【正文】 出項(xiàng)包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；煙塵物理熱；爐氣物理熱；渣中鐵珠物理熱；噴濺物（金屬）物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。 生白云石分解熱 Qb=（ %1690+1405） = 15 （ 5）熱損失 Qq：其他熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的 3%~8%。 17 3 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)及計(jì)算 轉(zhuǎn)爐爐型及其選擇 轉(zhuǎn)爐由爐帽、爐身、爐底三部分組成，轉(zhuǎn)爐爐型是指由上述三部分組成的爐襯內(nèi)部空間的幾何形狀 。與相同容量的筒球型比較，錐球型熔池較深，有利于保護(hù)爐底。 T1 按表 31 取 40min。 19 表 32 不同噸位下的 K值 轉(zhuǎn)爐噸位 /t 30 30~100 100 備注 K ~ ~ ~ 大容量取下限，小容量取上限 表 33 平均每爐鋼冶煉時(shí)間推薦值 轉(zhuǎn)爐 容量 /t 30 30~100 100 備注 冶煉時(shí)間 /min 28~32 (12~16) 32~38 (14~18) 38~45 (16~20) 結(jié)合供氧強(qiáng)度，鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定。 目前傾角多為 60176。 Vt 是爐帽、爐身和熔池三個(gè)內(nèi)腔容積之和。 () 出鋼口尺寸的確定 出鋼口尺寸一般都設(shè)在爐帽與爐身的交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)其位置最低，便于鋼水全部出凈。 在式（ ）中代入數(shù)據(jù)計(jì)算，得 d 出 =（ 63+200） 1/2==。 永久層緊貼爐殼（無絕熱層時(shí)），修爐時(shí)一般不予拆除。 表 34 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度設(shè)計(jì)參考值 爐襯各部分名稱 轉(zhuǎn)爐容量 /t 100 100200 200 爐帽 永久層厚度 /mm 60115 115150 115150 工作層厚度 /mm 400600 500600 550650 爐身（加料側(cè)） 永久層厚度 /mm 115150 115200 115200 工作層厚度 /mm 550700 700800 750850 爐身（出鋼側(cè)） 永久層厚度 /mm 115150 115200 115200 工作層厚度 /mm 500650 600700 650700 爐底 永久層厚度 /mm 300450 350450 350450 工作層厚度 /mm 550600 600650 600750 砌筑轉(zhuǎn)爐爐襯選擇磚型時(shí)應(yīng)考慮以下一些原則： （ 1）在可能條件下，盡量選用大磚，以減少磚縫，還可以提高筑爐速度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； （ 2）力爭砌筑過程中不打或少打磚，以提高磚的利用率和保證磚的砌筑質(zhì)量； （ 3）出鋼口用高壓整體成型專用磚，更換方便、快捷；爐底用帶弧形的異型磚； （ 4）盡量減少磚型種類。大中型轉(zhuǎn)爐多用耐高溫高壓的鍋爐鋼板制作爐殼，也有用合金鋼板的。增大高寬比對(duì)減少噴濺和溢渣、提高金屬收得率有利。 20世紀(jì) 60 年代中期，全球連鑄比尚不到 10%，而到本世紀(jì)初，全球連鑄比已高達(dá)近 90%。近年來，隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，又開發(fā)了輪式連鑄機(jī)的研究。 （ 2）立彎式連鑄機(jī) 是連鑄發(fā)展過程中的一種過渡機(jī)型。 2）由于設(shè)備高度較低，鑄坯在凝固過程中承受的鋼水靜壓力較小，可減小坯殼因鼓肚變形而產(chǎn)生的內(nèi)裂與偏析，有利于改善鑄坯質(zhì)量和提高拉速。 水平連鑄機(jī)的中間包 與結(jié)晶器是密封連接的，在水口與結(jié)晶器連接處安裝有分離環(huán)，拉坯時(shí)不象普通連鑄機(jī)那樣使結(jié)晶器振動(dòng)，而是拉坯機(jī)帶著鑄坯作拉 → 停 → 反推 →停的周期運(yùn)動(dòng)。 綜合上述連鑄機(jī)的特點(diǎn)，充分考慮本設(shè)計(jì)中的鋼種要求和車間條件，故采用弧形方坯連鑄機(jī)。 （ 2）根據(jù)軋材需要的壓縮比來確定。也有用澆注速度表示的，是指每一流每分鐘澆注鋼水的重量， t/min 或 kg/min。在鋼種、鑄坯斷面和流數(shù)確立的條件下，主要受 連鑄機(jī)冶金長度（機(jī)身長度）、結(jié)晶器出口鑄坯凝殼厚度及拉坯力的限制。 則由此可算出最大拉速： vmax =（ Km2通常常用的經(jīng)驗(yàn)公式如下。 當(dāng)一臺(tái)連鑄機(jī)只澆注一種斷面時(shí)，其流數(shù) N 的計(jì)算式如下。所謂液相深度（即液芯長度）是指從結(jié)晶器液面到鑄坯全部凝固點(diǎn)的長度。 