【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 鋼各元素消耗元素反應(yīng)式元素氧化kg耗氧/kg氧化產(chǎn)物/kg備注C + O2 = COCO、CO2進(jìn)入爐氣C + O2 = CO2Si + O2 = SiO2進(jìn)入渣中2Mn +O2 = 2MnO2P + O2 = P2O5共計(jì) 脫氧后的物料平衡計(jì)算1） 冶煉16MnCr5鋼時(shí)選用錳鐵和硅鐵脫氧。其成分如表222所示。2）計(jì)算鐵合金加入量根據(jù)國內(nèi)同類轉(zhuǎn)爐冶煉16MnCr5鋼種時(shí)選取以下元素的收得率，如表223所示。兩種脫氧劑中的P、S、Fe則全部進(jìn)入鋼中。故FeMn加入量== kgFe Si加入量=(+)= 錳鐵和硅鐵中各元素氧化量及其氧化產(chǎn)物量見表226。鋼水量為：+ = 3） 合金化后的鋼水成分見表224。表220新物料平衡表收入項(xiàng)重量kg支出項(xiàng)重量kg鐵水100鋼水石灰爐渣螢石爐氣生白云石 煙塵爐襯鐵珠氧氣噴濺礦石渣中帶S廢鋼表221加入廢鋼后的物料平衡表收入項(xiàng)重量kg百分比%支出項(xiàng)重量kg百分比%鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 煙塵 生白云石 鐵珠 爐襯 噴濺 氧氣 礦石 渣中帶S 共計(jì) 100 100 表222 錳鐵和硅鐵成分成分CSiMnPSFeFe MnFe Si—74表223 錳鐵、硅鐵元素收得率Fe MnMnSiC說明Fe SiMnSi收得率%817489其中10%C→CO2收得率%8174表224鋼水成分成分CSiMnPS終點(diǎn)+合金++++()合金后16MnCr5~≤~≤≤4） 完成冶煉后的物料平衡見表225。誤差計(jì)算= 100%= %% （符合要求） 回磷計(jì)算轉(zhuǎn)爐在冶煉的過程中在冶煉后期會(huì)產(chǎn)生回磷的現(xiàn)象影響鋼水命中鋼種的成分故進(jìn)行回磷的計(jì)算。轉(zhuǎn)爐脫磷率為89%每千克渣的含磷百分比為= 100% = %10089%/100% =%每噸鋼水帶渣3kg， kg帶入的總磷量為渣中+合金中=%+=鋼水磷含量=100%+%=%≤% 冶煉是合理的。表225 完成冶煉后的物料平衡表收入項(xiàng)重量kg支出項(xiàng)重量kg鐵水 鋼水廢鋼 爐渣+石灰 爐氣+螢石 煙塵生白云石 鐵珠爐襯 噴濺氧氣+礦石 渣中帶S 錳鐵硅鐵共計(jì)共計(jì)硅鐵錳鐵表226合金共計(jì)FeMn→MnOSi→SO2共計(jì)FeSPMn→MnOSi→SO2C→CO2成分元素?zé)龘p重耗氧量成渣量產(chǎn)物爐氣量重量元素進(jìn)入鋼中P、S不計(jì) % % % % % % % %重量百分?jǐn)?shù)第三章 轉(zhuǎn)爐及主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的選擇 轉(zhuǎn)爐車間生產(chǎn)能力的計(jì)算 爐容量與座數(shù)的確定根據(jù)煉鋼產(chǎn)品方案，同時(shí)參照同類型車間的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，選取平均先進(jìn)指標(biāo)連鑄坯的收得率96%，轉(zhuǎn)爐有效作業(yè)天數(shù)290天，轉(zhuǎn)爐冶煉周期為40min進(jìn)行初算，計(jì)算步驟如下：（1） 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案計(jì)算出年需鋼水量年需鋼水量 = 已知不同鋼種的連鑄薄板坯355104 t。參照同類型的先進(jìn)技術(shù)指標(biāo)。則年需鋼水量 = = 3697917 t（2） 計(jì)算出鋼爐數(shù)年冶煉周期個(gè)數(shù) = =10440轉(zhuǎn)爐作業(yè)率 = 100% = 100% = %（3） 確定轉(zhuǎn)爐容量每個(gè)冶煉周期出鋼量=≈354 t/冶煉周期 根據(jù)上述計(jì)算，取三座120t轉(zhuǎn)爐；平均每天出鋼爐數(shù) = 年出鋼爐數(shù)/365 = 31320/365≈83(爐)平均爐產(chǎn)鋼水量 =年產(chǎn)鋼水量/年出鋼爐數(shù) = 104 t/31320 =（4）核算車間年產(chǎn)量1203132096%=104 t良坯 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)根據(jù)任務(wù)書要求，設(shè)計(jì)120噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐3座，采用3吹3的操作制度。