【正文】 傳動裝置形式的不同，可將傾動機構(gòu)分為三類：落地式、半懸掛式和懸掛式，本設(shè)計采用懸掛式。懸掛式是將整個傳動裝置全部懸掛在耳軸上。傳動程序與半懸掛式基本相同。這種布置方式的優(yōu)點是設(shè)備輕、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少。特別是末級減速機中采用了由數(shù)個小齒輪驅(qū)動同一大齒輪的多點嚙合傳動方式，使設(shè)備的運行安全可靠性大大提高。所以，一般情況下，宜采用這種傳動裝置。35轉(zhuǎn)爐爐型參數(shù)表轉(zhuǎn)爐爐型的設(shè)計 轉(zhuǎn)爐爐襯的設(shè)計比例系數(shù) K 永久層厚度（mm） 130熔池直徑 D 爐帽工作層厚度（mm） 600熔池體積 Vc 永久層厚度（mm） 150熔池深度 h 爐身（加料側(cè)） 工作層厚度（mm） 700爐容比 Vt/T（m3/t） 永久層厚度（mm） 150爐帽傾角 θ 爐身（出鋼側(cè)）工作層厚度（mm） 600爐口直徑 d 永久層厚度（mm） 350爐口直線段 H 口 （m） 爐底工作層厚度（mm） 600爐帽高度 H 帽 爐體金屬構(gòu)件的設(shè)計爐帽總?cè)莘e V 帽 爐帽鋼板厚度（mm ） 55轉(zhuǎn)爐有效容積 爐身 鋼板厚度（mm ） 60爐身高度 H 身 爐底鋼板厚度（mm ） 55出鋼口傾角 θ1 45 斷面形狀 箱式出鋼口直徑 d 出 （cm） 斷面高度（mm） 1750填充層（mm） 90 端面寬度（mm） 800轉(zhuǎn)爐總高 H 總 （m） 蓋板厚度（mm） 100截錐體底部直徑 (m) 腹板厚度（mm） 80爐殼外徑 D 殼 (m) 耳軸直徑（mm） Φ850轉(zhuǎn)爐高徑比 耳軸中心到爐底的距離 （mm） 4490 底部供氣構(gòu)件的設(shè)計選用 N2+Ar 為底氣氣源。以透氣磚為供氣構(gòu)件。N2 是惰性氣體中唯一價格最低，是制氧的副產(chǎn)品，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)廠最易獲得的氣體，用36N2 氣作為底部攪拌氣體時，無需采用冷卻介質(zhì)對供氣元件進行保護，因而供氣元件結(jié)構(gòu)簡單，對耐火材料的蝕損影響小，是目前采用最為廣泛的氣源，但使用不當會引起鋼水增[N]，影響鋼質(zhì)。采用全程底吹 N2 時，即便使用較小的供 N2 強度，鋼水也要增[N]30～ 50ppm，但實踐表明吹煉前期和中期用 N2 極少有增[N]危險，因此只要在吹煉中后期的適當時刻以 Ar 氣切換 N2就不會增[N]。Ar 氣是最為理想的攪拌氣體，不僅可以保證攪拌效果，而且沒有增加鋼中有害氣體的危險，但 Ar 資源來源有限，1000(標)m 3/h 制氧機僅產(chǎn) Ar25(標)m 3，同時制 Ar 設(shè)備昂貴。制氧副產(chǎn)的 Ar 十分昂貴，應(yīng)用又日益廣泛，以致在復(fù)吹中非特殊要求不采用全程供Ar,一般只用作于后期攪拌，Ar 耗量對鋼的成本影響頗大。N2—Ar 切換時根據(jù)吹氧累計量控制，在吹煉中期當氧氣累計量達到預(yù)定值時，進行切換。Ar－N 2 切換時一般按冶煉期分，當出鋼完畢進入排渣狀態(tài)時即進行切換。但是在出鋼過程中，鋼水面下降到使風(fēng)口露出鋼水時，就可以切換成 N2，以節(jié)約用氬量。復(fù)合吹煉的冶金效果有以下幾點：1)加速脫碳反應(yīng)。由于底吹氣體的攪拌作用，改善了鋼渣反應(yīng)，促進了碳的傳遞，降低了脫碳速度特性發(fā)生變化時的臨界碳含量。復(fù)吹對低碳范圍的脫碳反應(yīng)有促進作用。因此，需修正吹煉終點動態(tài)控制中的有關(guān)系數(shù)。