【正文】 MnOAl2O3CaF2CaSFeOFe2O3共計(jì)說(shuō)明（a） 總渣量的計(jì)算如下：表中CaO+MgO +SiO2+ P2O5 +MnO+ Al2O3 +CaF2 +CaS =++++++ = [㎏]，總渣量 —Σ(FeO)=100%—15%=85%因此總渣量=247。表215 氧氣的消耗和帶入項(xiàng)目項(xiàng)目重量[kg]備注項(xiàng)目重量[kg]備注元素氧化耗氧見(jiàn)表7說(shuō)明螢石中P耗氧表29說(shuō)明礦石耗氧量見(jiàn)二自由氧重表214說(shuō)明煙塵耗氧量見(jiàn)二爐氣中氮重表214說(shuō)明礦石S消耗氧量見(jiàn)表8說(shuō)明石灰中S反應(yīng)耗氧量表212說(shuō)明由此可得實(shí)耗氧量=+++++= [kg]或?qū)嵑难躞w積== [Nm3／100㎏鐵水] = [Nm3／T鐵水]。（9） 剩余熱量熱收入一熱支出一熱損==[]KJ]，熱損失占熱收入的3~8%,這里取4% =[KJ]；（10）廢鋼加入量lkg廢鋼吸熱量為：Q[廢]= 1152125++16021521=[KJ]；因此可加廢鋼重==；得廢鋼比=+100%=%；鐵水比=100100+100%=%；【注：水的汽化吸熱和氣化去硫，吸熱甚微未計(jì)入。通過(guò)根據(jù)給定的鋼種進(jìn)行的物料平衡計(jì)算，一方面確定了煉制所煉鋼種的可行性，另一方面，確定了之后爐型設(shè)計(jì)中所需的數(shù)據(jù)，例如：、 （m3／t）、%。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)公稱(chēng)容量的含義的解釋還很不統(tǒng)一，歸納起來(lái)，大體上有以下三種表示方法：（1） 以平均金屬裝入量（t）表示；（2） 以平均出鋼量（t）表示；（3） 以平均爐產(chǎn)良坯量（t）表示。爐型的定義：轉(zhuǎn)爐爐型是指轉(zhuǎn)爐爐膛的幾何形狀，亦即指由耐火材料砌成的爐襯內(nèi)形。目前國(guó)內(nèi)各廠(chǎng)在進(jìn)行爐型設(shè)計(jì)時(shí)，一般都是采用“依爐建爐”的設(shè)計(jì)方法。爐容比大勢(shì)必增加爐子高度H（H還受H/D的影響），增加廠(chǎng)房高度和傾動(dòng)力矩。高度比對(duì)爐子進(jìn)行運(yùn)作時(shí)，影響也相當(dāng)大?！盁掍摴に囋O(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定”要求爐殼的高寬比（H/D）～，小容量轉(zhuǎn)爐取上限，大容量轉(zhuǎn)爐取下限。熔池深度直徑比h/D也可以用下式計(jì)算： （公式31）（式中：K－H內(nèi)/D）（d0/D） d0為爐口直徑。此處根據(jù)180t，取d0/D＝。θ太大出鋼時(shí)還容易從爐口下渣，所以要從幾個(gè)因素綜合考慮確定。角。吹氧時(shí)間的計(jì)算如下： 吹氧時(shí)間（t）=噸鋼耗氧量（m3/t）供氧強(qiáng)度[m3/(t（h）筒球形熔池深度h的計(jì)算公式為： （公式34）即可獲得 （公式35），可獲得h=+=。H口 =π12（++)+π4= (m3)爐膛直徑D膛：D膛=D(無(wú)加厚段)= m；，可求出爐子總?cè)萘縑總，V總=180=162m3；V身=V總V池V帽==；爐身高度H身：爐身體積V身＝D2H身 ，則H身＝, H身=4=；則爐型內(nèi)高H內(nèi)：H內(nèi)=h+H身+H帽=++=；校核：高寬比（H內(nèi)/D膛）=,滿(mǎn)足H內(nèi)/～，所以符合要求。填充層的作用是減輕工作層受熱膨脹時(shí)對(duì)爐殼鋼板的擠壓作用，便于修爐時(shí)迅速拆除工作層和砌爐操作。與其它鎂磚相比，在使用過(guò)程中變質(zhì)層變薄，不至于引起磚體結(jié)構(gòu)的剝落，加入相當(dāng)數(shù)量的石墨改善了磚的導(dǎo)熱性能，具有良好的抗震性。爐殼作用：轉(zhuǎn)爐爐殼類(lèi)似于一個(gè)承受高溫、高壓的容器。采用拐角爐殼比較簡(jiǎn)單，容易制造、大、中型轉(zhuǎn)爐為了減少應(yīng)力集中，增加爐殼的堅(jiān)固性，以圓弧連接，稱(chēng)為拐弧爐殼，其圓弧半徑叫轉(zhuǎn)角半徑。水冷爐口的冷卻水量qV（t/h）為：式中，ε：水冷爐口材料的輻射黑度，～；q:水冷爐口的吸熱強(qiáng)度（kJ/（m2活爐底又分為大活爐底和小活爐底。