【正文】 P [P]→ （ P2O5） %= S [S]→{SO 2} %1/3=5 （入氣） [S]+（ CaO） →（ CaS） +[O] %2/3= （ CaS） 合計(jì) = 成渣量 /kg 表 113 加入廢鋼的物料平衡表（以 100kg鐵水為基礎(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) 上表中，由表 19 得 實(shí)際耗氧量 =， 所以 , 氧氣量 =+=。 N2體積 系爐氣總體積與其它成分的體積之差；重量為 28/=。 氧氣實(shí)際消耗量為消耗項(xiàng)與供入項(xiàng)之差，如下表 19 所示。其各項(xiàng)成渣量經(jīng)計(jì)算后分別列于表 15~表 17，總渣量及其成分如表 18 所示。 鐵水成分，鋼種等要求都 是按照 任務(wù)書中要求。本車間的澆注方式為全連鑄，最終產(chǎn)品為板坯。轉(zhuǎn)爐的原料供應(yīng)主要有鐵水、廢鋼以及其它一些輔助材料。 表 11 鋼種、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值 C Si Mn P S 鋼種 Q235A設(shè)定值 ≤ ≤ 鐵水設(shè)定值 廢鋼設(shè)定值 終點(diǎn)鋼水設(shè)定值 痕跡 原材料成分見表 12。 表 14 其他工藝參數(shù)設(shè)定值 名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù) 終渣堿度 ω（ CaO） /ω（ SiO2） = 渣中鐵 損（鐵珠） 為渣量的 6% 螢石加入量 為鐵水量的 % 氧氣純度 99%，余者為 N2 生白云石加入量 為鐵水量的 % 爐氣中自由氧含量 %（體積比） 爐襯蝕損量 為鐵水量的 % 氣化去硫量 占總?cè)チ蛄康?1/3 終渣∑ ω（ FeO）含量（按 ω（ Fe2O3） =（ FeO）折算 15%，而 ω（ Fe2O3） /∑ ω（ FeO） =1/3，即 ω（ Fe 2O3）=5%， ω（ FeO） =% 金屬中 [C]的氧化產(chǎn)物 90%C 氧化成 CO，10%C 氧化成 CO2 煙塵量 為鐵水量的 %（其中 ω（ FeO）為 75%， ω（ Fe 2O3）為 20%） 廢鋼量 由熱平衡計(jì)算確定，本次設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果為鐵水量的 %，即廢鋼比為 % 噴濺鐵損 為鐵水量的 1% 成 分 含 量 /% ， 回 收 率 /% 類 別 4 表 15 鐵水中元素的氧化產(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 備注 C [C]→{CO} 90%= [C]→{CO 2} 10%= Si [Si]→ {SiO2} 入渣 Mn [Mn]→ {MnO} 入渣 P [P]→ （ P2O5） 入渣 S [S]→{SO 2} 1/3= [S]+（ CaO） → （ CaS） +[O] 2/3= * 入渣 Fe [Fe]→ （ FeO） 56/72= 入渣 [Fe]→ （ Fe2O3） 112/160= 入渣 合計(jì) 成渣量 入渣組分之和 *由 CaO 還原出的氧量；消耗的 CaO 量 =56/32= 表 16 爐襯蝕損的成渣量 爐襯蝕損量 /kg 成渣組分 /kg 氣態(tài)產(chǎn)物 /kg 耗氧量 /kg CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 C→ CO C→ CO2 C→ CO，CO2 14%90% 28/12= 14%10% 44/12= 合計(jì) 表 17 加入熔劑的成渣量 類別 加入量/kg 成渣組分 /kg 氣態(tài)產(chǎn)物 /kg CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2 螢石 生白云石 石灰 4 01 合計(jì) 5 01 成渣量 （ 1）， 石灰石加入量計(jì)算如下：由表 15— 表 17 可知， 渣中已含（ CaO） =+++=； 渣中已含（ SiO2） =+++=。 表 19 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 15） 鐵水 中 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧化量（表 35） 爐襯中碳氧化耗氧量（表 16） 石灰中 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧化量（表 37） 煙塵中鐵氧化耗氧量（表 14） 爐氣自由氧含量（表 110） += 合計(jì) 合計(jì) 第三步：計(jì)算爐氣量及其成分。 