2)降低渣中含鐵，Δ(TFe)≈5～6％；3)降低鋼水中氧含量，Δ[O]≈200ppm；4)提高鋼水中錳含量 20％；5)節(jié)約合金，鋁消耗量約降低 ，錳鐵消耗量約降低 ；6)減少石灰、白云石用量，約節(jié)約 10％；7)提高鋼水收得率，約提高 ％；37第四章　氧槍的設(shè)計與計算氧槍由噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)三部分組成。噴頭常用紫銅材質(zhì)，可由鍛造紫銅經(jīng)機械加工或用鑄造方法制成。槍身由無縫鋼管做成的三層套管組成。尾部結(jié)構(gòu)應(yīng)方便輸氧管、進水和出水軟管同氧槍體的連接，保證三層套管之間密封及冷卻水道的間隙通暢，以及便于吊裝氧槍。主要根據(jù)可壓縮流體理論進行氧氣噴管參數(shù)的計算。目前對氧槍的氧氣射流及其與熔池的互相作用的研究工作，主要是在常溫下利用冷態(tài)模型進行的，因此，氧槍設(shè)計有的還要依賴實踐經(jīng)驗。　噴頭設(shè)計噴頭是氧槍的核心部分，其基本功能可以說是個能量轉(zhuǎn)換器，它將管中氧氣的高壓力能轉(zhuǎn)化為動能，并通過氧氣射流完成對熔池的作用。而氧氣射流的參數(shù)主要由噴頭參數(shù)所決定。（1）氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼對噴頭設(shè)計的主要要求是：1）在一定的操作氧壓和氧位的條件下，為吹煉提供所需供氧強度，使氧氣射流獲得較大的動能，以合適的穿透深度，對熔池攪拌同時又不致引起較大的噴濺。為此，要求正確設(shè)計工況氧壓和噴孔的形狀、尺寸，并要求氧氣射流沿軸線的衰減應(yīng)盡可能的慢。2）在合適的槍位下，氧氣射流在熔池面上要形成合理的反應(yīng)區(qū)，保證熔池反應(yīng)均勻，對爐襯浸蝕小而均勻。尤其對多孔噴槍，要求各股氧氣射流達到熔池表面上時不要匯合能形成多個反應(yīng)區(qū)。這要求氧氣射流在熔池面上有合適的沖擊直徑。3）氧槍噴頭壽命要長，為此要求噴頭的結(jié)構(gòu)合理、簡單，要求氧氣射流沿氧槍軸線不出現(xiàn)負壓區(qū)和強的湍流運動。（2）噴頭參數(shù)選擇的原則：1）氧流量或供氧強度。氧流量是指單位時間通過氧槍的氧量（Nm 3/min 或 Nm3/h） 。供氧強度是指單位時間每噸鋼的供氧量，在轉(zhuǎn)爐設(shè)計中常用單位時間轉(zhuǎn)爐每公稱噸位的供氧量（Nm 3/tmin） 。氧流量是氧槍設(shè)計的重要參數(shù)。當出口馬赫數(shù)和操作氧壓選定后，噴頭的喉口面積38就取決于氧流量。氧流量計算式為： 吹 氧 時 間 出 鋼 量每 噸 鋼 耗 氧 量氧 流 量 ＝ ?吹氧時間一般約 12～20min，小容量轉(zhuǎn)爐取下限。每噸鋼耗氧量，若用低磷鐵水約為45～55Nm 3/t 左右，采用高磷鐵水約為 60～90Nm 3/t，若用鐵水預(yù)處理，則可選用低限值。2）噴頭的孔數(shù)。除小容量轉(zhuǎn)爐外，現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐皆用多孔噴頭，有 5 孔等。由于多孔噴頭變集中供氧為分散供氧，增大了氧射流同熔池的沖擊面積，取得了顯著的吹煉效果。但是，與單孔噴頭比較，多孔噴頭氧射流衰減較快，吹煉槍位較低，從而對噴頭的冷卻要求更高，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。本設(shè)計采用三孔噴頭，噴孔拉瓦爾型。3）噴頭出口處馬赫數(shù)（M）與設(shè)計工況氧壓。設(shè)計工況又稱理論計算氧壓，它是指噴頭進口處的氧氣壓強，它近似等于制止氧壓 P0（絕對壓力） 。因為氧氣測壓點一般在快速切斷閥之前，從此處至噴頭前還有壓力損失，但又無法測量，因此，就難于保證設(shè)計工況氧壓的精確度。馬赫數(shù) M 是噴頭設(shè)計的又一重要參數(shù)。M 值與設(shè)計工況氧壓 P0 和出口壓力 P 的比值（P/P 0）有確定的對應(yīng)關(guān)系，而 P 值基本不變，因此， P0 的選定實質(zhì)上就是出口馬赫數(shù)M 的選定。