冶煉周期為40分鐘，生產(chǎn)的鋼水全部采用連續(xù)鑄鋼。轉(zhuǎn)爐冶煉周期如表31所示。表31 冶煉周期表操作裝料吹氧鎮(zhèn)靜出鋼出渣合計(jì)時(shí)間（min）61857440轉(zhuǎn)爐作業(yè)率如表32所示。表32 轉(zhuǎn)爐作業(yè)效率表總時(shí)間非作業(yè)時(shí)間/min作業(yè)率100準(zhǔn)備等待故障計(jì)劃停爐80%6518非作業(yè)時(shí)間:(1)準(zhǔn)備：包括補(bǔ)爐、換鋼水、檢修煙罩漏水、氧槍調(diào)換、清理爐口結(jié)渣等。(2)等待：包括等待吊車、鐵水、鋼包等。(3)故障：設(shè)備發(fā)生故障。(4)計(jì)劃停爐：停產(chǎn)用于檢修。轉(zhuǎn)爐車間主要技術(shù)參數(shù)如表33所示。表33轉(zhuǎn)爐車間主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目單位指標(biāo)年產(chǎn)良坯萬噸104轉(zhuǎn)爐公稱容量噸120轉(zhuǎn)爐座數(shù)座3吹煉形式頂?shù)讖?fù)吹頂?shù)讖?fù)吹冶煉周期分/爐40平均日產(chǎn)量噸9885平均出鋼爐數(shù)爐/天86連鑄坯收得率%96年作業(yè)率%第四章 氧氣復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 初始條件本設(shè)計(jì)120t轉(zhuǎn)爐為大型轉(zhuǎn)爐，爐型選為:筒球形；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用爐容比：(V/T)=1) . 爐子前期平均出鋼量為120噸鋼水（前三爐除外），%左右， 則新爐金屬裝入量G為 t( B：老爐比新爐多產(chǎn)鋼系數(shù)，取[15%]。)2) 原料用給定條件，冷卻劑為礦石和廢鋼。3) 氧槍用四孔拉瓦爾噴嘴，設(shè)計(jì)氧壓。[取]。 熔池尺寸計(jì)算 熔池直徑計(jì)算。加入廢鋼后每噸鋼水耗氧量=則供氧時(shí)間為：熔池直徑 熔池深度計(jì)算筒球形熔池深度 熔池其他尺寸計(jì)算爐底球冠曲率半徑R==*=球冠拱形高度 爐帽尺寸計(jì)算 取爐帽口直徑與爐膛直徑之比d/D=(~)則可得直徑可有利于加廢鋼和兌鐵水等操作。 爐帽角為64176。 爐帽高度計(jì)算=2807[mm] 爐帽容積計(jì)算 出鋼口尺寸計(jì)算取水平傾角出鋼口磚襯外徑出鋼口長度 爐子內(nèi)型高度的計(jì)算爐膛有效容積V=G * V/T = 120* = 爐身容積 爐身高度 爐型內(nèi)高 爐襯高度的選定爐襯工作層選700 mm，填充層100 mm，永久層115 mm總厚度為700 + 100 + 115 = 915 mm爐殼內(nèi)徑為： + *2 = 6345 mm爐帽和爐底工作層選600mm，爐帽永久層150mm，爐襯磚采用鎂碳磚。爐底永久層用標(biāo)準(zhǔn)煤粉磚立砌一層230mm，粘土石云平砌三層65*3 = 195 mm。爐底總厚度：600 + 230 + 195 = 1025 mm爐身選70mm后鋼板，爐帽和爐底部分選65mm厚鋼板，則：爐子高寬比驗(yàn)證：~。 底部供氣原件的確定 底氣種類常用底吹氣體有氮?dú)狻鍤?、氧氣、壓縮空氣、二氧化碳等。氣源壓力不應(yīng)小于3MPa，必要時(shí)應(yīng)設(shè)置5MPa 的高壓供氣系統(tǒng)。氣源的選擇與吹煉功能有關(guān)。按照吹煉功能，頂?shù)讖?fù)吹法可分為強(qiáng)化冶煉型、增加廢鋼比型和加強(qiáng)攪拌型。1）強(qiáng)化冶煉型。特點(diǎn)是頂槍吹氧，底部也吹氧，同時(shí)還要吹入保護(hù)性燃料和中性氣體、石灰粉等。供氣構(gòu)件和系統(tǒng)都比較復(fù)雜。2）增加廢鋼型。特點(diǎn)是頂槍上設(shè)有上、下孔。上孔轉(zhuǎn)為CO 完全燃燒成二氧化碳提供氧氣，下孔專為氧化金屬中的雜質(zhì)供氧。底槍為氧——燃型噴槍，即可加熱廢鋼，又能攪拌熔池。采用這種手段通常使廢鋼用量增加10%。3）加強(qiáng)攪拌型。特點(diǎn)是頂槍吹氧，底部吹惰性氣體和中性氣體等，供氣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。本設(shè)計(jì)選擇加強(qiáng)攪拌型。 底氣用量采用底吹氮?dú)?、氬氣和二氧化碳等氣體時(shí)，179。/（），其冶金特征接近頂吹法；~179。