表 110 爐氣量及其成分 爐氣成分 爐氣量 /kg 體積 /m3 體積分?jǐn)?shù) /% CO 7 CO2 SO2 H2O O2 N2 合計(jì) 第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量。 鋼水量 =+=。 先根據(jù)鋼種成分設(shè)定值（表 11）和鐵合金成分及其回收率（表 13）算出鉻鐵、錳鐵和硅鐵的加入量，再計(jì)算其元素 的燒損量。其加入量 W1為： W1=[（ ） %鋼水量 ]/（焦碳中的 C 含量 C 回收率） =（ %） /（ %75%） = 焦粉生成的產(chǎn)物如下表 116 所示。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。kg1 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容 / kJ 表 24 熔入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值 元素 C Si Mn P S Al Cr N、H、O 在鐵水中的極限溶解度/% 無(wú)限 無(wú)限 熔 入 1%元素使鐵熔點(diǎn)降低值 /℃ 65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 氦、氫、氧熔入使鐵熔點(diǎn)的降低值/℃ ∑=6 適用含量范圍 /% ＜1 ≤ 3 ≤15 ≤ ≤ ≤ 1 ≤18 計(jì)算步驟 以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)。SiO2 1620= Fe→ FeO 4250= 合計(jì) Qy 14 （ 3）煙塵氧化熱 Qc：由表 14 中給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得。根據(jù)其數(shù)量、相應(yīng)的溫度和熱容確定。 熱效率 η=（鋼水物理熱 +爐渣物理熱 +廢鋼吸熱） /熱收入總量 100% =（ Qg+Qr+Qf） /Qs100% =（ ++） /100% =% 若不計(jì)算爐渣帶走的熱量在內(nèi)時(shí)： 熱效率 η=（鋼水物理熱 ++廢鋼吸熱） /熱收入總量 100% =（ Qg+ Qf） /Qs100% =（ +） /100% =% 表 27 熱平衡表 收 入 支 出 項(xiàng) 目 熱量 /kJ % 項(xiàng) 目 熱量 /kJ % 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 合 計(jì) 合 計(jì) 16 應(yīng)當(dāng)指出，加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會(huì)對(duì)熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。爐型形狀簡(jiǎn)單，砌筑方便，爐殼容易 制作 ， 我國(guó)最新新頒布的 YB9058— 92《煉鋼工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》提出：≧ 150t的轉(zhuǎn)爐采用筒球型死爐底。爐型構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，平的熔池底較球型底容易砌筑。熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)下金屬液面的直徑。一般爐口直徑為熔池直徑的 43％ ~53％ 較為適宜。關(guān)于爐帽高度有如下公式： H 帽 = 21 （ DdD ） tanθ+H 口 （ ） 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： H帽 = 21 （ 53302560） tan60176。對(duì)于大型轉(zhuǎn)爐，由于采用多孔噴槍和頂?shù)讖?fù)吹，操作比較穩(wěn)定，因此在其他條件相同的情況下，爐容比有所減少。時(shí)間縮短（即出鋼口過大），難以控制下渣，且鋼包內(nèi)鋼液靜壓力增長(zhǎng)過快，脫氧產(chǎn)物不易上浮。以下。 22 工作層是指與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件極其苛刻，目前多用鎂碳磚和焦油白云磚綜合砌筑。這些負(fù)荷必然使?fàn)t殼承受相應(yīng)的應(yīng)力，以致引起不同程度的變形。 