【正文】 中心氧管管徑的確定⑴中心氧管管徑的公式為：式中 A0—中心氧管的內(nèi)截面積, m2 qv工—管內(nèi)氧氣的工況體積流量, m3/s—管內(nèi)氧氣的流速, m/s==式中 P標—標準大氣壓, 1kgf/cm2 P0—管內(nèi)的氧氣的實際壓力, kgf/cm2, 用p設(shè)≈p0 T標—標準溫度, 273K T0—管內(nèi)氧氣的實際溫度, 取293K⑵中心氧管的內(nèi)截面積== V0=40~50m/s, 本設(shè)計取50m/s中心氧管的內(nèi)徑：==165mm中心氧管的壁厚取5mm, 則其外徑為：d1’=d1+12=165+10=175mm根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄, 選擇標準系列產(chǎn)品規(guī)格為180mm5mm的鋼管。在40~50m/s之間, 符合要求。 中層套管管徑的確定轉(zhuǎn)爐容量/t3050120150200250300qvw/(m3/h)6070120150200250250~300本設(shè)計取qvw=200m3/h環(huán)縫間隙的流通面積：中層管的內(nèi)徑為：==根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄, 選擇標準系列產(chǎn)品規(guī)格為219mm6mm的鋼管。驗算實際水速：=Vj在5~6m/s范圍內(nèi), 符合要求。 外層套管管徑的確定外套間隙面積為：=外管內(nèi)徑d3為：d3===根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄, 選擇標準系列產(chǎn)品規(guī)格為273mm15mm的鋼管。即外層管實際內(nèi)徑為243mm。驗算實際水速：=Vp在6~7m/s內(nèi), 符合要求。 中層套管下沿至噴頭面間隙h的計算該處的間隙面積為又知, 故根據(jù)公式氧槍總長為 =+++++++ =式中h1——氧槍最低位置至爐口的距離, mh2——爐口至煙罩下沿的距離, h3——煙罩下沿至煙道拐點的距離, h4——煙道拐點至氧槍孔的距離, mh5——為清理結(jié)渣和換槍需要的距離, h6——根據(jù)把持器下端所決定的距離, mh7——把持器的兩個卡座中心線間的距離, mh8——根據(jù)把持器上端要求決定的距離, m氧槍行程為=++++= 氧槍熱平衡計算冷卻水消耗量計算： , , =+++= m=106/(103200)= ℃式中：——冷卻水進出溫差, ℃；q——氧槍平均最大熱負荷, KJ/；C——水的比熱, KJ/m3.℃；Q——水的流量, m3/h；由計算可知, 冷卻水升溫△t≤20℃, 所以設(shè)計的氧槍滿足要求。為了適應(yīng)轉(zhuǎn)爐冶煉操作的要求, 一爐鋼吹煉過程中需要多次升降氧槍以調(diào)整槍位, 因此氧槍升降機構(gòu)和更換裝置要具備一下特點：應(yīng)具有合適的升降速度并可以變速。冶煉過程中氧槍在爐口以上應(yīng)快速升降, 以縮短冶煉周期；當氧槍進入爐口一下時則應(yīng)慢速升降, 以便準確控制槍位來控制熔池反應(yīng)。目前國內(nèi)大、中型轉(zhuǎn)爐氧槍升降速度, 快速高達50m/min, 慢速為5m/min左右, 小型轉(zhuǎn)爐一般為8m/min～15m/min。應(yīng)保證氧槍升降平穩(wěn), 控制靈活, 操作安全, 機構(gòu)簡單, 便于維護。應(yīng)具有安全連鎖裝置。為了保證安全生產(chǎn), 氧槍升降機構(gòu)設(shè)有下列裝置：當氧槍不在垂直位置（允許誤差177。3176。）時, 氧槍不能下降。