【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ..............................79 鑄機(jī)的弧形半徑的確定 .....................................................................................................80 鑄坯液心長(zhǎng)度、冶金長(zhǎng)度和鑄機(jī)長(zhǎng)度，以及高度 .........................................................80 鋼包的設(shè)計(jì) .........................................................................................................................81 中間包的設(shè)計(jì) .....................................................................................................................83 結(jié)晶器的設(shè)計(jì) .....................................................................................................................84 二冷區(qū)的設(shè)計(jì) ......................................................................................................................85 拉矯方法的確定 .................................................................................................................86 引錠裝置 ..............................................................................................................................86 輥道及后步工序其他設(shè)備 ...............................................................................................86 電磁攪拌裝置 ....................................................................................................................868 生產(chǎn)組織和人員編制 ........................................................................................................................889 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) ............................................................................................................................93專題 ........................................................................................................................................................94致 謝 ....................................................................................................................................................1041 緒 論 轉(zhuǎn)爐冶煉原理簡(jiǎn)介 [1]轉(zhuǎn)爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質(zhì)硅、錳等氧化。在氧化的過程中放出大量的熱量 （含 1%的硅可使生鐵的溫度升高 200 攝氏度） ，可使?fàn)t內(nèi)達(dá)到足夠高的溫度。因此轉(zhuǎn)爐煉鋼不需要另外使用燃料。氧氣轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的主要原材料是鐵水，大多數(shù)情況下鐵水由高爐攻擊，而高爐的原材料是鐵礦石；轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來的產(chǎn)品是鋼坯（或鋼錠） ，他們還不是最終成品，而必須經(jīng)由軋鋼機(jī)軋制成各種類型和規(guī)格的鋼板、型鋼和鋼管等最終產(chǎn)品，提供給市場(chǎng)。因此，氧氣轉(zhuǎn)爐不可能獨(dú)立存在，它必須前有煉鐵，后有軋鋼，共同組成一個(gè)鋼鐵生產(chǎn)的聯(lián)合體。我們稱這樣的生產(chǎn)模式為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。從化學(xué)成分來看，剛和生鐵都是鐵碳合金，并還有 Si、Mn、S 、P 等元素，由于 C 和其他元素的含量不同，所形成的組織不同，因而性能也不一樣。根據(jù)Fe——C 相圖， C 含量在 %%之間的鐵碳合金為鋼，它的熔點(diǎn)在14501500℃。 C 含量在 %以上的鐵碳合金稱為生鐵，熔點(diǎn)在 11001200℃。C 含量在 %一下的鐵碳合金稱為工業(yè)純鐵。