【正文】 決供水、供電、供氣、交通運輸及職工文化生活福利等方面的投資。（4）充分利用當(dāng)?shù)匚镔|(zhì)資源和發(fā)揮現(xiàn)有工業(yè)基地的潛力。如生產(chǎn)和基建所需的一切物資應(yīng)盡可能在當(dāng)?shù)鼗驀鴥?nèi)取得供應(yīng)?？紤]靠近現(xiàn)有工業(yè)基地建廠，以促進對原材料、動力和半成品的供銷協(xié)作與生產(chǎn)協(xié)作，并有利于組織廢料利用的生產(chǎn)。 （5）設(shè)計應(yīng)充分體現(xiàn)社會主義制度對勞動者安全與健康的關(guān)懷，應(yīng)把環(huán)境保護提到重要的位置。所有的生產(chǎn)流程、車間布置的設(shè)備等的設(shè)計都必須考慮應(yīng)有的安全措施和勞動保護。特別是“三廢”的排除不應(yīng)影響職工住宅區(qū)和附近居民點的生活與健康。嚴(yán)格按環(huán)境保護法辦事，嚴(yán)禁污染環(huán)境。 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容包括：產(chǎn)品方案確定，轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計（轉(zhuǎn)爐公稱容量及座數(shù)確定、爐型尺寸計算等），氧槍設(shè)計，轉(zhuǎn)爐主廠房的設(shè)計（車間設(shè)備選擇及布置，各跨間的設(shè)計），輔助系統(tǒng)的設(shè)計等。 建廠地理條件衡陽市位于湖南省東南部，湘江中游，東鄰株洲，南抵郴州，西南接永州，西北挨邵陽，北達婁底、湘潭，面積15310平方公里。衡陽景色優(yōu)美、氣候溫和衡陽是一座有著二千多年歷史的名城，地處五岳獨秀南岳衡山之南，傳說“北雁南飛、至此歇翅停回”，故衡陽又稱“雁城”。衡陽歷來是“南北要沖，兩廣咽喉”，交通極為發(fā)達，京廣和湘桂兩條鐵路干線在此交匯，京珠高速公路、107和322國道以及連接湘、贛、閩三省的“三南公路”貫穿全境。湘江航道建成后，千噸級貨船可常年直達長江。航空方面，衡陽機場正在籌建之中，衡陽距長沙黃花國際機場200公里，長沙與國內(nèi)主要城市都有直達航班，并已開通長沙至香港、澳門、曼谷直達航班。 產(chǎn)品方案 煉鋼產(chǎn)品方案主要取決于軋鋼對坯料的要求，同時也要考慮到目前轉(zhuǎn)爐所能冶煉的品種，連鑄所能澆鑄的鑄坯斷面及尺寸(坯重)，以及它們各自在技術(shù)上和經(jīng)濟上的合理性，使煉鋼能力與軋鋼能力相平衡。另外，也要考慮煉鋼對鐵水成分及溫度、廢鋼以及其它原材料的要求。在制定產(chǎn)品方案時必須把技術(shù)上的先進性、可靠性和經(jīng)濟上的合理性很好地統(tǒng)一起來。一般來說，煉鋼產(chǎn)品方案盡量希望品種單一，批量大，產(chǎn)量相對穩(wěn)定，并留有一定的生產(chǎn)潛力。在制定金屬平衡時。要考慮各個工序相應(yīng)的合格產(chǎn)品收得率，其方法一般是根據(jù)鋼材產(chǎn)品方案按軋鋼煉鋼煉鐵的順序逆向逐步推算出來。為了制定煉鋼產(chǎn)品方案，首先要把鋼鐵聯(lián)合企業(yè)三大主體車間的生產(chǎn)計劃流程作出，然后根據(jù)軋材要求，最終確定煉鋼產(chǎn)品方案。當(dāng)然，煉鋼產(chǎn)品方案中鑄坯的總產(chǎn)量必須保持在上述生產(chǎn)計劃流程中的總產(chǎn)量之內(nèi)。 冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學(xué)成分本設(shè)計冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學(xué)成分見表21所示。表21 冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學(xué)成分鋼種鋼號化學(xué)成分/%CSiMnPSCuAl普碳鋼Q235～～～≤≤≤－Q275～～～≤≤≤－低合金鋼16Mn～～～≤≤≤－20MnSi～～～≤≤≤－硅鋼熱軋硅鋼≤～≤≤≤－～冷軋硅鋼≤～～～～－≤ 產(chǎn)品方案本設(shè)計的產(chǎn)品方案見表22所示。表22 產(chǎn)品方案鋼 種連鑄坯產(chǎn)量/(萬ta1)生產(chǎn)比例/%精煉方式普 碳 鋼100吹氬或LF低合金鋼120LF或LF+VD硅 鋼40RH總 計260100說明：①本設(shè)計連鑄比100%；精煉比100%；%。