　

86、　熔池深度指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)，從金屬液面到爐底的高度。對(duì)于一定噸位的轉(zhuǎn)爐，爐型和熔池直徑確定之后，可根據(jù)幾何公式計(jì)算熔池深度H0。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是采用錐球型熔池，其熔池是由倒錐臺(tái)和球缺體兩部分組成。根據(jù)下列公式計(jì)算可得：</p><p>　　V熔=(100÷92%)/6.9=15.73m</p><p>　　H0＝h=15.73/(0.5

87、74×4.57×4.57)=1.31m （4－5）</p><p>　　4.2.3.3 爐帽尺寸</p><p>　　氧氣轉(zhuǎn)爐一般都采用正口爐帽，其主要尺寸有爐帽傾角、爐帽高度和爐口直徑。</p><p><b>　　A 爐口直徑</b></p><p>　　在滿(mǎn)足兌鐵水和加廢鋼的前提下，應(yīng)盡量減

88、少爐口直徑，以降低熱損失，減少空氣吸入，避免影響爐襯壽命和改善爐前操作條件。一般爐口直徑為：</p><p><b>　?。?－6）</b></p><p><b>　　B 爐帽傾角</b></p><p>　　傾角過(guò)小，爐帽砌磚容易塌落；傾角過(guò)大，則出鋼時(shí)易從爐口流渣。一般為60°～68°，大轉(zhuǎn)爐取下

89、限，小轉(zhuǎn)爐取上限。本設(shè)計(jì)取60°。</p><p><b>　　C 爐帽高度H帽</b></p><p>　　爐帽的總高度是截錐體高度與爐口直線(xiàn)段高度之和。直線(xiàn)段H直一般為300～400 mm。其計(jì)算公式如下：</p><p>　　H帽＝H斜+H直＝1/2（D-d口）+(300~400)＝1/2（5745-2585）tg60+350=

90、3090mm </p><p><b>　　(4－7)</b></p><p>　　4.2.3.4 爐身尺寸</p><p>　　轉(zhuǎn)爐在熔池面以上爐帽以下的圓筒柱體部分稱(chēng)為爐身。爐身高度H身可按下式計(jì)算：</p><p>　　V總＝公稱(chēng)容量×爐容比＝250×0.90＝225 </p>

91、<p>　　V帽＝V臺(tái)+V直＝H臺(tái)（D2+Dd口+）+</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　＝39040+1.8386=69.73 m3 (4-9)</p><p>　　V身＝V總-V帽-V熔＝180-41.236-31.506=107

92、.234 m3 (4-10)</p><p>　　4.2.3.5 出鋼口尺寸</p><p>　　出鋼口主要參數(shù)包括出鋼口位置、出鋼口角度及出鋼口直徑。</p><p><b>　　A 出鋼口位置</b></p><p>　　出鋼時(shí)出鋼口應(yīng)處于鋼液最深處，這樣鋼水容易出凈，又不易下渣。出

93、鋼口位置設(shè)在爐帽和爐身內(nèi)襯的交界處。</p><p><b>　　B 出鋼口角度</b></p><p>　　出鋼口角度是指出鋼口中心線(xiàn)與水平線(xiàn)的夾角，其大小應(yīng)考慮縮短出鋼口長(zhǎng)度，有利維修、減少鋼水二次氧化及熱損失，所以出鋼口的角度在15°～25°，國(guó)外不少轉(zhuǎn)爐采用0°。設(shè)計(jì)采用15°角的出鋼口。</p><

94、p>　　C 出鋼口直徑.可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</p><p><b>　　(4-12)</b></p><p>　　式中 —出鋼口直徑，cm；</p><p>　　G——轉(zhuǎn)爐的公稱(chēng)噸位，t。</p><p>　　4.2.3.6 爐襯材質(zhì)及爐襯厚度的確定</p><p>　　爐襯材質(zhì)一般分

95、為工作層、填料層和永久層（有的沒(méi)有填料層）。本課題無(wú)填料層。材質(zhì)分別為焦油白云石磚或焦油鎂砂磚、鎂砂、鎂磚。各部分爐襯和爐殼鋼板厚度可參照表4－5和表4－6所示。</p><p>　　表4－5 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度</p><p>　　表4－6 轉(zhuǎn)爐爐殼鋼板厚度</p><p>　　4.2.3.7 耳軸位置的確定</p><p>　　取耳因地制宜發(fā)從

