【正文】 219） 、反應(yīng)熱效應(yīng)（表 420） ，溶入鐵水中的元素對鐵熔點(diǎn)的影響（表 221） 。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。表 218 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值入爐物料 產(chǎn)物名稱鐵水 (1) 廢鋼 其它原料 爐渣 爐氣 煙塵溫度（℃） 1250 25 25 與鋼水相同 1450 1450(1) 純鐵熔點(diǎn) 1536℃表 219 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/kgk） — —熔化潛熱 218 272 209 209 209 —液態(tài)或氣態(tài)平均熱容（kJ/kgk） — — 表 220 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組元 化學(xué)反應(yīng) △（kJ/mol） △（kJ/kg）C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應(yīng) －139420 －11639C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應(yīng) －418072 －34834Si [Si]+{O2}=(CO2) 氧化反應(yīng) －817682 －29202Mn [Mn]+1/2{O2}=(MnO) 氧化反應(yīng) －361740 －6594P 2[P]+5/2{O2}=(P2O5) 氧化反應(yīng) －1176563 －18980Fe [Fe]+1/2{O2}=(FeO) 氧化反應(yīng) －238229 －4250Fe 2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3) 氧化反應(yīng) －722432 －6460SiO2 （SiO 2)+2(CaO)=(2CaOSiO2) 成渣反應(yīng) －97133 －1620P2O5 （P 2O5)+4(CaO)=(4CaOP2O5) 成渣反應(yīng) －693054 －4880CaCO3 CaCO3=(CaO)+{CO2} 分解反應(yīng) 169050 1690MgCO3 MgCO3=(MgO)+{CO2} 分解反應(yīng) 118020 1405221 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 無限 無限溶入 1％元素使鐵熔點(diǎn)的降低值65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 氮、氫、氧溶入鐵熔點(diǎn)降低值∑＝6適用含量范圍（％）＜1.0 ≤3 ≤15 ≤ ≤ ≤1 ≤18 計(jì)算步驟以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)（1）計(jì)算熱收入 Qs。包括鐵水物理熱、元素氧化熱及成渣熱、爐襯中碳的氧化熱、煙塵氧化熱。1）鐵水物理熱 Qw；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 2121 和 221）計(jì)算鐵水熔點(diǎn) Tt，由鐵水溫度和生鐵比熱（表 218 和表 219）確定 QwTt＝ 1536－（100+8+5+30+25）－6 ＝1094℃Qw＝100[（1094－25）+218+ （1250 －1094）] ＝2）元素氧化熱及成渣量熱 Qy：根據(jù)鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)（表220）算出，其結(jié)果列于表 222 中。表 222 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）CCO 11639＝ FeFe2O3 6460＝ CCO2 34834＝ PP2O5 18980＝ SiSiO2 29202＝ P2O54CaOP2O5 4880＝ MnMnO 6594＝ SiO22CaOSiO2 1620＝ FeFeO 4250＝ 合計(jì) Qy 3）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＝4）煙塵氧化熱 Qc：由表 24 給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算Qc＝（75％56/724250+20 ％112/1606460）＝ 故熱收入總值為：Qs＝Q w+Qy+Ql+Qc＝218427..82kJ（2）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，噴濺物理（金屬熱） ，輕燒白云石分解熱，熱損失，廢鋼吸熱。