【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、氧槍噴頭設(shè)計(jì)、連鑄機(jī)設(shè)備的選擇及各種附屬設(shè)備的確定等。通過(guò)本設(shè)計(jì)從而獲得有利于冶煉的參數(shù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)起到一定的指導(dǎo)作用，并為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：煉鋼,爐型設(shè)計(jì),連鑄機(jī) ABSTRACTBecause the damand of market for steel is great ，and the equipment more and more largescaled, the aim of design is to build a morden huge steelmaking enterprise located in LiuPanShui city , which produce 400 million tons steel each year.The content of design includes:The balance of materials and heat is calculatied the converter stove and the oxygen gun nozzle are design , the conticaster equipment and appurtenance are selected.The parameter of metallurgy are getted by the design , which take effect on the practice produce and provides the theory basis for the scene production.Keyword: steelmaking,fesigning of section,continuous casting machine1 緒論 國(guó)外煉鋼技術(shù)的發(fā)展世界近代煉鋼工業(yè)首先誕生于歐洲，機(jī)器得大量發(fā)明和廣泛使用，使鋼鐵成為最基本的工業(yè)材料，對(duì)鋼鐵得數(shù)量和質(zhì)量得需求越來(lái)越高。首先公布轉(zhuǎn)爐煉鋼法得使英國(guó)發(fā)明家亨利貝塞麥，1965 年，亨利貝塞麥在英國(guó)科學(xué)協(xié)會(huì)發(fā)表演講，宣布其發(fā)明了底吹酸性空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法，也因?yàn)榇朔ㄉa(chǎn)率高、成本低的煉鋼方法，成為冶金史上得一大創(chuàng)舉，從此開(kāi)創(chuàng)了大規(guī)模煉鋼得新時(shí)代。回顧氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的發(fā)展，可分為以下三個(gè)時(shí)期。① 轉(zhuǎn)爐大型化時(shí)期（1950～1970）：以轉(zhuǎn)爐大型化技術(shù)為核心，逐步完善了轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝和設(shè)備。先后開(kāi)發(fā)出大型化轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)技術(shù)、OG 法除塵與煤氣回收技術(shù)、計(jì)算機(jī)靜態(tài)與副槍動(dòng)態(tài)控制技術(shù)、鎂碳磚綜合砌爐與噴補(bǔ)掛渣等護(hù)爐工藝技術(shù)。② 轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉時(shí)期（1970～1990）：這一時(shí)期，由于連鑄技術(shù)的迅速發(fā)展，出現(xiàn)了全連鑄得煉鋼車(chē)間。對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼得穩(wěn)定性和終點(diǎn)控制得準(zhǔn)確性提出了更高的要求。為了改善轉(zhuǎn)爐吹煉后期鋼渣反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)吹煉得目標(biāo)，綜合頂吹、底吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點(diǎn)，研究開(kāi)發(fā)出各種頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝技術(shù)，在世界上迅速推廣。轉(zhuǎn)爐綜合優(yōu)化時(shí)期（1990年以后）：在這一時(shí)期，由于社會(huì)對(duì)純凈鋼得生產(chǎn)需求日益增加。