【正文】 ，對于較小的轉(zhuǎn)爐副槍可以傾斜插入。在車間設(shè)計時，應(yīng)考慮富強(qiáng)升降和更換探頭的空間。第5章 爐外精煉設(shè)備及工藝布置鋼水爐外精煉又稱鋼水二次精煉或二次冶金（煉鋼）。發(fā)展初期，爐外精煉是將原來在轉(zhuǎn)爐或電弧爐里需要完成的鋼水精煉任務(wù)，轉(zhuǎn)移到爐外的鋼包或?qū)Ｓ萌萜髦羞M(jìn)行，以便更經(jīng)濟(jì)、更有效地獲得優(yōu)質(zhì)的、多品種的鋼水。半個多世紀(jì)以來，爐外精煉技術(shù)得到長足發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)今潔凈鋼與高純潔鋼必不可少的熔煉手段。各種精煉設(shè)備的冶金功能是多種多樣的。精煉設(shè)備與工藝能夠完成的冶金功能可概括為：脫氣（脫氫、脫氮），脫氧，脫硫，清潔鋼液（減少非金屬夾雜物，提高顯微清潔度），脫碳（冶煉低碳、超低碳鋼種），真空碳脫氧，調(diào)整鋼液成分（微調(diào)與均勻最終化學(xué)成分），調(diào)整鋼液溫度。爐外精煉方法的選擇應(yīng)滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求，不同產(chǎn)品對爐外精煉的功能有不同要求。厚板：脫氫、脫硫、減少氧化物夾雜鋼軌：脫氫輪箍：脫氫、取出夾雜物薄板：脫碳、脫氧管材：脫硫、減少氧化物夾雜軸承鋼：脫氧、減少氧化物夾雜物、脫硫、改變硫化物的形態(tài)不銹鋼：脫碳保鉻、脫氫、減少夾雜物、降低成本爐外精煉的另一個積極意義是減輕煉鋼爐的負(fù)荷，提高其生產(chǎn)能力。比如采用連鑄的轉(zhuǎn)爐車間，尤其是全連鑄車間，往往都選用LF或其他加熱型精煉裝置。 爐外精煉方法的確定本設(shè)計要求冶煉典型低鋼種Q235，綜合考慮上面所提到的精煉方法，參考國內(nèi)轉(zhuǎn)爐車間精爐方法的選型，本設(shè)取將選擇目前占有絕對優(yōu)勢的LF和RH真空處理兩種方法相結(jié)合進(jìn)行爐外精煉。 LF精煉爐 LF精煉爐的特點LF法是日本大同制鋼公司于1971年在ASEASKF和VOD的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新型爐外精煉技術(shù)。LF精煉爐在常壓下通過電弧加熱鋼包內(nèi)鋼水，并同時造高堿度合成渣精煉和底部吹氬攪拌。LF爐能夠承擔(dān)電弧爐煉鋼的精煉工作，如造渣、還原、脫氧、脫氣、均勻溫度成分等，也可以保溫、升溫，作為煉鋼和連鑄之間的緩沖裝置，協(xié)調(diào)煉鋼和連鑄生產(chǎn)周期不匹配的矛盾，所以現(xiàn)代化的轉(zhuǎn)爐和電弧爐煉鋼車間都采用它作為精煉設(shè)備。LF（LFV）精煉爐的技術(shù)特點可歸納如下： （1）LF爐采用鋼包底部透氣磚吹氬攪拌，較之ASEASKF鋼包爐使用電磁攪拌簡單，投資費(fèi)用減少； （2）LF爐與ASEASKF同樣采用非真空下電弧加熱鋼水，與VAD爐在低真空下加熱相比，可以不用電極插入真空蓋處的動密封及要求非磁性材料結(jié)構(gòu)，簡化設(shè)備，節(jié)省制作與維修費(fèi)用； （3）在非真空下電弧加熱，又采用了專門的爐渣，可使LF爐加熱鋼水在埋弧狀態(tài)下進(jìn)行，既可以提高熱效率，有減輕了電弧對精煉爐爐襯的熱侵蝕； （4）為了獲得良好的還原精煉效果，在加熱時，加熱爐蓋與鋼包爐口密封接觸，即在蜜蜂蝦進(jìn)行電弧加熱，防止外部空氣進(jìn)入，并加入碳粉造成鋼包爐內(nèi)還原性氣氛，使包內(nèi)氣氛中O2含量下降到不大于2%，爐渣中（FeO）%； （5）與VOD相比，LF具有外部能源加熱手段的靈活性，設(shè)備對鋼種的適應(yīng)性擴(kuò)展了；而且能在還原氣氛下造高堿度爐渣精煉，有利于脫硫。 