/（），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。179。/（）。 供氣構(gòu)件目前常用的供氣構(gòu)件主要有以下三類：1）透氣磚。早期透氣磚內(nèi)有大小約100 目的無數(shù)微細(xì)孔。主要缺點(diǎn)是磚的致密性查，壽命低，氣流通過的阻力大。2）噴嘴。爐底噴嘴有單管式、套管式、和實(shí)心環(huán)縫式三種。環(huán)縫式噴嘴只由環(huán)縫供氣，內(nèi)管用耐火材料堵實(shí)。當(dāng)出口氣流速度達(dá)到音速時(shí)，可消除噴嘴結(jié)瘤，后坐力也大大減小。該噴嘴的氣量調(diào)節(jié)范圍很大。其主要不足是不適用于噴吹氧化性較強(qiáng)的氣體，因?yàn)榄h(huán)縫管狹窄，也不適宜噴粉。3）類環(huán)縫管式噴嘴。環(huán)縫中設(shè)有許多細(xì)金屬管。它兼有透氣磚和噴嘴供氣的優(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[3]。本設(shè)計(jì)供氣構(gòu)件選擇類環(huán)縫管式噴嘴。 耳軸位置的確定 空爐重心計(jì)算轉(zhuǎn)爐爐型基本參數(shù)如表41所示。表41 爐型參數(shù) 轉(zhuǎn)爐爐型參數(shù)d0H0d1H帽d2HDh1D1h0D2RR1R2h1） 爐帽重心計(jì)算V帽襯=V大錐 V小錐 V柱 = = m3②帽殼部分 = = m3?爐帽總體2） 圓柱部分Y柱 = h1 + H/2 = + 3） 球冠部分①三角部分 ②球冠部分?爐底總體4）空爐重心本設(shè)計(jì)耳軸位置設(shè)定在空爐重心以上100mm處，即：Y = 4413 + 100 = 4513 mm 本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)參數(shù)見表42；本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐爐型簡(jiǎn)圖見圖41。表42 爐型設(shè)計(jì)參數(shù)表項(xiàng)目名稱符號(hào)單位設(shè)計(jì)參數(shù)公稱容量Tt120爐殼總高H全mm9434爐殼內(nèi)徑D外mm6485爐襯內(nèi)容積Vtm3108爐襯內(nèi)徑Dmm4515爐襯內(nèi)高H襯mm8344熔池容積Vcm3熔池高度hmm1357爐帽傾角θ176。64爐口直徑dmm2167爐帽高度H帽mm2807爐帽總?cè)莘eV帽m3爐身高度H身mm4180出鋼口水平傾角β176。18出鋼口直徑d出mm165爐容比Vt/T—高徑比H全/D外—吹氧時(shí)間tmin18圖41 轉(zhuǎn)爐爐型圖第五章 轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計(jì) 氧槍噴頭設(shè)計(jì)(1) 氧流量和供氧強(qiáng)度氧流量供氧強(qiáng)度=噸鋼耗氧量/吹氧時(shí)間=t(2) 噴頭的選擇四孔拉瓦爾噴嘴，出口馬赫數(shù)為M=，噴孔夾角為12176。(3) 設(shè)計(jì)工況氧壓當(dāng)M=，(4) 計(jì)算喉口直徑每孔氧流量：利用公式q=，取=，T=290K，則求得 。取喉口長度=20mm。(5) 計(jì)算依據(jù)M=，查等熵流表A出/A喉=，則 ==33=43mm(6) 計(jì)算擴(kuò)張段長度取半錐角為5176。，則擴(kuò)張段長度為 (7) 收縮段尺寸確定取手縮角38176。，則收縮半角為19176。，收縮段的長度由作圖確定。 氧槍槍身設(shè)計(jì) (1) 中心氧管管徑的確定已知氧流量＝324m3/min。氧氣在中心管內(nèi)流速按45m/s計(jì)算。根據(jù)氣體狀態(tài)方程中心管內(nèi)氧氣實(shí)際流量為：中心氧管的內(nèi)截面積：中心氧管的內(nèi)徑：根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為ф146mm8mm的鋼管。驗(yàn)算鋼管內(nèi)的實(shí)際流速： 符合要求。(2) 中層套管管徑的確定為保證良好的冷卻效果，進(jìn)水流速取=6m/s,出水流速取=7m/s,這是因?yàn)槌鏊疁囟壬?，體積增大。冷卻水流量取。則進(jìn)水環(huán)縫間隙的流通面積：選取ф180mm5mm的鋼管。驗(yàn)算水流速 符合要求(3) 外層套管管徑的確定出水環(huán)縫間隙的流通面積：選取ф219mm10mm的鋼管。驗(yàn)算水流速 符合要求(4) 中層套管下沿至噴頭面間隙h間隙面積：(5) 氧槍總長度和行程的確定