【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?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盡可能在當?shù)鼗驀鴥?nèi)取得供應?？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）設計應充分體現(xiàn)社會主義制度對勞動者安全與健康的關懷，應把環(huán)境保護提到重要的位置。所有的生產(chǎn)流程、車間布置的設備等的設計都必須考慮應有的安全措施和勞動保護。特別是“三廢”的排除不應影響職工住宅區(qū)和附近居民點的生活與健康。嚴格按環(huán)境保護法辦事，嚴禁污染環(huán)境。 設計內(nèi)容設計內(nèi)容包括：產(chǎn)品方案確定，轉爐爐型設計（轉爐公稱容量及座數(shù)確定、爐型尺寸計算等），氧槍設計，轉爐主廠房的設計（車間設備選擇及布置，各跨間的設計），輔助系統(tǒng)的設計等。 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?；亍保屎怅栍址Q“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、代表鋼號及其化學成分本設計冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學成分見表21所示。表21 冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學成分鋼種鋼號化學成分/%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，其斷面應為250mm1600mm，如果是生產(chǎn)板材，則應采用板坯。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 轉爐車間作業(yè)指標 轉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），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，可求出轉爐煉一爐鋼的平均冶煉時間，見表24。表23 轉爐冶煉周期和吹氧時間推薦值轉爐公稱噸位/t＜3030～100＞100備 注冶煉周期/min28～3232～3838～45結合供氧強度、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 轉爐作業(yè)率轉爐作業(yè)率：指轉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），準備（指修補出鋼口及貼補爐襯渣線處，清除爐口結鐵、更換氧槍等），等待（指吊車對準，等鐵水以及調(diào)度的不平衡）和設備故障。由于采用濺渣護爐技術，轉爐作業(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%。本設計選取轉爐作業(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。 轉爐壽命及爐子冷修時間轉爐壽命是指轉爐在一個爐役期內(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。按設計部門推薦，每個環(huán)節(jié)所需的時間如表15所示。 表15 轉爐冷修計劃 h冷 卻拆 爐檢修煙罩砌 爐烘 爐合 計88524 轉爐容量和座數(shù)的確定按轉爐“一吹一”方案考慮，年出鋼爐數(shù)為：根據(jù)上面計算結果并參照轉爐系列，確定轉爐公稱容量為爐子容量應和國家標準澆注起重機的起重能力相適應。即吊車的起重能力必須大于轉爐最大出鋼量和鋼包（有襯）的重量之和，并應有一定的富余能力。參見表16所示。表16 與轉爐配套的鋼包容量和澆注起重機的配合轉爐公稱容量/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轉爐座數(shù)的確定。為了減少車間內(nèi)的設備互相干擾，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。本設計選定1座公稱容量為250的頂?shù)讖痛缔D爐，采用“一吹一”方案。第3章 爐型及氧槍設計計算 轉爐爐型設計 爐型的選擇轉爐爐型是指轉爐砌筑后的內(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)模所確定的轉爐噸位、原材料條件，并對已投產(chǎn)的各類型轉爐進行調(diào)查，了解生產(chǎn)情況，爐襯侵蝕情況和供氧參數(shù)與爐型的關系，為爐型選擇提供實際數(shù)據(jù)。選擇爐型應考慮因素如下：(1)要求爐型有利于煉鋼物理化學反應的順利進行，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爐相比，它有較大的直徑，有利于反應的進行，多用于200t以下的轉爐。這種爐型使用較多，我國鞍鋼150t轉爐、攀鋼120t轉爐都是這種爐型。我國1993年5月1日新頒布的YB9058—92《煉鋼工藝設計技術規(guī)定》提出：≥150t的轉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，利于物理化學反應。在同樣熔池深度情況下，如底部尺寸適當，熔池直徑會比筒球型大些，反應面積有所增加，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。我國大型轉爐均采用這種爐型，如寶鋼300t轉爐、首鋼210t轉爐均為錐球型。截錐型熔池為截頭圓錐體。其特點是結構簡單，熔池為平底，易于砌筑。在一定的反應面積下可保證熔池深度，適用于小型轉爐，我國過去已建成的30t以下的小轉爐應用較多。冶金部技術規(guī)定中提出“公稱噸位不大于100t的轉爐可采用截錐型活爐底”。國外很少有這種爐型。本設計轉爐的公稱容量是250t，選用錐球型死爐底。 爐型的主要參數(shù) 爐容比轉爐的爐容比又稱為容積系數(shù)，以V/T表示，即轉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)激烈的物理化學反應的需要，從而能獲得較好的技術經(jīng)濟效果和勞動條件。爐容比過大，增加設備重量、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)沒有足夠的反應空間，勢必引起噴濺，對爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導致金屬消耗增多，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，爐容比應相應增大。若采用鐵水預處理工藝時，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空間，爐容比相應增大些；(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，則爐容比可適當選擇小些。爐容比還與氧槍噴嘴結構有關。由于頂?shù)讖痛缔D爐吹煉比較平穩(wěn)，噴濺較少，因此，復吹轉爐的爐容比可以比頂吹轉爐稍小?！?，小轉爐取上限，大轉爐則取下限。 高寬比高寬比指轉爐總高與爐殼外徑之比，用H總/D殼表示。一般是在爐型設計完成以后，對H總/D殼進行核算。必須防止兩種傾向：轉爐爐體過于細長，必然導致廠房高度和相關設備的高度有所增加，使基建投資和設備費用增加；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，高寬比是轉爐設計是否合理、各參數(shù)選擇是否恰當?shù)囊粋€尺度。復吹轉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地比頂吹轉爐低，從而使復吹轉爐的高寬比比頂吹轉爐可以稍小些。復吹轉爐的高寬(徑）～，小轉爐取上限，大轉爐取下限。 爐型主要尺寸的確定新轉爐的爐型和各部位尺寸可根據(jù)經(jīng)驗公式計算，結合現(xiàn)有轉爐的生產(chǎn)實際，并通過模型試驗來確定。筒球型轉爐主要尺寸如圖32所示。 熔池直徑D熔池直徑指轉爐熔池在平靜狀態(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。我國設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——轉爐公稱噸位，t。公式3－1適用于小轉爐的爐型計算。公式3－2適用于大型轉爐爐型的計算。本設計計算 D＝＝ m選取D為6290mm。表31 比例系數(shù)K的推薦值轉爐公稱噸位/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，應盡量減少爐口直徑，以降低熱損