當氧槍進入爐口后, 爐子不能做任何方向的傾動；當氧槍下降到爐內(nèi)經(jīng)過氧氣開關(guān)、點時, 氧氣能自動接通。當氧槍經(jīng)過此點時, 氧氣能自動切斷；當氧氣壓力或冷卻水壓力低于給定值時, 氧槍能自動提升；車間臨時停電時由可能利用手動控制, 使氧槍自動提升。 氧槍的升降機構(gòu)圖31單卷揚型氧槍升降機構(gòu)1—氧槍 2—氧槍升降小車 3—導(dǎo)軌 10—鋼繩 5～8—滑輪9—平衡錘 11—卷筒當前氧槍升降機構(gòu)的基本形式是用起重卷揚機垂直升降氧槍。有兩種類型：一種是單卷揚型氧槍升降機構(gòu)（圖31）, 這種機構(gòu)時采用間接升降方式, 及借助平衡來升降氧槍。另一種是雙卷揚型氧槍升降機構(gòu), 這種升降機機構(gòu)設(shè)置兩套升降卷揚機, 一套工作, 另一套備用。兩套卷揚機均安裝在橫移小車上, 在傳動中不用平衡錘, 采用直接升降的方式, 即由卷揚機直接升降氧槍。當該機構(gòu)出現(xiàn)斷電事故時, 需利用另外的動力。 升降卷揚機變速方式有電動機變速和雙電動機行星差動減速器變速兩種。電動機變速方式中, 通常采用直流電動機變速。電動機變速在安全上不如雙電動機行星差動減速器變速。后者當其中一臺電動機出現(xiàn)故障時, 另一臺電動機仍能繼續(xù)工作。因此, 多傾向于采用雙電動機行星差動減速器。所用的兩臺電動機可以時有交流和直流的, 即快速用交流電動機, 慢速用直流電動機, 斷電事故時可借直流電動機將氧槍提出爐外。 升降小車和固定導(dǎo)軌升降小車主要由車架、 車輪及制動裝置組成。升降小車在固定導(dǎo)軌的引導(dǎo)下, 一方面使得氧槍嚴格沿垂線升降, 另外亦可減輕吹煉時氧氣流不穩(wěn)定所造成的管體振動。 安全裝置安全裝置有斷電事故保護裝置、斷繩保護裝置、制動裝置、失載保護裝置、氧槍極限保護裝置、各機構(gòu)和各工藝操作間的電氣聯(lián)鎖。 氧槍更換裝置換槍裝置的作用是在氧槍損害時, 能在最短時間內(nèi)將備用氧槍換上投入工作。單卷揚型升降機構(gòu), 一般使用安裝在轉(zhuǎn)爐跨最高平臺上的橫移小車換槍。該裝置主要由橫移小車、橫移小車傳動裝置及氧槍升降裝置組成。橫移小車的驅(qū)動方式由液壓和電動兩種, 采用電動驅(qū)動的方式較多, 電動驅(qū)動的構(gòu)件可分為絲桿和齒輪傳動兩種。橫移小車換槍裝置目前存在的主要問題是定位不準。雙卷揚型氧槍升降機構(gòu)通過設(shè)置兩套升降卷揚機實現(xiàn)換槍。本設(shè)計采用立彎式板坯連鑄機。連鑄機的主要工藝參數(shù)是決定連鑄機機械設(shè)備性能和尺寸的基本前提, 也是連鑄車間工藝布置的依據(jù)。連鑄機的主要工藝參數(shù)包括鋼包允許的最大澆注時間、鑄坯斷面、拉坯速度、流數(shù)、冶金長度、弧形半徑等。為了使鋼包內(nèi)的鋼液不致因散熱太多而形成包底檸殼, 又能充分發(fā)揮其延長澆鑄時間的潛力, 保證澆鑄的順利進行, 必須適當?shù)拇_定不同容量的鋼包允許澆鑄時間。 =式中：——鋼包允許的最長澆鑄時間, min；G——鋼包的容量, t；f——質(zhì)量系數(shù), 要求嚴格的鋼種f=10, 要求較低的f=16。∴ ==；實際的澆鑄時間要求小于最大澆鑄時間, 這里取為35min。 鑄坯斷面的選擇鑄坯斷面尺寸以其冷態(tài)時的尺寸表示、稱之為鑄坯斷面的公稱尺寸。鑄坯斷面的形狀和尺寸主要根據(jù)鑄坯的用途來確定。在選擇鑄坯斷面時應(yīng)遵循以下原則：不同鋼種需要不同的壓縮比；根據(jù)軋材品種規(guī)格選擇, 一般來講, 板材選擇板坯, 線材選擇方坯, 管材選擇圓坯；連鑄機生產(chǎn)能力必須與煉鋼能力相匹配。