在鋼中碳元素和鐵元素形成Fe3C 固熔體，隨著碳含量的增加，其強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和沖擊韌性降低。鋼具有很好的物理、化學(xué)性能與力學(xué)性能，可進(jìn)行拉、壓、軋、沖、拔等深加工，其用途十分廣泛。若以生鐵為原料煉鋼，需氧化脫碳:鋼種 P、S 含量過高分別會(huì)造成鋼的“冷脆”性和“熱脆”性，煉鋼過程應(yīng)脫出 P、S；鋼中氧含量超過限度會(huì)加劇鋼的“熱脆”性，并形成大量氧化物夾雜，因而要脫出氧；鋼種含有 H、N分別造成鋼的氫脆和時(shí)效性，應(yīng)該降低鋼中的有害氣體含量；夾雜物的存在會(huì)破壞鋼基體的連續(xù)性，從而降低鋼的力學(xué)性能，也應(yīng)該去除：煉鋼過程應(yīng)提高溫度達(dá)到出鋼要求，同時(shí)還要加入一定種類和數(shù)量的合金，使鋼的成分達(dá)到所煉鋼種的規(guī)格。綜上所述，煉鋼的基本任務(wù)包括：脫碳、脫氧、脫硫、脫磷；去除有害氣體和夾雜，提高溫度；調(diào)節(jié)成分。煉鋼過程通過供氧、造渣、加合金、攪拌、升溫等手段完成煉鋼基本任務(wù)。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，主要是降碳、升溫、脫硫、脫磷以及脫氧和合金化等高溫物理化學(xué)反應(yīng)的過程，其工藝操作原則則是控制供氧、造渣、溫度，以及加入合金材料等，以獲得所要求的鋼液，并澆成合格鋼坯或鋼錠。 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的特點(diǎn)與平爐、電爐煉鋼法相比，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼具有生產(chǎn)率高、剛中氣體含量低、鋼的質(zhì)量好等特點(diǎn)。氧氣轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)反應(yīng)速度快，冶煉時(shí)間短，具有很高的生產(chǎn)效率。隨著轉(zhuǎn)爐容量的增大，生產(chǎn)率進(jìn)一步提高。氧氣轉(zhuǎn)爐鋼具有以下特點(diǎn)：（1）鋼中氣體含量少（2）由于煉鋼主要原材料為鐵水，廢鋼用量所占比例不大，因此Ni、Cr、Mo、Cu 、Sn 等殘余元素含量低，由于鋼中氣體和夾雜少，具有良好的抗時(shí)效能力、能加工變形性能和焊接性能，鋼材內(nèi)部缺陷少。不足之處是強(qiáng)度偏低，淬火性能稍次與平爐和電爐鋼。此外，氧氣轉(zhuǎn)爐鋼的機(jī)械性能及其他方面性能也是良好的。（3）原材料消耗少，熱效率高，成本低。氧氣轉(zhuǎn)爐的金屬消耗率一般為1100~1140kg/t，比平爐稍高些。耐火材料消耗僅為平爐的 15~30%,一般為2~5kg/t。由于氧氣轉(zhuǎn)爐是利用爐料本身的化學(xué)熱和物理熱，熱效率高，不需外加熱源。因此燃料和動(dòng)力消耗方面比平爐和電爐均低。氧氣轉(zhuǎn)爐的高效率和低消耗，使鋼的成本較低。（4）原料適應(yīng)性強(qiáng)。氧氣轉(zhuǎn)爐對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，不僅能吹煉平爐生鐵，而且能吹煉 P（~%）和高 P（%）生鐵，還可以吹煉釩、鈦等特殊成分的生鐵。（5）基建投資少，建設(shè)速度快。氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)備簡(jiǎn)單，重量輕，所占的廠商面積和所需要的重型設(shè)備的數(shù)量比平爐車間少，因此投資比相同產(chǎn)量的平爐低 30~40%。而且生產(chǎn)規(guī)模越大，基建投資就越省。氧氣轉(zhuǎn)爐車間的建設(shè)比平爐車間快得多。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)比較均衡，有利于與連鑄機(jī)配合。還有利于開展綜合利用，如煤氣回收及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。近年來由于氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼與爐外精煉技術(shù)相結(jié)合，所煉鋼種進(jìn)一步擴(kuò)大，目前能生產(chǎn)的鋼種近 300 個(gè)。 設(shè)計(jì)原則和指導(dǎo)思想對(duì)設(shè)計(jì)的總要求是技術(shù)先進(jìn)，工藝上可行。經(jīng)濟(jì)上合理。所以，設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則和指導(dǎo)思想是：1）遵守國(guó)家的法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定，嚴(yán)格把關(guān)，精心設(shè)計(jì)。2）設(shè)計(jì)中對(duì)主要工藝流程進(jìn)行多方案比較，以確定最佳方案。3）設(shè)計(jì)中應(yīng)充分采用各項(xiàng)國(guó)內(nèi)外成熟的新技術(shù)，因某種原因暫時(shí)不上的新技術(shù)要預(yù)留充分的可能性。所采用的新工藝、新設(shè)備、新材料必須遵循經(jīng)過工業(yè)性試驗(yàn)或通過技術(shù)鑒定的原則。4）要按照國(guó)家有關(guān)勞動(dòng)安全、工業(yè)衛(wèi)生及消防的標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。5）在學(xué)習(xí)、總結(jié)國(guó)內(nèi)外有關(guān)廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，移植適用可行的先進(jìn)技術(shù)。6）設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，實(shí)行資源的綜合利用，改善勞動(dòng)條件以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境。 