【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 層。在本設(shè)計(jì)中不設(shè)填充層。永久層緊貼爐殼，修爐時(shí)不予拆除。其主要作用是保護(hù)爐殼，用鎂磚砌筑。工作層是與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件苛刻，設(shè)計(jì)中用鎂碳磚砌筑。各層厚度參考高澤平《煉鋼工藝學(xué)》。 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度取值爐襯各部分名稱厚度取值/mm爐 帽永久層140工作層600爐身（加料側(cè)）永久層140工作層800爐身（出鋼側(cè)）永久層140工作層700爐 底永久層400工作層620 爐殼爐殼由鋼板制成，常用材質(zhì)有16Mn 、15MnTi 、14MnNb等。爐殼鋼板厚度有如下經(jīng)驗(yàn)公式：爐身：δ2=（～）D殼 ,取δ2=60mm；爐帽：δ1=（～）δ2 取δ1=65mm ；爐底：δ3=(～)δ2 取δ3=65mm； 高徑比確定，~。 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型參數(shù)項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值項(xiàng)目符號(hào)數(shù)值公稱容量G250t爐殼外徑D轉(zhuǎn)爐全高H爐口直徑D出爐型內(nèi)高H內(nèi)爐帽傾角Q60186。有效容積Vt263m3爐帽高度H帽爐容比Vt/G爐身高度H身熔池直徑D出鋼口直徑d出熔池高度h0出鋼口傾角20186。熔池體積Vc高徑比H/D 爐殼設(shè)計(jì)爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成。主要承受鋼水、爐渣及耐材的靜載荷，以及金屬料沖擊，熱應(yīng)力作用。其材質(zhì)應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)采用鍋爐鋼板和合金鋼板。爐帽制成截圓錐形。由于爐帽，特別是爐口受高溫作用易變形，所以普遍采用水冷爐口。這樣既能提高爐帽壽命，又能減少爐口粘渣。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)。其特點(diǎn)是使用安全，但制作難度較大。水冷爐口采用銷釘與爐帽連接，方便拆卸。爐身制成圓柱形。它是整個(gè)爐子的承載部分，受力最大。爐底為球冠形，其強(qiáng)度優(yōu)于截錐形。因爐襯修砌本設(shè)計(jì)采用上修法，所以爐身與爐底的聯(lián)結(jié)采用固定式。 爐襯各層填充材料選擇 永久層緊貼爐殼，修爐時(shí)一般不予拆除，其主要作用是保護(hù)爐殼。該層采用鎂磚砌筑。填充層介于永久層和工作層之間，采用焦油鎂砂搗打而成，其主要功能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。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。該層采用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。爐帽工作層采用二步煅燒鎂磚。 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(zhēng)砌筑過(guò)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。第5章 氧槍及底部供氣構(gòu)件設(shè)計(jì) 氧槍設(shè)計(jì)氧槍由噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)三部分組成。噴頭常用紫銅制成；槍身由三層無(wú)縫鋼管套裝而成；尾部結(jié)構(gòu)連接輸氧管和冷卻水進(jìn)出軟管。 氧氣流量氧氣流量是指單位時(shí)間通過(guò)氧槍的氧量。其計(jì)算根據(jù)物料平衡求得，如前面的計(jì)算結(jié)果，每噸鋼的耗氧量為60m3，吹氧時(shí)間為18min，則通過(guò)氧槍的氧氣流量為：Q = 60250/18= 833m3/min 工況氧壓和喉口直徑（1）選用噴孔出口馬赫數(shù)Ma與噴孔數(shù)。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。設(shè)計(jì)中取Ma = 。為了保證氧氣流股有一定的沖擊面積與沖擊深度，使熔池內(nèi)盡快形成乳化區(qū)，減少噴濺，提高成渣速度和改善熱效率，參照同類轉(zhuǎn)爐氧槍的使用情況，對(duì)250 t 轉(zhuǎn)爐噴孔數(shù)取5孔。 （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。噴頭每個(gè)噴孔的氧氣流量為：q = Q /5=833/5 = 取CD = ，T0 =300 K ，P0 = = ，代入下式，求出喉口直徑： 由此得到，d喉 = 53mm。 噴孔出口直徑根據(jù)等熵流表，在Ma = 2 時(shí)，即：則： d出 = 69mm。 噴孔其他幾何尺寸（1）取噴孔喉口的直線段長(zhǎng)度為L(zhǎng)喉 = 8mm。擴(kuò)散段的半錐角為4176。，則擴(kuò)張段長(zhǎng)度L擴(kuò)為：L擴(kuò) =（d出 – d喉）/2tan4176。 = 114mm。（2）收縮段長(zhǎng)度與收縮段進(jìn)口直徑應(yīng)該以能使整個(gè)噴頭布置下五個(gè)噴孔為原則，并盡可能使收縮孔大一些。