1）鋼水物理熱 Qg：先根據(jù)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，以及要求的過熱度（一般為 50～90℃）確定出鋼溫度Tg；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+60 ＝ 1680℃（式中：50，50 和 60 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＝[（ 1520－25）+272+（1680－1520）]＝2）爐渣物理熱 Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： Qr＝[（1680－25）+209]＝ kJ3）爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx，根據(jù)其數(shù)量，相應(yīng)的溫度和熱容確定（表 223）表 223 某些物料的物理熱項(xiàng)目 參數(shù)（kJ） 備注爐氣物理熱 [（1450－25）] ＝ 1450℃系爐氣和煙塵的溫度煙塵物理熱 [（1450－25）+209] ＝渣中鐵珠物理熱 [（1520－25）+272+（1680－1520）]＝1520℃系鋼水熔點(diǎn)噴濺金屬物理熱1[（1520－25）+272+（1680－1520）]＝合計(jì) Qx＝4）生白云石分解熱 Qb：根據(jù)其用量、成分和表 220 所示的熱效應(yīng)計(jì)算 Qb＝（％1690+％1405）＝ kJ5）熱損失 Qq：其它熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的 3～8％，在這取 5％，則Qq＝5 ％＝6）廢鋼吸熱 Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即：Qf=QsQgQrQxQbQq=故廢鋼加入量 Wf 為：Wf＝ {1[（1520－25）+272+（1680－1520）]}? ＝故廢鋼比為：(100+) 100%=%熱平衡表計(jì)算結(jié)果列于表 224表 224 熱平衡表收入 支出項(xiàng)目 熱量（kJ） ％ 項(xiàng)目 熱量（kJ） ％鐵水中物理熱 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 輕燒白云石分解熱 熱損失 煙塵氧化熱 爐襯中碳的氧化熱 合計(jì) 合計(jì) 應(yīng)當(dāng)指出：加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會(huì)對熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響，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、數(shù)量也不多。經(jīng)計(jì)算其熱收入部分占總熱收入的 ～％，熱支出部分約占 ～％，二者基本持平。 熱效率%10???熱 收 入 總 量 廢 鋼 吸 熱爐 渣 物 理 熱鋼 水 物 理 熱? =% 若不計(jì)爐渣帶走的熱量時(shí)： 熱效率10???熱 收 入 總 量廢 鋼 吸 熱鋼 水 物 理 熱? =%3 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐設(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) 爐型選擇本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐公稱容量為 150 噸，屬于大中型轉(zhuǎn)爐，采用筒球形爐型。 主要參數(shù)的確定。（1）爐容比：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，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，二者爐容比基本相同，即復(fù)吹轉(zhuǎn)爐一般也取 ～ 3/t 爐容比取 。（2）熔池尺寸： 1）熔池直徑 GDKt?=?式中 D——熔池直徑，mG——新爐金屬裝入量，t，可取公稱容量 150t——吹氧時(shí)間，min，取 16K——比例系數(shù)，取 2） 熔池深度計(jì)算：由于選用轉(zhuǎn)爐類型為頂?shù)讖?fù)吹型轉(zhuǎn)爐，故本設(shè)計(jì)使用截錐型爐底。根據(jù)公式 ： Vc=G/ ?式中：Vc—熔池體積， m3G—新爐金屬裝入量，t，可近似的取其公稱容量 150t；—鋼水密度， =??則 Vc=G/ =150/= m3又有通常倒截錐體頂面直徑 b=故存在如下關(guān)系式：Vc= D2式中： —熔池深度，mh則可以求出 h= Vc/ D2h==1600mm（3）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、爐口直徑 d 口 和爐帽高度 H 帽。