【導(dǎo)讀】車間煙氣凈化系統(tǒng)等。其中的重點(diǎn)和核心是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計(jì)。本車間的爐外精煉采用。本車間的澆注方式為全連鑄，最終產(chǎn)品為板坯。轉(zhuǎn)爐的原料供應(yīng)主要。有鐵水、廢鋼以及其它一些輔助材料。熔劑及爐襯等原材料的成分；脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率；其他工藝參數(shù)。鐵水成分，鋼種等要求都是按照任務(wù)書中要求。鐵合金成分及其回收率見表1-3。錳鐵，90，75，80—，100，100，襯蝕損和鐵合金；支出項(xiàng)有：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣以及噴濺。以100kg鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算?？傇堪ㄨF水中元素氧化，爐襯蝕損和加入熔劑的成渣量。其各項(xiàng)成渣量經(jīng)計(jì)算。廢鋼量由熱平衡計(jì)算確定，

　　

【正文】 液相線深度增大，相應(yīng)位置上的坯殼厚度變薄， 其表面溫度升高，使鑄坯的鼓肚量增大，導(dǎo)致拉坯阻力增加。但連鑄機(jī)設(shè)計(jì)的拉坯力是一定的，因此，當(dāng)拉坯阻力超過了設(shè)計(jì)的拉坯力，鑄坯就拉不出來了，這就限制了理論拉速。 （ 2）工作拉速 工作拉速是指連鑄生產(chǎn)操作中能順利澆注，保證鑄坯質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定的平均拉速。一般低于理論拉速 vmax 。 在設(shè)計(jì)中，工作拉速主要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定。通常常用的經(jīng)驗(yàn)公式如下。 v=fl/S （ ） 式中， v—— 工作拉速， m/min； l—— 鑄坯橫斷面周邊長(zhǎng)， mm； S—— 鑄坯橫斷面面積， mm2； f—— 速度換算系數(shù)，板坯為 55~80，這里取 80。 則，可計(jì)算得工作拉速 v=fl/S =802（ 220+1200） /(2201200) =符合條件。 實(shí)際上影響拉坯速度的因素是多方面的，除了上述因素外，在冶煉出合格鋼液的前提下，采用連鑄新工藝，改進(jìn)連鑄機(jī)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)冷卻和防變形能力，提高安裝對(duì)中精度，都有利于提高拉速。 因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，可按所計(jì)算的拉速在參照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)類比選取。 連鑄機(jī)的流數(shù) 一定容量的鋼包允許的最大澆注時(shí)間是一定的，一定斷面鑄坯的工作拉速也是 確定的，為了使一個(gè)鋼包的鋼水能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)澆完，往往需要一臺(tái)連鑄機(jī)同時(shí)澆注幾根（流）鑄坯。 當(dāng)一臺(tái)連鑄機(jī)只澆注一種斷面時(shí)，其流數(shù) N 的計(jì)算式如下。 N=G/（ tFvρ） （ ） 式中， G—— 鋼包容量， t； t—— 鋼包澆注時(shí)間， min，一般 t≤tmax（鋼包允許的最大澆注時(shí)間），由煉鋼爐與連鑄的工藝配合而定，取 40min； F—— 鑄坯斷面面積， m3； 29 v—— 該流鑄坯的工作拉速， m/min； ρ—— 鑄坯密度，鎮(zhèn)靜鋼取 ~，本設(shè)計(jì)取 所 以流數(shù) ： N=G/（ tFvρ） =200/（ 40） =，取 N=3 若是一臺(tái)連鑄機(jī)澆多種斷面時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算流數(shù)，取計(jì)算結(jié)果中的最大流數(shù)為該連鑄機(jī)的流數(shù)。 每臺(tái)連鑄機(jī)的流數(shù)確定后，還要確定每臺(tái)連鑄機(jī)的機(jī)組數(shù)目。一般以一流配一機(jī)的多機(jī)多流連鑄生產(chǎn)方式較好。