迫切需要建立起一種全新的、能大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)純凈鋼的生產(chǎn)體制。圍繞純凈鋼生產(chǎn)，研究開(kāi)發(fā)出鐵水“三脫” 預(yù)處理、高效轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)、全自動(dòng)吹煉控制與濺渣護(hù)爐等重大新工藝技術(shù)。降低了生產(chǎn)成本、大幅度提高了生產(chǎn)效率。 我國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展 起步與發(fā)展階段(1962～1979 年)1962 年第一座 3 t 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間投產(chǎn)僅 2 年。1964 年 11 月中國(guó)第一座330 t 氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間在北京石景山鋼鐵廠(后改名為首鋼 )投產(chǎn)，這標(biāo)志著中國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼開(kāi)始向大型化方向發(fā)展，上海、本溪、攀枝花、太原一批國(guó)產(chǎn) 30 t、50 t、120 t 轉(zhuǎn)爐相繼投產(chǎn)。這一階段幾個(gè)較重要的發(fā)展標(biāo)志是首鋼 330 t 轉(zhuǎn)爐廠率先進(jìn)行轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)控制技術(shù)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)鋼 200 萬(wàn) t 以上；武鋼國(guó)產(chǎn) 50 t 轉(zhuǎn)爐適應(yīng) 1700mm連軋生產(chǎn)與品種的要求，在國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐鋼廠首次配備了 KR 鐵水預(yù)脫硫、RH 真空處理裝置等先進(jìn)設(shè)備，迅速提高了中國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼廠的技術(shù)檔次與水平；首鋼、武鋼、上鋼一、三、五等廠推動(dòng)連鑄生產(chǎn)，較快提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力；工藝制度逐漸完善，生產(chǎn)穩(wěn)定，也進(jìn)行轉(zhuǎn)爐煤氣回收、氧氣底吹轉(zhuǎn)爐、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)合金鋼、硅鋼、不銹鋼等多項(xiàng)重要的工業(yè)試驗(yàn)；從 1978 年起，開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)；攀鋼、承鋼、馬鋼成功地進(jìn)行鐵水先提釩后煉鋼；包鋼進(jìn)行底吹轉(zhuǎn)爐提鈮的工業(yè)化試驗(yàn)；1979 年，中國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐鋼首次超過(guò)平爐鋼產(chǎn)量，成為中國(guó)鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)的主要力量，也是這一階段發(fā)展最重要的標(biāo)志。由于這一時(shí)期大量轉(zhuǎn)爐由側(cè)吹轉(zhuǎn)爐改造而成，轉(zhuǎn)爐爐容偏小問(wèn)題從一開(kāi)始就較為突出。而且，慢節(jié)奏的模鑄生產(chǎn)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(直到 1979 年，中國(guó)連鑄比只有 %)，這在很大程度上限制了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)能力的發(fā)揮，加上主要是長(zhǎng)型材的較為單一的品種結(jié)構(gòu)，使中國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼水平的提高受到影響。 較快發(fā)展階段(1980～2022 年)在這一階段，中國(guó)轉(zhuǎn)爐大型化、高水平化的重要標(biāo)志是寶鋼 300t、250t ，武鋼250t、首鋼 210t 大型轉(zhuǎn)爐的投產(chǎn)，尤其是 1985 年寶鋼 300t 轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)為中國(guó)轉(zhuǎn)爐煉鋼起了示范作用。