【正文】 70mm。托圈與爐殼之間間隙參照爐殼直徑的 3%確定，以改善爐身的通風(fēng)條件和適當(dāng)留有擴(kuò)容潛力。爐殼與托圈間采用自調(diào)螺栓連接裝置。爐殼上部焊有兩個(gè)加強(qiáng)圈，爐殼通過(guò)他們和三個(gè)帶球面墊圈的自調(diào)螺栓與托圈連接在一起，三個(gè)螺栓在圓周上呈120176。布置，且與焊在托圈蓋板上的支座鉸接。該結(jié)構(gòu)能適應(yīng)爐殼和托圈的不等量變形，載荷分布均勻，制作方便，工作性能好。耳軸及其軸承：爐體和托圈的全部載荷都通過(guò)耳軸，經(jīng)軸承座傳給地基；同時(shí)傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的傾動(dòng)力矩又通過(guò)耳軸傳給托圈和爐體。因此耳軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度以適應(yīng)以上多種載荷的要求。采用合金鋼材質(zhì)，其直徑取1000mm，其軸承采用重型雙列向心球面滾子軸承，與托圈的連接方式采用法蘭螺栓連接。耳軸位置的確定應(yīng)兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)取耳軸中心到爐底的距離為4897mm。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)機(jī)—齒輪傳動(dòng)方式，為了保證設(shè)備運(yùn)行的安全性和實(shí)現(xiàn)設(shè)備輕、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積少的目的，本設(shè)計(jì)采用全懸掛四點(diǎn)嚙合的傾動(dòng)機(jī)構(gòu)布置形式。 傾動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)爐在冶煉過(guò)程中要前后傾轉(zhuǎn)，傾動(dòng)角度為177。360176。，以滿(mǎn)足兌鐵水、加廢鋼、取樣、側(cè)溫、補(bǔ)爐、出渣、出鋼等工藝操作的需要。傾動(dòng)速度一般是可調(diào)的。此外傾動(dòng)機(jī)構(gòu)還需要與氧槍和煙罩升降機(jī)構(gòu)連鎖，且能適應(yīng)載荷的變化和結(jié)構(gòu)的形變。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)有傾動(dòng)速度、傾動(dòng)力矩和耳軸位置。由于本次設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐的公稱(chēng)容量為 300t，故可采用無(wú)級(jí)調(diào)速，其轉(zhuǎn)速通常為 ~。本次設(shè)計(jì)取轉(zhuǎn)速為 ，傾動(dòng)機(jī)構(gòu)選用全懸掛式。傾動(dòng)力矩的計(jì)算目的是確定不同情況下的傾動(dòng)力矩和合理選擇耳軸位置，以確保操作安全。耳軸的最佳位置應(yīng)兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性。 氧槍設(shè)計(jì)氧槍有噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)三部分組成。噴頭由紫銅經(jīng)機(jī)加工或用鍛造方法制成，槍身由無(wú)縫管做成的三層套管組成。尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中保證方便輸氧管進(jìn)水和出水軟管同槍體的連接，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。其設(shè)計(jì)包括噴頭設(shè)計(jì)，水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，槍身和尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。22 / 79 噴頭設(shè)計(jì)噴頭是氧槍的核心部分，其基本功能可以說(shuō)是個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，將氧管中氧氣的高壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，并通過(guò)氧氣射流完成對(duì)熔池的作用。設(shè)計(jì)主要要求為：A 正確設(shè)計(jì)工況氧壓和噴孔的形狀、尺寸，并要求氧氣射流沿軸線(xiàn)的衰減應(yīng)盡可能的慢。