【正文】 普碳鋼 Q235 ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ － Q275 ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ － 低合金鋼 16Mn ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ － 20MnSi ~ ~ ~ ≤ ≤ ≤ － 機(jī)械制造結(jié)構(gòu)鋼 40Cr ~ ~ ~ ≤ ≤ － － 38CrSi ~ ~ ~ ≤ ≤ － － 金屬平衡 年產(chǎn)合格坯 510 萬 t。 1 0 0 1 0 0 % 9 5 %365? ? ? ?轉(zhuǎn) 爐 一 年 有 效 作 業(yè) 天 數(shù) 36518轉(zhuǎn) 爐 作 業(yè) 率 ％ = 365 爐子非作 業(yè)天數(shù)，包括計(jì)劃停爐（指定期檢修），準(zhǔn)備（指修補(bǔ)出鋼口及貼補(bǔ)爐襯渣線處，清除爐口結(jié)鐵、更換氧槍等），等待（指吊車對(duì)準(zhǔn)，等鐵水以及調(diào)度的不平衡）和設(shè)備故障。 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。 熱平衡是計(jì)算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的熱量收入（如鐵水物理熱、化學(xué)熱）和熱量支出（如鋼水、爐渣、爐氣的物理熱、冷卻劑溶化和分解熱）之間的平衡關(guān)系。K 1 熔化潛熱 /kJkg1 元素 C [C]+1/2O2=CO 10950 [C]+O2=CO2 34520 Si [Si]+O2=SiO2 28314 P 2[P]+5/2O2=P2O5 18923 Mn [Mn]+1/2O2=MnO 7020 Fe [Fe]+1/2O2=FeO 5020 [Fe]+3/2O2=Fe2O3 6670 SiO2 SiO2+2CaO=2CaOSiO2 2070 P2O5 P2O5+4CaO=4CaO P2O5 5020 假設(shè)條件 根據(jù)各類轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)實(shí)際過程假設(shè)： （ 1）渣中鐵珠量為渣量的 8%； （ 2）噴濺損失為鐵水量的 1%； （ 3）熔池中碳的氧化生成 90%CO， 10% CO2； （ 4）煙塵量為鐵水量的 %，其中 wFeO 為 77%， wFe2O3=20%； （ 5）爐襯侵蝕量為鐵水量的 %； （ 6）爐氣溫度取 1450℃ ，爐氣中自由氧含量為總爐氣量的 %； （ 7）氧氣成分： %氧氣， %氮?dú)?。為了?jiǎn)化運(yùn)算，以 100 kg 鐵水為計(jì)算基礎(chǔ)。 表 鐵水中元素氧化量、氧化產(chǎn)物量 元素 反應(yīng) 元素氧化量 /kg 耗氧量 /kg 氧化產(chǎn)物量 /kg C [C]+1/2O2=CO 90%= 16/12= 28/12= [C]+O2=CO2 10%= 32/12= 44/12= Si [Si]+O2=SiO2 32/28= 60/28= Mn [Mn]+1/2O2=MnO 16/55= 71/55= P 2[P]+5/2O2=P2O5 80/62= 142/62= S [S]+O2=SO2 1/3= 32/32= 64/32=* S [S]+(CaO)=(CaS)+[O] 2/3= （ 16） /32= 72/32= Fe ［ Fe］ +1/2O2=（ Fe0） 16/56= * 2[Fe]+3/2O2=Fe2O3 48/112= 總計(jì) *注：假定爐內(nèi)氣化脫硫 1/3；鐵的氧化由表 得出。 表 生白云石加入量及成分 成分 質(zhì)量 /kg 成分 質(zhì)量 /kg CaO 355% = MgO 333% = SiO2 33% = Fe2O3 31% = Al2O3 33% = 燒減 35% = 其中：燒減是白云石中 CaCO3 ` MgCO3分解產(chǎn)生的 CO2氣體 。 7）終渣總量及成分 ： 根據(jù)表 ~表 中的數(shù)據(jù)，確定終渣總量及成分，見表 ，若不計(jì)（ FeO）、（ Fe2O3），由表 中可得： CaO+MgO+SiO2+P2O5+MgO+Al2O3+CaF2+CaS= kg 已知 w（ FeO） = 10% ， w(Fe2O3） = 5% ，則其余渣應(yīng)占渣量總數(shù)的 85%。 故 [Fe]氧化量 =56/72+ 112/160 = 表 終渣總量及成分 成分 氧化產(chǎn)物 石灰 /kg 礦石 /kg 白云石/kg 爐襯 /kg 螢石 /kg 總計(jì) /kg % CaO MgO SiO2 P2O5 MnO Al2O3 0． 