96、爐底鋼板外表面算起的爐子全高的0.52倍。</p><p>　　4.2.3.8 爐子的高寬比</p><p>　　H總＝H帽+H身+H缺+爐底爐襯厚度+爐底鋼板厚度</p><p>　　＝2067+3693+1310+1100+60＝8270mm</p><p>　　D殼＝D+爐身兩邊爐襯的厚度＝4570+（1650+170）＝6275mm&

97、lt;/p><p>　　H總/D殼=8240/6275=1.31</p><p>　　4.2.3.9 轉(zhuǎn)爐爐型參數(shù)（見(jiàn)表4－7）</p><p>　　表4－7 轉(zhuǎn)爐爐型參數(shù)</p><p>　　4.3 轉(zhuǎn)爐設(shè)備及修砌</p><p>　　轉(zhuǎn)爐設(shè)備主要由轉(zhuǎn)爐爐體、支撐系統(tǒng)及其傾動(dòng)系統(tǒng)組成（如圖4－1所示）。</p>

98、;<p>　　4.3.1 轉(zhuǎn)爐爐體</p><p>　　爐體分為爐底、爐身、爐帽三部分，均由爐襯和相應(yīng)的鋼板外殼構(gòu)成。</p><p>　?。?）爐襯：分為三層：永久層、工作層、填充層，爐殼與永久層之間為石棉板。</p><p>　　1）永久層：主要是保護(hù)爐殼鋼板；</p><p>　　2）填充層：用焦油鎂砂搗打而成。其作用是為

99、了減輕工作層受熱膨脹對(duì)爐殼的壓力和便于拆爐；</p><p>　　3）工作層：它承受高溫及溫度波動(dòng)、化學(xué)侵蝕、機(jī)械沖刷和沖擊等作用。</p><p>　?。?）爐殼：為了適應(yīng)高溫頻繁作業(yè)的特點(diǎn)，要求爐殼在高溫下不變形、在熱應(yīng)力作用下不破裂，必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度。轉(zhuǎn)爐爐殼是由普通鍋爐鋼板，或低合金鋼板焊接而成的（如圖4－2所示）。</p><p>　　4.3.2

100、爐體支承及傾動(dòng)設(shè)備</p><p>　?。?）爐體支承系統(tǒng)設(shè)備</p><p>　　包括：托圈部件、爐體和托圈的連接裝置、支承托圈的軸承和軸承座。</p><p><b>　　1）托圈與耳軸</b></p><p>　　托圈主要起支撐爐體和傳遞傾動(dòng)力矩的作用。它由銅板焊成的，斷面呈矩形的中空環(huán)。托圈兩側(cè)固結(jié)著兩根耳軸。為

101、使?fàn)t殼熱膨脹時(shí)不受限制和通風(fēng)冷卻，在爐殼與托圈之間留有100～150 mm間隙。</p><p>　　耳軸作成空心，可通水冷卻。冷卻水經(jīng)過(guò)耳軸、托圈，直到爐口水箱。</p><p>　　2）爐體與托圈的聯(lián)接</p><p>　　爐殼與托圈因受熱膨脹不同而在徑向和軸向出現(xiàn)差動(dòng)位移，可采用懸掛支撐盤(pán)裝置聯(lián)接。</p><p><b>　

102、?。?）傾動(dòng)設(shè)備</b></p><p><b>　　1）設(shè)備要求</b></p><p>　　轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械是處于高溫多塵的環(huán)境下工作，冶煉工藝對(duì)傾動(dòng)機(jī)械的要求主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)角度</b></p><p>　　能使?fàn)t體正反轉(zhuǎn)動(dòng)360°，

103、并能平穩(wěn)而又準(zhǔn)確地停留在任一傾角位置上，以滿(mǎn)足兌鐵水、加廢鋼、取樣、測(cè)溫、出鋼、倒渣、補(bǔ)爐等各項(xiàng)工藝操作的要求。并且要與氧槍、副槍、爐下鋼包車(chē)、煙罩等設(shè)備有連鎖裝置。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)速度</b></p><p>　　轉(zhuǎn)爐應(yīng)具有兩種以上的傾動(dòng)速度。一般采用可無(wú)級(jí)調(diào)速轉(zhuǎn)速在0.15～1.5 r/min。</p><p><b