在本設(shè)計中典型鋼種的鑄坯厚度定為220mm、寬度定為1800 mm (1200mm～1930 mm), 鑄坯定尺長度為8m～11m。 理論拉速與工作拉速的確定在鋼種、鑄坯斷面和流數(shù)確定后, 拉速大小對連鑄機的生產(chǎn)能力起到?jīng)Q定作用, 現(xiàn)在很多連鑄機的設(shè)計都在面向高拉速的方向發(fā)展, 但是拉速也受到許多方面因素的限制如：1）保證有一定的坯殼厚度, 2）滿足鑄坯質(zhì)量的要求, 3）L液芯≤L冶金等。理論拉速：實際上, 連鑄機的最大拉速取決于鑄坯出結(jié)晶器時不致發(fā)生變形或拉漏所需的最小坯殼厚度。① 確定結(jié)晶器下出口處不發(fā)生漏鋼時允許的最小坯殼厚度小方坯：10mm～15 mm大方坯和板坯：15mm～25 mm這里取 =18mm。② 確定達到需要的凝固時間t由凝固平方根定律, 得式中：——坯殼厚度, mm；——結(jié)晶器內(nèi)鋼液的凝固系數(shù)。小方坯：26～31 大方坯和板坯：20～26取 =25；t——鋼液在結(jié)晶器內(nèi)的停留時間, min。則③ 最大拉速的確定最大拉速 式中：——結(jié)晶器的有效長度；=結(jié)晶器長度凈空高度（80mm～120mm）=1000100=900mm工作拉速：在實際生產(chǎn)中, 為了改善鑄坯的質(zhì)量（如內(nèi)裂、偏表面質(zhì)量等）, 使用的工作拉速應(yīng)小于最大拉速, 因此通常所說的連鑄機的拉速是指工作拉速, 工作拉速是指連鑄生產(chǎn)操作中能順利澆鑄, 保證鑄坯質(zhì)量相對穩(wěn)定的平均拉速。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗取工作拉速。 冶金長度的計算鑄機的冶金長度是指以最大拉速澆鑄某一斷面的鑄坯從結(jié)晶器的鋼液面到鋼液完全凝固時的長度。（1）鑄坯完全凝固時, 鑄坯的凝固厚度δ=(D為鑄坯的厚度)。（2）確定鑄坯完全凝固時所需要的凝固時間t。根據(jù)凝固平方根定律, 得式中, ——綜合凝固系數(shù)；小方坯：28～32；大方坯和板坯：25～28；這里取 =28。則 （3）計算液心長度 （4）冶金長度從本質(zhì)上講, 根據(jù)最大拉速計算出來的液相深度就等于冶金長度, 但是在設(shè)計時, 不僅要考慮連鑄機可能達到的最大拉速和最大鑄坯厚度, 而且還要考慮在投產(chǎn)后連鑄技術(shù)的發(fā)展, 應(yīng)有進一步提高拉速的可能性, 因此, 往往使連鑄機的冶金長度大于鑄坯的液相深度。連鑄機冶金長度L的計算公式為：一般來說, 在不帶液芯矯直的條件下, 連鑄機的冶金長度是指結(jié)晶器液面至拉矯機第一對拉矯輥中心的長度。在帶液芯矯直的條件下, 則是指結(jié)晶器鋼液面至拉矯機最后一對拉矯輥中心的長度。 連鑄機圓?。ㄍ饣。┌霃降挠嬎鉘連鑄機的圓弧半徑主要是指鑄坯彎曲時的外弧半徑, 其計算方法有三種。①按鑄坯完全凝固矯直時所允許的表面延伸率計算=100%由于R》D, 則可得：=為滿足質(zhì)量要求, 必須使≤[], []=%～%, %。 ∴R≥即有R≥= mm ≈ m式中：D——鑄坯的厚度mm；——允許的延伸率, 低合金鋼=%～2%。圖32鑄坯矯直的后的延伸（a）矯電前(b)矯直后②按進入拉矯機第一對輥子時鑄坯溫度≥900℃, 計算R鑄坯在700℃～900℃時, 對大部分鋼種來說是脆性口袋區(qū), 應(yīng)避免在此溫度范圍內(nèi)冷卻凝固, 達到900℃鑄坯溫度所需時間t：t=()2()+2=()2(5)+2= minV拉速t≤L冶金其中L冶金≈所以：R≥==；③按經(jīng)驗式計算R=kD（對于板坯, k取41）所以R=41= m總上所述, 綜合考慮以上計算結(jié)果取鑄機的圓弧半徑R≥ m, 所以取R=10m。 