【文章內容簡介】 ..............................79 鑄機的弧形半徑的確定 .....................................................................................................80 鑄坯液心長度、冶金長度和鑄機長度，以及高度 .........................................................80 鋼包的設計 .........................................................................................................................81 中間包的設計 .....................................................................................................................83 結晶器的設計 .....................................................................................................................84 二冷區(qū)的設計 ......................................................................................................................85 拉矯方法的確定 .................................................................................................................86 引錠裝置 ..............................................................................................................................86 輥道及后步工序其他設備 ...............................................................................................86 電磁攪拌裝置 ....................................................................................................................868 生產組織和人員編制 ........................................................................................................................889 主要經濟技術指標 ............................................................................................................................93專題 ........................................................................................................................................................94致 謝 ....................................................................................................................................................1041 緒 論 轉爐冶煉原理簡介 [1]轉爐煉鋼是把氧氣鼓入熔融的生鐵里，使雜質硅、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） ，可使爐內達到足夠高的溫度。因此轉爐煉鋼不需要另外使用燃料。氧氣轉爐生產的主要原材料是鐵水，大多數情況下鐵水由高爐攻擊，而高爐的原材料是鐵礦石；轉爐生產出來的產品是鋼坯（或鋼錠） ，他們還不是最終成品，而必須經由軋鋼機軋制成各種類型和規(guī)格的鋼板、型鋼和鋼管等最終產品，提供給市場。因此，氧氣轉爐不可能獨立存在，它必須前有煉鐵，后有軋鋼，共同組成一個鋼鐵生產的聯(lián)合體。我們稱這樣的生產模式為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。從化學成分來看，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Fe——C 相圖， C 含量在 %%之間的鐵碳合金為鋼，它的熔點在14501500℃。 C 含量在 %以上的鐵碳合金稱為生鐵，熔點在 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、化學性能與力學性能，可進行拉、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 含量過高分別會造成鋼的“冷脆”性和“熱脆”性，煉鋼過程應脫出 P、S；鋼中氧含量超過限度會加劇鋼的“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效性，應該降低鋼中的有害氣體含量；夾雜物的存在會破壞鋼基體的連續(xù)性，從而降低鋼的力學性能，也應該去除：煉鋼過程應提高溫度達到出鋼要求，同時還要加入一定種類和數量的合金，使鋼的成分達到所煉鋼種的規(guī)格。綜上所述，煉鋼的基本任務包括：脫碳、脫氧、脫硫、脫磷；去除有害氣體和夾雜，提高溫度；調節(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。