中國(guó)的連鑄比由 1988 年的 % 迅速增長(zhǎng)到 2022 年的 % ，年均增長(zhǎng) %，加上鐵水預(yù)處理、鋼水精煉同步發(fā)展，以及轉(zhuǎn)爐操作優(yōu)化、供氧強(qiáng)度的提高，大大增加了氧氣轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率，1985 年氧氣轉(zhuǎn)爐鋼在鋼產(chǎn)量中的比例超過(guò) 50% ，1988 年以來(lái)一直保持在 80% 以上，成為 1996 年中國(guó)年產(chǎn)鋼超過(guò) 1 億 t 的主要推動(dòng)力量。從 1994 年開(kāi)始，主要依靠自己力量開(kāi)發(fā)的大、中、小型轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐、長(zhǎng)壽復(fù)合吹煉技術(shù)取得了重大進(jìn)展，大幅度提高了轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，降低了消耗，大批轉(zhuǎn)爐年冶煉爐數(shù)超過(guò) 10000 爐，有的在 13000 爐以上，成為這一時(shí)期氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的一大亮點(diǎn)。這一時(shí)期由于大批建設(shè) 20～30t 轉(zhuǎn)爐，主要生產(chǎn)長(zhǎng)型材的轉(zhuǎn)爐鋼廠，轉(zhuǎn)爐數(shù)量增加 1 倍多，平均爐容僅增加 10%，由此帶來(lái)能耗高、環(huán)保差等一系列問(wèn)題。到 2022 年以后，由于資源、環(huán)境的壓力，全行業(yè)小轉(zhuǎn)爐均面臨著淘汰。 高速發(fā)展階段(2022 年至今)進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)氧氣轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量每年都以 2022～6000 萬(wàn) t 的速度遞增，2022 年氧氣轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量首次突破 2 億 t，2022 年達(dá) 3 億 t，這種史無(wú)前例的增長(zhǎng)，成為中國(guó)年產(chǎn)鋼連續(xù)突破 2 億 t、3 億 t 的關(guān)鍵因素，也使世界年產(chǎn)鋼在新世紀(jì)初連續(xù)突破9 億 t、10 億 t 和 11 億 t。這一階段的重要標(biāo)志— 轉(zhuǎn)爐大型化的趨勢(shì)十分明顯，基本上可以立足于自主設(shè)計(jì)、制造，轉(zhuǎn)爐平均噸位增加了 1 倍多。轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐復(fù)吹長(zhǎng)壽技術(shù)成為系列化，底吹透氣元件不更換，100%復(fù)吹的大中型轉(zhuǎn)爐爐齡基本上可以超過(guò)10000 爐，許多已超過(guò) 20220 爐，最高達(dá) 30368 爐，成為世界上獨(dú)樹(shù)一幟的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)。這一時(shí)期，加快了高效率、低成本的潔凈鋼生產(chǎn)平臺(tái)建設(shè)速度，加上轉(zhuǎn)爐計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制水平的提高，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼幾乎覆蓋了所有品種。寶鋼、鞍鋼、武鋼等企業(yè)都具備了生產(chǎn) N、H、0、P、S 總含量≤10010 6 純凈鋼的條件，各類(lèi)高強(qiáng)、高韌性、耐蝕、耐候、耐火、抗震用鋼批量生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)轎車(chē)用鋼整車(chē)供貨，市場(chǎng)占有率超過(guò) 65%。這一時(shí)期最大的亮點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是高爐一氧氣轉(zhuǎn)爐一薄板坯連鑄連軋緊湊型流程成功嫁接優(yōu)化，煉鋼技術(shù)得到了豐富和提升，并迅速地走在世界前列。唐鋼成為世界上首個(gè)產(chǎn)量超過(guò) 300 萬(wàn) t/a 的緊湊流程生產(chǎn)線(xiàn) 。除珠江鋼廠外中國(guó) 10 條緊湊流程生產(chǎn)線(xiàn)中有 9 條是配合轉(zhuǎn)爐的緊湊流程生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)能占世界全部緊湊流程生產(chǎn)線(xiàn)的 1/3，包括管線(xiàn)、雙相、高強(qiáng)、耐候、微合金汽車(chē)和機(jī)械用高強(qiáng)鋼板在內(nèi)的優(yōu)質(zhì)鋼種在緊湊流程生產(chǎn)線(xiàn)上不斷批量生產(chǎn)。