一機(jī)多流設(shè)備輕，有利于發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力，要求高水平操作，否則其中一流出事故，有可能造成整個(gè)該機(jī)組停產(chǎn)。多機(jī)多流的可靠性較好，但設(shè)備較龐大。 目前，小方坯連鑄機(jī)最多可澆 12 流，大多數(shù)為 4~6 流；大方坯連鑄機(jī)最多澆 8 流，多數(shù)為 2~4 流；大板坯連鑄機(jī)最多可澆注 2~4 流，多數(shù)采用 1~2 流。 鑄坯的液相深度和冶金長(zhǎng)度 （ 1）鑄坯的液相深度 鑄坯在連鑄機(jī)內(nèi)是邊運(yùn)動(dòng)邊凝固的，在鑄坯內(nèi)形成了很長(zhǎng)的液相穴。所謂液相深度（即液芯長(zhǎng)度）是指從結(jié)晶器液面到鑄坯全部凝固點(diǎn)的長(zhǎng)度。它是確定弧形連鑄機(jī)弧形半徑和二次冷卻區(qū)長(zhǎng)度的一個(gè)重要工藝參數(shù)。就具體的連鑄機(jī)而言，液相深度隨拉速的變化而變化。 由式（ ）、式（ ）可得液相深度計(jì)算式。 L1=tv=[D/（ 2K） ]2v=（ D2v） /（ 4K2） （ ） 式中， L1—— 液相 深度， m； D—— 鑄坯厚度， mm； v—— 拉坯速度， m/min； K—— 綜合凝固系數(shù)， mm/min1/2。 則可得 液相深度 L1=16= 可見，液相深度與拉速成正比，與冷卻強(qiáng)度成反比。 （ 2）連鑄機(jī)的冶金長(zhǎng)度 從本質(zhì)上講，根據(jù)最大拉速計(jì)算出來的液相深度就等于冶金長(zhǎng)度，但是在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮連鑄機(jī)可能達(dá)到的最大拉速和最大鑄坯厚度，而且還要考慮到在投產(chǎn)后連鑄技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)有進(jìn)一步提高拉速的可能性，因此，往往使連鑄機(jī)的冶金長(zhǎng)度（機(jī)身長(zhǎng)度）大于鑄坯的液相深度。連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度 L 的計(jì)算式如下。 L≥（ D2vmax） /（ 4K2） （ ） 代入數(shù)據(jù)，可得 L≥（ D2vmax） /（ 4K2） = 一般來說，在不帶液芯矯直的條件下，連鑄機(jī)的冶金長(zhǎng)度是指結(jié)晶器鋼液面至拉矯機(jī)第一對(duì)拉矯輥中心的長(zhǎng)度。在帶液芯矯直的條件下，則是指結(jié)晶器鋼掖面至拉矯機(jī)最后一對(duì)拉矯輥中心的長(zhǎng)度。 30 弧形半徑（按經(jīng)驗(yàn)公式確定） 弧形半徑是指連鑄機(jī)鑄坯外弧的曲率半徑，單位為 m。它既影響鑄坯質(zhì)量，也影響連鑄機(jī)的總高度和設(shè)備質(zhì)量，還是標(biāo)志能澆注的最大鑄坯厚度的一個(gè)重要參數(shù)。 連鑄機(jī)圓弧半徑可按下面 的經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算。 R=KD （ ） 式中， K 為系數(shù)，一般取 K=35~45。中小型鑄坯取 K=35~40，大型板坯取 K=40~45；碳素鋼取下限值，特殊鋼取上限值。取 K=45。 則可得 R=KD =45200 =9000mm= 一般板坯連鑄機(jī)的圓弧半徑在 6~12m 之間，小方坯連鑄機(jī)的圓弧半徑在 4~6m 之間，大方坯連鑄機(jī)的圓弧半徑由于鑄坯厚度不同而變化較大，大致在 8~16m之間。 本設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果在允許范圍內(nèi)，符合條件。 連鑄 機(jī)生產(chǎn)能力的確定 連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力與煉鋼爐、冶煉鋼種、爐外處理工藝、鑄坯斷面、鑄機(jī)臺(tái)數(shù)和流數(shù)、連澆爐數(shù)、連鑄機(jī)作業(yè)率等因素有關(guān)。 連鑄機(jī)與煉鋼爐的合理匹配和臺(tái)數(shù)的確定 一般情況下，大容量的煉鋼爐與大板坯、大方坯、大圓坯連鑄機(jī)相配合，小容量的煉鋼爐配中小板坯、小方坯或小圓坯連鑄機(jī)，這樣容易使冶煉周期和連鑄澆注周期相配合，有利于實(shí)現(xiàn)多爐連澆，提高車間年產(chǎn)量。