1）爐帽傾角 θ：對于 150t 的轉(zhuǎn)爐，選取 62176。2）爐口直徑 d 口 ：考慮到滿足兌鐵水和加廢鋼的要求，減少熱損失，減少噴濺，減少空氣進(jìn)入爐內(nèi)和改善爐前操作條件等因素，爐口直徑 d 口==。3） 爐帽高度 H 帽：為了維護(hù)爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴(kuò)大，在路口上部設(shè)有高度為 H 口 =400mm 的直線段。因此爐帽高度為H 帽 =1/2（Dd 口 ）tgθ+H 口 =1/2()tg62o+=爐帽總?cè)莘e V 帽 V 帽 = = 22D+d124????帽（ ） （ ）（4）出鋼口尺寸計(jì)算：出鋼口中心線水平傾角取 18176。出鋼口尺寸 ??出 =180mm出鋼口外徑一般為出鋼口內(nèi)徑的 6 倍左右，即d 外 =6d 出 =1080mm出鋼口長度 LT出鋼口長度一般為出鋼口內(nèi)徑的 7～8 倍，即LT＝（7～8）d 出 本設(shè)計(jì)取為 7，則 LT=1260mm（5）爐子內(nèi)型高度：本設(shè)計(jì)中爐容比選 轉(zhuǎn)爐有效容積 Vt =150= m3224(tVVHD???池身 帽身 ）m?????式中：V 帽 、V 身 、V 池 ——分別為爐帽、爐身和熔池的容積； Vt——轉(zhuǎn)入有效容積=爐容比 公稱容量。H 內(nèi) =H 帽 +H 身 +h=2520+4960+1600=9080mm=9080m（6）轉(zhuǎn)爐爐襯的設(shè)計(jì)：爐襯一般由永久層、填允層和工作層三層組成。1)永久層：緊貼爐殼鋼板，通常是用一層鎂磚或高鋁磚側(cè)砌而成，厚度113～115 ，其作用是保護(hù)爐殼鋼板，修爐時(shí)不拆除。m2)填允層：介于永久層和工作層之間，一般是用焦油鎂砂搗打而成。厚度80～100。填允層的作用是減輕工作層受熱膨脹時(shí)對爐殼鋼板的擠壓作用，便于修爐時(shí)迅速拆除工作層和砌爐操作。也有的爐不設(shè)填允層。3)工作層一般用鎂碳磚砌成。所謂爐襯壽命即工作層的壽命，當(dāng)工作層被侵蝕損壞后（殘余厚度 10 mm）就要更換爐襯了。工作層厚度為 400～800 mm，爐底工作層比爐身略薄一些，約 350～600 mm，填允層 80～100 mm，爐身永久層 113～ 200 mm，爐底永久層300～500。本例設(shè)計(jì)取爐身工作層為 750mm，永久層 150mm，填允層 100mm，則總厚度為 750+150+100=1000mm ，D 殼內(nèi) =+2= m爐帽和爐底工作層均選為 600mm ，爐帽永久層為 150mm，填充層為100mm；爐底永久層用標(biāo)準(zhǔn)鎂磚立砌一層 230mm ，黏土磚平砌三層 653=195 mm ，填充層 100mm，則爐底磚襯總厚度為 600+230+100+195=1125mm 。（7）爐殼厚度的確定爐身部分選 78mm 厚的鋼板，爐帽和爐底部分選用 65mm 厚的鋼板，則H 總 =++=D 殼 =+2 =?=10250/7056=≥，符合要求，所以認(rèn)為所設(shè)計(jì)的爐子尺寸基總殼本上是合適的，能夠保證轉(zhuǎn)爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 爐底供氣構(gòu)件的設(shè)計(jì)底部供氣作用為加強(qiáng)攪拌型，實(shí)行頂部吹氧和底部吹 NAr ，先吹氧后吹氬。采用類環(huán)縫管式噴嘴，可以噴吹各種氣體和粉劑。八個(gè)噴嘴非均勻布置于爐底。 轉(zhuǎn)爐爐體金屬構(gòu)件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐爐體金屬構(gòu)件由爐殼、爐體支承裝置及傾動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。（1）爐殼：爐殼由爐帽、爐身和爐底組成。爐帽制成圓椎型。采用水冷爐口，使用蛇形鋼管鑄在鑄鐵的爐口圈內(nèi)制成，用卡板焊在爐帽上。爐身呈圓柱形，爐底采用截錐型。爐帽可以移動(dòng)，爐身和爐底進(jìn)行焊接。在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，爐殼承受多種負(fù)荷的作用，是爐殼產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力，以致引起不同程度的變形。因此必須選用抗蠕變強(qiáng)度高、焊接性能好的材料。本設(shè)計(jì)選用 16Mn。爐殼尺寸如下：爐帽鋼板厚度 65mm，爐身鋼板厚度 78mm，爐底鋼板厚度 65mm，爐殼高度 10250mm，爐殼外徑 7056mm。（2）支承裝置：支承裝置主要由托圈、爐體與托圈的連接裝置、耳軸及其軸承組成。托圈采用鋼