應(yīng)當(dāng)指出的是，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的高生產(chǎn)率代表了工藝、裝備、質(zhì)量的穩(wěn)定性，也是技術(shù)水平提高的顯著標(biāo)志。 轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程及發(fā)展 現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程現(xiàn)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的綜合生產(chǎn)部門(mén)。在這個(gè)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，鋼鐵材料的生產(chǎn)包括采礦、選礦、燒結(jié)（球團(tuán)） 、焦化、煉鐵、煉鋼和各種軋鋼等過(guò)程。由于各種鋼材質(zhì)量主要決定于煉鋼工藝過(guò)程和設(shè)備，所以煉鋼成為鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程中的中心環(huán)節(jié)。目前主要得煉鋼方式是轉(zhuǎn)爐煉鋼，我國(guó)現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐鋼占總鋼產(chǎn)量得比例已經(jīng)超過(guò) 80%，并接近 90%。過(guò)去鋼鐵冶煉得工藝流程基本是鐵水 煉鋼爐（轉(zhuǎn)爐、電爐、平爐） 澆注（模鑄、連鑄） 軋鋼得模式，這樣得模式由于缺少鐵水的預(yù)處理、爐外精煉工藝，只能冶煉普通鋼種，難以冶煉優(yōu)質(zhì)特種高性能鋼材，平爐由于其爐渣堿度低，脫磷、脫硫效果差，限制了鋼材質(zhì)量得提高，隨著工業(yè)和科學(xué)技術(shù)得發(fā)展，對(duì)鋼材質(zhì)量和性能提出了更高的要求，迫使人們開(kāi)發(fā)也冶煉更多品種得鋼材，從而推動(dòng)了煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展。轉(zhuǎn)爐冶煉采用鐵水預(yù)處理、爐外精煉工藝后，鋼得質(zhì)量大大提高，轉(zhuǎn)爐鋼品種增加，轉(zhuǎn)爐不僅能冶煉普通鋼種，而且能冶煉高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼種，甚至能冶煉包括不銹鋼在內(nèi)的特種鋼，這為轉(zhuǎn)爐煉鋼的發(fā)展提供了廣闊的空間。傳統(tǒng)的鋼水澆注一直以模注為主，不僅生產(chǎn)效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、車(chē)間環(huán)境惡劣，而且金屬損失大、回收率低、難以澆注大型鋼錠。采用連鑄后，情況大為改觀，生產(chǎn)效率和金屬回收率大為提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低，實(shí)現(xiàn)了澆注過(guò)程得完全自動(dòng)化，近十年中煉鋼連鑄比不斷提高，許多大型鋼鐵企業(yè)均已實(shí)現(xiàn)了全連鑄。高爐 鐵水預(yù)處理 轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉 爐外精煉 連鑄連軋，已成為大型現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)鋼鐵生產(chǎn)模式。而高爐 鐵水預(yù)處理 轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)合吹煉 RH 真空精煉 連鑄連軋或連鑄 鑄坯熱送 直接軋制，則是現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)得最佳工藝流程。 國(guó)外先進(jìn)鋼鐵企業(yè)的轉(zhuǎn)爐吹煉技術(shù)目前，社會(huì)對(duì)潔凈鋼的需求不斷增加，迫切需要建立起一種全新的、能大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)純凈鋼的生產(chǎn)體制。同時(shí)，單純依賴(lài)生產(chǎn)工序的技術(shù)改進(jìn)，很難達(dá)到最佳的經(jīng)濟(jì)效果。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，日本冶煉專(zhuān)家提出了“ 分階段冶煉” 的思想，經(jīng)過(guò)近 10 年的實(shí)踐，日本基本解決了新流程所面臨的技術(shù)問(wèn)題。