實(shí)現(xiàn)多爐連澆的主要條件是： （ 1）嚴(yán)格控制所要求的鋼水成分、溫度和質(zhì)量，并保持穩(wěn)定，為此，必須配置相應(yīng)的爐外鋼水處理設(shè)備。 （ 2）煉鋼爐冶煉周期 與連鑄機(jī)的澆注周期時(shí)間上應(yīng)保持協(xié)調(diào)配合。為此，要求嚴(yán)密的生產(chǎn)管理和質(zhì)量保障體系，既充分發(fā)揮設(shè)備生產(chǎn)能力，又使?fàn)t機(jī)有效地協(xié)調(diào)匹配。 （ 3）連鑄機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力應(yīng)與煉鋼爐小時(shí)出鋼量相平衡。設(shè)計(jì)時(shí)，可從鑄坯斷面、拉坯速度、連鑄機(jī)流數(shù)等方面調(diào)整。 （ 4）鋼包、中間包和浸入式水口等壽命要長(zhǎng)，更換迅速。應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)耐火材料，采取快速更換措施。 （ 5）連鑄的后步工序如出坯、鑄坯精整以及運(yùn)輸能力等要能滿足多爐連澆要求。 根據(jù)后面的計(jì)算，一臺(tái)連鑄機(jī)每年能生產(chǎn) 噸板坯，所以年產(chǎn)量為 435 萬噸良坯需要 3 臺(tái)連鑄機(jī)。 31 連鑄澆注周期計(jì)算 連鑄澆注周期時(shí)間包括澆注時(shí)間和準(zhǔn)備時(shí)間的計(jì)算式如下。 T=t1+nt2 （ ） 式中， T—— 澆注周期， min； t1—— 準(zhǔn)備時(shí)間， min，指從上一連鑄爐次中間包澆完至下一連鑄爐次開澆的間隔，板坯連鑄機(jī)約 25~45，這里取 40； n—— 平均連澆爐數(shù)。當(dāng)前常用的為 3~6 爐，這里取 5； t2—— 單爐澆注時(shí)間， min， 39。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 T=40+539=235min 單爐澆注時(shí)間按下式計(jì)算。 t2=G/（ BDρvN） （ ） 式中， G—— 平均每爐產(chǎn)鋼水量， t； B—— 鑄坯寬度， m； D—— 鑄坯厚度， m； ρ—— 鑄坯密度， t/m3，取 ρ=； v—— 工作拉速， m/min； N—— 流數(shù)。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 t2=200/（ 3） =。取 39min。 連鑄機(jī)的作業(yè)率 連鑄機(jī)的作業(yè)率直接影響到連鑄機(jī)的產(chǎn)量、每噸鑄坯的操作費(fèi)用和投資費(fèi)用的利用率。為獲得較高的作業(yè)率，必須采用多爐連澆。作業(yè)率按下式計(jì)算。 η=（ T1+T2） /T0100%=（ T0T3） /T0100% （ ） 式中， η—— 連鑄機(jī)年作業(yè)率， %； T1—— 連鑄機(jī)年準(zhǔn)備工作時(shí)間， h； T2—— 連鑄機(jī)年澆注時(shí)間， h； T3—— 連鑄機(jī)年非作業(yè)時(shí)間， h，包括表 42 中各項(xiàng)目； T0—— 年日歷時(shí)間， 8760h。 表 42 連鑄機(jī)非作業(yè)時(shí)間 項(xiàng)目 比例 /% 時(shí)數(shù) /h 備注 年度大、中修 ~ 307~394 停產(chǎn)大修，更換和清洗部件等 定期小修 ~ 438~526 輥?zhàn)訉?duì)中調(diào)整，鏟除飛濺廢鋼，檢修等 更換結(jié)晶器 ~ 219~263 3~4h/次 等待 ~ 219~263 澆完后，連鑄機(jī)準(zhǔn)備好等待鋼水 內(nèi)部故障 ~ 307~350 包括漏鋼在內(nèi)的連鑄機(jī)故障 外部故障 ~ 307~350 煉鋼爐，吊車和鋼包等設(shè)備的故障 合計(jì) ~ 1797~2146 32 根據(jù)表 42，取 T 年度大、中修 =350h； T 定期小修 =460h； T 更換結(jié)晶器 =240h； T 等待 =240h； T 內(nèi)部故障=330h； T 外部故障 =340h。 