在本設(shè)計(jì)中所得的尺寸，滿(mǎn)足校核條件，也就是說(shuō)根據(jù)這些尺寸而制出的爐型能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)中的需要。同時(shí)，感謝在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間和我密切合作、分享經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)們，和在各個(gè)方面給予過(guò)我?guī)椭男值軅儭?[8]王文軍,劉金剛,李戰(zhàn)軍,[A].鋼鐵，2010（9）.[18]韓明榮，[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008因?yàn)樗幝毼坏脑?，張老師工作繁多，但在我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等，張老師都是耳提面命，授之以漁，不厭其煩。根據(jù)物料平衡和熱平衡計(jì)算中獲得設(shè)計(jì)必須的數(shù)據(jù)和根據(jù)相應(yīng)噸位確定的推薦值，確定了爐型設(shè)計(jì)中必須的尺寸。（2）爐身圓筒形，依靠爐身使整個(gè)爐體與托圈相連接，傾動(dòng)機(jī)構(gòu)又通過(guò)耳軸和托圈使?fàn)t體 轉(zhuǎn)動(dòng)。水冷爐口的結(jié)構(gòu)形式有水箱式和鑄鐵埋管式。經(jīng)驗(yàn)公式為：（D殼為爐殼外徑）小型轉(zhuǎn)爐為了簡(jiǎn)化取材，一般爐底、爐身和爐帽都選用相同厚度的鋼板，不同容量轉(zhuǎn)爐的爐殼厚度見(jiàn)下表。出鋼口則使用等靜壓成型的整體鎂碳磚出鋼口。根據(jù)國(guó)內(nèi)外多年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐證明：工作層采用鎂碳磚是一種比較理想的爐襯磚。（1）永久層：緊貼爐殼鋼板（或絕熱層），通常是用一層鎂磚或高鋁磚側(cè)砌而成，厚度113～115mm，其作用是保護(hù)爐殼鋼板，修爐時(shí)不拆除；（2）填充層：介于永久層和工作層之間，一般是用焦油鎂沙搗打而成。爐帽體積V帽＝V口+V錐 V帽=π12H錐D2+Dmin=噸鋼耗氧量m3t吹氧時(shí)間t=5116=(t】[11]由參考文獻(xiàn)[11]得知根據(jù)物料平衡計(jì)算結(jié)果可以得出轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)的原始條件：爐子平均出鋼量為180t；%，此處取92%；%，此處取9%； （m3／t），此處取51（m3／t）；（D）最普遍的還是由北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院推薦的公式： 式中：D－熔池直徑，m；G－新?tīng)t金屬裝入量，T； t－吹氧時(shí)間，min；K－比例系數(shù)，（如表3－5所示）表3－5 不同噸位下的推薦K值噸位/t2030～5050～120200250大容量取下限，小爐子取上限K～～～～～。出鋼口傾角β值的大小，原則上講應(yīng)在開(kāi)堵出鋼口方便的情況下盡量減少β角。但是如果θ太大，勢(shì)必總增加爐帽長(zhǎng)度，因?yàn)?，θ大些爐帽長(zhǎng)度會(huì)增大，而 一定，爐帽長(zhǎng)爐身就短，使得拖圈不好布置。這是轉(zhuǎn)爐出鋼最忌諱的一個(gè)問(wèn)題，其危害是鋼水回磷和鋼流夾渣。熔池過(guò)深因攪拌效果差，同樣容易噴濺，不利于加快熔池反應(yīng)。增加了投資和電耗。高寬比是反映爐型形狀的另一個(gè)重要參數(shù)，決定了爐型是瘦長(zhǎng)型還是矮胖型。爐容比決定了爐子吹煉容積的大小，并對(duì)吹煉操作、噴濺、爐襯壽命都有很大的影響。由于煉鋼生產(chǎn)的因素是復(fù)雜多變的和進(jìn)行高溫模擬試驗(yàn)研究相當(dāng)困難，所以盡管?chē)?guó)內(nèi)、外很多人對(duì)爐型設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行過(guò)研究，但迄今為止還沒(méi)有形成一套完整的爐型理論計(jì)算公式，不能完全從理論上確定一個(gè)理想的爐型和爐型的各部分尺寸參數(shù)。