【正文】 分解熱Qb：根據(jù)其用量、成分和表219所示的熱效應(yīng)計算。 Qb=（%+%1405）= kg（5） 熱損失Qq：其他熱損失帶走的熱量一般約占總收入的3%－8%，本計算取5%，則得： Qq=5%= kg（6） 廢鋼吸熱Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即： Qf=QsQgQrQxQbQq= kg 故廢鋼加入量Wf為：Wf=247。{1[（）+272+（）]} = kg 即廢鋼比為： % 第三步：列出熱平衡表（表223）。 熱平衡表收 入支 出項 目熱量/kJ%項 目熱量/kJ%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100合 計100 若不記爐渣帶走的熱量時： %應(yīng)當指出，加入鐵合金進行脫氧和合金化，會對熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定得影響。對轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金種類有限，加入數(shù)量也不多。據(jù)有關(guān)資料所說，%～%，%～%，二者基本持平。因此對于本設(shè)計中的兩種鋼種的熱平衡計算步驟和結(jié)果是基本相同的，即為上表所示。第三章 270噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐設(shè)計 轉(zhuǎn)爐爐型及各部分尺寸 轉(zhuǎn)爐爐型及其選擇 轉(zhuǎn)爐由爐帽、爐身、爐底三部分組成。轉(zhuǎn)爐爐型是指由上述三部分組成的爐襯內(nèi)部空間的幾何形狀。由于爐帽和爐身的形狀沒有變化，所以通常按熔池形狀將轉(zhuǎn)爐分為筒球型、錐球型和截錐型等三種。爐型的選擇往往與轉(zhuǎn)爐的容量【4】有關(guān)。由于筒球型爐型形狀簡單，砌磚方便，爐殼容易制造，故我們選擇筒球型。 轉(zhuǎn)爐爐型各部分尺寸，主要是通過總結(jié)現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的實際情況，結(jié)合一些經(jīng)驗公式并通過模型試驗來確定。（1） 熔池直徑D。熔池直徑是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑。 式中 D—熔池直徑，m； K—系數(shù)，； G—新爐金屬裝入量t，可取公稱容量； t—平均每爐鋼鐵純吹氧時間，min。 平均每爐鋼冶煉時間推薦表轉(zhuǎn)爐容量＜3030～100＞100備注冶金時間28～3232～3838～45結(jié)合具體條件確定吹氧時間12～1614～1816～20結(jié)合爐子公稱容量的大小,取t=18，K===。(2) 熔池深度h。熔池深度是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面到爐底的深度。對筒球型熔池直徑D及池深h有如下關(guān)系 ,，m179。（1） 轉(zhuǎn)爐一般都用正口爐帽，其主要尺寸有爐帽傾角，爐口直徑和爐帽高度。取爐帽傾角θ＝59176。（2） 爐口直徑d。在滿足順利兌鐵水和加廢鋼的前提下，應(yīng)適當減小爐口直徑，以減少熱損失。爐口直徑一般為熔池直徑的43%～53%。小爐子取上限，大爐子取下限。取d===。（3） 爐帽高度H帽。為了維護爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴大，在爐口上部設(shè)有高度H口=300mm的直線段。因此爐帽高度為： = 1∕2() tan59176。﹢＝。爐帽總?cè)莘e為： =π247。12﹙﹚﹙ 178。＋＋178。﹚＋π247。4178。=179。3. 