104、>　　2)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　采用全懸掛式傾動(dòng)機(jī)械，把全部裝置懸掛在耳軸外伸端上。</p><p>　　4.3.3 轉(zhuǎn)爐爐襯修砌及修砌設(shè)備</p><p><b>　?。?）采用上修法；</b></p><p>　?。?）修砌設(shè)備為修爐塔。</p><p>

105、<b>　　4.3.4 補(bǔ)爐</b></p><p>　　采用濺渣和噴補(bǔ)相結(jié)合的工藝措施，從而提高爐齡。濺渣是通過(guò)氧槍使用氮?dú)鈱t渣濺起，使其粘補(bǔ)至爐襯上。</p><p>　　濺渣護(hù)爐技術(shù)的實(shí)施及效果</p><p><b>　　A 冶煉造渣情況</b></p><p>　　(1)冶煉造渣情況如下

106、:保證活性石灰加入量,使?fàn)t渣堿度達(dá)到3.0～3.5,第一批造渣料應(yīng)為總量的2/3,保證吹煉前期盡快形成堿性渣。</p><p>　　(2)要求終點(diǎn)渣MgO含量8%～15%,每爐頭批料加1.5～3t輕燒鎂球或3～4t輕燒白云石,終點(diǎn)降溫提倡使用菱鎂石。</p><p>　?。?）保證濺渣所需要的供氧壓力，優(yōu)化濺渣參數(shù)。供氧強(qiáng)度（標(biāo)態(tài)）為2.7～2.9m3/(t·min)，濺渣槍位（

107、距爐底）為2.0～2.8m。</p><p><b>　　B 調(diào)整爐渣</b></p><p>　　濺渣時(shí)，通常對(duì)爐渣進(jìn)行調(diào)整，目的之一是降低爐渣過(guò)熱度，縮短時(shí)間，二是提高熔點(diǎn)和濺渣層的保護(hù)效果，調(diào)渣劑可使用菱鎂石等鎂基材料。</p><p>　　在濺渣前加入菱鎂石容易粘附于爐底上，最佳時(shí)間是在氧槍降到濺渣吹氮位置時(shí)開(kāi)始加菱鎂石。因?yàn)榇藭r(shí)的爐渣

108、有較高的溫度，有利于菱鎂石分解。調(diào)渣劑加入量過(guò)大時(shí)，應(yīng)分批加入，每批數(shù)量為0.3～0.5t。</p><p><b>　　C 濺渣操作</b></p><p>　　濺渣操作的要點(diǎn)如下：</p><p>　?。?）爐內(nèi)有剩鋼時(shí)，嚴(yán)禁濺渣護(hù)爐，否則，鋼水的濺起不僅影響濺渣護(hù)爐效果，而且還會(huì)造成噴槍結(jié)瘤。</p><p>　　

109、（2）倒?fàn)t及出鋼過(guò)程注意觀(guān)察爐渣狀況，根據(jù)爐渣溫度和流動(dòng)性確定調(diào)渣劑的加入量。</p><p>　?。?）將氧槍操作方式選至吹氮方式；氧槍工作方式選至現(xiàn)場(chǎng)方式；微機(jī)操作畫(huà)面顯示氮?dú)夥派㈤y打開(kāi)，切斷閥關(guān)閉。</p><p>　?。?）出鋼后將爐體搖至零位，降槍至噴頭標(biāo)高約10m時(shí)開(kāi)氮?dú)馇袚Q閥，在濺渣槍位持續(xù)吹氮時(shí)，同時(shí)加入調(diào)渣劑，如吹1min時(shí)不見(jiàn)起渣，應(yīng)補(bǔ)加調(diào)渣劑。</p>