（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。 槍身各層鋼管（1）中心氧管管徑中心氧管是向噴頭輸送氧氣的通道，其直徑主要取決于氧氣在管道內(nèi)的流量和流速。管內(nèi)氧氣工況流量為：= 取中心氧管內(nèi)氧氣流速V1 = 50 m/s ，則中心氧管內(nèi)徑為：==223mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品規(guī)格，選取選取中心鋼管為2198 mm。即外徑為219 mm。（2）中、外層鋼管管徑高壓冷卻水從中層管內(nèi)側(cè)進(jìn)入，經(jīng)噴頭頂部轉(zhuǎn)彎180176。后經(jīng)中層管外側(cè)流出。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選取氧槍冷卻水耗量Q水= 250/h，冷卻水進(jìn)水速度 ，出水速度。又中心氧管外徑為219mm，則：進(jìn)水環(huán)縫截面積： F2=Q水/V進(jìn) = 250/(63600) = =出水環(huán)縫截面積： F3=Q水/V出 =250/（73600）= = 所以，中層鋼管的內(nèi)徑為： = = 選取中層管為2538 mm。同理，外層管內(nèi)徑： = = 選取外層管為2808mm。 氧槍長(zhǎng)度的確定氧槍全長(zhǎng)包括下部槍身長(zhǎng)度l1和尾部長(zhǎng)度l2。氧槍尾部裝有氧槍把持器、冷卻水進(jìn)出管接頭、氧氣管接頭和吊環(huán)等。故l2的長(zhǎng)度取決于爐子容量和煙罩尺寸。本設(shè)計(jì)取氧槍總長(zhǎng)為24m，氧槍工作行程18m。 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。 底氣用量采用底吹NAr、CO2等氣體時(shí)，()時(shí)，其冶金特征已接近頂吹法；~()；則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達(dá)到足夠的攪拌強(qiáng)度。 m3/()。全程吹A(chǔ)r，成本太高；全程吹N2，又會(huì)增加鋼中的氮?？紤]到經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品需求，底部全部供氣，只是前期吹N2，末期再改吹A(chǔ)r。 供氣構(gòu)件本設(shè)計(jì)采用環(huán)縫式噴嘴，在環(huán)縫中設(shè)有許多細(xì)金屬管，它兼有透氣磚和噴嘴的優(yōu)點(diǎn)，適用于噴吹各種氣體和粉劑，還簡(jiǎn)化了細(xì)金屬管磚的制作工藝，是很有發(fā)展前途的一種供氣構(gòu)件。在本設(shè)計(jì)中，由于是250t轉(zhuǎn)爐，噴嘴數(shù)量選5個(gè)。 底吹元件布置底吹噴嘴布置應(yīng)使底吹和頂吹產(chǎn)生的熔池環(huán)流運(yùn)動(dòng)同向，且使熔池?cái)嚢杈鶆驎r(shí)間最短，以此獲得最佳的攪拌效果。噴嘴布置在爐底φ1==，且相互成45186。分布，即偏心軸布置。第6章 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 裝料制度對(duì)于轉(zhuǎn)爐煉鋼，裝入量過(guò)大，會(huì)使噴濺增加，熔池?cái)嚢璨缓?，造渣困難，爐襯特別是爐帽壽命縮短，供氧強(qiáng)度也因噴濺大而被被迫降低，裝入量過(guò)小，則會(huì)使?fàn)t產(chǎn)量減少，所以確定裝入量時(shí)應(yīng)考慮以下因素：（1）保證合適的爐容比：～。（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(duì)熔池的最大穿透深度的一定尺寸。（3）應(yīng)與鋼包容量、澆鑄吊車起重能力、轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩大小、鑄機(jī)拉速等相適應(yīng)。本設(shè)計(jì)采用分階段定量裝入，大體上保持了比較適當(dāng)?shù)娜鄢厣疃群脱b入量的相對(duì)穩(wěn)定性[6]。 供氧制度氧槍的結(jié)構(gòu)、類型和尺寸等確定后，吹煉過(guò)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(zhǎng)爐齡的要求，變動(dòng)槍位是目前控制吹煉過(guò)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揽康撞看禋夂虲O氣體產(chǎn)生的攪拌來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此其頂吹的供氧壓力有所降低，槍位有所提高。本設(shè)計(jì)采用高—低—高—低的恒壓變槍操作：開吹時(shí)采取高槍位化渣，使渣中w(FeO)達(dá)25%~30%，促進(jìn)石灰熔化，盡快形成具有一定堿度的爐渣，增大前期脫磷和脫硫效率，同時(shí)也避免酸性渣對(duì)爐襯的侵蝕。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。在接近終點(diǎn)時(shí)再降槍加強(qiáng)熔池?cái)嚢?，繼續(xù)脫碳和均勻熔池成分和溫度，降低終渣w(FeO)含量。 造渣制度 爐渣堿度的控制與石灰加入量的確定爐渣堿度是脫硫、脫磷能力的基本標(biāo)志，～，在冶煉含磷硫較高的原料和低磷硫的鋼種時(shí)，要提高堿度，～。 