合計(jì)可得 T3=350+460+240+240+330+340 =1960h 所以 η=（ T0T3） /T0100% =（ 87601960） /8760100% =% 連鑄機(jī)作業(yè)率一般為：小方坯連鑄機(jī) 60%~80%，大方坯連鑄機(jī) 60%~85%，板坯連鑄機(jī) 70%~85%，特殊鋼連鑄機(jī)作業(yè)率值可偏低一些。 本設(shè)計(jì)為板坯連鑄機(jī)，其作業(yè)率如上計(jì)算可得 %，在允許范圍內(nèi)，符合條件。 連鑄坯收得率 在連鑄生產(chǎn)過程中，從鋼水到合格鑄坯有各種金屬損失，包括鋼包和中間包的殘鋼、鑄坯的切頭切尾、氧化鐵皮、短尺和缺陷鑄坯的報(bào)廢等。通過多爐連澆可以減少 金屬損失，提高鑄坯收得率。其計(jì)算式如下。 Y1=W1/G100% （ ） Y2=W2/W1100% （ ） Y=Y1Y2=W2/G100% （ ） 式中， Y1—— 鑄坯成坯率， %； W1—— 未經(jīng)檢驗(yàn)精整的鑄坯量， t； G—— 鋼水質(zhì)量， t； Y2—— 鑄坯合格率， %； W2—— 合格鑄坯量， t； Y—— 連鑄坯 收得率， %。 連鑄坯收得率一般按年統(tǒng)計(jì)。鑄坯成坯率和合格率均可達(dá) 98%左右。連鑄坯收得率單爐澆注約 96%，兩爐連澆約 97%，三爐以上連澆約 98%左右。 本設(shè)計(jì)為 5 爐連澆，因此可獲連鑄坯收得率為 98%。 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 連鑄機(jī)的澆注能力，用理論小時(shí)產(chǎn)量表示；而連鑄機(jī)實(shí)際成產(chǎn)能力卻受鋼水供應(yīng)條件、設(shè)備狀況、管理和操作水平等諸因素的影響。因此，同類型連鑄機(jī)在不同條件的車間內(nèi)配置時(shí)，其年產(chǎn)量往往有較大的差別。 （ 1）連鑄機(jī)的理論小時(shí)產(chǎn)量。其計(jì)算式如下。 Q=60NBDvρ （ ） 式中， Q—— 連鑄機(jī)理論小時(shí)產(chǎn)量， t/h； B—— 鑄坯寬度， m； D—— 鑄坯厚度， m； v—— 工作拉速， m/min； 33 ρ—— 鑄坯密度， t/m3，取 ρ=； N—— 流數(shù)。 各類連鑄機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量估算值見表 43，如下。 表 43 各類連鑄機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量估算 鑄坯端面 /mm 每流能力 /th1 每臺(tái)鑄機(jī)能力 /th1 最多流 數(shù) 圓坯： Φ80~160 小方坯： 802~1602 8~22 60~170 8 大方坯和工字梁坯： 1602~3502 10~35 60~200 8 板 坯： 700150~2600300 90~180 120~350 2 代入數(shù)據(jù)可得 Q=60NBDvρ =603 =h1 （ 2）連鑄機(jī)的平均日產(chǎn)量，其計(jì)算式如下。 A=1400（ GnY） /T （ ） 式中， A—— 連鑄機(jī)的平均日產(chǎn)量， t/d； 1440—— 一天日歷的時(shí)間， min； G—— 每爐的平均出鋼量， t； n—— 平均連澆爐數(shù)； Y—— 連鑄坯收得率， %； T—— 澆注周期， min。 代入數(shù)據(jù)計(jì) 算可得 A=1440（ GnY） /T =1440（ 200598%） /235 =（ 3）連鑄機(jī)的平均年產(chǎn)量，其計(jì)算式如下。 P=365Aη （ ） 式中， P—— 連鑄機(jī)平均年產(chǎn)量， t/a； A—— 連鑄機(jī)的平均日產(chǎn)量， t/d； 365—— 一年的日歷時(shí)間， d； η—— 連鑄機(jī)年作業(yè)率， %。 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可得 P=365Aη =365% =此外，為計(jì)算后步工序、輔助系 統(tǒng)及起重機(jī)等的配備能力和通過能力，還要計(jì)算連鑄機(jī)最高日產(chǎn)量和最高澆注爐數(shù)。 最高澆注爐數(shù) x： x=（ 1440n） /（ T+ΔT） （ ） 34 最高日產(chǎn)量 Amax（ t）： Amax=GY2 （ ） 式中， ΔT 為等待（鋼液）時(shí)間， min，是爐子冶煉周期與連鑄周期的時(shí)間差。 這里取Δ T=40 代入