②連鑄坯規(guī)格：鑄坯斷面尺寸（mm2），取決于軋材產(chǎn)品類型和軋機的規(guī)格，如果是生產(chǎn)型材（角鋼、工字鋼、輕軌鋼、圓鋼等），軋機為1700軋機，可采用方形鑄坯，其斷面應(yīng)為250mm1600mm，如果是生產(chǎn)板材，則應(yīng)采用板坯。鑄坯定尺長度，取決于加熱的尺寸，、6m等。鑄坯單重。 金屬平衡（見圖21，圖中數(shù)據(jù)單位：萬t）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）合格坯260（%）（%）（%）圖21 金屬平衡圖 轉(zhuǎn)爐車間作業(yè)指標(biāo) 轉(zhuǎn)爐冶煉周期指每煉一爐鋼所需要的總時間，即兩次出鋼之間的時間。它包括吹煉時間（即吹氧時間，與供氧強度有關(guān)），輔助時間（兌鐵水、加廢鋼、取樣、測溫、倒渣、出鋼和補爐等），以及耽誤時間（檢查爐襯、清理爐口、因調(diào)度不及時的等待，設(shè)備臨時故障）等三部分。冶煉周期的長短，隨爐容量大小，鐵水條件，吹煉工藝操作和設(shè)備裝備水平而變動，冶煉周期一般為30～40min，最快25min，其中吹氧時間14～18min。冶煉周期是決定轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)率的最主要的因素。推薦值見表23。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間，見表24。表23 轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時間推薦值轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t＜3030～100＞100備 注冶煉周期/min28～3232～3838～45結(jié)合供氧強度、鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定吹氧時間/min12～1614～1816～20表24 轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時間平均冶煉時間/min煉一爐鋼的時間/min裝料吹氧輔助時間出鋼倒渣合計5188533939 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率轉(zhuǎn)爐作業(yè)率：指轉(zhuǎn)爐一年的有效工作天數(shù)與日歷天數(shù)之比。爐子非作業(yè)天數(shù)，包括計劃停爐（指定期檢修），準(zhǔn)備（指修補出鋼口及貼補爐襯渣線處，清除爐口結(jié)鐵、更換氧槍等），等待（指吊車對準(zhǔn)，等鐵水以及調(diào)度的不平衡）和設(shè)備故障。由于采用濺渣護爐技術(shù)，轉(zhuǎn)爐作業(yè)率可顯著提高。一般非作業(yè)天數(shù)波動在10～35天，即作業(yè)率為90%～97%。本設(shè)計選取轉(zhuǎn)爐作業(yè)率95%。 鑄坯收得率鑄坯收得率：指爐產(chǎn)合格鑄坯與爐產(chǎn)鋼水量之比。 轉(zhuǎn)爐壽命及爐子冷修時間轉(zhuǎn)爐壽命是指轉(zhuǎn)爐在一個爐役期內(nèi)煉鋼的爐數(shù)。主要取決于爐襯材料和吹煉過程中的維護情況。設(shè)計時爐齡可取20000～25000爐。上修爐方式爐底采用固定式死爐底，適用于大型轉(zhuǎn)爐，下修爐方式采用可拆卸活動爐底?？刹鹦稜t底又有大爐底和小爐底之分。轉(zhuǎn)爐的冷修過程，包括冷卻、拆爐、檢修煙罩、砌爐、烘爐等幾個步驟。按設(shè)計部門推薦，每個環(huán)節(jié)所需的時間如表15所示。 表15 轉(zhuǎn)爐冷修計劃 h冷 卻拆 爐檢修煙罩砌 爐烘 爐合 計88524 轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的確定按轉(zhuǎn)爐“一吹一”方案考慮，年出鋼爐數(shù)為：根據(jù)上面計算結(jié)果并參照轉(zhuǎn)爐系列，確定轉(zhuǎn)爐公稱容量為爐子容量應(yīng)和國家標(biāo)準(zhǔn)澆注起重機的起重能力相適應(yīng)。即吊車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，并應(yīng)有一定的富余能力。參見表16所示。