【正文】 結(jié)晶器的設(shè)計(jì)結(jié)晶器之連鑄設(shè)備中最關(guān)鍵的部位，主要起著鑄坯成形的作用。?L根據(jù)生產(chǎn)中的一般經(jīng)驗(yàn)： ；.則 液相深度：板坯 m ； 方坯 m。 拉坯速度主要受連鑄機(jī)冶金長度、結(jié)晶器出口鑄坯凝殼厚度及拉坯力的限制。為保證銅頭能有較高的壽命，應(yīng)使銅頭底部的流通間隙高度小于外冷卻水層環(huán)縫厚度。進(jìn)水速度選取 6m/s，出水速度選取 7m/s，端頭處的水流速取為 9 m/s。 氧槍水冷系統(tǒng)氧槍槍身由三層同心無縫管組成，其長度決定于爐子尺寸與工藝布置要求。 （2）氧氣流量：當(dāng)裝入量為 150t 時(shí)氧氣流量為：Q=48150/16=450m3/min。其設(shè)計(jì)包括噴頭設(shè)計(jì)，水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，槍身和尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)有傾動(dòng)速度、傾動(dòng)力矩和耳軸位置。采用合金鋼材質(zhì)，其直徑取1000mm，其軸承采用重型雙列向心球面滾子軸承，與托圈的連接方式采用法蘭螺栓連接。托圈采用鋼板焊成呈矩形斷面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，其尺寸如下：斷面高度21 / 792100mm，斷面寬度 700mm，蓋板厚度 120mm，腹板厚度 70mm。爐身呈圓柱形，爐底采用截錐型。 爐底供氣構(gòu)件的設(shè)計(jì) 底部供氣裝置是頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)關(guān)鍵之一。 224(tVVHD???池身 帽身 ）19 / 79 = )(4?? =式中： V 帽 、V 身 、V 池 ——分別為爐帽、爐身和熔池的容積； Vt——轉(zhuǎn)入有效容積，轉(zhuǎn)入有效容積=爐容比 公稱容量。從目前實(shí)際情況來看，爐容比取 。頂?shù)讖?fù)吹兼有頂吹易于控制成渣過程和底吹可以增大熔池?cái)嚢杵鲝?qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能降耗、擴(kuò)大品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑；特別對(duì)于容量較大的轉(zhuǎn)爐，更具有其優(yōu)越性。本計(jì)算取 5%則得： Qq =5% = kJ （6）廢鋼吸熱 Qf :用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即： Qf =Qs Qg Qr Qx Qb Qq = kJ故廢鋼加入量 Wf 為： Wf = 247。 Ql = 14%90%11639 + 14%10%34834= kJ故熱收入總值為 Qs = Qw + Qy + Qc + Ql = kJ第二步：計(jì)算熱支出 Qz 。第一步：計(jì)算熱收入 Qs。表 2—16 焦炭生成產(chǎn)物碳燒損量（ kg）耗氧量（ kg）氣體量（ kg） * 成渣量（ kg） 碳入鋼量（ kg）%5%= +（+）%=%=0.007%75%=*系 CO、H 2O 和揮發(fā)份之總和（未揮發(fā)份燃燒的影響）由此可得冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表 2—17。如同“第一部 ”計(jì)算鐵水中元素氧化量一樣，利用表 2—1 的數(shù)據(jù)先確定廢鋼中元素的氧化量及其耗氧量和成渣量（表 2—12） ，再將其與表 2—11 歸類合并，遂的加入廢鋼后的物料平衡表 2—13 和表 2—14。爐氣總體積 V∑ ： ).5%(%0sg xVGV????????x式中： Vg ——CO、CO SO 2 和 H2O 諸組分之總體積，m 3。 第三步：計(jì)算爐氣量及其成分。 表 2—1 鋼種、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值*[C]和[Si]按實(shí)際生產(chǎn)情況選??；[Mn]、[P]和[S]分別按鐵水中相應(yīng)成分含量的 30%、10%和60%留在鋼水中設(shè)定。