【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ),加熱功能的二次精煉方法 ,高堿度渣在鋼包的精煉過(guò)程中的各種應(yīng)用等 ,使鋼包內(nèi)襯與劇烈運(yùn)動(dòng)的高溫鋼 液長(zhǎng)時(shí)間接觸、互相作用 ,此時(shí)，鋼包所處的工作條件也相應(yīng)的變得相當(dāng)?shù)膹?fù)雜和苛刻。 伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 ,鋼包耐火材料在我國(guó)也得到了很好的發(fā)展。鋼包的使用壽命不僅與耐火材料消耗相關(guān) ,而且還直接影響到轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)。尤其是提高轉(zhuǎn)爐使用壽命 ,連鑄比增加和鋼液爐外精煉技術(shù)的廣泛應(yīng)用 ,鋼包必須經(jīng)歷高溫、多鋼種、時(shí)間長(zhǎng)等日益嚴(yán)格的使用條件 ,因此對(duì)鋼包耐火材料的要求也在不斷提高 ,世界各國(guó)都正在積極研究和開(kāi)發(fā)各種新型耐火材料，為了提高耐火材料的質(zhì)量 ， 延長(zhǎng)其使用壽命 ,降低耐火材料消耗 [2]。 1950 年代以來(lái) ,鋼包耐火材料在我 們國(guó)家也在不斷地向前發(fā)展 ,新產(chǎn)品不斷增加 ,產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高 ,使用效果更好 ,滿足不斷發(fā)展的需要。根據(jù)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) ,預(yù)計(jì)未來(lái)鋼包耐火材料的發(fā)展將主要從以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作： (1)開(kāi)發(fā)壽命提高鋼包耐火材料 ,滿足高效連鑄和爐外精煉； (2)開(kāi)發(fā)更好的耐腐蝕性和抗剝離性能的低碳和無(wú)碳鈣和鎂系列鋼包耐火材料 ,以滿足冶煉潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼的需要； (3)開(kāi)發(fā)節(jié)能鋼材合成耐火材料 ,如無(wú)定型耐火材料和綠色磚。 (4)發(fā)展資源節(jié)約型和環(huán)境友好的鋼合成耐火材料， (5)開(kāi)展各種用后殘留耐火料的再次利用與研究 [3]。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 轉(zhuǎn)爐座數(shù) 、公稱容量及生產(chǎn)能力的確定 2 2 轉(zhuǎn)爐座數(shù)、公稱容量及生產(chǎn)能力的確定 轉(zhuǎn)爐的容量和座數(shù)的確定 轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中，由于爐襯受到侵蝕而逐漸減薄，在一個(gè)爐役期內(nèi)，爐容量隨之增大，因此需要一個(gè)統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，即公稱容量 [4]。氧氣轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)能力與作業(yè)指標(biāo)的關(guān)系如下： tTnQ /1 4 4 03 6 5 ?????? 式中 Q－車間生產(chǎn)能力， 200 萬(wàn)噸鋼 /年； n－車間經(jīng)常吹煉座數(shù)； T－每座爐平均每爐產(chǎn)鋼量 ， 噸； t－每爐鋼的冶煉 周期 ， 在 38~48min，這里根據(jù)煉鋼廠設(shè)計(jì)原理， 取45min； η－轉(zhuǎn)爐車間有效作業(yè)率，與全連 鑄配合取 η=65%~80% [5]，根據(jù)煉鋼廠設(shè)計(jì)原 理，這里取 75%。 