爐容比的確定爐容比指轉(zhuǎn)爐有效容積V t與公稱容積G之比V t／G， 3／t，則V t=243m 3 。4. 爐身尺寸的確定 轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身，其直徑與熔池直徑是一致的故需確定的尺寸是爐身高度H身。=。出鋼口內(nèi)口一般都設(shè)計在爐帽與交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時其位置最低，便于鋼水全部出凈。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。出鋼口中心線水平傾角和直徑θ1。為了縮短出鋼口長度，以利于維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉(zhuǎn)爐的θ1趨于減小。取θ1=15176。出鋼口直徑d出。出鋼口直徑?jīng)Q定著出鋼時間，因此隨著爐子容量而異。通常d出按下面的經(jīng)驗公式確定：d出=。 出鋼口外徑一般為出鋼口的六倍左右：dst=6dt==1380mm 出鋼口長度一般為出鋼口的7到8 倍左右：lt=8dt==1840mm 轉(zhuǎn)爐爐襯壽命是一個重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，受許多因素的影響，特別是受冶煉操作工藝水平的影響比較大。但是，合理選用爐襯的材質(zhì)是提高爐襯壽命的基礎(chǔ)。根據(jù)爐襯的工作特點，其材質(zhì)選擇應(yīng)遵循以下原則：（1） 耐火度（即在高溫條件下不熔化的性能）高；（2） 高溫下機械強度高，耐急冷急熱性能好；（3） 化學(xué)性能穩(wěn)定；（4） 資源廣泛，價格便宜。通常爐襯由永久層、填充層和工作層組成。永久層緊貼爐殼，修爐時一般不予拆除。其主要作用是保護爐殼，該層常用鎂磚砌筑。填充層介于永久層與工作層之間，一般用焦油鎂砂搗打而成。其主要功能是減輕爐襯受熱膨脹時對爐殼產(chǎn)生擠壓和便于拆除工作層，也有的轉(zhuǎn)爐不設(shè)填充層。工作層系指與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件極其苛刻。目前，該層多用鎂碳磚和焦油白云石綜合砌筑。爐帽可用二步煅燒鎂磚，也可根據(jù)具體條件選用其他材質(zhì)。爐帽：永久層120，填充層100mm，工作層600mm；爐身（加料側(cè)）：永久層200mm，填充層100mm，；爐身（出鋼側(cè)）：永久層200mm，填充層100mm，；爐底：永久層350mm，填充層100m，工作層600mm。永久層選用鎂磚砌筑，填充層選用焦油鎂砂搗打而成，工作層選用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。爐帽鋼板厚度，爐身鋼板厚度，爐底鋼板厚度。砌筑轉(zhuǎn)爐爐襯選擇磚型時應(yīng)該考慮以下原則：（1）在可能條件下，盡量選用大磚，以減少磚縫，還可提高筑爐速度，減輕勞動強度；（2）力爭砌筑過程中不打或少打磚，以提高磚的利用率和保證磚的砌筑質(zhì)量；（3）出鋼口用高壓整體成型專用磚，更換方便、快捷；爐底用帶弧形的異形磚；（4） 盡量減少磚型種類。（5）工作層： 鎂碳磚；填充層：焦油鎂沙；永久層：鎂磚。 轉(zhuǎn)爐高寬比高寬比系指轉(zhuǎn)爐爐殼總高H總與爐殼外徑D殼之比值,實際上它只是作為爐型設(shè)計的校核數(shù)據(jù)。H總=++++=D殼=+2+2+=／＝,～，滿足要求。 第四章 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的最大特點是爐內(nèi)反應(yīng)激烈，吹煉速度快，時間短，生產(chǎn)效率高，在生產(chǎn)過程中設(shè)置洋槍可以達到這一目的。 