【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 120150200250300最大出鋼量/t60120150180220275320鋼包容量/t60120150180220275320澆注起重機(jī)/t100/32180/63/20225/63/20280/80/20360/100/20400/100/20450/100/20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，爐子座數(shù)不宜太多，但必須保持車間內(nèi)始終有固定數(shù)目的爐子在吹煉，以發(fā)揮生產(chǎn)潛力。本設(shè)計(jì)選定1座公稱容量為250的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，采用“一吹一”方案。第3章 爐型及氧槍設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 爐型的選擇轉(zhuǎn)爐爐型是指轉(zhuǎn)爐砌筑后的內(nèi)部形狀。爐型的選擇和各部位尺寸確定得是否合理，直接影響著工藝操作、爐襯壽命、鋼的產(chǎn)量與質(zhì)量以及轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率。選擇爐型要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模所確定的轉(zhuǎn)爐噸位、原材料條件，并對(duì)已投產(chǎn)的各類型轉(zhuǎn)爐進(jìn)行調(diào)查，了解生產(chǎn)情況，爐襯侵蝕情況和供氧參數(shù)與爐型的關(guān)系，為爐型選擇提供實(shí)際數(shù)據(jù)。選擇爐型應(yīng)考慮因素如下：(1)要求爐型有利于煉鋼物理化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行，有利于金屬液、爐渣、爐氣的運(yùn)動(dòng)，有利于熔池的均勻攪拌；(2)有較高的爐襯壽命；(3)爐內(nèi)噴濺物要少，金屬消耗要低；(4)爐襯砌筑和維護(hù)方便，爐殼容易加工制造；(5)能夠改善勞動(dòng)條件和提高作業(yè)率。隨公稱噸位的增大，爐型由細(xì)長(zhǎng)型向矮胖型方向發(fā)展。轉(zhuǎn)爐爐型按金屬熔池的形狀可以分為筒球型、錐球型和截錐型三種。如圖31所示。筒球型熔池是由圓柱體和球缺體組合而成。它的優(yōu)點(diǎn)是爐型簡(jiǎn)單，砌筑方便，爐殼制造容易。與相同噸位其他兩種爐型的轉(zhuǎn)爐相比，它有較大的直徑，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，多用于200t以下的轉(zhuǎn)爐。這種爐型使用較多，我國(guó)鞍鋼150t轉(zhuǎn)爐、攀鋼120t轉(zhuǎn)爐都是這種爐型。我國(guó)1993年5月1日新頒布的YB9058—92《煉鋼工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》提出：≥150t的轉(zhuǎn)爐采用筒球型死爐底。錐球型熔池由球缺體和截頭圓錐體組成。與相同噸位的筒球型比較，錐球型熔池加深了，有利于保護(hù)爐底。其內(nèi)型更適合于鋼水的運(yùn)動(dòng)，利于物理化學(xué)反應(yīng)。在同樣熔池深度情況下，如底部尺寸適當(dāng)，熔池直徑會(huì)比筒球型大些，反應(yīng)面積有所增加，有利于脫除P、S。但由于大的熔池直徑需靠增大爐殼來(lái)實(shí)現(xiàn)，所以同等條件下，其投資高于筒球型爐子。我國(guó)大型轉(zhuǎn)爐均采用這種爐型，如寶鋼300t轉(zhuǎn)爐、首鋼210t轉(zhuǎn)爐均為錐球型。截錐型熔池為截頭圓錐體。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熔池為平底，易于砌筑。在一定的反應(yīng)面積下可保證熔池深度，適用于小型轉(zhuǎn)爐，我國(guó)過去已建成的30t以下的小轉(zhuǎn)爐應(yīng)用較多。冶金部技術(shù)規(guī)定中提出“公稱噸位不大于100t的轉(zhuǎn)爐可采用截錐型活爐底”。國(guó)外很少有這種爐型。本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐的公稱容量是250t，選用錐球型死爐底。 爐型的主要參數(shù) 爐容比轉(zhuǎn)爐的爐容比又稱為容積系數(shù)，以V/T表示，即轉(zhuǎn)爐的工作容積與公稱噸位之比。它表示每單位公稱噸位所需轉(zhuǎn)爐有效冶煉空間的體積，其單位是m3/t。