所以在進(jìn)行爐型設(shè)計(jì)時(shí)采用以平均出鋼量表示公稱(chēng)容量比較合理。[9]有參考文獻(xiàn)[9]可得知公稱(chēng)容量（T），是對(duì)轉(zhuǎn)爐容量大小的稱(chēng)謂，即平時(shí)所說(shuō)的轉(zhuǎn)爐的噸位?？梢郧蟮肹O]=% =,此差值來(lái)自于出鋼時(shí)的二次氧化?！咀ⅲ籂t襯中C和螢石中P因放熱量低未計(jì)入內(nèi)】（1） 鋼水物理熱鋼水熔點(diǎn)=1538(65+0. 14 5+0. 01330.+0. 025 25)7=1521 [℃]式中: 1538℃為純鐵熔點(diǎn)℃；625分別為C、Mn、P、S四個(gè)元素每 1%量對(duì)鋼水量熔點(diǎn)的影響[6]由參考文獻(xiàn)[6]得知出鋼溫度=鋼水熔點(diǎn)+過(guò)熱溫度十鋼液溫降+出鋼溫降=1521 +30+21+30 =1602[℃]【注：低碳鋼過(guò)熱取30℃；鋼液溫降按7分鐘計(jì)算，每分鐘溫降取3℃；出鋼溫降取30℃(一般為20~40℃之間)。表示換算成N2體積。由參考文獻(xiàn)[5]可得知 （21）式中 Σ(SiO2) = (鐵水+爐襯+礦石+螢石+生白云石)中帶入 =（++++） = [㎏]參考表222221212；Σ(CaO ) = (生白云石+爐襯+礦石—鐵水[S]消耗—礦石[S]消耗) =（++——） =[kg]參考表2222211；∴ Q【石灰】=%2%=[㎏]S*:反應(yīng)式為[S]+( CaO)= (CaS)+[O] 其中：生成(CaS)重:= [㎏]；還原[O]:= [㎏]；消耗（CaO）量：=[㎏]；（6） 終渣Σ(FeO)的確定；取R=(FeO)=15%時(shí)可滿(mǎn)足終點(diǎn)鋼水中[P]=%的要求這里取Σ(FeO)= (%FeO) +（%FeO) =15%?。‵e2O3）/Σ(FeO)= 。5%）；[Mn]——終點(diǎn)余錳量約30~40%，這里實(shí)測(cè)為30%；[S]——轉(zhuǎn)爐去硫約30~50%；[C]——終點(diǎn)碳與鋼種及磷量有關(guān)，要求出鋼后加鐵合金增碳的量能滿(mǎn)足鋼的規(guī)格中限，即：[C]終點(diǎn)=[C]中限—[C]增碳； 這里取[C]終=%,可滿(mǎn)足去磷保碳與增碳兩個(gè)條件。kg1液（氣）態(tài)平均比熱容/ KJ本文所提及的觀點(diǎn)和技術(shù)都是前輩們?cè)谛量鄬?shí)踐和不斷實(shí)驗(yàn)中總結(jié)反思所得，而我只能算是拾人牙慧，站在前輩們的肩膀上。與OBM法相似，底部吹氧量控制在40％以下，其余氧氣由頂吹供給熔池?？康状刀栊詺怏w以攪拌熔池，所用氣體主要為Ar、N2及CO2。在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐中，攪拌熔池的動(dòng)力來(lái)源有頂吹氧、底吹氣體和碳氧反應(yīng)沸騰三者。而且盡管熔池?cái)嚢柙趶?fù)吹轉(zhuǎn)爐中，其動(dòng)力來(lái)源有頂吹氧、底吹氣體和碳氧反應(yīng)沸騰三者。它發(fā)揮了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和氧氣底吹轉(zhuǎn)爐兩種煉鋼方法的優(yōu)點(diǎn)，從而在一定程度上彌補(bǔ)了這兩種方法的不足之處。冶煉鐵水不添加錳礦石，而在轉(zhuǎn)爐煉鋼中添加錳礦石，%的鐵水煉鋼，這兩種煉鋼法相比，前者每噸生鐵可節(jié)省錳礦石和其他諸多原料，如：錳鐵、石灰、氧氣等，并可大大縮短吹煉時(shí)間。將脫硫從高爐及轉(zhuǎn)爐中分離出來(lái)，在冶煉低硅鐵的同時(shí)不必再為保證轉(zhuǎn)爐中的精煉進(jìn)行代價(jià)很高的高爐爐外脫硅。美國(guó)及西歐各國(guó)鐵水預(yù)處理只限于脫硫，而日本鐵水預(yù)處理則包括脫硫、脫硅及脫磷。中國(guó)在氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的基本操作制度、可壓縮性氧氣射流結(jié)構(gòu)和多孔噴槍的設(shè)計(jì)、含釩生鐵吹煉工藝、創(chuàng)造不烘爐煉鋼操作、改進(jìn)白云石爐襯質(zhì)量和研究白云石造渣工藝以提高轉(zhuǎn)爐爐齡等方面，也進(jìn)行了許多研究和開(kāi)發(fā)工作。