【正文】 均 爐 產(chǎn) 鋼 水 量 按標(biāo)準(zhǔn)系列確定爐子的容量 故取公稱容量為：210 噸。經(jīng)過鐵水預(yù)處理后的鐵水兌到轉(zhuǎn)爐進(jìn)行脫碳處理，此時(shí)硅、硫、磷的含量都比較低，其產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐渣可以繼續(xù)返回到脫硅程序，工藝流程如圖 1—1。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(chǎng)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)。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。 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。 第三步：計(jì)算爐氣量及其成分。爐氣總體積 V∑ ： ).5%(%0sg xVGV??????? 第 9 頁(yè)????xVGV式中： Vg ——CO、CO SO 2 和 H2O 諸組分之總體積，m 3。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。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。 （1）鐵水物理熱 Qw：現(xiàn)根據(jù)純鐵熔點(diǎn)、鐵水成分以及溶入元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值（表 2—12—1 和 2—21）計(jì)算鐵水熔點(diǎn) Tt，然后由鐵水溫度和生鐵比熱（表 2—18 和 2—19）確定 Qw。 （1）鋼水物理熱 Qg ： 先按求鐵水熔點(diǎn)的方法確定鋼水熔點(diǎn) Tg ；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時(shí)的實(shí)際溫降（通常前者為 40~60℃，后者約 3~5℃/min ,具體時(shí)間與盛鋼桶大小和澆注條件有關(guān)）以及要求的過熱度（一般為 50~90℃）確定出鋼溫度 Tz ；最后由鋼水量和熱容算出物理熱。[（152225）+ 272 + （16901522）] = kg即廢鋼比為： 第 17 頁(yè)%??? 熱平衡計(jì)算結(jié)果列于表 2—24。因此，近幾年來獲得迅速發(fā)展。 （2）高徑比：其值略小于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐高徑比，取 。 （7）出鋼口尺寸的確定：出鋼口內(nèi)口設(shè)在爐帽與爐身交界處，為了縮短出鋼口長(zhǎng)度，利于維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，出鋼口中心線水平傾角 第 20 頁(yè)取 15176。它既滿足復(fù)合吹煉工藝特點(diǎn)，又要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用安全可靠，并且具有與爐襯同步的使用壽命。爐帽可以移動(dòng)，爐身和爐底進(jìn)行焊接。托圈與爐殼之間間隙參照爐殼直徑的 3%確定，以改善爐身的通風(fēng)條件和適當(dāng)留有擴(kuò)容潛力。耳軸位置的確定應(yīng)兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)取耳軸中心到爐底的距離為4897mm。由于本次設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐的公稱容量為 300t，故可采用無級(jí)調(diào)速，其轉(zhuǎn)速通常為 ~。 噴頭設(shè)計(jì)噴頭是氧槍的核心部分，其基本功能可以說是個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，將氧管中氧氣的高壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，并通過氧氣射流完成對(duì)熔池的作用。 （3）選定噴孔出口馬赫數(shù) M=，采用 5 孔噴頭，噴孔拉瓦爾型，噴孔夾角 14176。其主要尺寸計(jì)算如下：(1)中心鋼管直徑的確定。210t 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水耗量為 210t/h，冷卻水在氧槍中的溫升控制取△t=20℃，出水溫度 ﹤50℃。(3)中層套管下沿至噴頭面間隙 h 的計(jì)算。