轉(zhuǎn)爐作業(yè)率：取 η=%；爐外精煉收得率：取 99%；連鑄收得率：取 98%，以提高轉(zhuǎn)爐的利用效率，減少資金的投入。由于脫硫需要氧化性條件，和脫硅、脫磷的氣氛條件不一樣，且采取的渣處理工藝也不一樣，所以從工藝上考慮將其放到其它兩個(gè)預(yù)處理工藝之前；脫硫渣送到渣場處理，經(jīng)過磨碎提取其中的鐵粉后，剩余脫硫渣送到廠外用于建材生產(chǎn)、建筑填料等工業(yè)。車間設(shè)有公稱容量為 150 噸的轉(zhuǎn)爐兩座，LF 精煉爐 2 座、板坯連鑄機(jī) 2 臺(tái)和方坯連鑄機(jī) 1 臺(tái)。2 / 79二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目應(yīng)完成的工作（含圖紙數(shù)量）1. 根據(jù)設(shè)計(jì)題目完成畢業(yè)實(shí)習(xí)并收集有關(guān)資料，進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備；2. 煉鋼廠車間總體設(shè)計(jì)；3. 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)；4. 物料平衡與熱平衡計(jì)算；5. 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)；6. 車間工藝布置；7. 車間主要設(shè)備選擇；8. 生產(chǎn)組織與人員編制；9. 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)；10. 繪制設(shè)計(jì)圖紙三張（其中至少手繪一張）：轉(zhuǎn)爐爐型圖、車間平面圖、剖面圖各一張； 11. 翻譯與冶金工程專業(yè)有關(guān)的外文文獻(xiàn)一篇（不少于4000字） ；12. 完成專題：鋼中非金屬夾雜物及其危害（不少于5000字） ；13. 完成設(shè)計(jì)說明書一本。編制說明書一份，繪制轉(zhuǎn)爐爐型圖、車間平面圖、剖面圖各一張，并完成題目為鋼中非金屬夾雜及其危害的專題。1 / 79根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書中年產(chǎn) 370 萬噸鑄坯的要求，可確定其產(chǎn)品大綱。車間年產(chǎn)量=1502614298%99%= 萬噸﹥370 萬噸，故設(shè)計(jì)選取合格?？傇考捌涑煞秩绫?2—8 所示。表 2—8 總渣量及其成分爐渣成分 CaO SiO2 MgO Al2O3MnO FeO Fe2O3CaF2P2O5 CaS 合計(jì)元素氧化成渣量（kg）006①6②013石灰成渣量（kg）373037927 / 79爐襯侵蝕成渣量（kg）496458生白云石成渣量（kg）10055螢石成渣量（kg）283880515總渣量（kg）942706202143* %73 100.00*總渣量計(jì)算如下：因?yàn)楸?2—8 中除（FeO）和（Fe 2O3）以外的渣為：+++++++=，而終渣∑（FeO）=15%，故總渣量為=①（FeO）量=%=②（Fe 2O3）量=5%= 表 2—9 實(shí)際耗氧量 耗氧項(xiàng)（ kg） 供氧項(xiàng)（ kg） 實(shí)際氧氣消耗量（ kg）鐵水中元素氧化耗氧量（表2—5）鐵水中 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量（表 2—5）爐襯中碳氧化耗氧量（表2—6）石灰中 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量（表 2—7）煙塵中鐵氧化耗氧量（表2—4）爐氣中自由氧耗量（表 2—10） +*=合計(jì) 合計(jì) *為爐氣中 N2之重量，詳見表 210 爐氣中含有 CO、CO O N SO 2 和 H2O。表 2—10 爐氣量及其成分 爐氣成分 爐氣量， （ kg） 體積（ m3 ） 體積 % CO CO2 SO2 H2O O2 * * N2 ** ** 合計(jì) *爐氣中 O2的體積為 %= m3 ；重量為 32/= kg **爐氣中 N2的體積系爐氣總體積與其它成分的體積之差；重量為 28/ = kg 第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量。 