LF爐設(shè)備及其配置LF爐與ASEASKF爐功能相近，整體結(jié)構(gòu)多為臺車（鋼包車）式，鋼包由座包扒渣工位向固定于一定位置的加熱爐蓋、精煉爐蓋處移動，分別完成各項工藝過程。有的還將LF精煉與噴粉處理相連接，即將噴粉設(shè)備也裝設(shè)于鋼包車的移動線上，實現(xiàn)鋼水的噴粉處理?；蛘咭蜾撍|(zhì)量要求不同，在同一線路上有選擇地通過幾個精煉環(huán)節(jié)，得到需要的成品鋼水。 （1）爐體 作為精煉爐體的鋼包與普通澆注鋼包的不同點是內(nèi)型尺寸較為矮粗，即H/D較??；鋼包上口外緣裝有水冷圈（法蘭），防止包口變形和保證爐蓋與之密封接觸，底部裝有滑動水口和吹氬透氣磚。鋼包殼需按氣密性焊接的要求焊制。 （2）電弧加熱裝置LF爐電弧加熱系統(tǒng)與三相電弧加熱裝置相似，電極支撐與傳動結(jié)構(gòu)也相似，只是尺寸隨鋼包爐結(jié)構(gòu)而異。鋼包爐加熱所需電功率遠(yuǎn)低于電弧爐熔化期，且二次電壓也較低。LF爐用變壓器次級電壓通常也設(shè)計若填干級次，但因加熱電流穩(wěn)定不必很大變化，所以選定某一級電壓后，一般不作變動，故變壓器沒必要采用有載調(diào)壓，設(shè)備可以更簡單可靠。 （3）爐蓋 LF爐爐蓋與ASEASKF爐相同，為保證爐內(nèi)加熱時的還原氣氛或（當(dāng)有真空精煉時）真空密封性，爐蓋下部與鋼包上口接觸應(yīng)采用密封裝置?，F(xiàn)在，爐蓋大都采用水冷結(jié)構(gòu)型。為保護(hù)水冷構(gòu)件和減少冷卻水帶走熱量，在水冷爐蓋的內(nèi)表面襯以搗制耐火材料，下部還掛鑄造的保護(hù)擋板，以防鋼液激烈噴濺，粘結(jié)爐蓋，使?fàn)t蓋與鋼包邊緣焊死，無法開啟。（4）真空系統(tǒng) LF爐與ASEASKF爐一樣，采用蒸汽噴射泵。一方面它有巨大的排氣能力，另一方面可以不必顧慮排出氣體的溫度和抽出氣體中含有微小渣粒和金屬塵埃；這是機(jī)械泵所不可比擬的。LF爐與ASEASKF爐真空精煉過程中真空度應(yīng)≤67Pa（），應(yīng)能在5分鐘左右將爐內(nèi)壓力抽吸到上述范圍。LF爐設(shè)備在車間可有多重擺放位置，視車間具體情況而定，綜合起來，LF爐的位置基本上有兩種類型：其一，LF爐與加熱變壓器（如含真空精煉時還包括真空精煉工位）位于爐子胯間，與初煉爐（電弧爐）靠近并列，當(dāng)初煉爐出鋼后，載有鋼水的鋼包被吊運(yùn)到精煉爐鋼包車上，鋼包車進(jìn)入各工位。其二，LF爐設(shè)備的各個工位均位于出鋼—連鑄跨間內(nèi)，鋼包車運(yùn)行方向與車間（廠房）的縱向平行。 RH精煉爐 RH設(shè)備的特點RH設(shè)備是真空裝置中最龐大、最復(fù)雜、投資最大的一種，但由于周期短，生產(chǎn)能力大、脫氣效果好，仍然是目前大多數(shù)大型轉(zhuǎn)爐車間首選的精煉設(shè)備。