根據(jù)國(guó)家 工信部 20xx 年 07 月 12 日 發(fā)布的 《 鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)規(guī)范條件 》，新建轉(zhuǎn)爐容量應(yīng)在 120t 以上，依據(jù)上述關(guān)系， 本設(shè)計(jì)車間轉(zhuǎn)爐數(shù)為 1 座；每爐鋼的平均出鋼量為 220 噸。 計(jì)算年出鋼爐數(shù) 國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)爐的平均冶煉時(shí)間如表 。 表 氧氣轉(zhuǎn)爐平均冶煉時(shí)間 [4] 公稱容量 /t 平均供氧時(shí)間 /min 平均冶煉時(shí)間 /min 15 12~14 25~28 30 14~15 28~30 50 15~16 30~33 100~120 16~18 33~36 150 18~19 36~38 200 19~20 38~40 250 20~21 40~42 300 21~22 42~45 每一座吹煉轉(zhuǎn)爐的出鋼爐數(shù) N為： 985536514401440 11 2 ???? TT TN ? 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 轉(zhuǎn)爐座數(shù) 、公稱容量及生產(chǎn)能力的確定 3 式中 T1— 每爐鋼的平均冶煉時(shí)間， min，參照表 ，取 40 min； T2 — 一年內(nèi)有效作用的天數(shù)， d=365η=273 d； 1440— 一天的日歷時(shí)間， min； 365— 一年的日歷天數(shù)，天； η — 轉(zhuǎn)爐車間的有效作用率，取 75%。 故每天出鋼爐數(shù)為： N/273=9855/273=36 爐； 車間的年產(chǎn)鋼量的計(jì)算 在選定轉(zhuǎn)爐公稱容量和轉(zhuǎn)爐工作 制后，即可計(jì)算出車間的年產(chǎn)鋼水量 W: nNqw? 式中 W — 車間年產(chǎn)鋼水量， t； n — 車間經(jīng)常吹煉爐座數(shù)；這里取 1 N — 每一座吹煉爐的年出鋼爐數(shù)； q — 轉(zhuǎn)爐公稱容量， t； 得出年產(chǎn)鋼量為 2027520t 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 鋼包尺寸數(shù)量的確定 4 3 鋼包尺寸及數(shù)量的確定 鋼包尺寸的計(jì)算 (1)鋼包容量的計(jì)算。轉(zhuǎn)爐的出鋼量與鋼包的容量應(yīng)當(dāng)匹配，如表 。 表 與轉(zhuǎn)爐配套的鋼包容量的配合 表 [6] 公稱容量 /t 最大出鋼量 /t 平均冶煉時(shí)間 /min 50 60 60 100 120 120 120 150 150 150 180 180 200 220 220 250 275 275 300 320 320 我們假設(shè)鋼包的額定容量為 ()Pt 。設(shè)計(jì)時(shí)一般需要考慮到鋼包 10%的凈空量，因此鋼包內(nèi)鋼水實(shí)際容量可以表示為 P+= 250=275t (2)鋼包內(nèi)渣量的計(jì)算。一般情況下， 渣量只是金屬量的一小部分，約為3％～ 5％ [6]，我們這里在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取較大比例 15％。 故渣量可以計(jì)算為： % ????P (3)鋼包容積的計(jì)算。根據(jù)實(shí)際鋼包所能夠的容納金屬液與熔渣量計(jì)算進(jìn)行。