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]R1000 /（%CaO）有效 kg/t金屬料式中 R=；（%CaO）有效＝（%CaO）R（%SiO2）。當(dāng)鐵水中含磷較高并假定金屬料中含磷量的90％氧化進(jìn)入爐渣，則石灰加入量按下式計(jì)算：石灰加入量＝1000R（[%Si]+[%P]）/（%CaO）有效式中R＝。 爐渣粘度的控制過(guò)粘的爐渣去除磷、硫緩慢，含有大量的金屬珠，降低鋼水的收得率；過(guò)稀的爐渣則強(qiáng)烈侵蝕爐襯。原因通常是爐渣的熔點(diǎn)與當(dāng)時(shí)的熔池溫度接近，熔池的溫度低于爐渣的液相線時(shí)，爐渣特別粘稠。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。在確保去硫、磷的條件下，加入白云石等含MgO的材料，適當(dāng)提高終渣的粘度，可以在終渣停吹時(shí)，部分粘附在爐襯內(nèi)表面，使?fàn)t齡延長(zhǎng)。 爐渣氧化性的控制用渣中氧化鐵的活度表示爐渣的氧化性使最合理的，因?yàn)樵械难趸F不會(huì)呈自由狀態(tài)存在，但是，由于確定的數(shù)值相當(dāng)復(fù)雜，因此一般只用于研究工作，生產(chǎn)中普遍用氧化鐵的濃度表示爐渣的氧化性，影響爐渣氧化性的主要因素：（1）槍位和氧壓：在一定的供氧強(qiáng)度下，槍位提高或氧壓降低時(shí)，爐渣的氧化性增強(qiáng)。（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。（3）溫度對(duì)爐渣的氧化性是間接的，熔池溫度低而使金屬和爐渣粘度增大，爐渣向金屬傳遞氧和金屬吸收射流的氧減慢，爐渣的氧化性增強(qiáng)。 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。目前對(duì)泡沫渣還不能完全控制，通常在吹煉中期或稍微偏前一些，泡沫化程度達(dá)到最大值，～。 在開吹的初期，由于渣量很少和脫碳速度不大，熔池面上漲很少，爐渣的泡沫化不致造成溢渣和噴濺。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。如果熔池溫度較低，爐渣較粘，一旦碳開始劇烈氧化，泡沫渣將大量從爐口溢出，并產(chǎn)生強(qiáng)烈噴濺。吹煉末期，脫碳速度下降，熔池溫度升高，爐渣的泡沫化程度隨之減小。 為了避免爐渣的過(guò)分泡沫化，應(yīng)盡可能保持吹煉初期的熱量。在鐵水溫度較低時(shí)，應(yīng)先提溫，待溫度上升后，再提槍化渣。鐵礦石或其他固體氧化劑不應(yīng)一次加入過(guò)多，以免使熔池溫度劇烈下降，渣中∑(FeO)急劇增多。采用軟燒石灰，可降低化渣所需要的∑(FeO)含量，爐渣流動(dòng)性也好，可使?fàn)t渣泡沫化程度減小，鐵水含硅量降低可以減少渣量，減輕泡沫渣危害。 放渣及留渣操作 目前，頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐的造渣操作有吹煉中途不放渣的“單渣法”，中途放出部分爐渣的“雙渣法”，以及將上爐的部分或全部終渣留在爐內(nèi)作為下一爐渣料的“雙渣留渣法”，本設(shè)計(jì)采用雙渣法。 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(guò)程溫度，并為直接命中終點(diǎn)溫度提供保證。冷卻劑的加入時(shí)間因條件不同而異。由于廢鋼在吹煉時(shí)加入不方便，通常是在開吹前加入。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。 終點(diǎn)控制和出鋼終點(diǎn)控制是轉(zhuǎn)爐吹煉末期的重要操作。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)。這樣，終點(diǎn)控制便簡(jiǎn)化為脫碳和鋼水溫度控制，所以把停止吹氧又稱為“拉碳”，從廣義上講，終點(diǎn)控制應(yīng)包括所有影響鋼質(zhì)量的終點(diǎn)操作和工藝因素控制。轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)控制可以達(dá)到準(zhǔn)確控制吹煉過(guò)程和終點(diǎn)的目的，具有較高的命中率，經(jīng)驗(yàn)控制經(jīng)常采用“增碳法”和“拉碳法”。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。拉碳法具有終點(diǎn)鋼水氧含量和終渣w(FeO)較低，終點(diǎn)鋼水含錳量較高、氧氣消耗較少等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)間約2～6min，應(yīng)采用紅包出鋼和擋渣出鋼法。 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(duì)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）。本設(shè)計(jì)鋼種采用鋼包內(nèi)脫氧，即在出鋼過(guò)程中將全部合金加到鋼包內(nèi)，這種方法簡(jiǎn)便，大大縮短了冶煉時(shí)間，而且能提高合金元素的收得率。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。為了保證合金熔化和攪拌均勻，同時(shí)吹氬攪拌。出鋼過(guò)程中避免下渣，并在鋼包內(nèi)加一些干凈的石灰粉，以避免回磷。