【導(dǎo)讀】進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，收集有關(guān)資料；編制設(shè)計(jì)說明書一份，完成專題部分，后從事相關(guān)的技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)。預(yù)還原球團(tuán)礦或高質(zhì)量的工業(yè)廢鋼為原料的電?。t）工藝。表性的氧氣頂?shù)讖?fù)吹工藝，預(yù)計(jì)年生產(chǎn)能力為370萬噸良坯鋼。容量為150噸的轉(zhuǎn)爐兩座，LF精煉爐2座、板坯連鑄機(jī)2臺和方坯連鑄機(jī)1臺。轉(zhuǎn)爐的冶煉周期38分鐘，吹氧時(shí)間16分鐘。器用鋼的品種需要，選擇了LF爐外精煉設(shè)備，進(jìn)行全連鑄生產(chǎn)。一張，并完成題目為鋼中非金屬夾雜及其危害的專題。

　　

【正文】 螢 石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐 襯 渣中鐵珠 氧 氣 （ ++） * 錳 鐵 硅 鐵 焦 粉 合 計(jì) 合計(jì) *可以近似認(rèn)為（ +）之氧量系出鋼時(shí)鋼水二次氧化帶入 計(jì)算誤差：（ ） / = % 熱平衡計(jì)算 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù) 計(jì)算所需基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（表 2—18）；物理平均熱容（表 2—19）； 反應(yīng)熱效應(yīng)（表 2—20）；溶入鐵水中的元素對鐵熔點(diǎn)的影響（表 2—21）。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。 表 2— 18 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值 名 稱 入 爐 物 料 產(chǎn) 物 鐵 水 * 廢 鋼 其他原料 爐 渣 爐 氣 煙 塵 溫度（ ℃ ） 1250 25 25 與鋼水相同 1450 1450 *純鐵熔點(diǎn)為 1535℃ 表 2— 19 物料平均熱容 物 料 名 稱 生 鐵 鋼 爐 渣 礦 石 煙 塵 爐 氣 固態(tài)平均熱容（ kJ/gK） 熔化潛熱（ kJ/kg) 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容（ kJ/kgK） 表 2— 20 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng) 組 元 化學(xué)反應(yīng) ?? (kJ/kmol) ?? (kJ/kg) C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應(yīng) 139420 11639 C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應(yīng) 418072 34834 Si [Si]+{O2}=(SiO2) 氧化反應(yīng) 817682 29202 Mn [Mn]+1/2{O2}=(MnO) 氧化反應(yīng) 361740 6594 P 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應(yīng) 1176563 18980 Fe [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 氧化反應(yīng) 238299 4250 Fe 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 氧化反應(yīng) 722432 6460 SiO2 (SiO2)+2（ CaO） =（ 2CaOSiO2） 成渣反應(yīng) 97133 1620 P2O5 (P2O5)+4（ CaO） =（ 4CaOP2O5） 成渣反應(yīng) 693054 4880 CaCO3 CaCO3 =（ CaO） +{CO2} 分解反應(yīng) 169050 1690 MgCO3 MgCO3 =（ MgO） +{CO2} 分解反應(yīng) 118020 1405 表 2— 21 溶入鐵中的元素對鐵熔點(diǎn)的降低值 元 素 C Si Mn P S Al Cr N、H、O 在鐵中的極限溶解度（ %） 65 79 75 80 85 90 100 18.5 無限 8 35.0 無限 溶入 1%元素使鐵熔點(diǎn)的降低值（ ℃ ） 8 5 30 25 3 氮、氫、氧溶入使鐵熔點(diǎn)的降低值（ ℃ ） ∑=6 適用含量范圍（ %） 1.0 4.0 ≤3 ≤ 15 ≤ ≤0.08 ≤1 ≤ 18 計(jì)算步驟 以 100Kg 鐵水量為基礎(chǔ)。 第一步：計(jì)算熱收入 Qs。 熱收入項(xiàng)包括：鐵水物理熱；元素氧化熱及成渣 熱；煙塵氧化熱；爐襯中碳的氧化熱。 （ 1） 鐵水物理熱 Qw：現(xiàn)根據(jù)純鐵熔點(diǎn)、鐵水成分以及溶入元素對鐵熔點(diǎn)的降低值（表 2— 1 2— 1 和 2— 21）計(jì)算鐵水熔點(diǎn) Tt，然后由鐵水溫度和生鐵比熱（表 2— 18 和 2— 19）確定 Qw。 Tt = 1536（ 100 + 8 + 5 + 30 + 25） 6 = 1094℃ Qw = 100 [ （ 109425） + 218 + （ 12501094） ]= （ 2） 元素氧化 熱及成渣熱 Qy ：由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)（表2—20）可以算出，其結(jié)果列于表 2—22。 表 2— 22 元素氧化熱和成渣熱 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱或成渣熱（ kJ） 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱或成渣熱（ kJ） C CO 11639= Fe Fe2O3 6460= C CO2 34834= P P2O5 18980= Si SiO2 29202= P2O5 4CaOP2O5 4880= Mn MnO 6594= SiO2 2CaOSiO2 1620= Fe FeO 4250= 合 計(jì) Qy （ 3）煙塵氧化熱 Qc：由表 2—4 中給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得。 Qc =（ 75%56/72 4250 + 20%112/160 6460)= kJ （ 4） 爐襯中碳的氧化熱 Ql ：根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳量確定。 Ql = 14%90%11639 + 14%10%34834= kJ 故熱收入總值為 Qs = Qw + Qy + Qc + Ql = kJ 第二步：計(jì)算熱支出 Qz 。 熱支出項(xiàng)包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；煙塵物理熱；爐氣物理熱；渣中鐵珠物理熱；噴濺物（金屬）物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。 （ 1） 鋼水物理熱 Qg ： 先按求鐵水熔點(diǎn)的方法確定鋼水熔點(diǎn) Tg ；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時(shí)的實(shí)際溫降（通常前者為 40~60℃ ，后者約 3~5℃ /min ,具體時(shí)間與盛鋼桶大小和澆注條件有關(guān) ）以及要求的過熱度（一般為 50~90℃ ）確定出鋼溫度 Tz ；最后由鋼水量和熱容算出物理熱。 Tg = 1536（ 65 + 5 + 30 + 25） 6= 1520℃ （式中： 、 、 和 分別為終點(diǎn)鋼水 C、 Mn、 P 和 S 的含量） Tz =1520 +50 +50 +70 =1690 ℃ (式中， 50、 50 和 70 分別為出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的溫降和過熱度 ) Qg = [（ 152025） +272 +（ 16901520） = （ 2）爐渣物 理熱 Qr ：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： Qr = [（ 169025） +209] = kJ （ 3） 爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx 。根據(jù)其數(shù)據(jù)、相應(yīng)的溫度和熱容確定。詳見表 2—23。 表 2—23 某些物料的物理熱 項(xiàng) 目 參 數(shù) （ kJ） 備 注 爐氣物理熱 [(145025)]= 1450℃ 系爐氣和煙塵溫度 煙塵物理熱 [(145025)+209]= 渣中鐵珠物理熱 [(152025)+272+ (16901520)]= 1520℃ 系鋼水熔點(diǎn) 噴濺金屬物理熱 1[(152025)+272+ (16901520)]= 合 計(jì) Qx = （ 4）生白云 石分解熱 Qb ：根據(jù)其用量、成分和表 2— 20 所示熱效應(yīng)計(jì)算之。 Qb =（ %1690 + %1405） = （ 5） 熱損失 Qq ：其它熱損失帶走的熱量一般占總熱收入的 3~8%。本計(jì)算取 5%則得： Qq =5% = kJ （ 6）廢鋼吸熱 Qf :用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即： Qf =Qs Qg Qr Qx Qb Qq = kJ 故廢鋼加入量 Wf 為： Wf = 247。1[（ 152025） + 272 + （ 16901520） ] = kg 即廢鋼比為： %%10 0 ??? 熱平衡計(jì)算結(jié)果列于表 2—24。 %%100 ?????熱收入總值 廢鋼吸熱爐渣物理熱鋼水物理熱熱效率 ? 若不計(jì)算爐渣帶走的熱量 時(shí)： %100????