連鑄機的流數(shù)的計算一臺連鑄機能同時澆鑄鑄坯的總根數(shù)稱為連鑄機的流數(shù)。在一定操作工藝水平條件下, 當連鑄機的斷面尺寸確定之后, 由于拉坯速度和鋼包允許澆注時間的限制, 若提高連鑄機的生產(chǎn)能力, 則必須增加連鑄機的流數(shù), 以縮短澆注時間。大板坯最多澆鑄四流, 常用1～2流。計算如下：N = GFV拉γt =195/(35)=取N=2式中：N——連鑄機的流數(shù)；G——鋼包的容量t；F——鑄坯斷面積, 按要澆鑄的鑄坯的最小斷面計算；——拉坯速度；——鑄坯密度, ；t——澆鑄時間, min。 連鑄機生產(chǎn)能力的計算（1）連鑄澆注周期計算。連鑄澆注周期時間包括澆注時間和準備時間, 如下式：式中：T——澆注周期時間, min；——準備時間, 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??；n——平均連澆爐數(shù), 本設(shè)計取8爐；——單爐澆注時間, min, 它是指從中間包開澆至澆完時間。單爐澆注時間按下式計算： 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；V——工作拉速, m/min；N——流數(shù)。故連鑄澆注周期時間 T=35+8= min。（2）連鑄機的作業(yè)率 作業(yè)率按下式計算：式中：η——連鑄機年作業(yè)率, %；T1——連鑄機年準備工作時間, h；T2——連鑄機年澆注時間, h；T3——連鑄機年非作業(yè)時間, h, 包括年度大、中、小修, 更換結(jié)晶器、等待、內(nèi)部故障、外部故障等；T0——年日歷時間, 8760h。（3）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, 它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廢等。通過多爐連澆可以減少金屬損失, 提高鑄坯收得率。本設(shè)計取連鑄坯收得率為96%。（4）連鑄機生產(chǎn)能力的計算① 連鑄機的理論小時產(chǎn)量式中：Q——連鑄機理論小時產(chǎn)量, t/h；B——鑄坯寬度, m；D——鑄坯厚度, m；ρ——鑄坯密度, t/m3；V——工作拉速, m/min；N——流數(shù)。② 連鑄機的平均日產(chǎn)量式中：A——連鑄機的平均日產(chǎn)量, t/d；1440—— 一天的時間, min；T——澆注周期, 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。③ 一臺連鑄機的平均年產(chǎn)量（5）連鑄機臺數(shù)的確定：所以所需2臺連鑄機。（1）盛鋼桶容納鋼水量本設(shè)計盛鋼桶的額定容量為P=195t, 一般考慮應(yīng)有10%的過余裝量, 則鋼包內(nèi)鋼水實際容量為：P+==195= t （2）鋼包內(nèi)渣量出鋼時一般將爐內(nèi)熔渣極少部分隨鋼水傾入鋼包。渣量一般為金屬量的3～5%, 本設(shè)計取較大比例為5%。即渣量為：(t)=(t)=195= （3）鋼包的容積根據(jù)鋼包實際容納金屬液與熔渣量計算容積。, m3/t。因此, 鋼與渣的總體積即鋼包容積應(yīng)為：=(t) +(t) = m3, 若采用D/H=1, 錐度為15%, 則鋼包下部內(nèi)徑(鋼包內(nèi)空間尺寸見圖32)：=圖33鋼包內(nèi)空間尺寸鋼包的容積按圓錐臺計算：將D=H, DH=：V=又因為鋼和鋼渣體積V=, =, 所以鋼包基本尺寸與容量的關(guān)系式如下：鋼包上部