RH設(shè)備真空室下端設(shè)置兩根吸引和排放鋼液的上升管和下降管，鋼液脫氣處理時，兩根管插入鋼包內(nèi)的鋼水中，通過抽真空和在上升管下部1/3處向鋼水吹入氬氣等驅(qū)動氣體，使鋼水上下循環(huán)脫氣。同時可以加入合金微調(diào)成分。 RH真空脫氣室設(shè)計原理RH真空脫氣室為圓筒型容器，外殼由鋼板焊成，內(nèi)襯耐火材料一般由頂部、中部和底部組成。底部連通循環(huán)管(上升與下降)兩支。而循環(huán)管在結(jié)構(gòu)上又由兩段連成，上段與真空室底殼連接，下段與上段用法蘭盤連接，下段即是工作時侵入鋼水的部分。真空室頂部有加料孔、排煙孔、攝像孔等。真空脫氣時應(yīng)能使鋼水進(jìn)入后有適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r間，和足夠的脫氣表面積，脫氣過程中熱損失要小。采用RH精煉爐可以達(dá)到脫氫、脫氧、去氮和去除鋼中氣體的效果。第6章 連續(xù)鑄鋼設(shè)備將高溫鋼水連續(xù)不斷地澆鑄到一個或一組水冷鋼質(zhì)結(jié)晶器內(nèi)，鋼水沿結(jié)晶器周邊逐漸凝固成坯殼，待鋼液面上升到一定高度，坯殼凝固到一定厚度后由拉矯機(jī)將鑄坯拉出，并經(jīng)二冷區(qū)噴水冷卻使鑄坯完全凝固，由切割裝置根據(jù)軋鋼要求切成定尺。這種使高溫鋼水直接澆鑄成鋼坯工藝稱為連續(xù)鑄鋼，簡稱連鑄[8]。連鑄是煉鋼領(lǐng)域發(fā)展最快的技術(shù)之一，20實際60年代中期，全球連鑄比尚不到10%，而21實際初全球連鑄比已高達(dá)90%以上。（1）按結(jié)構(gòu)的外形可分為立式連鑄機(jī)、立彎式連鑄機(jī)、多點彎曲的立彎式連鑄機(jī)、弧形連鑄機(jī)（分直形結(jié)晶器和弧形結(jié)晶器兩種）、多半徑弧形（即橢圓形）連鑄機(jī)和水平連鑄機(jī)等。近年來，隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，又開發(fā)了輪式連鑄機(jī)的研究。（2）按鑄坯斷面的形狀可分為板坯連鑄機(jī)（又分厚板坯連鑄機(jī)、常規(guī)板坯連鑄機(jī)、中等厚度板坯連鑄機(jī)和薄板坯連鑄機(jī)）、方坯連鑄機(jī)、圓坯連鑄機(jī)和異形連鑄機(jī)等。（3）按鑄坯所承受的鋼水靜壓頭，即鑄機(jī)垂直高度H和鑄坯厚度D比值的大小，可將連鑄機(jī)分為高頭型、標(biāo)準(zhǔn)頭型、低頭型、和超低頭型四種。隨著煉鋼和爐外精煉技術(shù)的提高，澆注前及澆注過程中對鋼水純凈度的有效控制，低頭和超低頭連鑄機(jī)的采用逐漸增多。 連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)是決定連鑄機(jī)機(jī)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主要依據(jù)。連鑄機(jī)（由于弧形連鑄機(jī)應(yīng)用最為廣泛，所以以下論述都是指弧形連鑄機(jī)）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。鋼包允許的最大澆注時間受多種因素影響，如鋼種、鋼包容量、包襯材質(zhì)、鋼包烘烤狀況、保溫劑性能、鋼包加蓋等。