隨著 M 值的增大，噴頭氧氣射流出口速度 V 要提高，從提高轉(zhuǎn)爐熔池的攪拌力出發(fā)，希望選用更高的 M，然而 P0 也要相應(yīng)提高。當 M＞2 以后，氧氣射流出口速度V 增加變慢，而 P0 提高很快，這在經(jīng)濟上也是不合適的。目前國內(nèi)外氧槍噴頭出口馬赫數(shù)多選用 左右，在總管氧壓允許條件下，也有的選用 ～。當選好 P0 后，一般是將爐役期的最低操作氧壓定為設(shè)計工況氧壓來進行噴頭設(shè)計的。根據(jù)試驗數(shù)據(jù)表明，操作氧壓低于設(shè)計工況氧壓（負偏離）約 10％，或不超過設(shè)計工況氧壓（正偏離）的 50％時，產(chǎn)生的激波或膨脹波不嚴重。4）爐膛壓力。噴頭出口的環(huán)境壓力對氧槍噴頭來說是指爐膛壓力，它與噴頭出口壓力的差異決定了氧氣出口后的流態(tài)，所以，爐膛壓力亦是噴頭設(shè)計的重要參數(shù)之一。在吹煉過程中噴頭周圍的情況是復(fù)雜的（如泡沫渣形成前或后） ，爐膛壓力也隨之變化，其影響尚需專題討論研究。另外，轉(zhuǎn)爐容量不同，爐膛壓力也稍有差異。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，39一般爐膛壓力可選為 ～ 02MPa。為了使氧氣射流的展開和速度衰減變慢，一般應(yīng)選取噴頭出口壓力等于爐膛壓力。5）噴孔夾角和噴孔間距。多孔噴頭的噴孔夾角是指噴孔幾何中心線和噴頭中軸線之間的夾角（β 角） ，它是多孔噴頭設(shè)計的重要參數(shù)之一，氧氣射流沿噴孔向外噴射過程中，多股射流之間發(fā)生相互吸引而使射流向中心偏移，每股射流在同熔池作用處的最大沖力點和噴頭中軸線之間的距離成為沖擊半徑。沖擊半徑大小主要決定于噴孔夾角和槍位，同時也受馬赫數(shù)、氧壓、噴孔間距的影響。生產(chǎn)經(jīng)驗證明，沖擊半徑 R 沖 和熔池半徑 R 熔之比（成為循環(huán)比 R 比 ）是對轉(zhuǎn)爐冶煉有重大影響的參數(shù)之一，因為它影響著熔池的循環(huán)運動。多孔噴頭要求 R 比 ＝～，中小型轉(zhuǎn)爐 R 比 ＝～。選擇 R 比 時還應(yīng)參考熔池深度與熔池直徑的比值大小，該比值大，則 R 比 可小些，反之，則 R 比大些。隨著噴頭孔數(shù)的增加，噴孔夾角應(yīng)增大。本設(shè)計中 β 取 9176。噴孔間距（d 間）是指噴頭噴孔出口處噴孔中心線與噴頭中軸線之間的距離，它對射流之間的相互作用也產(chǎn)生很大的影響。其值大小通常用噴孔分散度 m（它等于噴孔間距和噴孔出口直徑之比 d 間 /d 出 ）表示。如果噴孔間距（分散度）過小，會增大氧射流之間的吸引程度。從降低噴孔之間的氧射流匯交趨勢考慮，增大噴孔間距（分散度）同增大噴孔夾角是一致的。但是增大噴孔間距不會降低射流中心最大流速，而增大噴孔夾角則有降低射流中心最大流速的趨勢。因此，噴頭設(shè)計時原則上應(yīng)盡可能增大噴孔間距（分散度） ，而不應(yīng)輕易增大噴孔夾角，但增大噴孔間距又往往受到噴頭尺寸的限制。根據(jù)三孔噴頭的冷態(tài)測定表明，在噴頭端面，當噴孔分散度 m＝～ 時，不會對氧射流的速度衰減產(chǎn)生明顯的影響。本設(shè)計中取 m＝。6）噴孔端面的形狀。對于單孔噴頭，其端面呈平面。對于多孔噴頭由于每個噴孔同噴頭中軸線呈一定夾角。如果整個噴頭端面形狀是平面，則每個噴孔出口端面將呈斜面形狀，斜口超音速噴管射流流出的邊界條件是不對稱的，這時射流流態(tài)必然受到邊界幾何條件的影響，產(chǎn)生射流沿斜口管壁流動的復(fù)雜情況。因此，噴頭端面應(yīng)設(shè)計成與噴頭軸線的垂直平面相交的夾角為 β 的圓錐面，而 β 角正相當于噴孔夾角。這樣噴孔便成為正口拉瓦爾噴管。為了改善錐面受熱情況，若噴頭中心軸線處未設(shè)噴孔，可用一個垂40直于噴頭中心軸線的小平面替代尖錐頂較為合適。7）噴孔的形狀?