L≥（ D2vmax） /（ 4K2） （ ） 代入數(shù)據(jù)，可得 L≥（ D2vmax） /（ 4K2） = 一般來說，在不帶液芯矯直的條件下，連鑄機(jī)的冶金長度是指結(jié)晶器鋼液面至拉矯機(jī)第一對(duì)拉矯輥中心的長度。 則可得 R=KD =45200 =9000mm= 一般板坯連鑄機(jī)的圓弧半徑在 6~12m 之間，小方坯連鑄機(jī)的圓弧半徑在 4~6m 之間，大方坯連鑄機(jī)的圓弧半徑由于鑄坯厚度不同而變化較大，大致在 8~16m之間。設(shè)計(jì)時(shí)，可從鑄坯斷面、拉坯速度、連鑄機(jī)流數(shù)等方面調(diào)整。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 T=40+539=235min 單爐澆注時(shí)間按下式計(jì)算。 表 42 連鑄機(jī)非作業(yè)時(shí)間 項(xiàng)目 比例 /% 時(shí)數(shù) /h 備注 年度大、中修 ~ 307~394 停產(chǎn)大修，更換和清洗部件等 定期小修 ~ 438~526 輥?zhàn)訉?duì)中調(diào)整，鏟除飛濺廢鋼，檢修等 更換結(jié)晶器 ~ 219~263 3~4h/次 等待 ~ 219~263 澆完后，連鑄機(jī)準(zhǔn)備好等待鋼水 內(nèi)部故障 ~ 307~350 包括漏鋼在內(nèi)的連鑄機(jī)故障 外部故障 ~ 307~350 煉鋼爐，吊車和鋼包等設(shè)備的故障 合計(jì) ~ 1797~2146 32 根據(jù)表 42，取 T 年度大、中修 =350h； T 定期小修 =460h； T 更換結(jié)晶器 =240h； T 等待 =240h； T 內(nèi)部故障=330h； T 外部故障 =340h。鑄坯成坯率和合格率均可達(dá) 98%左右。 各類連鑄機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量估算值見表 43，如下。 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可得 P=365Aη =365% =此外，為計(jì)算后步工序、輔助系 統(tǒng)及起重機(jī)等的配備能力和通過能力，還要計(jì)算連鑄機(jī)最高日產(chǎn)量和最高澆注爐數(shù)。h1 （ 2）連鑄機(jī)的平均日產(chǎn)量，其計(jì)算式如下。因此，同類型連鑄機(jī)在不同條件的車間內(nèi)配置時(shí)，其年產(chǎn)量往往有較大的差別。通過多爐連澆可以減少 金屬損失，提高鑄坯收得率。 連鑄機(jī)的作業(yè)率 連鑄機(jī)的作業(yè)率直接影響到連鑄機(jī)的產(chǎn)量、每噸鑄坯的操作費(fèi)用和投資費(fèi)用的利用率。 根據(jù)后面的計(jì)算，一臺(tái)連鑄機(jī)每年能生產(chǎn) 噸板坯，所以年產(chǎn)量為 435 萬噸良坯需要 3 臺(tái)連鑄機(jī)。實(shí)現(xiàn)多爐連澆的主要條件是： （ 1）嚴(yán)格控制所要求的鋼水成分、溫度和質(zhì)量，并保持穩(wěn)定，為此，必須配置相應(yīng)的爐外鋼水處理設(shè)備。 連鑄機(jī)圓弧半徑可按下面 的經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算。 L1=tv=[D/（ 2K） ]2v=（ D2v） /（ 4K2） （ ） 式中， L1—— 液相 深度， m； D—— 鑄坯厚度， mm； v—— 拉坯速度， m/min； K—— 綜合凝固系數(shù)， mm/min1/2。一機(jī)多流設(shè)備輕，有利于發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力，要求高水平操作，否則其中一流出事故，有可能造成整個(gè)該機(jī)組停產(chǎn)。l/S =802（ 220+1200） /(2201200) =符合條件。但連鑄機(jī)設(shè)計(jì)的拉坯力是一定的，因此，當(dāng)拉坯阻力超過了設(shè)計(jì)的拉坯力，鑄坯就拉不出來了，這就限制了理論拉速。 則可得 t =D2/（ 4K2） =2020/（ 4252） =16min 2）結(jié)晶器出口處鑄坯凝殼厚度的限制。選擇拉速時(shí)主要應(yīng)保證鑄坯出結(jié)晶器下口有一定的坯殼厚度，以防變形太大甚至漏鋼，還要保證鑄坯內(nèi)、外部質(zhì)量良好。 表 41 鑄坯斷面與軋機(jī)的配合 軋機(jī)規(guī)格 鑄坯 斷面 /mm 高速線材軋機(jī) 方坯：（ 100100） ~（ 140140） 400/250 軋機(jī) 方坯：（ 9090） ~（ 120120） 扁坯：＜（ 100150） 500/350 軋機(jī) 方坯：（ 120120） ~（ 150150） 扁坯：＜（ 150150） 650 軋機(jī) 方坯：（ 140140） ~（ 200200） 扁坯：＜（ 160280） 2300 中板軋機(jī) 板坯：（ 120~200） （ 7001000） 4200 中厚板軋機(jī) 板坯： 300（ 1900~2200） 4800 中厚板軋機(jī) 板坯： 3502400 1700 熱連軋機(jī) 板坯：（ 200~250） （ 700~1600） 2050 熱連軋機(jī) 板坯：（ 210~250） （ 900~1930） 27 鑄坯斷面的形狀和尺寸對(duì)連鑄機(jī)的生產(chǎn)率有直接影響。