110、<p>　　（5）當(dāng)爐口上方濺起的渣粒明顯減少時(shí)開(kāi)始抬槍?zhuān)瑖婎^抬至標(biāo)高8m時(shí)關(guān)閉氮?dú)馇袚Q閥。</p><p>　?。?）倒掉爐內(nèi)殘?jiān)?，觀(guān)察濺渣效果，檢查是否存在薄弱部位需要特殊注意或噴補(bǔ)，完成后將切換開(kāi)關(guān)切換至供氧操作方式。</p><p><b>　　D 濺渣效果</b></p><p>　　大幅度提高轉(zhuǎn)爐爐齡；</p>

111、<p><b>　　可以提高經(jīng)濟(jì)效益；</b></p><p>　　可以降低耐火材料的消耗；</p><p>　　只要渣中MgO控制合適，吹煉終點(diǎn)時(shí)鋼中P、S、N、O含量都不會(huì)增加，對(duì)鋼質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生影響。</p><p>　　當(dāng)濺渣后檢查存在一些薄弱部位需要特殊噴補(bǔ)。</p><p>　　爐襯噴補(bǔ)是通過(guò)噴補(bǔ)設(shè)

112、備把噴補(bǔ)料噴射向爐襯蝕損嚴(yán)重的部位形成新的耐火材料燒結(jié)層的護(hù)爐技術(shù)。其原理是將噴補(bǔ)材料噴吹附著在爐襯表面，進(jìn)而燒結(jié)成一體。噴補(bǔ)方法分</p><p>　　為濕法、半干法及火焰噴補(bǔ)法等。</p><p>　　5 轉(zhuǎn)爐供氧及氧槍設(shè)計(jì)</p><p><b>　　5.1 供氧設(shè)備</b></p><p>　　5.1.1 供氧系

113、統(tǒng)工藝流程</p><p>　　供氧系統(tǒng)是由制氧機(jī)、加壓機(jī)、中壓貯氣罐、輸氧管、控制閘閥、測(cè)量計(jì)器、氧槍等主要設(shè)備組成。</p><p>　　供氧系統(tǒng)工藝流程為：</p><p>　　制氧→貯氣→輸氧→氧槍→吹煉</p><p>　　圖5－1即為供氧系統(tǒng)工藝示意圖。</p><p>　　5.1.2 車(chē)間需氧量計(jì)算<

114、;/p><p>　　氧氣轉(zhuǎn)爐車(chē)間每小時(shí)平均耗氧量取決于車(chē)間轉(zhuǎn)爐座數(shù)、噸位大小、每噸良坯耗氧定額和吹煉周期的長(zhǎng)短。</p><p>　　氧氣轉(zhuǎn)爐吹煉的周期性很強(qiáng)，一般吹氧時(shí)間僅占冶煉周期一半左右。因此在吹氧時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)氧氣的高峰負(fù)荷。故需根據(jù)工藝過(guò)程計(jì)算出轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的平均耗氧量和高峰耗氧量，以此為依據(jù)選擇氧機(jī)的能力（標(biāo)態(tài)）m3/h和臺(tái)數(shù)。本設(shè)計(jì)中采用的是“二吹一”方案。</p>

115、<p>　　5.1.2.1 車(chē)間轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)的小時(shí)氧耗量</p><p><b>　　A 平均氧耗量</b></p><p>　　即：Q平＝＝13700m/h</p><p><b>　　B 高峰氧耗量</b></p><p><b>　　高峰氧耗量＝</b></

116、p><p><b>　　即：Q＝＝/h</b></p><p>　　5.1.3 制氧機(jī)的選擇</p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)爐車(chē)間的需氧量來(lái)選擇制氧機(jī)，本處為300t轉(zhuǎn)爐經(jīng)常吹煉爐為1座，選取2臺(tái)26000m3/h的制氧機(jī)供全廠(chǎng)用。</p><p><b>　　5.2 氧槍設(shè)計(jì)</b></p>

117、<p>　　氧槍又稱(chēng)噴槍或吹氧管，它是轉(zhuǎn)爐吹氧設(shè)備中關(guān)鍵性部件。其構(gòu)造如圖5－2所示。</p><p>　　氧槍是由噴嘴和槍身兩部分組成。轉(zhuǎn)爐內(nèi)反應(yīng)區(qū)的溫度高達(dá)2000～2600℃。在吹煉過(guò)程中，氧槍不僅要承受熔池中爐氣、爐襯的輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)的復(fù)雜熱交換作用，而且由于熔池內(nèi)激烈的化學(xué)反應(yīng)造成了鋼液、爐渣對(duì)氧槍的沖刷作用。所以要求氧槍要有良好的水冷系統(tǒng)和牢固的金屬結(jié)構(gòu)，保證氧槍能夠耐高溫、抗沖刷侵蝕和