采用新工藝后，原轉(zhuǎn)爐的鋼水質(zhì)量和生產(chǎn)效率明顯提高，改變了“三吹二” 或“二吹一” 的 傳統(tǒng)模式，建立起一座轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)體制。 (1)、蒂森公司 TBM 法早在 20 世紀(jì) 70 年代末期，蒂森公司通過(guò)一系列的研究試驗(yàn)，確立了 TBM 法復(fù)合吹煉技術(shù)。該法是從轉(zhuǎn)爐底部向熔池吹人 NAr。多年來(lái)，蒂森公司的布魯克豪森廠 2 座 380t 轉(zhuǎn)爐、貝克爾韋特廠 3 座 260t 轉(zhuǎn)爐和盧森堡阿爾貝德馬里蒂姆廠 2 座 300t轉(zhuǎn)爐均采用 TBM 法復(fù)合吹煉，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)成本亦有所降低。采用TBM 法復(fù)合吹煉，鋼水收得率提高、造渣劑加入量減少、合金回收率高、氧槍及爐襯壽命延長(zhǎng)，使鋼的生產(chǎn)成本降低約 5 馬克/t 鋼。此外，TBM 法曾出售給印度一家鋼廠，在生產(chǎn)實(shí)踐中也取得了良好的脫磷效果。2022 年我國(guó)梅山冶金公司 150t 轉(zhuǎn)爐引進(jìn)了 TBM 技術(shù)，JJ(KJ)JJ 運(yùn)行結(jié)果表明，TBM法具有良好的脫磷能力。(2)、阿爾貝德薩爾鋼公司 LBE 法伏林根廠 3 座 150t 轉(zhuǎn)爐采用 LBE 法復(fù)合吹煉。生產(chǎn)實(shí)踐證明，LBE 法復(fù)吹技術(shù)透氣元件壽命長(zhǎng)，可大幅度調(diào)節(jié)吹氣量；操作簡(jiǎn)便；流經(jīng)爐底布置的 12 個(gè)透氣磚的氣流可以保持恒定，透氣磚沿爐底呈圓周布置；攪拌氣體的輸入管線(xiàn)可從轉(zhuǎn)爐耳軸經(jīng)球型接頭引入轉(zhuǎn)爐爐底；利用聲波對(duì)爐內(nèi)成渣過(guò)程進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。采用 LBE 法復(fù)合吹煉取得了下列效果：① ② 金屬收得率提高約 % ；③ 石灰耗量約減少 5(㎏)/t 鋼；④ 不經(jīng)脫氣處理的鋼中碳含量可達(dá) ；⑤ 轉(zhuǎn)爐出鋼成分、溫度均勻。由于 LBE 法復(fù)吹具有諸多優(yōu)點(diǎn)，被歐洲一些鋼廠及新日鐵室蘭廠廣泛采用。(3)、新日鐵公司 LD—AB 復(fù)吹技術(shù)早在 1979 年末，新日鐵公司大分廠 340t 轉(zhuǎn)爐、八幡一煉鋼 150t 轉(zhuǎn)爐、八幡三煉鋼 320t 轉(zhuǎn)爐以及名古屋廠均相繼把原有頂吹轉(zhuǎn)爐改造成了 LD—OB 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐。此外，新日鐵還開(kāi)發(fā)了 LD—AB 復(fù)吹技術(shù)，從轉(zhuǎn)爐底部吹人惰性氣體，如君津二煉鋼 300t 轉(zhuǎn)爐、君津一煉鋼 220t 轉(zhuǎn)爐。1990 年新日鐵向?qū)氫撦敵隽?LD—AB 技術(shù)。日本新日鐵采用預(yù)脫磷硫—B0lF 精煉— CC 工藝生產(chǎn)海洋結(jié)構(gòu)用高級(jí)管線(xiàn)鋼，達(dá)到碳 (%)、全氧(%)、氮(%)、磷(%) 、硫(%)和氫(%)之和為 %。(4)、住友金屬 STB 法住友金屬發(fā)明了 STB 復(fù)合吹煉技術(shù)，從轉(zhuǎn)爐底部吹人 NAr、CO O 2 四種混合氣體，其中 O2 約占 15%。底部噴嘴采用雙層套管式，爐底安裝了 4 支噴嘴，轉(zhuǎn)爐采用活爐底，可進(jìn)行更換，爐底采用 Mg—C 質(zhì)磚，最初爐底壽命僅為 700～1000 次。最近已將透氣元件改為透氣磚，透氣磚為 Mg—C 磚，每塊透氣磚內(nèi)鑲嵌 56～6O 根耐熱不銹鋼管，不銹鋼管直徑為 2mm。STB 法復(fù)吹轉(zhuǎn)爐由于從底部噴入部分 CO2，因此，應(yīng)增設(shè) CO2 的制備系統(tǒng)。一般從轉(zhuǎn)爐廢氣中回收，要求 CO2 純度，水分≤。由于采用 STB 復(fù)合吹煉技術(shù)，擴(kuò)大了轉(zhuǎn)爐冶煉超低碳鋼種的范圍，同時(shí)獲得了良好的操作指標(biāo)。(5)、川崎制鐵公司 LD—KGC 和 K—B0P 法川崎制鐵公司開(kāi)發(fā)出兩種不同類(lèi)型的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，即 K—BOP 和 LD—KGC。 K—BOP 在底吹噴嘴噴人石灰的同時(shí)，還吹入一部分氧氣；LD—KGC 則在底吹噴嘴噴吹惰性氣體的同時(shí)，用頂槍吹氧。LD—KGC 通過(guò)提高底吹惰性氣體流量來(lái)增加熔池的攪拌力