表 2—15 鐵合金中元素的燒損量和產(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）C %10%= （CO 2） %90%= Mn %20%= %80%=Si %25%= %75%= 錳 P %11 / 79=S %= Fe %= 鐵 合計(jì) Al % 100%= Mn %20%=0.0004* %80%= Si %25%= %75%= P %=*S %=*Fe %=硅鐵合計(jì) 總計(jì) *可以忽略 脫氧和合金化后的鋼水成分如下： C Si % ）（ %?? ）（ %??Mn P ）（ ?? ）（ .??S ）（ %.??可見，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值。K ） 表 2—20 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組 元 化學(xué)反應(yīng) (kJ/kmol)??(kJ/kg)?C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應(yīng) 139420 11639C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應(yīng) 418072 34834Si [Si]+{O2}=(SiO2) 氧化反應(yīng) 817682 29202Mn [Mn]+1/2{O2}=(MnO) 氧化反應(yīng) 361740 6594P 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應(yīng) 1176563 18980Fe [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 氧化反應(yīng) 238299 4250Fe 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 氧化反應(yīng) 722432 6460SiO2 (SiO2)+2（CaO）=（2CaOP2O5 4880=Mn MnO 6594= SiO2 2CaO詳見表 2—23。表 2—24 熱平衡表 收 入 支 出項(xiàng) 目 熱 量 % 項(xiàng) 目 熱 量 %鐵水物理熱 鋼水物理熱 元素氧化熱和成渣熱 爐渣物理熱 其中 C 氧化 廢鋼吸熱 Si 氧化 爐氣物理熱 Mn 氧化 煙塵物理熱 P 氧化 渣中鐵珠物理熱 Fe 氧化 噴濺金屬物理熱 SiO2 成渣 輕燒白云石分解熱 P2O5 成渣 熱損失 煙塵氧化熱 爐襯中碳的氧化熱 17 / 79合 計(jì) 合計(jì) 3 氧氣轉(zhuǎn)爐及相關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)氧氣轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主體設(shè)備。爐底一般作成平底，以便設(shè)置噴口，所以熔池常為截錐型。 2）爐口直徑 d 口 ：考慮到滿足兌鐵水和加廢鋼的要求，減少熱損失，減少噴濺，減少空氣進(jìn)入爐內(nèi)和改善爐前操作條件等因素，爐口直徑 d 口=45%D。 （2）永久層:緊貼爐殼鋼板（或絕熱層） ，其作用是保護(hù)爐殼，常用鎂磚。 爐殼 爐殼：爐殼由爐帽、爐身和爐底組成。爐殼尺寸如下：爐帽鋼板厚度為 58mm，爐底鋼板厚度 60mm，爐身鋼板厚度 80mm，轉(zhuǎn)爐總高度 10113mm，爐殼外徑 7090mm。該結(jié)構(gòu)能適應(yīng)爐殼和托圈的不等量變形，載荷分布均勻，制作方便，工作性能好。以滿足兌鐵水、加廢鋼、取樣、側(cè)溫、補(bǔ)爐、出渣、出鋼等工藝操作的需要。 氧槍設(shè)計(jì)氧槍有噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)三部分組成。噴頭參數(shù)的選擇： （1）原始條件見表 3—2。收縮段半錐角 收 喉收錐 2dtan1?? 43058t1? o?喉口直線段兩端以光滑圓弧與兩個(gè)圓錐相切。(2)中層鋼管和外層鋼管直徑的確定。1944mm。連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)包括鋼包允許的最大澆鑄時(shí)間、鑄坯斷面、拉坯速度、流數(shù)、冶金長度、弧形半徑等。板坯： ????N方坯： 29 / 79故連鑄機(jī)板坯取 2 機(jī) 2 流，方坯 8 機(jī) 8 流。 連鑄機(jī)的平均年產(chǎn)量