高徑比的驗(yàn)算 高 徑 比是指轉(zhuǎn)爐爐殼總高 H 總 與爐殼外徑 D 殼 的比值。 根據(jù)前面進(jìn)行的計(jì)算和設(shè)計(jì)，可以得出： 轉(zhuǎn)爐總高 H 總 =H 內(nèi) +450+650+100+150=10990mm； 爐殼外徑 D 殼 =D+275+2(700+115+100) =5330+150+1830=7310mm 由此可知 高徑比 H 總 /D 殼 =10990/7310= 在 ~ 的轉(zhuǎn)爐高寬比推薦值范圍內(nèi)，符合條件。 連鑄機(jī)機(jī)型選擇及特點(diǎn) 連鑄機(jī)機(jī)型直接影響鑄坯的產(chǎn)量、質(zhì)量、基本建設(shè)投資和生產(chǎn)成本。 連鑄新技術(shù)的重要發(fā)展目標(biāo)是： （ 1）澆注接近于最終產(chǎn)品形狀和尺寸的鋼材，以便減少加工工序； （ 2）建立連續(xù)生產(chǎn)線，如連鑄連軋。此外鑄坯在頂彎和矯直點(diǎn)內(nèi)部應(yīng)力較大，容易產(chǎn)生內(nèi)部裂紋。這種機(jī)型除了弧形區(qū)采用多半徑，高度有所降低外，基本特點(diǎn)與弧形結(jié)晶器的鑄機(jī)相同。 4）所有設(shè)備安裝在地面上，操作、事故處理和維護(hù)都較方便。 將數(shù)據(jù)代入式（ ）進(jìn)行計(jì)算，則可得 : tmax=（ ㏒ ） /12=84（ min） 鑄坯斷面 鑄坯斷面的形狀和尺寸可依據(jù)下列主要因素確定。一般來(lái)說(shuō)，在拉速相等的條件下，斷面越大，連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力越高。 通常，拉坯速度有兩種含意：一種是理論速度，又稱為最大拉速，它受連鑄機(jī)設(shè)備能力的限制；另一種是工作拉速，又叫常用拉速，它受鑄坯質(zhì)量的制約。結(jié)晶器出口處坯殼過薄，容易使鑄坯變形，產(chǎn)生內(nèi)裂，甚至拉破，造成漏鋼事故。 （ 2）工作拉速 工作拉速是指連鑄生產(chǎn)操作中能順利澆注，保證鑄坯質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定的平均拉速。 實(shí)際上影響拉坯速度的因素是多方面的，除了上述因素外，在冶煉出合格鋼液的前提下，采用連鑄新工藝，改進(jìn)連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)冷卻和防變形能力，提高安裝對(duì)中精度，都有利于提高拉速。多機(jī)多流的可靠性較好，但設(shè)備較龐大。 則可得 液相深度 L1=16= 可見，液相深度與拉速成正比，與冷卻強(qiáng)度成反比。 R=KD （ ） 式中， K 為系數(shù)，一般取 K=35~45。 （ 2）煉鋼爐冶煉周期與 連鑄機(jī)的澆注周期時(shí)間上應(yīng)保持協(xié)調(diào)配合。 31 連鑄澆注周期計(jì)算 連鑄澆注周期時(shí)間包括澆注時(shí)間和準(zhǔn)備時(shí)間的計(jì)算式如下。為獲得較高的作業(yè)率，必須采用多爐連澆。其計(jì)算式如下。 （ 1）連鑄機(jī)的理論小時(shí)產(chǎn)量。 A=1400（ GnY） /T （ ） 式中， A—— 連鑄機(jī)的平均日產(chǎn)量， t/d； 1440—— 一天日歷的時(shí)間， min； G—— 每爐的平均出鋼量， t； n—— 平均連澆爐數(shù)； Y—— 連鑄坯收得率， %； T—— 澆注周期， min。 P=365Aη （ ） 式中， P—— 連鑄機(jī)平均年產(chǎn)量， t/a； A—— 連鑄機(jī)的平均日產(chǎn)量， t/d； 365—— 一年的日歷時(shí)間， d； η—— 連鑄機(jī)年作業(yè)率， %。 Q=60NBDvρ （ ） 式中， Q—— 連鑄機(jī)理論小時(shí)產(chǎn)量， t/h； B—— 鑄坯寬度， m； D—— 鑄坯厚度， m； v—— 工作拉速， m/min； 33 ρ—— 鑄坯密度， t/m3，取 ρ=； N—— 流數(shù)。 連鑄坯收得率一般按年統(tǒng)計(jì)。 η=（ T1+T2） /T0100%=（ T0T3） /T0100% （ ） 式中， η—— 連鑄機(jī)年作業(yè)率， %； T1—— 連鑄機(jī)年準(zhǔn)備工作時(shí)間， h； T2—— 連鑄機(jī)年澆注時(shí)間， h； T3—— 連鑄機(jī)年非作業(yè)時(shí)間， h，包括表 42 中各項(xiàng)目； T0—— 年日歷時(shí)間， 8760