熱收入總值 廢鋼吸熱鋼水物理熱熱效率 ? = % 應(yīng)當(dāng)指出，加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會對熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一些影響。對轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金數(shù)量有限，數(shù)量也不多。經(jīng)計(jì)算，其熱收入部分約占總熱收入的 ~%，熱支出部分約占 ~%，二者基本持平。 表 2— 24 熱平衡表 收 入 支 出 項(xiàng) 目 熱 量 % 項(xiàng) 目 熱 量 % 鐵水物理熱 鋼水物理熱 元素氧化熱和成渣熱 爐渣物理熱 其中 C 氧化 廢鋼吸熱 Si 氧化 爐氣物理熱 Mn氧 化 煙塵物理熱 P 氧化 渣中鐵珠物理熱 Fe 氧化 噴濺金屬物理熱 SiO2 成渣 輕燒白云石分解熱 P2O5 成渣 熱損失 煙塵氧化熱 爐襯中碳的氧化熱 合 計(jì) 合計(jì) 3 氧氣轉(zhuǎn)爐及相關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì) 氧氣轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主體設(shè)備。本章以頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐為重點(diǎn)，對其爐型、爐襯、爐體金屬結(jié)構(gòu)和傾動(dòng)機(jī)構(gòu)以及底部供氣構(gòu)件進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)。 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐是繼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐之后，于 70 年代中期出現(xiàn)的一種新型轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備。頂?shù)讖?fù)吹兼有頂吹易于控制成渣過程和底吹可以增大熔池?cái)嚢杵鲝?qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能降耗、擴(kuò)大品種、提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑；特別對于容量較大的轉(zhuǎn)爐，更具有其優(yōu)越性。因此，近幾年來獲得迅速發(fā)展 。據(jù)報(bào)道，日本基本淘汰了單純頂吹法，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐的發(fā)展方向也是積極采用復(fù)吹。 爐型設(shè)計(jì) 爐型選擇 從冶金特征來說，頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐更類似于底吹轉(zhuǎn)爐，因此它們的爐型更為接近。就吹煉的平穩(wěn)和噴濺程度而言，它優(yōu)于頂吹轉(zhuǎn)爐，而不及頂吹轉(zhuǎn)爐，故爐子高寬比略小于頂吹轉(zhuǎn)爐，卻大于底吹轉(zhuǎn)爐，即略呈矮胖型。爐底一般作成平底，以便設(shè)置噴口，所以熔池常為截錐型。通常其底部直徑 d≈,其熔池體積 Vc(m3)與熔池直徑 D(m)、熔池深度 h(m)有如下關(guān)系： Vc= 主要參數(shù)的確定 （ 1）爐容比：一方面由于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程比單純頂吹平穩(wěn)，其鋼渣噴濺高度相應(yīng)低于后者；另一方面，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐呈矮胖型，特別是采用截錐型熔池時(shí)，在裝入量和熔池直徑均相同的情況下，其熔池又比較深，以至熔池面以上的爐膛高度已比筒球型或錐球型的頂吹轉(zhuǎn)爐有所降低。綜上所述，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可略小于頂吹轉(zhuǎn)爐。 從目前實(shí)際情況來看，爐容比取 。 （ 2）高徑比：其值略小于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐高徑比，取 。 （ 3） 熔池直徑 D 計(jì)算： D = K TG/ 式中 D—— 熔池直徑， m G—— 新爐金屬裝入量， t,可取公稱容量 150 t—— 吹氧時(shí)間， min，取 16 K—— 比例系數(shù)，取 帶入數(shù)據(jù)得 150 / 16D ?? = V 池 = V 金 = G /? 金 = 150 / = m3 （ 4）熔池深度 h： h = V 池 / D2 = () =1600 mm （ 5）爐帽尺寸的確定：設(shè)計(jì)時(shí)考慮以下因素：穩(wěn)定性，便于兌鐵水和加廢鋼，減少熱損失，避免出鋼時(shí)鋼渣混出或從爐口流渣，減少噴濺。主要確定爐帽傾角 θ