【正文】 轉(zhuǎn)爐全高 H 爐口直徑 D 出 爐型內(nèi)高 H 內(nèi) 爐帽傾角 Q 60186。本設(shè)計(jì)采用埋管式水冷爐口，即把蛇形鋼管埋鑄在鑄鐵的爐口圈內(nèi)。該層采用鎂磚砌筑。 氧氣流量 氧氣 流量是指單位時(shí)間通過氧槍的氧量。 噴孔其他幾何尺寸 （ 1）取噴孔喉口的直線段長度為 L 喉 = 8mm。即外徑為 219 mm。故 l2的長度取決于爐子容量和煙罩尺寸。在本設(shè)計(jì)中，由于是 250t 轉(zhuǎn)爐，噴嘴數(shù)量選 5 個(gè) 。 供氧制度 氧槍的結(jié)構(gòu)、類型和尺寸等確定后，吹煉過程中能夠調(diào)節(jié)的供氧參數(shù)是槍位和工作氧壓，氧槍操作首先應(yīng)滿足化渣快和不 ―返干 ‖的要求，同時(shí)，也要滿足減少噴濺，準(zhǔn)確控制終點(diǎn)，以及延長爐齡的要求，變動(dòng)槍位是目前控制吹煉過程的重要手段 ，槍位的變動(dòng)主要由以下因素決定： （ 1）吹煉的不同時(shí)期 （ 2）熔池的深度 （ 3）造渣材料的加入量及其質(zhì)量 （ 4）鐵水溫度和成分 （ 5）噴頭結(jié)構(gòu) 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的熔池?cái)嚢柚饕揽康撞看禋夂?CO 氣體產(chǎn)生的攪拌來實(shí)現(xiàn)，因此其頂吹的供氧壓力有所降低，槍位有所提高。（ %SiO2） 。 （ 2）脫碳速度：脫碳速度越大，碳奪取爐渣中的氧越強(qiáng)烈，而且熔池?cái)嚢柙接辛?，促進(jìn)爐渣中的氧化鐵向金屬中傳遞，爐渣氧化性大大減弱。 為了避免爐渣的過分泡沫化，應(yīng)盡可能保持吹煉初期的熱量。利用礦石或鐵皮做冷卻劑時(shí)，由于他們同時(shí)又是化渣劑，加入時(shí)間往往與造渣同時(shí)考慮，多采用分批加入方式。 脫氧制度及合金化 目前頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼絕大多數(shù)采用沉淀脫氧，對一些有特殊要求的鋼種還可以配合以包內(nèi)擴(kuò)散脫氧（合成渣渣洗）和真空碳脫氧（真空處理及吹氬攪拌等）。合金的加入時(shí)間，一般在鋼水流出總量的 1/4 時(shí)開始，到流出 3/4 時(shí)加完。有于脫磷比脫碳操作復(fù)雜，因此總是盡可能提前讓磷、硫去除到終點(diǎn)要求的范圍內(nèi)。鐵礦石或其他固體氧化劑不應(yīng)一次加入過多，以免使熔池溫度劇烈下降，渣中 ∑(FeO)急劇增多。 泡沫渣及其控制 在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉的前、中期，提高爐渣中 ∑(FeO)的含量以加入石灰的熔化和促進(jìn)去磷，產(chǎn)生泡沫渣是不可避免的，往往是在爐渣 ∑(FeO)高和熔池溫度較低時(shí)產(chǎn)生的。（ [%Si]+[%P]） /（ %CaO） 有效 式中 R＝ ? ?? ? ? ?2 2 5%% 0 .6 3 4 %C a OS iO P O? 。在爐渣化好后降槍脫碳，為避免在碳氧化劇烈反應(yīng)期出現(xiàn)返干現(xiàn)象，適當(dāng) 提高槍位，使渣中 w(FeO)保持在 10%~15%，以利于磷、硫繼續(xù)去除。噴嘴布置在爐底 φ 1= 和 φ 2= 同心圓上，且相互成 45186。 轉(zhuǎn)爐底部供氣構(gòu)件設(shè)計(jì) 底氣種類 本設(shè)計(jì)確定采用加強(qiáng)攪拌型，所以頂槍吹氧，底部吹惰性氣體和中性氣體N2等。后經(jīng)中層管外側(cè)流出。則擴(kuò)張段長度 L 擴(kuò)為： L 擴(kuò) =（ d 出 – d 喉 ） /2tan4176。 出口馬赫數(shù) Ma 是滯止氧壓 P0和噴頭出口壓力 P 的比值，隨著出口馬赫數(shù)的增加，噴頭氧氣射流的出口速度 v 提高。