【正文】 取 K=45。它既影響鑄坯質(zhì)量，也影響連鑄機的總高度和設(shè)備質(zhì)量，還是標(biāo)志能澆注的最大鑄坯厚度的一個重要參數(shù)。連鑄機冶金長度 L 的計算式如下。 由式（ ）、式（ ）可得液相深度計算式。 鑄坯的液相深度和冶金長度 （ 1）鑄坯的液相深度 鑄坯在連鑄機內(nèi)是邊運動邊凝固的，在鑄坯內(nèi)形成了很長的液相穴。一般以一流配一機的多機多流連鑄生產(chǎn)方式較好。 連鑄機的流數(shù) 一定容量的鋼包允許的最大澆注時間是一定的，一定斷面鑄坯的工作拉速也是確 定的，為了使一個鋼包的鋼水能在規(guī)定時間內(nèi)澆完，往往需要一臺連鑄機同時澆注幾根（流）鑄坯。 則，可計算得工作拉速 v=f 在設(shè)計中，工作拉速主要依據(jù)經(jīng)驗而定。隨著拉速的提高，鑄坯液相線深度增大，相應(yīng)位置上的坯殼厚度變薄，其 表面溫度升高，使鑄坯的鼓肚量增大，導(dǎo)致拉坯阻力增加。δmin=Km（ Lm/ vmax） 1/2 （ ） 28 式中， δmin—— 結(jié)晶器出口處鑄坯的最小坯殼厚度， mm，取 15mm； Km—— 結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固系數(shù)， mm/min1/2，可取 20； Lm—— 結(jié)晶器有效長度， m，可取 ； vmax—— 理論上的最大拉速， m/min。所以有 vmaxt=L （ ） 根據(jù)凝固定律： D/2=K（ t） 1/2 或 t=D2/（ 4K2） 代入式（ ）得 vmax=（ 4K2/D2） L （ ） 式中， vmax—— 理論上的最大拉速， m/min； t—— 鑄坯完全凝固所需要的時間， min； L—— 冶金長度， m； D—— 鑄坯厚度， mm，取 200； K—— 綜合凝固系數(shù)， mm/min1/2，指鑄坯在結(jié)晶器和二次冷卻區(qū)的凝固系數(shù)的平均值；一般可取 24~33；方坯取 30~33，矩形坯和圓坯取 24~28；本設(shè)計取 25。 （ 1）理論拉速 它是指連鑄機在理論上所能達到的最大拉速。但是，拉速受多種因素的限制，其中主要因素是鋼液的凝固速度和對鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的影響。 拉坯速度 拉坯速度是以連鑄機每一流每分鐘拉出鑄坯的長度來表示， m/min。鑄坯斷面尺寸與各種軋機的配合見表 41。小方坯或大方坯用來軋成線材、型材或帶材，圓坯或方坯軋成管材，板坯軋成薄板、中厚板及帶材。 鋼包允許的最大澆注時間 鋼包允許的最大澆注時間受多種因素影響，可按如下經(jīng)驗公式計算： tmax=（ ㏒ ） /f （ ） 在式（ ）中， tmax—— 鋼包允許的最大澆注時間， min； G—— 鋼包容量， t，取 200； f—— 質(zhì)量系數(shù)，主要取決于對澆注溫度控制的要求，對要求嚴(yán)格的鋼種，取 f=10；對要求較低的鋼種，取 f=16；一般取 f=10~12。結(jié)晶器的石墨套和分離環(huán)價格較高，增加了鑄坯成本。不需要結(jié)晶器鋼液液面檢測和控制系統(tǒng)。 （ 5）水平連鑄機 為了最大限度地降低鑄機高度，把鑄機的主要設(shè)備（中間包、結(jié)晶器、二冷段、拉坯機和切割設(shè)備）均布置在水平位置上，這種鑄機稱為水平連鑄機。 （ 4）橢圓形連鑄機 為了進一步降低鑄機高度，發(fā)展了橢圓形連鑄機。又分為直結(jié)晶器和弧形結(jié)晶器兩種弧形連鑄機，其主要特點是： 1）由于布置在 1/4 圓弧范圍內(nèi)，因此其高度低于立式與立彎式，這就使得它的設(shè)備重量較輕，投資費用較低，設(shè)備安裝與維護方便，因此得到廣泛應(yīng)用。這樣既具有立式鑄機夾雜物上浮條件好的優(yōu)點，又比立式連鑄機高度低，而且水平出坯，鑄坯定尺長度不受限制，鑄坯的運送也較方便。但缺點是鑄機設(shè)備高，鋼水靜壓力大，設(shè)備較笨重，維修也不方 便，安裝立式連鑄機需要很高的廠房或地坑，基建費用也高。 （ 4）按鑄坯所承受的鋼水靜壓頭，可將連鑄機分為高頭型、標(biāo)準(zhǔn)頭型、低頭型和超低頭型四種。 連鑄機 機型分類 連鑄機可以按多種方法來分類： （ 1）按結(jié)構(gòu)的外形可分為立式連鑄機、立彎式連鑄機、多點彎曲的立彎式連鑄機、弧形連鑄機、多半徑弧形連鑄機和水平連鑄機等。每臺連鑄機同時可以澆注的鑄坯根數(shù)（即結(jié)晶器數(shù)）稱作為連鑄機的流數(shù)；這些流數(shù)可由一機或多機承擔(dān)。 