取：出結(jié)晶器時(shí)最小坯殼厚度：板坯 ，方坯 ，結(jié)結(jié)晶器內(nèi)鋼液m20??15??的凝固系數(shù)：板坯 ，方坯 。20? 弧形半徑連鑄機(jī)圓弧半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：R 0=KD式中： K——系數(shù)，K=35~45 碳素鋼取下限值，特殊鋼取上限值； 其中：板坯 K=42 ； 方坯 K=40 ； D——鑄坯厚度，m。結(jié)晶器的性能應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性、剛性，內(nèi)表面耐磨性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量小，易于制造、安裝、調(diào)試和維修，造價(jià)低。 結(jié)晶器拉坯阻力結(jié)晶器拉坯阻力可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：F=（10000~15000 ）L 0式中： L0——結(jié)晶器的周邊長(zhǎng)，m； F——拉坯阻力， N。二冷區(qū)其總耗水量 Q0 的計(jì)算式如下： Q0= δQ =（1653+139）=634t/h 第 33 頁(yè)式中：Q——連鑄理論小時(shí)產(chǎn)量，t/h；δ——冷卻強(qiáng)度，也叫比水量， t/t 坯，本設(shè)計(jì)取 水 /t（鋼） 。二冷區(qū)的設(shè)計(jì)工藝要求為：1）二冷裝置在高溫鑄坯作用下應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度；2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)中準(zhǔn)確，調(diào)整方便，能適應(yīng)改變鑄坯斷面的要求，便于快速更換和維修；3）能按要求調(diào)整噴水量，以適應(yīng)改變鑄坯斷面、鋼種、澆注溫度和拉坯速度變化的要求。 結(jié)晶器的長(zhǎng)度用經(jīng)驗(yàn)公式 ）—（ ??L板坯、方坯均為 結(jié)晶器斷面尺寸 由于鑄坯在冷卻過程中逐漸收縮以及矯直時(shí)都將引起半成品鑄坯的變形，因此，要求結(jié)晶器的斷面尺寸比連鑄坯斷面尺寸的公稱尺寸大一些，厚度方向取 3%，寬度方向取 2%。 理論小時(shí)產(chǎn)量連鑄機(jī)的理論小時(shí)產(chǎn)量按下式計(jì)算： 60QNBDv??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； 第 31 頁(yè) ρ——鑄坯密度，； N——流數(shù)。90m?L圖 4—1 弧形連鑄機(jī)1—鋼包；2—中間包；3—結(jié)晶器；4—夾輥；5—液相穴；6—鑄坯7—輥道；8—切割裝置；9—拉矯裝置（1） 連鑄機(jī)理論拉坯速度可依據(jù)下式計(jì)算： 2maxv）（ KL??式中： vmax——理論最大拉速， m/min； Lm——結(jié)晶器有效長(zhǎng)度， m； Km——結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固系數(shù)，mm/min 1/2； δ——結(jié)晶器出口處的最小坯殼厚度， mm。氧槍行程為 54321hh??行H ..70. ）（ m5 第 27 頁(yè)4 連鑄車間的設(shè)計(jì) 連鑄機(jī)機(jī)型的選擇由于本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為板坯，結(jié)合現(xiàn)在連鑄機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，本設(shè)計(jì)選用弧形連鑄機(jī)（圖 41） 。m2。依據(jù)氣體狀態(tài)方程，在中心管內(nèi)的實(shí)際狀態(tài)下的氧流量為： 3????實(shí)Q則中心鋼管直徑為： .?內(nèi)中心鋼管的壁厚及直徑根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)無縫管產(chǎn)品規(guī)格選定為 248。 （4）計(jì)算喉口直徑：當(dāng) M= 時(shí)，P/P 0=,取 P=P 膛 =（見于“可壓縮等熵流函數(shù)表” ）代入，則設(shè)計(jì)工況氧壓為：P 0=，每孔氧流量為：q=Q/5=126Nm3/min。B 氧氣射流在熔池面上有合適的沖擊半徑。傾動(dòng)力矩的計(jì)算目的是確定不同情況下的傾動(dòng)力矩和合理選擇耳軸位置，以確保操作安全。 