118、振動(dòng)，加工制造方便等。</p><p>　　從5-2可知，槍身是由三層同心鋼管組成。內(nèi)管是氧氣通道，內(nèi)層管與中層管之間是冷卻水的進(jìn)水通道；中層管與外層管之間是冷卻水的出水通道。自從氧氣轉(zhuǎn)爐問(wèn)世以來(lái)，氧槍噴嘴的結(jié)構(gòu)有了很大的發(fā)展。氧氣轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)大多采用單孔拉瓦爾型噴嘴，隨著轉(zhuǎn)爐噸位增加，目前國(guó)內(nèi)外普遍地采用了多孔噴嘴。</p><p>　　5.2.1 噴嘴類(lèi)型的選擇與主要尺寸計(jì)算<

119、/p><p>　　5.2.1.1 噴嘴的類(lèi)型</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的是拉瓦爾型的噴嘴，噴孔數(shù)確定為四孔，整個(gè)噴嘴由收縮段、喉口段、擴(kuò)張段三部分構(gòu)成。喉口處于收縮段和擴(kuò)張段的交界，此處截面積最小，通常把喉口直徑稱(chēng)為臨界直徑，把該處的面積稱(chēng)為臨界斷面積。</p><p>　　5.2.1.2 噴嘴主要尺寸的確定</p><p>　?。?）供氧

120、量計(jì)算 根據(jù)物料平衡計(jì)算可得，每噸金屬氧耗量為46.84 m3，氧氣利用率取85%，轉(zhuǎn)爐金屬收得率為922%，則轉(zhuǎn)爐噸鋼氧耗量由計(jì)算可得約為60 m3/t，若吹氧時(shí)間為20 min，則供氧量有：</p><p><b>　　即：Q＝</b></p><p>　?。?）噴嘴出口馬赫數(shù) 馬赫數(shù)值的大小決定噴嘴氧氣出口速度，即決定氧射流對(duì)熔池的沖擊能力。選用過(guò)大，則噴濺

121、大，清渣費(fèi)時(shí)，熱損失增大，增大渣料消耗及金屬損失，而且轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯及爐底易損壞；選用過(guò)低，由于攪拌作用減弱，氧的利用率低，渣中TFe含量高，也會(huì)引起噴濺。當(dāng)馬赫數(shù)Ma＞2.0時(shí)隨馬赫數(shù)的增長(zhǎng)氧氣的出口速度增加變慢，要求更高理論設(shè)計(jì)氧壓，這樣，無(wú)疑在技術(shù)上不夠合理，經(jīng)濟(jì)上也不劃算。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中馬赫數(shù)選用Ma＝2.1。</p><p>　?。?）噴孔夾角 本設(shè)計(jì)中由于是采用的五

122、孔噴嘴，故宜選用噴孔夾角。</p><p>　　（4）確定設(shè)計(jì)工況氧壓 </p><p>　　查等熵流表，當(dāng)Ma＝2.1，P/P0＝0.1094，P＝0.0981 MPa</p><p><b>　　P0＝</b></p><p><b>　　(5)計(jì)算喉口直徑</b></p>&l

123、t;p>　　每孔氧流量（標(biāo)態(tài)）應(yīng)用公式</p><p>　　令CD＝0.95，T0＝273+35＝308 k, P0=0.90 MPa，代入上式：</p><p>　　250＝1.782×0.95×</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　則＝3.75 cm≈38mm<

124、;/p><p><b>　　(6)計(jì)算出口直徑</b></p><p>　　依據(jù)Ma＝2.10查等熵流表得A/A喉＝1.837</p><p><b>　　A＝1.837×</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　?。?）

125、計(jì)算擴(kuò)張段長(zhǎng)度</p><p><b>　　取半錐角為5°：</b></p><p>　　tg5°＝/L </p><p>　?。?）計(jì)算收縮段長(zhǎng)度 </p><p>　　L收＝1.2