24 4 連鑄設(shè)備的選型及計算 二十世紀(jì)五十年代連續(xù)鑄鋼技術(shù)開始應(yīng)用于工業(yè)，連續(xù)鑄鋼（簡稱連鑄）是煉鋼領(lǐng)域發(fā)展最快的技術(shù)之一，它是一項把鋼水直接鑄成鋼坯的工藝。根據(jù)實際情況，轉(zhuǎn)爐高寬比的推薦值為 ~。因為當(dāng)爐膛內(nèi)高 H 內(nèi) 和內(nèi)徑 D 確定后，再根據(jù)所設(shè)計的爐襯和爐殼厚度，高寬比也被確定。 轉(zhuǎn)爐爐殼各部位鋼板厚度如下表 35 所示。所以設(shè)計時力求選用抗蠕變強度高、焊接性能好的材料。 爐底工作層厚度選 650mm，永久層 450mm。 轉(zhuǎn)爐各部位的爐襯厚度設(shè)計參考值如表 34 所示。 填充層介于永久層和工作層之間，一般用焦油鎂砂搗打而成。有些轉(zhuǎn)爐則在永久層和爐殼鋼板之間夾有一層石棉板絕熱層。國外不少轉(zhuǎn)爐采用了 0176。 通常按下面的公式來確定： d 出 =（ 63+） 1/2 （ ） 式中 G 為轉(zhuǎn)爐公稱容量， t。 出鋼口直徑?jīng)Q定出鋼時間，隨爐子容量不同而異。 本次設(shè)計中，取爐容比為： Vt/G= m3/t 由選定的爐容比為 ，可求出爐子的總?cè)莘e為： 21 V 總 =200=180m3； 則可得出爐身容積： V 身 =180 池V 帽V == 求出爐身容積，則可算得爐身高度： H 身 =（ 4V身） /（ πD2） =（ 4） /（ π） =5355m， () 則爐型內(nèi)高可算出： H 內(nèi) =H 帽 +H 身 +h=2700+5355+1585=9640mm。通常，鐵水比增大，鐵水中 Si、 S、 P 含量高，用礦石作冷卻劑以及供氧強度提高時，為了減少噴濺或溢渣損失，提高金屬收得率和操作穩(wěn)定性，爐容比要適當(dāng)增大。 爐容比及爐身尺寸的確定 爐容比是指轉(zhuǎn)爐有效容積 Vt 與公稱容量 G 之比值 Vt/G（ m3/t）。本設(shè)計 取 ??60? . （ 3） 爐帽高度 H 帽 : 為了維護爐口的正常形狀 ，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴大，在爐口上部設(shè)有高度為 H 口 =300~400mm的直線段。如果角度值過大，砌磚錯臺太長容易脫落。 min） （ ） 則 h穿 =1145mm，它小于熔池的深度 h，則說明熔池深度合格。 以下為計算熔池直徑的經(jīng)驗公式： tGkD? () 式中， D—— 熔池直徑， m； G—— 新爐金屬裝入量， t，可取公稱容量； K—— 比例 系數(shù)， 參照 表 32 確定 ； t —— 平均每爐鋼純吹氧時間， min， 參照 表 33 確定 。 轉(zhuǎn)爐熔池尺寸的確定 轉(zhuǎn)爐爐型的各部分尺寸，主要是通過總結(jié)現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的實際情況，結(jié)合一些經(jīng)驗公式并通過模型試驗來確定。 根據(jù)要求，本設(shè)計為年產(chǎn) 435 萬噸 三 吹二制轉(zhuǎn)爐車間， （ 1）計算年出鋼爐數(shù) N，如下： N=121440TT =13651440T ?? 爐數(shù) /每年 () 式中 T1 —— 每爐鋼的平均冶煉時間， min/爐，該數(shù)值可參考表 31 T2 —— 年有效作業(yè)天數(shù)， d 1440—— 年非生產(chǎn)天數(shù)， d 365—— 一年的日歷天數(shù)， d ?—— 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率， %，如下公式 18 ? =3652T 100%= 365365 3T? 100% 轉(zhuǎn)爐與連鑄機相配合，全連鑄時， ? =80%～ 90%，本車間取 ? =85%。 （ 3）截錐型。熔池由球缺體和倒截錐體兩部分組成。 （ 1）筒球型。經(jīng)計算，熱收入部分約占總熱收入的 %~%，熱支出部分約占總熱支出的 %~%，二者基本持平。（ 100+） 100%=% 將熱平衡計算結(jié)果列于表 27，如下。 表 26 某些物料的物理熱 項 目 參數(shù) /kJ 備 注 爐氣物理熱 [（ 145025） ]= 1450℃ 系爐氣和煙塵的溫度 煙塵物理熱 [（ 145025） +209]= 渣中鐵珠物理熱 [ （ 152025 ） +272+（ 16901520） ]= 1520℃ 系鋼水熔點 噴濺金屬物理熱 1[ （ 152025 ） +241+（ 16901520） = 合計 Qx= （ 4）生白云石分解熱 Qb：根據(jù)其用量、成分和表 23 所示的熱效應(yīng)計算所得。 