產(chǎn)品方案一、冶煉的鋼種、代表鋼號(hào)及其化學(xué)成份本設(shè)計(jì)冶煉的鋼種、代表鋼號(hào)及其化學(xué)成分見表21所示。表11 冶煉的鋼種，代表鋼號(hào)及其化學(xué)成分化學(xué)成分（%）鋼種 鋼號(hào) C Si Mn P S Cu Al普鋼 Q235 ≤ ≤≤0.30 —鋼 Q275 ≤ ≤ ≤ —低合 16Mn ≤ ≤≤0.30 —合金鋼20MnSi ≤ ≤≤0.30 —熱軋硅鋼 ≤ ≤ ≤ —鋼 冷軋硅鋼 ≤ — 二、產(chǎn)品方案本設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案見表22所示表 12 產(chǎn) 品 方 案鋼種 連鑄坯產(chǎn)量(萬t/a) 生產(chǎn)比例% 精煉方式普碳鋼 100 吹氮或主要RH低合金鋼 230 LF或LF+VOD總計(jì) 330 100說明：1)年產(chǎn)合格坯總量，是指連鑄坯產(chǎn)量。2)表中所有鋼種均進(jìn)行爐外精煉處理，包括吹氮、LF、VOD、RH處理等。3)%、連鑄比100%、精煉比100%.4)連鑄坯規(guī)格:鑄坯斷面尺寸(mm 2)，取決于軋材產(chǎn)品類型和軋機(jī)的規(guī)格，本設(shè)計(jì)是生產(chǎn)型材(角鋼、工字鋼、輕軌鋼、圓鋼等)，軋機(jī)為1700軋機(jī)，采用方形鑄坯，其斷面應(yīng)為250mm250mm， 2 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間 初始條件 擬建年產(chǎn)量為 330 萬噸連鑄坯的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：1）年產(chǎn)量：方坯 330 萬噸；2）產(chǎn)品方案：普碳鋼、低碳鋼； 公稱容量選擇 [2]1)選取時(shí)爐子容量應(yīng)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)澆注起重機(jī)的起重能力相適應(yīng)。即吊車的起重能力必須大于轉(zhuǎn)爐最大出鋼量和鋼包(有襯)的重量之和，并應(yīng)有一定的富余能力。參見表21所示確定轉(zhuǎn)爐的公稱容量為150t 。表21與轉(zhuǎn)爐配套的鋼包容量和澆注起重機(jī)的配合 轉(zhuǎn)爐座數(shù)的確定為了減少車間內(nèi)的設(shè)備互相干擾，終有固數(shù)目的爐子在吹煉，以發(fā)揮生產(chǎn)潛力。爐于座數(shù)不宜太多，但必須保持年間內(nèi)始本設(shè)計(jì)是使用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，合考慮當(dāng)前轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的生產(chǎn)情況，選用 二吹二 的方案，這樣同時(shí)也可以提高轉(zhuǎn)爐的利用效率，減少資金的投入。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案計(jì)算出年需鋼水量。根據(jù)表 2－2 選取每爐鋼的平均冶煉周期取 37min，平均供氧時(shí)間為18min。表 2－2 轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時(shí)間推薦值轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t ＜30 30～100 ＞100 備 注項(xiàng)目 單位 數(shù)值轉(zhuǎn)爐公稱容量 t 100 120 150 220 250 180最大出鋼量 t 120 150 180 220 275 320鋼包容量 t 120 150 180 220 275 320澆注起重機(jī) t 180/63/20 225/63/20 280/80/20 360/100/20 400/100/20 450/100/20冶煉周期/min 28～32 32～38 38～45吹氧時(shí)間/min 12～16 14～18 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年出鋼爐數(shù)=1 間煉 一 爐 鋼 的 平 均 冶 煉 時(shí)年 煉 鋼 時(shí) 間=1 間煉 一 爐 鋼 的 平 均 冶 煉 時(shí)轉(zhuǎn) 爐 作 業(yè) 率年 日 歷 時(shí) 間 197。1403658%106???每天出鋼爐數(shù)= =轉(zhuǎn) 爐 作 業(yè) 率年 日 歷 天 數(shù)年 出 鋼 爐 數(shù)197。 106385%??—式中轉(zhuǎn)爐作業(yè)率：取 =80%? 計(jì)算年產(chǎn)鋼量在選定轉(zhuǎn)爐公稱容量和轉(zhuǎn)爐工作之后，即可計(jì)算出車間的年產(chǎn)鋼水量： W=Nnq式中 W—車間年產(chǎn)剛水量，t。 n—車間經(jīng)常吹煉爐子座數(shù)。 N—每一座吹煉爐子的年出鋼爐數(shù)； q—轉(zhuǎn)爐公稱容量；再根據(jù)澆注方法就可以計(jì)算出年產(chǎn)鋼量：1403658%2103957WnNqt??3 轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計(jì)算 煉鋼過程的物料平衡與熱平能量衡計(jì)算是建立在物質(zhì)和能量的基礎(chǔ)上的。其主要目的是比較這個(gè)冶煉過程中物料、能量的收入項(xiàng)和支出項(xiàng)，為改進(jìn)操作工藝制度、確定合理的設(shè)計(jì)參數(shù)和提高煉鋼經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)提供定量依據(jù)。由于煉鋼是一個(gè)復(fù)雜的高溫物理化學(xué)過程加上測(cè)試手段有限，現(xiàn)在還難以做到精確測(cè)量。本章主要對(duì)轉(zhuǎn)爐的物料平衡和熱平衡加以計(jì)算以確定其具體參數(shù)并加以設(shè)計(jì)。 [3] 氧氣頂