工作層指與金屬、爐渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件及其苛刻。水冷爐口采用銷釘與爐帽連接，方便拆卸。 熔池體積 Vc 高徑比 H/D 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 爐殼設(shè)計(jì) 爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成。 永久層緊貼爐殼，修爐時(shí)不予拆除。+ 350 = 2964 mm 爐身尺寸 （ 3）爐身直徑 轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。 轉(zhuǎn)爐主要尺寸的確定 熔池尺寸 （ 1）熔池直徑 D 熔池直徑是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)金屬液面的直徑。 根據(jù)比例關(guān)系，用 1000/ 去乘以表 中各項(xiàng)，就可以得到噸鋼物料平衡表，如表 所示。 （ 1）鐵水物理熱 鐵水凝固溫度 Tf可用表達(dá)式 Tf = 1539–∑[%i]△ Ti計(jì)算，即 ： Tf = 1539 (100 + 8 +5 + 30 + 25) 4=1104 ℃ 鐵水物理熱 Q 物 = CsTf + Qf + C1( T —Tf )計(jì)算，即 ： Q 物 = 100[(110425) + + (13001104)] = kJ 式中 [%i]——鐵水中元素含量； △ Ti ——1%的元素使純鐵凝固溫度的降低值，參考高澤平《煉鋼工藝學(xué)》表 ； Cs、 Cl——分別為固態(tài)、液態(tài)的熱容量， kJ/kg 故總耗氧量 = + + = kg， 換算為標(biāo)準(zhǔn)體積為： 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 即冶煉 100 kg 鐵 水需要 3m 氧氣。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 表 爐襯侵蝕量及成分 成分 質(zhì)量 /kg 成分 質(zhì)量 /kg CaO 52% = SiO2 2% = MgO 40% = C 5% = Al2O3 1% = 其中： 爐襯中碳的氧化與金屬中氧化生成的 CO 和 CO2比例相同。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 表 鐵水中的元素氧化量 元素 /% 項(xiàng)目 C Si Mn P S 鐵水 鋼水 0 氧化量 注：脫磷率 85%～ 90% ，取 90%；脫硫率 30%～ 40% ，取 35%；鋼水中殘余錳占鐵水［ Mn］的 30%～40%，取 30%；鋼水中［ C］取規(guī)格下限，因合金加入后還要增碳 。kg1本設(shè)計(jì)選定 2 座公稱容量為 250t 的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用 ―二吹二 ‖方案。 圖 金屬平衡表 轉(zhuǎn)爐車間作業(yè)指標(biāo) 注余鋼水 （ %） 氧化鐵皮 （ %） 切頭切尾 （ %） 精煉后鋼水 （ %） 事故及回爐鋼水 （ %） 中間包鋼水 （ %） 原坯 （ %） 中間包損失 （ %） 合格坯 510（ %） 清理損失 （ %） 廢品 （ %） 吹損 （ %） 廢鋼 精煉前鋼水 （ %） 精煉損失 （ %） 入轉(zhuǎn)爐鐵水 （ 99%） 預(yù)處理鐵水 583 鐵水損失 （ 1%） 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 按照產(chǎn)品方案，轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間，見表 。攀枝花市作為全國城鄉(xiāng)統(tǒng)籌綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)，這為攀枝花市的發(fā)展提供了新的歷史機(jī)遇。