合適的爐容比，能夠滿足吹煉過程中爐內(nèi)激烈的物理化學(xué)反應(yīng)的需要，從而能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果和勞動(dòng)條件。爐容比過大，增加設(shè)備重量、廠房高度，耐火材料消耗也增加，因而使整個(gè)車間費(fèi)用增加，成本較高；而爐容比過小，爐內(nèi)沒有足夠的反應(yīng)空間，勢(shì)必引起噴濺，對(duì)爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導(dǎo)致金屬消耗增多，爐襯壽命降低，不利于提高生產(chǎn)率。選擇爐容比時(shí)應(yīng)考慮以下因素：(1)鐵水比、鐵水成分。隨著鐵水比和鐵水中Si、P、S含量增加，爐容比應(yīng)相應(yīng)增大。若采用鐵水預(yù)處理工藝時(shí)，爐容比可以小些；(2)供氧強(qiáng)度。供氧強(qiáng)度增大時(shí)，吹煉速度較快，為了不引起噴濺就要保證有足夠的反應(yīng)空間，爐容比相應(yīng)增大些；(3)冷卻劑的種類。采用鐵礦石或氧化鐵皮為主的冷卻劑，成渣量大，爐容比也需相應(yīng)增大些；若采用廢鋼為主的冷卻劑，成渣量小，則爐容比可適當(dāng)選擇小些。爐容比還與氧槍噴嘴結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉比較平穩(wěn)，噴濺較少，因此，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可以比頂吹轉(zhuǎn)爐稍小?！∞D(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐則取下限。 高寬比高寬比指轉(zhuǎn)爐總高與爐殼外徑之比，用H總/D殼表示。一般是在爐型設(shè)計(jì)完成以后，對(duì)H總/D殼進(jìn)行核算。必須防止兩種傾向：轉(zhuǎn)爐爐體過于細(xì)長(zhǎng)，必然導(dǎo)致廠房高度和相關(guān)設(shè)備的高度有所增加，使基建投資和設(shè)備費(fèi)用增加；過于矮胖的爐型，爐內(nèi)噴濺物易于噴出爐外，熱量和金屬損失較大。因此，高寬比是轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)是否合理、各參數(shù)選擇是否恰當(dāng)?shù)囊粋€(gè)尺度。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐由于頂吹射流的一部分反射二次動(dòng)能為底吹氣流所抵消，因此，鋼渣的噴濺高度相應(yīng)地比頂吹轉(zhuǎn)爐低，從而使復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的高寬比比頂吹轉(zhuǎn)爐可以稍小些。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的高寬(徑）～，小轉(zhuǎn)爐取上限，大轉(zhuǎn)爐取下限。 爐型主要尺寸的確定新轉(zhuǎn)爐的爐型和各部位尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實(shí)際，并通過模型試驗(yàn)來(lái)確定。筒球型轉(zhuǎn)爐主要尺寸如圖32所示。 熔池直徑D熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)金屬液面的直徑。它主要與金屬裝入量和吹氧時(shí)間有關(guān)。我國(guó)設(shè)計(jì)部門推薦的熔池直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為： （3－1）式中 D——熔池直徑，m； G0——新爐金屬裝入量，t； K——比例系數(shù)，可參考表31來(lái)確定； t——吹氧時(shí)間，min。Friedl由統(tǒng)計(jì)得到如下公式： D＝（） （3－2） 式中 G——轉(zhuǎn)爐公稱噸位，t。公式3－1適用于小轉(zhuǎn)爐的爐型計(jì)算。公式3－2適用于大型轉(zhuǎn)爐爐型的計(jì)算。本設(shè)計(jì)計(jì)算 D＝＝ m選取D為6290mm。表31 比例系數(shù)K的推薦值轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t＜3030～100＞100備 注比例系數(shù)K值～～～大噸位取下限、小噸位取上限 熔池深度熔池深度指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)，從金屬液面到爐底的高度。