09 CaF2 11 CaS FeO Fe2O3 總計(jì) 100 冶煉中的吹損計(jì)算 根據(jù)假設(shè)條件，渣中鐵珠量為渣量的 8%，噴濺損失為鐵水量的 1%，煙塵損失為鐵水量的 %。 爐氣量及成分計(jì)算 爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣由 CO、 CO SO H2O、 N2和自由 O2 組成。 表 未加廢鋼和合金時(shí)的物料平衡表 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 鐵水 100 鋼水 石灰 爐渣 白云石 爐氣 礦石 煙塵 螢石 噴濺 爐襯 鐵珠 氧氣 氮?dú)? 總計(jì) 100 總計(jì) 100 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 計(jì)算誤差 =｜收入項(xiàng) —支出項(xiàng)｜ /收入項(xiàng) 100% =｜ —｜ /100%=%. 熱平衡計(jì)算 為了簡(jiǎn)化運(yùn)算，取加入爐內(nèi)的爐料溫度均為 25℃ 。 （ 2）鐵水中元素氧化放熱和成渣熱 根據(jù)表 、表 、表 數(shù)據(jù)計(jì)算如下： [C]+1/2O2=CO 10950 = kJ [C]+O2=CO2 34520 = kJ [Si]+O2=SiO2 28314 = [Mn]+1/2O2=MnO 7020 = 2597kJ 2[P]+5/2O2=P2O5 18923 =1930kJ [Fe]+1/2O2=FeO 5020 = [Fe]+3/2O2=Fe2O3 6670 = kJ SiO2+2CaO=2CaOSiO2 2070 = kJ P2O5+4CaO=4CaO P2O5 5020 = kJ 總 計(jì) （ 3）煙塵氧化放熱 （ 77%56/725020 + 20%112/1606670） = kJ 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 （ 4）爐襯中碳氧化放熱 5%（ 90%10950 + 10%34520） = kJ 因此，爐內(nèi)熱收入總量為： + + + = kJ 熱支出 （ 1）鋼水物理熱 鋼水熔點(diǎn) Tf = 1539 (65 + 5 + 30 + 25) 4 = 1521℃ 取鋼水過熱度為 70℃ ，澆注過程溫降為 21℃ ，出鋼、吹氬、運(yùn)輸、鎮(zhèn)靜過程溫 降為 50℃ （取值參考見高澤平《煉鋼工藝學(xué)》 P136），則 出鋼溫度 T = 1521 + 70 + 21 + 50 = 1662℃ 鋼水物理熱 = [(152125) + + （ 16621521） ] = kJ （ 2）爐渣物理熱 計(jì)算時(shí)取爐渣終點(diǎn)溫度與鋼水溫度相同。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 富余熱量 =（ +++++++10166）= 1kJ 廢鋼熔化耗熱 =1[（ 152125） + + (16621521)= 則廢鋼加入量 = ／ = kg 熱平衡表 把全部熱收 入和熱支出匯總，得到熱平衡表 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 第 4 章 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 爐型設(shè)計(jì)的任務(wù)是確定所選爐型各部位的主要尺寸，據(jù)此繪出工程圖。 高寬比 高寬比是指轉(zhuǎn)爐爐殼總高度與爐殼外徑的比值，是作為爐型設(shè)計(jì)的校核數(shù)據(jù)。 （ 2）熔池深度 h0 熔池深度是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)，從金屬液面到爐底的深度。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 （ 1）爐口直徑 d 口 本設(shè)計(jì)中取取爐口直徑為熔池直徑的 46%，即 d 口 = 559046%=2571 mm。 （ 4）爐身高度 H 身 2b2 44 D VVVDVH C身身 ?? ）（ 帽?? 式中 V身 、 V帽 、 CV ——分別為爐身、爐帽、熔池的容積。 另外，一般出鋼口襯磚外徑為出鋼口直徑的 6 倍左右，出鋼口長(zhǎng)度為其直徑的 7~8 倍，取 7，則 ： D 外 = cm ， L= 爐襯 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 通常爐襯由永久層、填充層和工作層組成，也有的轉(zhuǎn)爐不設(shè)填充層。工作層是與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件苛刻，設(shè)計(jì)中用鎂碳磚砌筑。 