本設(shè)計(jì)取 f=12。 3）鑄坯在凝固過程中無彎曲和矯直，對(duì)于用弧形連鑄機(jī)澆注有困難的合金鋼和特殊鋼可用水平連鑄機(jī)澆注。即從結(jié)晶器向下圓弧半徑逐漸變大，將結(jié)晶器和二冷段夾輥布置在 1/4 橢圓弧上，又稱為超低頭連鑄機(jī)。 立彎式一般適用于澆注斷面較小的鑄坯，對(duì)于大斷面鑄坯來說，全凝固后在頂彎，冶金長度已經(jīng)很長了，降低設(shè)備高度方面的優(yōu)點(diǎn)已不明顯。隨著煉鋼和爐外精煉技術(shù)的提高，澆 注前及澆注過程中對(duì)鋼水純凈度的有效控制，低頭和超低頭連鑄機(jī)的采用逐漸增多。如果一臺(tái)連鑄機(jī)的各流都能單獨(dú)運(yùn)行，這臺(tái)連鑄機(jī)就稱作幾機(jī)幾流連鑄機(jī)，如雙機(jī)雙流，四機(jī)四流等；如果某些流不能單獨(dú)運(yùn)行，就需要用能夠單獨(dú)運(yùn)行的機(jī)數(shù)和每機(jī)所帶的流數(shù)分別注明，如一機(jī)雙流，二機(jī)四流等。一般大爐子取下限，小爐子取上限。 23 表 35 轉(zhuǎn)爐爐殼厚度設(shè)計(jì)參考值 爐子容量 /t 15 30 50 100 150 200 250 300 爐帽鋼板厚度 /mm 25 30 45 55 60 60 65 70 爐身鋼板厚度 /mm 30 35 55 70 70 75 80 80 爐底鋼板厚度 /mm 25 30 45 60 60 60 65 70 根據(jù)上表，可選定爐帽、爐身、爐底的鋼板厚度分別為： 60、 7 60mm。 爐殼鋼板材質(zhì)與厚度的確定 在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，爐殼承受多種負(fù)荷，有爐殼、爐襯自重和爐料重引起的靜負(fù)荷，有兌鐵水、加廢鋼時(shí)的沖擊以及爐體旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)荷，還有爐襯熱膨脹和爐殼本身溫度分布不均勻引起的熱負(fù)荷。其主要作用是減輕爐襯受熱膨脹時(shí)對(duì)爐殼產(chǎn)生擠壓和便于拆除工作層。國內(nèi)轉(zhuǎn)爐多為 45176。出鋼時(shí)間通常為 2 至 8 分鐘。但過大的爐容比又會(huì)使基建和設(shè)備投資增加。本爐取 H 口 =300mm。 （ 3）筒球型球缺體半徑 R 的 確定 . ?? DR 4800mm 20 爐帽尺寸的確定 （ 1） 爐口直徑 dD， 在滿足順利兌鐵水和加廢鋼的前提下 ，適當(dāng)減小爐口直徑， 以減少熱損失。 （ 1）熔池直徑 D。熔池為一個(gè)倒截錐體。熔池由球缺體和圓柱體兩部分組成。 由此可計(jì)算熱效率。 鋼水物理熱 Qg=[（ 152125） +272+（ 16901520） ] = （ 2）爐渣物理熱 Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： 爐渣物理熱 Qr=[（ 169025） +209] = （ 3）爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx。P2O5 4880= Mn→ MnO 6594= SiO2→ 2CaOP2O5） 成渣反應(yīng) 693054 4880 CaCO3 CaCO3=（ CaO） +{CO2} 分解反應(yīng) 169050 1690 MgCO3 MgCO3=（ MgO） +{CO2} 分解反應(yīng) 118020 1405 13 熔入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響見表 24，如下。K） 1 熔化潛熱 /kJ 12 2 熱平衡計(jì)算 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù) 計(jì)算所需基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度；物料平均熱容；反應(yīng)熱效應(yīng)；熔入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的影響。為此需在鋼包內(nèi)加焦粉增碳。 表 114 加入廢鋼的物料平衡表（以 100kg（鐵水 +廢鋼）為基礎(chǔ)） 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 噴濺 輕燒生白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 合計(jì) 合計(jì) 第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡。 表 112 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量 元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量 /kg 耗氧量 /kg 產(chǎn)物量 /kg 進(jìn)入鋼中量 /kg C [C]→{CO} %90%= （入氣） [C]→{CO 2} %10%= （入氣） 8 Si [Si]→ {SiO2} %= Mn [Mn]→ {MnO} %= P [P]→ （ P2O5）