氧槍由噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)三部分組成。噴頭常用紫銅制成，強身由三層無縫鋼套裝而成。尾部結(jié)構(gòu)連接輸氧管和冷卻水進出管。 氧槍噴頭設(shè)計 噴頭是一個重要的構(gòu)件。冶煉工藝要求噴頭能正確的合理供氧，使熔池得到強烈而均勻的攪拌，達到快速化渣和強化元素氧化的目的。國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼所用的噴頭類型很多，早期有單孔拉瓦爾型，此外還有三孔直通型噴頭，為處理高磷鐵水而采用的長喉氧氣噴頭等。（1）計算氧流量。取每噸剛耗氧量為60（標態(tài)），每次吹氧時間為18，出鋼量按公稱容量270計算，則通過氧槍的流量： （2） 多用噴孔出口馬赫數(shù)與噴孔數(shù)。綜合考慮，取馬赫數(shù)。 參照同類氧氣轉(zhuǎn)爐使用情況，對于270T的轉(zhuǎn)爐噴孔數(shù)取5孔，能保證氧氣流股有一定的沖擊面積和沖擊深度，熔池內(nèi)快形成乳化區(qū)，減少噴濺，提高成渣速度和改善熱效率。 （3）設(shè)計工況氧壓。當時,。取噴頭出口壓力，則噴口滯止氧壓為：，取工況氧壓近似等于滯止氧壓。 （4）計算喉口直徑。噴頭每個噴孔氧氣流量為： 由式 ?。?又代入上式： 得：=54mm。（5）求噴孔直徑： 。，即：， 得。 （6）計算噴孔擴張段長度： 。 （7）取，噴孔傾角，取。 （8）噴頭五噴孔中心分布圓直徑。綜合考慮，取五噴孔分布圓直徑為。 槍身尺寸確定 氧槍槍身由三層無縫鋼管套裝而成，內(nèi)層管是氧氣通道，內(nèi)層管和中層管之間是冷卻水進水通道，中層管和外層管之間是冷卻水出水通道。計算公稱容量270t轉(zhuǎn)爐使用槍身各層鋼管尺寸。 （1）中心氧管直徑。管內(nèi)工況流量為： 取，中心管氧直徑為：。 根據(jù)無縫鋼管直徑規(guī)格。取中心管直徑：. （2）中外層鋼管管徑。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，選取氧槍冷卻水耗量 ；冷卻水進水速度出水速度。 又中心氧管外徑，則： 進水環(huán)縫截面積： 出水環(huán)縫面積： 所以，中層鋼管的內(nèi)徑： 。 選取中心管為。 同理，外層鋼管內(nèi)徑： 。 選取外層鋼管為。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以繪出噴頭圖。 氧槍長度的確定氧槍全長包括下部槍身長度和尾部長度。氧槍尾部裝有氧槍把持器，冷卻水進出管頭，氧氣管接頭和吊環(huán)等。故的尺寸取決于布置上述裝置所需要的尺寸。氧槍下部槍身長度取決于爐子容量和煙罩尺寸。h1:氧槍在最低位置時噴頭端部至爐口的距離；h2:爐口至煙罩夏下沿的距離；h3:3000─4000mm；h4：煙道拐點至噴槍口的距離；h5:500─800mm；h6：根據(jù)把持器設(shè)備下端要求決定；h7氧槍把持器中心線距離；h8根據(jù)設(shè)備上端要求決定。再根據(jù)轉(zhuǎn)爐尺寸，可得出。從防止噴濺掛渣方面考慮，垂直段欲高，煙罩傾斜角度越大越好，但這樣會增加氧槍長度，還會增加廠房高度，因此必須綜合考慮。 第五章 煉鋼車間煙氣凈化系統(tǒng)及精煉設(shè)備的設(shè)計 煙氣與煙塵 煉鋼過程中爐內(nèi)反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生大量爐氣，特別是在吹煉鋼過程中，鐵水中的碳劇烈地氧化，生成大量的CO和少量的CO2，隨同鐵水中其他一些元素氧化所產(chǎn)生的少量氣體，一起構(gòu)成爐氣。爐氣中還不可避免地夾帶著大量氧化鐵，金屬鐵，和其他細小顆粒的固體煙塵。在爐口可觀察到棕色的濃煙，這股高溫含塵沖出爐口進入煙罩和凈化系統(tǒng)。氣流出爐口進入煙罩的同時，吸入空氣 CO部分燃燒 ，其后的氣體成分和煙塵的性質(zhì)均與爐內(nèi)氣體有所不同。