表16 與轉(zhuǎn)爐配套的鋼包容量和澆注起重機的配合轉(zhuǎn)爐公稱容量/t50100120150200250300最大出鋼量/t60120150180220275320鋼包容量/t60120150180220275320澆注起重機/t100/32180/63/20225/63/20280/80/20360/100/20400/100/20450/100/20轉(zhuǎn)爐座數(shù)的確定。為了減少車間內(nèi)的設(shè)備互相干擾，爐子座數(shù)不宜太多，但必須保持車間內(nèi)始終有固定數(shù)目的爐子在吹煉，以發(fā)揮生產(chǎn)潛力。本設(shè)計選定1座公稱容量為250的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用“一吹一”方案。第3章 爐型及氧槍設(shè)計計算 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計 爐型的選擇轉(zhuǎn)爐爐型是指轉(zhuǎn)爐砌筑后的內(nèi)部形狀。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。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，并對已投產(chǎn)的各類型轉(zhuǎn)爐進行調(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，為爐型選擇提供實際數(shù)據(jù)。選擇爐型應(yīng)考慮因素如下：(1)要求爐型有利于煉鋼物理化學(xué)反應(yīng)的順利進行，有利于金屬液、爐渣、爐氣的運動，有利于熔池的均勻攪拌；(2)有較高的爐襯壽命；(3)爐內(nèi)噴濺物要少，金屬消耗要低；(4)爐襯砌筑和維護方便，爐殼容易加工制造；(5)能夠改善勞動條件和提高作業(yè)率。隨公稱噸位的增大，爐型由細長型向矮胖型方向發(fā)展。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。如圖31所示。筒球型熔池是由圓柱體和球缺體組合而成。它的優(yōu)點是爐型簡單，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)的進行，多用于200t以下的轉(zhuǎn)爐。這種爐型使用較多，我國鞍鋼150t轉(zhuǎn)爐、攀鋼120t轉(zhuǎn)爐都是這種爐型。我國1993年5月1日新頒布的YB9058—92《煉鋼工藝設(shè)計技術(shù)規(guī)定》提出：≥150t的轉(zhuǎn)爐采用筒球型死爐底。錐球型熔池由球缺體和截頭圓錐體組成。與相同噸位的筒球型比較，錐球型熔池加深了，有利于保護爐底。其內(nèi)型更適合于鋼水的運動，利于物理化學(xué)反應(yīng)。在同樣熔池深度情況下，如底部尺寸適當(dāng)，熔池直徑會比筒球型大些，反應(yīng)面積有所增加，有利于脫除P、S。但由于大的熔池直徑需靠增大爐殼來實現(xiàn)，所以同等條件下，其投資高于筒球型爐子。我國大型轉(zhuǎn)爐均采用這種爐型，如寶鋼300t轉(zhuǎn)爐、首鋼210t轉(zhuǎn)爐均為錐球型。截錐型熔池為截頭圓錐體。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，熔池為平底，易于砌筑。在一定的反應(yīng)面積下可保證熔池深度，適用于小型轉(zhuǎn)爐，我國過去已建成的30t以下的小轉(zhuǎn)爐應(yīng)用較多。冶金部技術(shù)規(guī)定中提出“公稱噸位不大于100t的轉(zhuǎn)爐可采用截錐型活爐底”。國外很少有這種爐型。本設(shè)計轉(zhuǎn)爐的公稱容量是250t，選用錐球型死爐底。 爐型的主要參數(shù) 爐容比轉(zhuǎn)爐的爐容比又稱為容積系數(shù)，以V/T表示，即轉(zhuǎn)爐的工作容積與公稱噸位之比。它表示每單位公稱噸位所需轉(zhuǎn)爐有效冶煉空間的體積，其單位是m3/t。合適的爐容比，能夠滿足吹煉過程中爐內(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)濟效果和勞動條件。爐容比過大，增加設(shè)備重量、廠房高度，耐火材料消耗也增加，因而使整個車間費用增加，成本較高；而爐容比過小，爐內(nèi)沒有足夠的反應(yīng)空間，勢必引起噴濺，對爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導(dǎo)致金屬消耗增多，爐襯壽命降低，不利于提高生產(chǎn)率。