氧氣頂吹轉爐煉鋼過程，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反應的過程，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。 氧氣轉爐煉鋼的特點與平爐、電爐煉鋼法相比，氧氣轉爐煉鋼具有生產率高、剛中氣體含量低、鋼的質量好等特點。氧氣轉爐爐內反應速度快，冶煉時間短，具有很高的生產效率。隨著轉爐容量的增大，生產率進一步提高。氧氣轉爐鋼具有以下特點：（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，具有良好的抗時效能力、能加工變形性能和焊接性能，鋼材內部缺陷少。不足之處是強度偏低，淬火性能稍次與平爐和電爐鋼。此外，氧氣轉爐鋼的機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。由于氧氣轉爐是利用爐料本身的化學熱和物理熱，熱效率高，不需外加熱源。因此燃料和動力消耗方面比平爐和電爐均低。氧氣轉爐的高效率和低消耗，使鋼的成本較低。（4）原料適應性強。氧氣轉爐對原料的適應性強，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，建設速度快。氧氣轉爐設備簡單，重量輕，所占的廠商面積和所需要的重型設備的數量比平爐車間少，因此投資比相同產量的平爐低 30~40%。而且生產規(guī)模越大，基建投資就越省。氧氣轉爐車間的建設比平爐車間快得多。氧氣轉爐煉鋼生產比較均衡，有利于與連鑄機配合。還有利于開展綜合利用，如煤氣回收及實現生產過程的自動化。近年來由于氧氣轉爐煉鋼與爐外精煉技術相結合，所煉鋼種進一步擴大，目前能生產的鋼種近 300 個。 設計原則和指導思想對設計的總要求是技術先進，工藝上可行。經濟上合理。所以，設計應遵循的原則和指導思想是：1）遵守國家的法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設計有關標準、規(guī)范和規(guī)定，嚴格把關，精心設計。2）設計中對主要工藝流程進行多方案比較，以確定最佳方案。3）設計中應充分采用各項國內外成熟的新技術，因某種原因暫時不上的新技術要預留充分的可能性。所采用的新工藝、新設備、新材料必須遵循經過工業(yè)性試驗或通過技術鑒定的原則。4）要按照國家有關勞動安全、工業(yè)衛(wèi)生及消防的標準及行業(yè)設計規(guī)定進行設計。5）在學習、總結國內外有關廠家的生產經驗的基礎上，移植適用可行的先進技術。6）設計中應充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，實行資源的綜合利用，改善勞動條件以及保護生態(tài)環(huán)境。 產品方案一、冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學成份本設計冶煉的鋼種、代表鋼號及其化學成分見表21所示。表11 冶煉的鋼種，代表鋼號及其化學成分化學成分（%）鋼種 鋼號 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、產品方案本設計產品方案見表22所示表 12 產 品 方 案鋼種 連鑄坯產量(萬t/a) 生產比例% 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 330 100說明：1)年產合格坯總量，是指連鑄坯產量。2)表中所有鋼種均進行爐外精煉處理，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)，取決于軋材產品類型和軋機的規(guī)格，本設計是生產型材(角鋼、工字鋼、輕軌鋼、圓鋼等)，軋機為1700軋機，采用方形鑄坯，其斷面應為250mm250mm， 2 氧氣轉爐煉鋼車間 初始條件 擬建年產量為 330 萬噸連鑄坯的氧氣轉爐煉鋼車間，相關技術參數如下：1）年產量：方坯 330 萬噸；2）產品方案：普碳鋼、低碳鋼； 公稱容量選擇 [2]1)選取時爐子容量應和國家標準澆注起重機的起重能力相適應。即吊車的起重能力必須大于轉爐最大出鋼量和鋼包(有襯)的重量之和，并應有一定的富余能力。參見表21所示確定轉爐的公稱容量為150t 。表21與轉爐配套的鋼包容量和澆注起重機的配合 轉爐座數的確定為了減少車間內的設備互相干擾，終有固數目的爐子在吹煉，以發(fā)揮生產潛力。爐于座數不宜太多，但必須保持年間內始本設計是使用頂底復吹轉爐冶煉，合考慮當前轉爐煉鋼車間的生產情況，選用 二吹二 的方案，這樣同時也可以提高轉爐的利用效率，減少資金的投入。 根據生產規(guī)模和產品方案計算出年需鋼水量。根據表 2－2 選取每爐鋼的平均冶煉周期取 37min，平均供氧時間為18min。表 2－2 轉爐冶煉周期和吹氧時間推薦值轉爐公稱噸位/t ＜30 30～100 ＞100 備 注項目 單位 數值轉爐公稱容量 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 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吹氧時間/min 12～16 14～18 16～20結合供氧強度、鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定年出鋼爐數=1 間煉 一 爐 鋼 的 平 均 冶 煉 時年 煉 鋼 時 間=1 間煉 一 爐 鋼 的 平 均 冶 煉 時轉 爐 作 業(yè) 率年 日 歷 時 間 197。1403658%106???每天出鋼爐數= =轉 爐 作 業(yè) 率年 日 歷 天 數年 出 鋼 爐 數197。 106385%??—式中轉爐作業(yè)率：取 =80%? 計算年產鋼量在選定轉爐公稱容量和轉爐工作之后，即可計算出車間的年產鋼水量： W=Nnq式中 W—車間年產剛水量，t。 n—車間經常吹煉爐子座數。 N—每一座吹煉爐子的年出鋼爐數； q—轉爐公稱容量；再根據澆注方法就可以計算出年產鋼量：1403658%2103957WnNqt??3 轉爐物料平衡和熱平衡計算 煉鋼過程的物料平衡與熱平能量衡計算是建立在物質和能量的基礎上的。其主要目的是比較這個冶煉過程中物料、能量的收入項和支出項，為改進操作工藝制度、確定合理的設計參數和提高煉鋼經濟技術指標提供定量依據。由于煉鋼是一個復雜的高溫物理化學過程加上測試手段有限，現在還難以做到精確測量。本章主要對轉爐的物料平衡和熱平衡加以計算以確定其具體參數并加以設計。 [3] 氧氣頂