為區(qū)別這氣體，爐內(nèi)的氣體叫爐氣，爐氣沖出爐口以后叫煙氣。煙氣的特點是高，氣體多，含塵量大，具有毒性和爆炸性。任其放散會污染環(huán)境，因此煙氣必須凈化處理。煙氣凈化處理不僅僅是環(huán)保的要求，還可以回收大量的物理熱，化學(xué)熱，以及氧化鐵粉塵。（1）煙氣的來源及化學(xué)組成。在吹煉鋼過程中，熔池內(nèi)碳氧反應(yīng)生成的CO和是煙氣的基本來源。其次是爐氣從爐口噴出吸入部分空氣所生成的廢氣，也有少量來自爐料和爐襯中的水分及生燒石灰中分解出來的氣體。CO和的隨吸入空氣量多少而定，若吸入空氣量較少，煙氣主要成分是CO，含有少量和；若過剩空氣量很大，氮氣會成為主要成分，其次是氧氣，二氧化碳，而一氧化碳含量很少。（2）煙氣溫度。煙氣溫度是設(shè)計冷卻和凈化系統(tǒng)和基本數(shù)據(jù)之一。冷卻水量，散熱面積和凈化設(shè)備容量等都與煙氣溫度有關(guān)。煙氣溫度隨吸入空氣量的多少而異。但是一般都在1000℃以上，因此煙氣凈化系統(tǒng)中必須設(shè)置冷卻設(shè)備。（3）煙氣量。轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，前后期的脫碳速率均小，吹煉中期最大，及此時的爐氣量因為達到最大。實際煙氣量與煙氣的凈化處理方式密切相關(guān)。煙氣的凈化處理方式主要有未然法和燃燒法兩大類。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐是在氧化性氣氛下工作的，在冶煉期間產(chǎn)生大量煙塵其主要成分是鐵的氧化物，產(chǎn)量約為每噸15kg，煙氣的主要部分從爐蓋水冷彎管排出，叫一次煙氣；冶煉期間從爐門與電極孔逸出的和出鋼產(chǎn)生的煙氣叫二次煙氣。一二次煙氣必須經(jīng)過收集凈化，使其含量降至100mg/m3以下才能排入大氣。與轉(zhuǎn)爐相似，轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)也包括爐氣排出，煙氣冷卻，除塵等幾個主要環(huán)節(jié)。除塵方式有第四孔直接排煙，轉(zhuǎn)爐周圍密閉罩和廠房屋頂罩三種形式，即可以獨立采用，也可以采用組合方式。鑒于環(huán)境保護的要求日益嚴格，近幾年來，新建設(shè)工程中往往同時采用三種形式。煙氣冷卻方式有兩種：一是往煙氣中摻入冷空氣或采用空冷熱交換器；另一種是噴水或采用水冷夾套的煙道。對煙氣冷卻溫度的要求則決定于除塵方式。如用干式除塵，進入靜電除塵器的煙氣溫度通?？刂圃诓坏陀?50～200℃.就除塵而言，多用干式布袋除塵器和靜電除塵器。從目前情況來看，前者應(yīng)該用更為普遍，因為它的除塵效率高，設(shè)備不受腐蝕影響，灰塵處理和回收均較方便。直接排煙系統(tǒng)，由爐蓋水冷彎管出來的高溫煙氣，經(jīng)燃燒室一段水準管道，引入空氣冷卻器，再混入部分空氣，使其溫度降至低于120℃，就可以進入布袋除塵器凈化，凈化后的廢氣，經(jīng)風機與煙囪排入大氣。轉(zhuǎn)爐周圍密閉罩是用鋼結(jié)構(gòu)將電弧爐周圍的空間完全封閉起來，這個封閉的鋼結(jié)構(gòu)叫做密閉罩，可以較好地收集二次煙氣。由于二次煙氣很少超過80℃。可以直接引入布袋除塵器凈化，然后經(jīng)風機與煙囪排入大氣。密閉罩除收集二次煙氣外，還有很好的降低噪聲污染的效果，電弧爐在熔化廢鋼期間，電弧噪聲高達120dB，造成嚴重的噪聲危害，加高密閉罩后。爐前區(qū)的噪聲可90dB以下。Consteel電爐，在整個冶煉期不開啟爐門，不僅外逸廢氣很少而且電弧噪聲小，不必設(shè)置密閉罩。廠房屋頂罩，是指在電弧爐上的廠房屋架下，設(shè)置一個面積足夠覆蓋整個電弧爐作業(yè)區(qū)的集氣罩，以收集該區(qū)域的二次煙氣，引往布袋除塵器進行凈化