日本對(duì)頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼理論研究、擴(kuò)大煉鋼品種、改進(jìn)爐襯耐火材料和提高爐齡、爐氣回收技術(shù)、用副槍測(cè)取冶煉信息和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、分解煉鋼操作功能使轉(zhuǎn)爐冶煉更加簡(jiǎn)化、配合連鑄機(jī)實(shí)現(xiàn)全連鑄煉鋼生產(chǎn)等方面，均進(jìn)行了深入研究和技術(shù)創(chuàng)新。美國(guó)同時(shí)又是第二次世界大戰(zhàn)的最大戰(zhàn)勝?lài)?guó)，工業(yè)基礎(chǔ)雄厚。由于鋼的質(zhì)量很好而且煉鋼工藝的效率很高，1949年末該公司決定在林茨投資建設(shè)世界第一個(gè)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐工廠(chǎng)。此后有諸多科學(xué)家在氧氣煉鋼上進(jìn)行不斷地實(shí)驗(yàn)，但都以這樣或那樣的失敗告終。正因?yàn)橛羞@些長(zhǎng)處，氧氣頂吹煉鋼法在1950年后迅速發(fā)展成為世界上主要的煉鋼方法。平爐煉鋼法對(duì)原料的要求不那么嚴(yán)格，容量大，生產(chǎn)的品種多，所以不到20年它就成為世界上主要的煉鋼方法，直到20世紀(jì)50年代，在世界鋼產(chǎn)量中，約85%是平爐煉出來(lái)的。煉鋼學(xué)是一門(mén)研究如何將高爐鐵水（生鐵）、直接還原鐵（DRI、HBI）或廢鋼（鐵）加熱、融化，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)去除鐵液中的有害雜質(zhì)元素，配加合金并澆鑄成半成品——鑄坯并不斷優(yōu)化和創(chuàng)新的工程科學(xué)。但由于此法采用酸性爐襯，故不能去除硫和磷兩種元素，因而其發(fā)展受到了限制。在20世紀(jì)80年代中后期，西歐、日本、美等又相繼開(kāi)發(fā)成功了頂?shù)讖?fù)吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法，在此法中，氧氣由頂部氧槍供入，同時(shí)由爐底噴口吹入氬，氮等氣體對(duì)熔池進(jìn)行攪拌（也可吹入少部分氧氣）。然而空氣中4／5的氣體是氮?dú)?，空氣吹煉時(shí)，這樣多的氮?dú)庠跔t內(nèi)穿行而過(guò)，白白帶走大量的熱,且有部分氮溶解在鐵液中，成為惡化低碳鋼品質(zhì)的重要原因。第二次世界大戰(zhàn)后奧地利面臨重建鋼鐵工業(yè)的需要，該國(guó)缺少?gòu)U鋼使得平爐或電爐煉鋼法缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。翌年春季第2個(gè)30tLD轉(zhuǎn)爐工廠(chǎng)在奧地利多納維茲([)onawitz)建成投產(chǎn)。美國(guó)人沒(méi)有購(gòu)買(mǎi)奧地利的專(zhuān)利，由此發(fā)生了關(guān)于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼專(zhuān)利權(quán)的糾紛，最終美國(guó)方面勝訴。然而對(duì)于中國(guó)發(fā)展氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的可行性，冶金界沒(méi)有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的未來(lái)氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法具有冶煉速度快、煉出的鋼種較多、質(zhì)量較好，以及建廠(chǎng)速度快、投資少等許多優(yōu)點(diǎn)。然而在高爐煉鐵當(dāng)中很難脫硫，因?yàn)樵诟郀t一系列復(fù)雜的氧化—還原反應(yīng)中，深脫硫的各種熱動(dòng)力條件的能量不可避免地會(huì)增高硅含量并因此導(dǎo)致石灰及焦炭消耗的增加及產(chǎn)量的下降。錳在高爐里還原、然后在轉(zhuǎn)爐里氧化導(dǎo)致錳原料及錳本身不可彌補(bǔ)的巨大損失，而且還給各生產(chǎn)流程操作增加很多麻煩。這樣就能在轉(zhuǎn)爐冶煉本身中多次利用渣，使渣具有很高的精煉能力。從煉鋼熔池上部通過(guò)