可按下列經(jīng)驗公式計算：式中 tmax—鋼包允許的最大澆注時間，min； G—鋼包容量，t，本設(shè)計轉(zhuǎn)爐公稱直徑120t，鋼包設(shè)計容量為150t，實際容量為120t。 F—質(zhì)量系數(shù)，主要取決于對澆注溫度控制的要求。對要求嚴(yán)格的鋼種，取f=10；對于要求較低的鋼種，取f=16；一般取1012。本設(shè)計取10。所以本設(shè)計剛報允許的最大澆鑄時間為 鑄坯斷面 鑄坯斷面的形狀和尺寸可依據(jù)下列主要因素確定。 (1)根據(jù)孔材品種和規(guī)格確定。大方坯和小方坯用來軋成線材、型材、帶材，園坯或方坯軋成管材，板坯軋成薄板，中厚板及帶材。 (2)根據(jù)軋材需要的壓縮比來確定。譬如要求破壞一次結(jié)晶，并使中心組織均勻化時，壓縮比必須大于4，要求破壞晶狀組織時，則壓縮比可達(dá)8；對于重要特殊鋼材如滾珠軸承鋼、不銹鋼、高合金鋼的壓縮比要求達(dá)到10～15；對于滾動體類的軸承鋼的壓縮比要求高達(dá)30～50。 (3)適應(yīng)軋機(jī)的能力與成才要求尺寸。鑄坯斷面尺寸與各種軋機(jī)的配合參見表61。各國現(xiàn)用連鑄機(jī)可生產(chǎn)的鑄坯斷面范圍大致是：方坯（5050）～（450450），矩形坯（50108）～（400560），板坯最大為3102500,圓坯Φ40～Φ450，異形坯120240(橢圓形)，Φ450Φ100（中空形），460400120，356775100(工字形)。鑄坯斷面的形狀和尺寸對連鑄機(jī)的生產(chǎn)力有直接的影響，一般說來，在拉速相等的條件下，斷面越大，連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力越高，而在斷面內(nèi)切圓半徑的條件下，當(dāng)拉速基本一致時，板坯比方坯連鑄機(jī)的生產(chǎn)力較高。本設(shè)計取板坯連鑄機(jī)，斷面尺寸2001000，軋機(jī)規(guī)格為1700熱連軋機(jī)。 拉坯速度 拉坯速度是以連鑄機(jī)每一流每分鐘拉出鑄坯的長度來表示m/min。也有用澆注速度表示的，是指每一流每分鐘澆鑄鋼水的重量，t/min或kg/min。我國一般用拉坯速度表示。通常，拉坯速度有兩種含義：一種是理論拉速，又稱最大拉速，它受連鑄機(jī)設(shè)備能力的限制；另一種是工作拉速，又稱常用拉速，它受鑄坯質(zhì)量的制約。通常生產(chǎn)上指的就是工作拉速。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)量相對穩(wěn)定的平均拉速。一般低于理論拉速vmax。在設(shè)計中，工作拉速主要依據(jù)經(jīng)驗而定，常用的經(jīng)驗公式是：式中 v—工作拉速，m/min； L—鑄坯橫斷面周長，mm； S—鑄坯橫斷面面積，； —速度換算系數(shù)mmm/min，其值與鋼種、鑄坯形狀、結(jié)晶器長度和結(jié)構(gòu)、冷卻制度等因素有關(guān)。一般小方坯為65～75，板板坯的值為55～80，薄板為180～240，小斷面鑄坯取上限，大斷面鑄坯取下限。此處選擇為70.m/min 連鑄機(jī)的流數(shù) 一定的鋼包容量所允許的最大澆鑄時間是一定的，一定斷面鑄坯的工作拉速是確定的，為了使一個鋼包的鋼水在規(guī)定時間澆完，往往需要一臺連鑄機(jī)同時澆鑄幾根鑄坯。 