對(duì)于一定噸位的轉(zhuǎn)爐，爐型和熔池直徑確定之后，可根據(jù)幾何公式計(jì)算熔池深度h0。 錐球型熔池圖33 錐球型熔池各部位尺寸D熔池直徑；d1倒錐臺(tái)底面直徑；h1錐臺(tái)高度；h2球缺體高度熔池由倒錐臺(tái)和球缺兩部分組成，見圖33a，其體積為：根據(jù)統(tǒng)計(jì)，球缺曲率半徑，，則。在上述條件下，熔池深度為：因而：計(jì)算如下： 爐帽尺寸 氧氣轉(zhuǎn)爐一般都采用正口爐帽，其主要尺寸有爐帽傾角、爐帽高度和爐口直徑。 A 爐口直徑在滿足兌鐵水和加廢鋼的前提下，應(yīng)盡量減少爐口直徑，以降低熱損失，減少空氣吸入，避免影響爐襯壽命和改善爐前操作條件。一般爐口直徑為： 大轉(zhuǎn)爐取下限，小轉(zhuǎn)爐取上限。本設(shè)計(jì) 6290=選取為2830。 B 爐帽傾角傾角過小，爐帽砌磚容易塌落；傾角過大，出鋼時(shí)易從爐口流渣。一般為60176?！?8176。，大轉(zhuǎn)爐取下限，小轉(zhuǎn)爐取上限。本設(shè)計(jì)取60176。 C 爐帽高度H帽 爐帽的總高度是截錐體高度與爐口直線段高度之和。直線段H直一般為300～400 mm。其計(jì)算公式如下： H帽＝H斜+H直＝1/2（Dd口）+(300～400)爐帽容積為：本設(shè)計(jì)計(jì)算選取H直=400mm，則 H帽=H斜+H直=1/2（Dd口）+400 =1/2（62902830）+400 爐身尺寸 轉(zhuǎn)爐在熔池面以上爐帽以下的圓筒柱體部分稱為爐身。爐身高度H身可按下式計(jì)算：轉(zhuǎn)爐有效容積V總＝公稱容量爐容比＝250＝225 V身＝V總－V帽－V熔＝225－－＝ m3 出鋼口尺寸 出鋼口主要參數(shù)包括出鋼口位置、出鋼口角度及出鋼口直徑。 A 出鋼口位置 出鋼時(shí)出鋼口應(yīng)處于鋼液最深處，這樣鋼水容易出凈，又不易下渣。出鋼口位置設(shè)在爐帽和爐身內(nèi)襯的交界處。 B 出鋼口角度 出鋼口角度是指出鋼口中心線與水平線的夾角，其大小應(yīng)考慮縮短出鋼口長(zhǎng)度，有利維修、減少鋼水二次氧化及熱損失，所以出鋼口角度在15176?！?5176。，國(guó)外不少轉(zhuǎn)爐采用0176。本設(shè)計(jì)采用15176。角的出鋼口。 C 出鋼口直徑 可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中 ——出鋼口直徑，cm； G——轉(zhuǎn)爐的公稱噸位，t。本設(shè)計(jì)計(jì)算 選取為224。 爐襯材質(zhì)及爐襯厚度的確定爐襯材質(zhì)一般分為工作層、填料層和永久層（有的沒有填料層）。本設(shè)計(jì)無(wú)填料層。材質(zhì)分別為焦油白云石磚或焦油鎂砂磚、鎂砂、鎂磚。各部分爐襯和爐殼鋼板厚度可參照表32和表33所示。表32 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度爐襯各部位名稱轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t＜100100～200＞200本設(shè)計(jì)250爐帽永久層厚度/mm60～115115～150115～150150工作層厚度/mm400～600500～600550～650650爐身（加料側(cè)）永久層厚度/mm115～150115～200115～200200工作層厚度/mm550～700700～800750～850750爐身（出鋼側(cè)）永久層厚度/mm115～150115～300115～200200工作層厚度/mm500～650600～700650～750700爐底永久層厚度/mm300～450350～450350～450450工作層厚度/mm600～650600～650600～750750表33 轉(zhuǎn)爐爐殼鋼板厚度部 位轉(zhuǎn)爐噸位/t50100150200本設(shè)計(jì)250尺寸/mm爐帽4555606065爐身5570707580爐底4560606065爐殼鋼板常用的材質(zhì)有16Mn、15MnTi、14MnNb等低合金高強(qiáng)度鋼。本設(shè)計(jì)選取鋼板材質(zhì)為14MnNb。 爐子的高寬比核定H總＝H帽+H身++爐底爐襯厚度+爐底鋼板厚度＝3396+4246+1748+1200+65＝10655 mm D殼＝D+爐身兩邊爐襯的厚度+爐殼鋼板厚度＝6290+1850+160＝8300 mm H總/D殼=10655/8300= 在設(shè)計(jì)推薦值范圍內(nèi)。國(guó)內(nèi)外一些轉(zhuǎn)爐爐型主要工藝參數(shù)見表3