，F(xiàn)在氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐噴頭基本上都用超音速的拉瓦爾噴頭，它由收縮段、喉口和擴張段三部分組成。設(shè)計一個氣動特性很好的超音速噴管需要進行大量的計算，而且噴管內(nèi)形是一個復(fù)雜的曲面，其喉口又是收縮段和擴張段曲面相接的一個面，其長度趨近于零，因此，加工十分困難。氧氣噴孔主要作用是將壓力能轉(zhuǎn)化為動能，使獲得的氧氣射流對熔池有較大的沖擊能力。因此，對噴管設(shè)計進行簡化，使噴管成圓錐形，也便于加工制造。實踐證明，可以滿足冶煉要求。圓錐形噴管的收縮段的半錐角可允許大到 30176。左右，收縮段入口處的直徑一般希望大于喉口直徑的二倍，若半錐角為 30176。時，則收縮段長度約相當于喉口直徑的一倍。圓錐形噴管的喉口有一定的長度，其等截面長度應(yīng)盡量短，一般取 2～10mm。而且要求收縮段和擴張段與直線段呈圓滑連接，不要出現(xiàn)棱角。這種噴管加工容易，可確保喉口尺寸精確。圓錐形噴管擴張段的半錐角一般 4176?！?176。，根據(jù)喉口直徑和出口直徑，選定半錐角后便可算出擴張段長度。8）噴管流量系數(shù)。噴管氧氣流量的公式是根據(jù)等熵流理論導(dǎo)出的，但是，即使設(shè)計和加工都良好的氧槍噴管，也不可能實現(xiàn)等熵流。生產(chǎn)上所用氧槍噴管當氧流流過時必定有摩擦，不完全決熱，因此，必然存在一定的偏差。通常用噴管流量系數(shù) CD 表示實際流量和理論流量的偏差，即： 理實＝ QCD/因此，噴管的實際氧氣流量計算式應(yīng)是：　　　Nm 3/＝對于加工一般的單孔噴頭，C D＝～；三孔噴頭的 CD＝～095。若喉口處出現(xiàn)棱角將顯著降低噴管流量系數(shù)。3）本次設(shè)計的是 120t 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的氧槍噴頭。1）冶煉鋼種以低碳鋼為主，多數(shù)鋼種 C≤％，根據(jù)鐵水成分和所煉鋼種進行物41料平衡計算，取每噸鋼鐵料耗氧量為 50m3，依國內(nèi)轉(zhuǎn)爐目前所達到的供氧強度和冶煉技術(shù)水平，吹氧時間取 18min。2）計算氧氣流量。當裝入量為 120t 時氧氣流量為： min/??3）選定噴孔出口馬赫數(shù) M=，采用三孔噴頭，噴孔拉瓦爾型，噴孔夾角 9176。4）計算設(shè)計工況氧壓和喉口直徑：查等熵流表，當 M＝ 時，P/P 0＝，取P＝P 膛 ＝ 代入，則設(shè)計工況氧壓為：P 0＝ ＝ ，每孔氧流量： min/??取 CD＝，T 0＝290K， P0＝=，則喉口直徑為：，∴　　　d 喉 ＝5）確定噴孔出口直徑：根據(jù) M＝，查等熵流表的：A 出 /A 喉 ＝，即 　π＝π 喉出 ?則　　　　　　 . ＝＝＝ 喉出 ?6）確定噴孔其它幾何尺寸：取噴孔喉口的直線段長度為 3mm。擴散段的半錐角取5 度，則擴張段長度 L 為： ＝－＝－ 喉出 ???收縮段的直徑以能使整個噴頭布置得下三個噴孔為原則，盡可能采取收縮孔大一些。為此，取收縮段進口尺寸 d 收 ＝38mm，其收縮段長度 L 收 ＝ 收 ＝40≈。收縮段半錐角 θ 錐 為： ??＝＝θ 收 喉收錐 Ltg喉口直線段兩端以光滑圓弧與兩個圓錐相切。42　氧槍水冷系統(tǒng)氧槍槍身尺寸的確定（以上面 120t 轉(zhuǎn)爐為例）：氧槍槍身由三層同心無縫鋼管組成，其長度決定于爐子尺寸與工藝布置要求，槍身各層鋼管的直徑和厚度計算如下：（1）中心鋼管直徑的確定：已知氧流量 Q＝ 3/min。氧氣流在中心管內(nèi)的流速按 40～60m/s 考慮（相當于馬赫數(shù) M＝ 左右） ，這樣較為經(jīng)濟和安全。因為流速過高會增加氧氣在管內(nèi)的阻力，對鋼管來說也不太安全；過低則會增大槍身直徑，使得熱損失及耗水量增大。依據(jù)氣體狀態(tài)方程，在中心管內(nèi)的實際狀態(tài)下的氧流量為： smQ/＝＝實 ?取中心管內(nèi)氧氣流速為 50m/s