表 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型參數(shù) 項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)值 項(xiàng)目 符號(hào) 數(shù)值 公稱容量 G 250t 爐殼外徑 D 轉(zhuǎn)爐全高 H 爐口直徑 D 出 爐型內(nèi)高 H 內(nèi) 爐帽傾角 Q 60186。其材質(zhì)應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)采用鍋爐鋼板和合金鋼板。本設(shè)計(jì)采用埋管式水冷爐口，即把蛇形鋼管埋鑄在鑄鐵的爐口圈內(nèi)。它是整個(gè)爐子的承載部分，受力最大。該層采用鎂磚砌筑。爐帽工作層采用二步煅燒鎂磚。 氧氣流量 氧氣 流量是指單位時(shí)間通過氧槍的氧量。 為了保證氧氣流股有一定的沖擊面積與沖擊深度，使熔池內(nèi)盡快形成 乳化區(qū)，減少噴濺，提高成渣速度和改善熱效率，參照同類轉(zhuǎn)爐氧槍的使用情況，對(duì)250 t 轉(zhuǎn)爐噴孔數(shù)取 5 孔。 噴孔其他幾何尺寸 （ 1）取噴孔喉口的直線段長(zhǎng)度為 L 喉 = 8mm。 （ 2）收縮段長(zhǎng)度與收縮段進(jìn)口直徑應(yīng)該以能使整個(gè)噴頭布置下 五 個(gè)噴孔為原則，并盡可能使收縮孔大一些。即外徑為 219 mm。又中心氧管外徑為 219mm，則： 進(jìn)水環(huán)縫截面積： F2=Q 水 /V 進(jìn) = 250/(6? 3600) = = 出水環(huán)縫截面積： F3=Q 水 /V 出 =250/（ 7? 3600） = = 所以，中層鋼管的內(nèi)徑為： ? ?? ?22i22 ?????? F = = 選取中層管為 ? 2538 mm。故 l2的長(zhǎng)度取決于爐子容量和煙罩尺寸。最大供氣強(qiáng)度一般不超過 m3/()。在本設(shè)計(jì)中，由于是 250t 轉(zhuǎn)爐，噴嘴數(shù)量選 5 個(gè) 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 第 6 章 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 裝料制度 對(duì)于轉(zhuǎn)爐煉鋼，裝入量過大，會(huì)使噴濺增加，熔池?cái)嚢璨缓?，造渣困難，爐襯特別是爐帽壽命縮短，供氧強(qiáng)度也因噴濺大而被被迫降低，裝入量過小，則會(huì)使?fàn)t產(chǎn)量減少，所以確定裝入量時(shí)應(yīng)考慮以下因素： （ 1）保證合適的爐容比：通常波動(dòng)在 ～ ，一般大于 。 供氧制度 氧槍的結(jié)構(gòu)、類型和尺寸等確定后，吹煉過程中能夠調(diào)節(jié)的供氧參數(shù)是槍位和工作氧壓，氧槍操作首先應(yīng)滿足化渣快和不 ―返干 ‖的要求，同時(shí)，也要滿足減少噴濺，準(zhǔn)確控制終點(diǎn)，以及延長(zhǎng)爐齡的要求，變動(dòng)槍位是目前控制吹煉過程的重要手段 ，槍位的變動(dòng)主要由以下因素決定： （ 1）吹煉的不同時(shí)期 （ 2）熔池的深度 （ 3）造渣材料的加入量及其質(zhì)量 （ 4）鐵水溫度和成分 （ 5）噴頭結(jié)構(gòu) 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的熔池?cái)嚢柚饕揽康撞看禋夂?CO 氣體產(chǎn)生的攪拌來實(shí)現(xiàn)，因此其頂吹的供氧壓力有所降低，槍位有所提高。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 造渣制度 爐渣堿度的控制與石灰加入量的確定 爐渣堿度是脫硫、脫磷能力的基本標(biāo)志，早期爐渣的堿度一般控制在 ～ 之內(nèi)，在冶煉含磷硫較高的原料和低磷硫的鋼種時(shí)，要提高堿度，一般控制在 ～ 。（ %SiO2） 。原因通常是爐渣的熔點(diǎn)與當(dāng)時(shí)的熔池溫度接近，熔池的溫度低于爐渣的液相線時(shí)，爐渣特別粘稠。 （ 2）脫碳速度：脫碳速度越大，碳奪取爐渣中的氧越強(qiáng)烈，而且熔池?cái)嚢柙接辛Γ龠M(jìn)爐渣中的氧化鐵向金屬中傳遞，爐渣氧化性大大減弱。 在開吹的初期，由于渣量很少和脫碳速度不大，熔池面上漲很少，爐渣的泡沫化不致造成溢渣和噴濺。 為了避免爐渣的過分泡沫化，應(yīng)盡可能保持吹煉初期的熱量。 放渣及留渣操作 目前，頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐的造渣操作有吹煉中途不放渣的 ―單渣法 ‖，中途放出部分爐渣的 ―雙渣法 ‖，以及將上爐的部分或全部終渣留在爐內(nèi)作為下一爐渣料的―雙渣留渣法 ‖， 本設(shè)計(jì)采用雙渣法。利用礦石或鐵皮做冷卻