鋼 液比容一般為 [4]，熔渣的比容一般為 [6]。因此，鋼渣的總體積即鋼包容積應(yīng)該是： V = + = (m3)，如果使用 D/H＝ 1， 錐度用 15％ ， 則鋼包底部直徑 (鋼包空間尺寸如圖 所示 )： 15%HD D H?? = 圖 鋼包內(nèi)空間尺寸 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 鋼包尺寸數(shù)量的確定 5 若鋼包容積根據(jù)圓錐臺(tái)來(lái)計(jì)算，即： 22()12 HHHV D D D D?? ? ? 把 HD? 和 ? 帶入上式得到： ? 又鋼和渣體積為 V = ，因此有 = ( ) PDP?? 可得到鋼包的基本尺寸同容量的關(guān)系 : ? ； ? ； HDP? 以上三個(gè)計(jì)算公式是基于一致條件下的襯砌厚度得出。 各部分設(shè)計(jì)過(guò)程參考文獻(xiàn) [6]得到各部分參數(shù)。如圖 ： 圖 鋼包各部分尺寸 1) 0. 1 1. 1dH J D D D? ? ? ? ?1外 殼 內(nèi) 高 H H1=H +Jd=D+= 2) 21 1. 1 0. 01 2 1. 11 2d D D D?? ? ? ?外 殼 全 高 H =H 3) 1 2 0. 07 1. 14bJ D D D? ? ? ?外 殼 上 部 內(nèi) 徑 D =D +2 4) 2 2 1 .1 4 2 0 .0 1 1 .1 6bbJ D D D?? ? ? ? ?外 殼 上 部 外 徑 D = D + 2 5) 3 0 . 9 9HbJD?外 殼 下 部 內(nèi) 徑 D = D + 2 6) 43 2 1. 01b D???外 殼 下 部 外 徑 D =D 說(shuō)明： (1)鋼包磚襯厚度。鋼包磚襯包含保溫層 (外層 )與耐火材料工作層 (外層 )，一般砌筑總厚度 100～ 250mm。工作層磚的型 式有多種，列入標(biāo)準(zhǔn)的鋼包的襯磚攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 鋼包尺寸數(shù)量的確定 6 磚型外，根據(jù)錐度、直徑、高度等參數(shù)設(shè)計(jì)專用襯磚，針對(duì)專用鋼包，使得其砌筑工作變得更加方便流利，砌筑質(zhì)量變得相當(dāng)高。 鋼桶桶壁厚度約等于 bJ ＝ ； dJ ：包壁的厚度（上下應(yīng)一致）， mm D：鋼包上部?jī)?nèi)徑， mm Jb:鋼包底襯厚度， mm（ Jb=） δb：鋼包殼壁厚， mm(δb=) δd：鋼包殼底厚， mm(δd=) 對(duì)磚襯部分的厚度需要進(jìn)行擴(kuò)大 或者修正，我們?yōu)榱吮ＷC實(shí)際容積為 需要擴(kuò)大 σ 值表示為 : K =。 K 為在 093～ 之間的一個(gè)系數(shù)。目的是使加厚磚襯部分而減小了 4％～ 7％的容積，同是為修正容積之不足因此在式字中需要乘以系數(shù) K從而可以得到下部?jī)?nèi)徑 : 4HDD???（一般情況下為 σ 30～ 60mm，這里取 σ 為 45mm）。 1/ 31/ 30. 66 7(0. 93 0. 96 )PD ? ～ 1/31/ 67 4D ??= 4HDD???= 表 鋼包各部分尺寸值 參數(shù)名稱 數(shù)值 /mm 參數(shù)名稱 數(shù)值 /mm 鋼包上部?jī)?nèi)徑 D 4289 深度 H 4289 外殼上部?jī)?nèi)徑 D1 4889 外殼內(nèi)高 H1 4718 外殼上部外徑 D2 4975 外殼全高 H2 4769 外殼下部?jī)?nèi)徑 D3 4246 包壁的厚度 Jd 429 外殼下部外徑 D4 4332 鋼包底襯厚度 Jb 300 鋼包殼底厚 δd 51 鋼包殼壁厚 δb 43 以上設(shè)計(jì)鋼包的凈空高度 為 300～ 