出鋼溫度 Tz=1520+50+50+70 =1690℃ 式中， 50、 50、 70 分別為出鋼過程中的溫降鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的溫降和過熱度。 Ql=14%90%11639+14%10%34834 = 所以熱收入總值為 Qs=Qw+Qy+Qc+Ql =+++ = 第二步：計算熱支出 Qz。 表 25 元素氧化熱和成渣熱 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱或成渣熱 /kJ 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱或成渣熱 /kJ C→ CO 11639= Fe→ Fe2O3 6460= C→ CO2 34834= P→ P2O5 18980= Si→ SiO2 29202= P2O5→ 4CaO 熱收入項包括：鐵水物理熱；元素氧化熱及成渣熱；煙塵氧化熱；爐襯中碳的氧化熱。SiO2） 成渣反應(yīng) 97133 1620 P2O5 （ P2O5） +4（ CaO） =（ 4CaOK） 1 反應(yīng)熱效應(yīng)見表 23，如下。（ kg鐵水的溫度根據(jù)任務(wù)書中要求獲得。 以上為本次設(shè)計的物料平衡的計算過程和結(jié)果。 11 表 116 焦粉生成產(chǎn)物表 碳燒損量 /kg 耗氧量/kg 氣體量 /kg 成渣量 /kg 碳入鋼量 /kg %25%= %= %75%= 由此可得冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表 117，如下。（ %75%） = 表 115 鐵合金中元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量 類別 元素 燒損量 /kg 脫氧量/kg 成渣量/kg 爐氣量 /kg 入鋼量 /kg 錳鐵 C %10%= （ CO2） %90%= Mn %20%= %80%= Si %25%= %75%= P %= S %= Fe %= 合計 硅鐵 Al %100%= Mn %20%= %80%= Si %20%= %75%= P %= S %= Fe %= 合計 總計 ω（鋼水） =+=； ω（ C） =%+100%=% ω（ Si） =（ +） /100%=% ω（ Mn） =%+（ +） /100%=% ω（ P） =%+(+)/100%=% ω（ S） =%+100%=% 可見，含碳量尚未達到設(shè)定值。 錳鐵加入量 WMn為： WMn=（ ω[Mn]鋼種 ω[Mn]終點 ） 247。將所得數(shù)據(jù)列入表 114，如下。 計算誤差： 誤差 =（ ） /100=% 誤差在允許范圍內(nèi)，說明結(jié)果可取。由此按表 11 數(shù)據(jù)，計算所的表 112 如下。 表 111 未加入廢鋼時物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量 /kg % 項目 質(zhì)量 /kg % 鐵水 鋼水 石灰 爐渣 螢石 爐氣 生白云石 噴濺 爐襯 煙塵 氧氣 渣中 鐵珠 合計 合計 注： 計算誤差為： （ ） /100%=% 誤差在允許范圍內(nèi)，說明結(jié)果是合理可取的。 所以爐氣自由氧含量 =%=，質(zhì)量 =32/=。其中 CO、 SO CO2和 H2O 可由表 15~表 17 查得， O2和 N2則由爐氣總體積來確定。 第二步：計算氧氣消耗量。 （ 2）， （石灰石中 Ca 含量） — （石灰石中 S—— CaS 自耗的 CaO 量） （ 3） ，有 CaO 還原出來的氧量，計算方法同表 17 的注。 總渣量包括鐵水中元素氧化，爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。 其他工藝參數(shù)設(shè)定值見表 14。 2 根據(jù)要求，所冶煉鋼種為，鋼種、鐵水、廢鋼和終點鋼水成分按要求制得表 11 如下。 steel。本車間的爐外精煉采用了 LF 精煉 方式 。其中的重點 和 核心是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計。 關(guān)鍵詞 ： 轉(zhuǎn)爐；煉鋼； 三吹二制 ；精煉； 全 連鑄 Abstract The m