當(dāng)一臺連鑄機(jī)只澆鑄一種斷面時，其流數(shù)的計算式如下：式中 —鋼包容量，； —鋼包澆鑄時間，； —鑄坯斷面面積，； —該流鑄坯的工作拉速，； —鑄坯密度，～。本設(shè)計G=120t，t=60min，=，則連鑄機(jī)的流數(shù)為： 本設(shè)計流數(shù)取2。每臺連鑄機(jī)的流數(shù)確定后，還要確定每臺連鑄機(jī)的機(jī)組數(shù)目。這里選擇一機(jī)多流連鑄生產(chǎn)方式，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，有可能造成整個該機(jī)組停產(chǎn)。故本設(shè)計的板坯連鑄機(jī)取2機(jī)2流。 鑄坯的液相深度和冶金長度 (1) 鑄坯的液相深度 鑄坯在連鑄機(jī)內(nèi)是邊運(yùn)動邊凝固，在凝固內(nèi)形成了很長的液相穴。所謂液相深度（即液芯長度）是指從結(jié)晶器液面到鑄坯全部凝固的長度。它是確定弧形連鑄機(jī)弧形半徑和二次冷卻區(qū)的長度的一個重要工藝參數(shù)。就具體的連鑄機(jī)而言，液相深度隨速度的變化而變化。液相深度的計算式： 式中 —液相深度，； —鑄坯完全凝固所需要的時間，； —拉坯速度，； —鑄坯厚度，； —綜合凝固系數(shù)，指鑄坯在結(jié)晶器和二次冷卻區(qū)的凝固系數(shù)的平均值，一般可取24～33，方坯取30～33，矩形坯和圓坯取24～28，這里取K=25。則L1=。 可見，液相深度與拉速成正比，它與冷卻強(qiáng)度成反比。 (2) 連鑄機(jī)的冶金長度從本質(zhì)上講，根據(jù)最大拉速計算出來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(jī)可能能達(dá)到的最大拉速和最大鑄坯厚度，而且要考慮到投產(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，往往連鑄機(jī)的冶金長度大于鑄坯的液相深度，連鑄機(jī)的冶金長度的計算式為： 一般來說，在不帶液芯矯直條件下，連鑄機(jī)的冶金長度是指結(jié)晶器鋼液面至拉矯機(jī)第一對拉矯輥中心長度。在帶液芯的矯直條件下，則指結(jié)晶器鋼液面至拉矯機(jī)最后一對拉矯輥中心的長度。所以本設(shè)計的冶金長度為14m。 弧形半徑弧形半徑是指連鑄坯鑄坯的外弧半徑。它即影響鑄坯的質(zhì)量，也影響連鑄機(jī)的總高和設(shè)備質(zhì)量，還是標(biāo)志能澆鑄的最大鑄坯厚度的一個重要參數(shù)。連鑄機(jī)圓弧半徑可按下式初步估算：式中，K為系數(shù)，一般取K=35 =3540。，大型板坯取K=4045；碳素鋼取下限值，特殊鋼取上限值。取K=40得m 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的確定連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力與煉鋼爐的類別、容量和座數(shù)、冶煉鋼種、爐外處理工藝、鑄坯斷面、鑄機(jī)臺數(shù)和流數(shù)、連澆爐數(shù)、連鑄機(jī)作業(yè)率等因素有關(guān)，應(yīng)根據(jù)煉鋼廠的實際情況，參考設(shè)計一般原則，作具體計算后確定。一般情況下，大容