400mm,但為了與現(xiàn)代真空冶煉相適應(yīng)需要相應(yīng)的增加 其凈空高度，本設(shè)計(jì)凈空度取 800， 從而得到鋼包的各部分尺寸如下表 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 鋼包尺寸數(shù)量的確定 7 表 改進(jìn)后鋼包各部分的值 參數(shù)名稱 數(shù)值 (mm) 參數(shù)名稱 數(shù)值 (mm) 鋼包上部?jī)?nèi)徑 D 4289+120 深度 H 4289+800 外殼上部?jī)?nèi)徑 D1 4889+137 外殼內(nèi)高 H1 4718+800 外殼上部外徑 D2 4975+139 外殼全高 H2 4769+800 外殼下部?jī)?nèi)徑 D3 4246+119 包壁的厚度 Jd 429 外殼下部外徑 D4 4332+121 鋼包底襯厚度 Jb 300 鋼包殼底厚 δd 51 鋼包殼壁厚 δb 43 鋼包質(zhì)量的計(jì)算 在完成鋼包的外殼、支撐腿、滑動(dòng)水口、吊掛耳抽等部件的計(jì)算后，再對(duì)鋼包的質(zhì)量進(jìn)行精確的計(jì)算，根據(jù)以上以上選定的材料和確定的尺寸可以大概的計(jì)算得出鋼包的質(zhì)量。 (1)包襯質(zhì)量的計(jì)算。磚襯總體積與總質(zhì)量為： 鋼包壁磚襯體積計(jì)算為 : 2 2 2 2 2 3[ ( 1 . 1 4 ) ( 0 . 9 9 ) 0 . 9 9 1 . 1 4 ( 0 . 8 5 ) 0 . 8 5 ] 0 . 2 1 912b DV D D D D D D D D?? ? ? ? ? ? ? ?鋼包底磚襯體積計(jì)算為： 2 3( ) d DV D D?? ? ? 鋼包磚襯總體積計(jì)算為 : 3 3 30 . 2 1 9 D 0 . 0 7 7 0 . 2 9 6 DVD? ? ?襯 鋼包磚襯總質(zhì)量計(jì)算為 (這里取平均密度大約 3/tm) ? ?3 3 3 3 3W 0 . 2 1 9 D 0 . 0 7 7 D 1 . 8 1 0 . 3 9 6 D 0 . 1 3 9 D 0 . 5 3 5 D? ? ? ? ? ?襯 （ 2）鋼包外殼鋼板質(zhì)量的計(jì)算 鋼包底鋼板體積計(jì)算為： 2 3(1. 01 ) 0. 01 2 0. 014 D DD? ?? 鋼包壁鋼板體積計(jì)算為 : 3( 1 . 1 6 1 . 0 1 ) 1 . 1 1 5 0 . 0 1 0 . 0 3 92 D D D D D? ? ? ? ? 鋼包外殼鋼板質(zhì)量計(jì)算為 : ? ? 33W 0 . 0 3 9 0 . 0 1 D 7 . 8 5 0 . 3 8 4 D? ? ? ?殼 （ 3）空鋼包質(zhì)量的計(jì)算 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 鋼包尺寸數(shù)量的確定 8 3W W 0 .9 1 9WD? ? ?1 襯 殼 ，將式 ? 代入得： 1 ? 則空鋼包的質(zhì)量大約為鋼包額定容量值的 27％～ 28％之間。但是在考慮到其它未計(jì)入的鋼結(jié)構(gòu)件與耐火磚質(zhì)量的前提下，應(yīng)在這基礎(chǔ)上增加 10％左右，則空鋼包的質(zhì)量應(yīng)該為額定鋼包容量值的 30％～ 31％之間。 1 0 3 0 31WP?（ .～ . ）（這里取為 30%） W1= 250=75（ t） （ 4）盛滿熔渣與鋼水后的總質(zhì)量的計(jì)算。鋼包的渣量一般為金屬量的 15%，容量則按過(guò)裝量 10%的進(jìn)行計(jì)算，則 裝滿渣和鋼水后的質(zhì)量計(jì)算為： 2W P P ? ? ? ? = 250= 因此 ,在選擇鑄造起重機(jī) ,其承載能力應(yīng)大于添加門形狀鉤的質(zhì)量。