同時(shí)，優(yōu)越的地理位置更提供給我們在攀枝花市郊建設(shè)鋼廠的 條件 ： （ 1）目前，攀枝花市的公路建設(shè)與鐵路建設(shè)齊頭并進(jìn)，以高速公路為重點(diǎn)的公路建設(shè)加速發(fā)展， 2021 年間將形成濱江大道 —機(jī)場路 —炳仁大道 —渡仁西線內(nèi)環(huán)線和麗攀高速 —京昆高速 —西區(qū)仁和快速通道外環(huán)線兩條環(huán)形線路；鐵路建設(shè)將以 ―二縱一橫 ‖（南北向的 成昆鐵路和成昆鐵路二線和東西向昭攀麗鐵路）主干鐵路為主通道，區(qū)域性綜合交通樞紐的發(fā)展態(tài)勢開始顯現(xiàn)。 （ 2）鋼渣水淬工藝、鋼渣 ―悶渣 ‖處理、鋼渣用于燒結(jié)及其生產(chǎn)水泥等方面都有所發(fā)展 [3]。 爐外精煉 爐外精煉方法都是一種或幾種精煉手段的綜合利用。如比利時(shí)冶金研究開發(fā)中心開發(fā)的 LDHC、新日鐵開發(fā)的 LDOB、川崎開發(fā)的 KBOP 法等 [2]。 鋼鐵企業(yè)都以 增強(qiáng)市場競爭能力 為 核心，圍繞著優(yōu)化物流、優(yōu)化工 藝、減少消耗、降低成本、生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品來進(jìn)行。 the design of furnace shape and oxygen lance。選取了兩座250t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文章以明確方式注明。本設(shè)計(jì)整個(gè)生產(chǎn)過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)和靜態(tài)控制。 Material balance。 國外鋼鐵工業(yè)現(xiàn)狀 經(jīng)過幾年的結(jié)構(gòu)調(diào)整、專業(yè)分工、技術(shù)升級、企業(yè)購并、資源整合，國外的大型鋼鐵企業(yè)通過加大對科學(xué)技術(shù)的投入和開發(fā)，實(shí)施產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略等方式，不斷鞏固自身的國際競爭地位，并從中獲得高額利潤。 轉(zhuǎn)爐煉鋼 （ 1）長壽轉(zhuǎn)爐技術(shù)。它是對傳統(tǒng)連鑄工藝的一次重大改革，主要分為薄板坯連鑄、帶鋼連鑄、薄帶連鑄、異型坯連鑄和中空原坯連鑄。 轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展趨勢 展望 21 世紀(jì)，轉(zhuǎn)爐煉鋼會(huì)出現(xiàn)以下發(fā)展趨勢 [：以產(chǎn)品為核心，將鐵水預(yù)處理 —轉(zhuǎn)爐煉鋼 —爐外精煉 —高效連鑄 —熱送連軋有機(jī)的結(jié)合起來，形成緊湊式連續(xù)化生產(chǎn)的專業(yè)生產(chǎn)線 [4]。h，每平方千米占有年均發(fā)電量 萬 kw 產(chǎn)品方案 本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品方案見表 所示 。由于采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，轉(zhuǎn)爐作業(yè)率可顯著提高。 原始數(shù)據(jù)的選取 原材料成分 原材料成分 見 表 ~表 。 物料平衡計(jì)算 物料平衡基本項(xiàng)目： （ 1） 收入項(xiàng)：鐵水、廢鋼、溶劑（石灰、螢石、白云石）、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。 （ 3） 渣料的加入量 1）礦石加入量： 為了化渣，加入礦石 1%，即 1001% =1kg ，其成分質(zhì)量計(jì)算見表 。故總渣量為 由此可知：（ FeO） = 10% = kg, （ Fe2O3） = 5% = kg。其中： CO 來源于鐵水和爐襯中的碳氧化； CO2 來源于鐵水、爐襯中碳氧化，以及白云石和石灰石中的燒減量； SO2來源于鐵水中硫氧化； H2O 來源于礦石 和螢石中；N2來源于供氧時(shí)被帶入。 爐渣物理熱 = [（ 166225） + ] = kJ （ 3） 礦石分解吸熱 1 (%56/725020 + 45%112/1606670 + ) = kJ （ 4）煙塵物理熱 [(145025) + ] = kJ （ 5） 爐氣物理熱 (145025) = kJ （ 6） 渣中鐵珠物理熱 [(152125) + + (16621521)] = kJ （ 7）噴濺金屬物理熱 1[(152125) + + (16621521)]= kJ （ 8）吹煉熱損失 吹煉過程熱損失包括爐體和爐口的熱輻射、對流、和傳導(dǎo)傳熱、冷卻水帶走熱等。 轉(zhuǎn)爐爐型的選擇 本設(shè)計(jì)為 250t 的小型轉(zhuǎn)爐，選用桶球型爐底。對于 筒 球型熔池，熔池體積 CV 與熔池直徑存在如下關(guān)系： 2 30 D DVh ?? 池 。其中： 3b 3 72 5 ????? GV 爐容比 口口口口口帽 ））（（ HDDHHV 帽 222 d4dd12 ?? ???? =（ ）（ +? +） +? ? = m3 所以 H 身 = 6673 mm 出鋼口尺寸 出鋼口內(nèi)口一般設(shè)在爐帽與爐身交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)其位置最低，便于鋼水全 部出凈。各層厚度參考高澤平《煉鋼工藝學(xué)》表 ，設(shè)計(jì)中取值見表 。 爐帽制成截圓錐形。爐底為球冠形，其強(qiáng)度優(yōu)于截錐形。 砌筑轉(zhuǎn)爐爐襯選擇磚型時(shí)應(yīng)考慮一下一些原則： （ 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。 （ 2）設(shè)計(jì)工況氧壓 P0(近似等于滯止氧壓 ) 根據(jù)等熵流表（見王令?！稛掍搹S設(shè)計(jì)原理》附錄 Ⅰ ），當(dāng) Ma = 2 時(shí)， P/ P0 = ，取 P = P 膛 =0. 101MPa，則工況氧壓為： P0 = （ 3） 計(jì)算喉口直徑。 （ 3）確定噴孔傾角 按照經(jīng)驗(yàn)在本設(shè)計(jì)中取噴孔傾角為 15176。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 同理，外層管內(nèi)徑： ??? ?22ii32 ?????? F = = 選取外層管為 ? 2808mm。全程吹 Ar，成本太高；全程吹 N2，又會(huì)增加鋼中的氮。 （ 2）要有合適的熔池深度：合適的熔池深度應(yīng)大于頂槍氧氣射流對熔池的最大穿透深度的一定尺寸。 石灰加入量主要根據(jù)鐵水中硅磷含量和爐渣堿度確定 在鐵水含磷量較低，采用單渣法和廢鋼做冷卻劑時(shí)，石灰加入 量可按下式計(jì)算： 石灰加入量 =[%Si]此時(shí)，提高渣中 CaF ∑(FeO)、 MnO 、MgO 等含量都能使?fàn)t渣熔點(diǎn)降低，流動(dòng)性改善。隨著吹煉的進(jìn)行，渣量迅速增大，在采用高 ∑(FeO)化渣時(shí)，爐渣的泡沫化程度迅速增 大。 溫度制度 溫度控制的辦法主要是適時(shí)的加入需要數(shù)量的冷卻劑，以控制好過程溫度，并為直接命中終點(diǎn)溫度提供保證。 增碳法省去倒?fàn)t、取樣及隨后的補(bǔ)吹時(shí)間，因而生產(chǎn)率高，終渣 w(FeO)高，化渣耗，去磷率高，熱量收入較多，有利于增加廢鋼用量。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 7 章