選擇爐容比時應(yīng)考慮以下因素：(1)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，爐容比可以小些；(2)供氧強度。供氧強度增大時，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；(3)冷卻劑的種類。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。爐容比還與氧槍噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉比較平穩(wěn)，噴濺較少，因此，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可以比頂吹轉(zhuǎn)爐稍小?！∞D(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐則取下限。 高寬比高寬比指轉(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)計完成以后，對H總/D殼進行核算。必須防止兩種傾向：轉(zhuǎn)爐爐體過于細長，必然導(dǎo)致廠房高度和相關(guān)設(shè)備的高度有所增加，使基建投資和設(shè)備費用增加；過于矮胖的爐型，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)計是否合理、各參數(shù)選擇是否恰當(dāng)?shù)囊粋€尺度。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐由于頂吹射流的一部分反射二次動能為底吹氣流所抵消，因此，鋼渣的噴濺高度相應(yīng)地比頂吹轉(zhuǎn)爐低，從而使復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的高寬比比頂吹轉(zhuǎn)爐可以稍小些。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的高寬(徑）～，小轉(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐取下限。 爐型主要尺寸的確定新轉(zhuǎn)爐的爐型和各部位尺寸可根據(jù)經(jīng)驗公式計算，結(jié)合現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實際，并通過模型試驗來確定。筒球型轉(zhuǎn)爐主要尺寸如圖32所示。 熔池直徑D熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑。它主要與金屬裝入量和吹氧時間有關(guān)。我國設(shè)計部門推薦的熔池直徑計算的經(jīng)驗公式為： （3－1）式中 D——熔池直徑，m； G0——新爐金屬裝入量，t； K——比例系數(shù)，可參考表31來確定； t——吹氧時間，min。Friedl由統(tǒng)計得到如下公式： D＝（） （3－2） 式中 G——轉(zhuǎn)爐公稱噸位，t。公式3－1適用于小轉(zhuǎn)爐的爐型計算。公式3－2適用于大型轉(zhuǎn)爐爐型的計算。本設(shè)計計算 D＝＝ m選取D為6290mm。表31 比例系數(shù)K的推薦值轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t＜3030～100＞100備 注比例系數(shù)K值～～～大噸位取下限、小噸位取上限 熔池深度熔池深度指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時，從金屬液面到爐底的高度。對于一定噸位的轉(zhuǎn)爐，爐型和熔池直徑確定之后，可根據(jù)幾何公式計算熔池深度h0。 錐球型熔池圖33 錐球型熔池各部位尺寸D熔池直徑；d1倒錐臺底面直徑；h1錐臺高度；h2球缺體高度熔池由倒錐臺和球缺兩部分組成，見圖33a，其體積為：根據(jù)統(tǒng)計，球缺曲率半徑，，則。在上述條件下，熔池深度為：因而：計算如下： 爐帽尺寸 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。 A 爐口直徑在滿足兌鐵水和加廢鋼的前提下，應(yīng)盡量減少爐口直徑，以降低熱損