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中要前后傾轉(zhuǎn)，傾動(dòng)角度為177。爐殼上部焊有兩個(gè)加強(qiáng)圈，爐殼通過他們和三個(gè)帶球面墊圈的自調(diào)螺栓與托圈連接在一起，三個(gè)螺栓在圓周上呈 第 22 頁(yè)120176。因此必須選用抗蠕變強(qiáng)度高、焊接性能好的材料。頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐為加強(qiáng)攪拌型，對(duì)底部進(jìn)行供氣，實(shí)行頂部吹氧和底部吹 NAr，先吹氧后吹氬，從而擴(kuò)大了復(fù)合吹煉的使用范圍。 爐襯材質(zhì)的選擇 （1）工作層是與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件相當(dāng)惡劣。主要確定爐帽傾角 θ、爐口直徑 d 口 和爐帽高度 H 帽 。 爐型設(shè)計(jì) 爐型選擇從冶金特征來說，頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐更類似于底吹轉(zhuǎn)爐，因此它們的爐型更為接近。對(duì)轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金數(shù)量有限，數(shù)量也不多。根據(jù)其數(shù)據(jù)、相應(yīng)的溫度和熱容確定。 表 2—22 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 4CaOK ） 熔化潛熱（kJ/kg) 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容（kJ/kg現(xiàn)根據(jù)鋼種成分設(shè)定值（表 2—1）和鐵合金成分及其燒損率（表 2—3）算出錳鐵和硅鐵的加入量，再計(jì)算其元素的燒損量。本計(jì)算中，其值為 m3（見表 2—9） ； Vx——鐵水鐵水與石灰中的 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量，m 3 。因設(shè)定的終渣堿度 R=；故石灰加入量為[R∑(SiO 2)∑(CaO)]/(%CaO 石灰 R%SiO2 石灰 ) =(%%)=。 第一步：計(jì)算脫氧和合金化前的總渣量及其成分。??年 需 良 坯 量年 需 合 格 鋼 水 量 良 坯 收 得 率 爐 外 精 煉 回 收 率爐外精煉收得率：取 99%；連鑄收得率：取 98%；代入數(shù)據(jù)得： ；萬 噸年 需 合 格 鋼 水 量 %980??年 需 鋼 水 量平 均 爐 產(chǎn) 鋼 水 量 年 出 鋼 爐 數(shù)代入數(shù)據(jù)得： 。脫硅達(dá)到要求后，可以進(jìn)行脫磷操作；脫磷渣送到脫磷渣再生器中，此過程產(chǎn)生的爐渣考慮到整個(gè)流程的最優(yōu)化，分別取 50%返回脫磷和脫硅程序；當(dāng)高磷鐵水達(dá)到一定量時(shí)，將其轉(zhuǎn)移到一個(gè)脫磷包中進(jìn)行深脫磷，產(chǎn)生的磷含量10% 的爐渣可以送到化肥廠生產(chǎn)磷肥，剩余的高磷鐵水送到其他小型的鑄造廠用于鑄造。脫硫后鐵水必須保證硅含量低于 %才能實(shí)現(xiàn)脫磷處理，因此將脫硅處理置于脫磷之前；脫硅渣屬于酸性渣且硫含量較低，可以將其送到高爐或燒結(jié)車間，進(jìn)行返回利用。 計(jì)算年出鋼爐數(shù) 轉(zhuǎn)爐的年出鋼爐數(shù) N 按下式計(jì)算： 年?duì)t /248350%??TN?式中： T1——每爐鋼的平均冶煉時(shí)間，40min/爐； 1440——一天的時(shí)間，min/d； 第 3 頁(yè) 345——一年的工作天數(shù)，d/a； η——轉(zhuǎn)爐作業(yè)率， （T 2 一年的工作天數(shù)）%103652??? =% 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案計(jì)算出年需鋼水量每爐鋼的平均冶煉周期取 40min。 本計(jì)算設(shè)定的冶煉鋼種為 Q345B 物料平衡基本項(xiàng)目 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 熔劑（石灰、螢石、輕燒白云石） 煙塵 氧氣 渣中鐵珠 爐襯蝕損 爐氣 鐵合金 噴濺表 2—2 原材料成分 成分 （ %）類別CaO SiO2MgO Al2O3Fe2O3CaF2P2O5 S CO2 H2O C 灰分揮發(fā)分 成分（ %）類別 C Si Mn P S 鋼種 Q345B 設(shè)定值 ≤ ≤ 鐵水設(shè)定值