門戶鉤固定在鋼包 (與耳 鈾餃接 )和分離型兩種 ,應(yīng)包括在總起重之內(nèi) 。 鋼包重心計(jì)算 鋼包的重心計(jì)算是為了確定鋼包耳軸位置 ,鋼水和渣包的起重和澆注工藝穩(wěn)定 ,沒(méi)有傾翻的危險(xiǎn) ,讓它在傾銷出鋼不需要太費(fèi)力。重心是通過(guò)傳統(tǒng)的力學(xué)方法計(jì)算的。 對(duì)鋼包來(lái)說(shuō) ,如簡(jiǎn)化無(wú)論鑄造操作機(jī)構(gòu) (塞桿或滑動(dòng)澆道 )的質(zhì)量 ,這是忽略它們?cè)斐芍匦钠?，視鋼?、鋼水、內(nèi)襯和熔渣是繞鉛垂軸線完全對(duì)稱。所以計(jì)算重心只考慮一個(gè)正直的方向是好的距離。 (1)鋼包包壁磚襯的重心點(diǎn)的確定 經(jīng)計(jì)算包壁磚襯重心與上口的距離為： 01 ? (2)鋼包包底磚襯的重心點(diǎn)的確定 經(jīng)計(jì)算包底磚襯重心與上口的距離為： 02 ? (3)鋼包外殼側(cè)壁的重心點(diǎn)的確定 經(jīng)計(jì)算包底外殼側(cè)壁重心與上口的距離為： 03 ? (4)包底底殼的重心點(diǎn)的確定 經(jīng)計(jì)算底殼重心與上口 的距離為： 04 ? (5)鋼包渣層的重心點(diǎn)的確定 經(jīng)計(jì)算渣層重心與上口的距離為： 05 ? (6)鋼包內(nèi)金屬的重心點(diǎn)的確定 經(jīng)計(jì)算鋼包內(nèi)金屬重心與上口的距離為： 06 ? 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 鋼包尺寸數(shù)量的確定 9 (7)總重心的計(jì)算。通過(guò)已知鋼包各部分重心計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，求出總重心。因鋼包是對(duì)稱的，故其重心都在其對(duì)稱袖上面，則有以下方程式： 0 0 0 1 0 1 0 2 0 2 0 3 0 3 0 0...... mmW y W y W y W y W y? ? ? 0W = 2W ? 盛滿鋼水的鋼包質(zhì)量： 32 1 .5 3 8 3 .3 6 5WD?? 鋼水容量有 : 331 .1 1 .1 3 .3 6 5 3 .7 0 2P D D? ? ? 經(jīng)化簡(jiǎn)得：0 2 .7 9 5 D 0 .5 4 D5 .1 7 5y ?? 0y = = 同時(shí)，鋼包的上緣與耳軸中心線的距離應(yīng)小于 才能夠使鋼包保持穩(wěn)定。通過(guò)相同的方法，計(jì)算得到空鋼包的重心位置 0 `yD? ，即空鋼包比盛滿熔渣、鋼水時(shí)重心時(shí)低，更加穩(wěn)定，沒(méi)有傾覆的危險(xiǎn)。 表 鋼包各部分參數(shù) 參數(shù)名稱 數(shù)值 /mm 參數(shù)名稱 數(shù)值 /mm 鋼包上部?jī)?nèi)徑 D 4409 深度 H 5089 外殼上部?jī)?nèi)徑 D1 5026 外殼內(nèi)高 H1 5518 外殼上部外徑 D2 5114 外殼全高 H2 5569 外殼下部?jī)?nèi)徑 D3 4365 包壁的厚度 Jd 429 外殼下部外徑 D4 4453 鋼包底襯厚度 Jb 300 鋼包殼底厚 δd 51 鋼包殼壁厚 δb 43 總重心 y0 鋼包數(shù)量的計(jì)算 車間需要 鋼包的數(shù)量 Q10的計(jì)算 ： )246024( 113121110 ????????? FtT 上式中： Q11－車間每晝夜生產(chǎn)周轉(zhuǎn)使用的鋼包個(gè)數(shù)， Q11=AT1/(2460）； Q12－車間每晝夜冷修的鋼包數(shù)量， Q12=At/24F。 Q13－車間備用的鋼包數(shù)量，去鋼包的總數(shù)的 10~20%，這里取 10%； A－車間每晝夜的出鋼爐數(shù)；