B 氧氣射流在熔池面上有合適的沖擊半徑。C 噴頭壽命要長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)合理簡(jiǎn)單，氧氣射流沿氧槍軸線(xiàn)不出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)和強(qiáng)的湍流運(yùn)動(dòng)。噴頭參數(shù)的選擇： （1）原始條件見(jiàn)表 3—2。 表 3—2 噴頭參數(shù)的原始數(shù)據(jù)類(lèi)別 \成分 (%) C Si Mn P S鐵水預(yù)處理后設(shè)定值 冶煉 Q235B,終點(diǎn)鋼水 C=%根據(jù)鐵水成分和所煉鋼種進(jìn)行的物料平衡計(jì)算，取每噸鋼鐵料耗氧量為 48m3 ,吹氧時(shí)間為 16min。轉(zhuǎn)爐爐子參數(shù)為：內(nèi)徑 ，有效高度 ，熔池深度為 ，爐容比 。 （2）氧氣流量：當(dāng)裝入量為 150t 時(shí)氧氣流量為：Q=48150/16=450m3/min。 （3）選定噴孔出口馬赫數(shù) M=，采用 5 孔噴頭，噴孔拉瓦爾型，噴孔夾角 14176。，噴孔分散度 m=d 間 /d 出 =。 （4）計(jì)算喉口直徑：當(dāng) M= 時(shí)，P/P 0=,取 P=P 膛 =（見(jiàn)于“可壓縮等熵流函數(shù)表” ）代入，則設(shè)計(jì)工況氧壓為：P 0=，每孔氧流量為：q=Q/5=90Nm3/min。取 CD=，T 0=290K，P 0==，由 ?? 得 喉喉 ?????A 則 d 喉 ==40mm （5）確定噴孔出口直徑：由 M= 查得 A 出 /A 喉 =（見(jiàn)于“可壓縮等熵流函數(shù)表” ） ，即 ????23 / 79 則 =52mm .??喉出 （6）確定噴孔其它幾何尺寸：收縮段長(zhǎng)度為 58mm，噴孔喉口的直線(xiàn)段長(zhǎng)度為 3mm，擴(kuò)散段的半錐角取7o，則擴(kuò)張段長(zhǎng)度 L 為： o7tan2d喉出?L ot405 收縮段進(jìn)口尺寸 d 收 =56mm，收縮段長(zhǎng)度為 L 收 = 收 =45mm。收縮段半錐角 收 喉收錐 2dtan1?? 43058t1? o?喉口直線(xiàn)段兩端以光滑圓弧與兩個(gè)圓錐相切。噴頭端面設(shè)計(jì)成與噴頭軸線(xiàn)的垂直平面相交夾角為 12176。的圓錐面，為正口拉烏爾噴管，為改善錐面受熱情況，用一個(gè)垂直與噴頭的中心軸線(xiàn)的小平面替代尖錐頂。 氧槍水冷系統(tǒng)氧槍槍身由三層同心無(wú)縫管組成，其長(zhǎng)度決定于爐子尺寸與工藝布置要求。其主要尺寸計(jì)算如下：(1)中心鋼管直徑的確定。已知氧流量 Q=450Nm3/min，氧氣流在中心管內(nèi)的流速按 50m/s, 保證其經(jīng)濟(jì)性和安全性。依據(jù)氣體狀態(tài)方程，在中心管內(nèi)的實(shí)際狀態(tài)下的氧流量為： 33????實(shí)Q則中心鋼管直徑為： .?內(nèi)中心鋼管的壁厚及直徑根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)縫管產(chǎn)品規(guī)格選定為 248。1688mm。(2)中層鋼管和外層鋼管直徑的確定。中層及外層鋼管的直徑主要根據(jù)冷卻水的流速和流量來(lái)確定。冷卻水從中心鋼管和中層鋼管之間形成的環(huán)縫進(jìn)入，24 / 79經(jīng)過(guò)噴頭端部，由外層和中層鋼管之間的環(huán)縫流出。進(jìn)水速度選取 6m/s，出水速度選取 7m/s，端頭處的水流速取為 9 m/s。150t 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐氧槍冷卻水耗量為 150t/h，冷卻水在氧槍中的溫升控制取△t=20℃，出水溫度 ﹤50℃。氧槍受熱表面所受的最大熱負(fù)荷值大約為（～）10 6kJ/hm2。進(jìn)水環(huán)縫截面積： ???）（水水 VQF出水環(huán)縫截面積： m272 ）（水水已知中心鋼管外徑 d 內(nèi) 1=168mm，則中層鋼管的內(nèi)徑為： 21d4）（ 內(nèi)中 ???F 26870? m19?選取中層鋼管為 248。1944mm。同理，外層鋼管內(nèi)徑為： 212)d(4d中外 ??F2906??m20選取外層鋼管為 248。21910mm。為保證銅頭能有較高的壽命，應(yīng)使銅頭底部的流通間隙高度小于外冷卻水層環(huán)縫厚度。(3)中層套管下沿至噴頭面間隙 h 的計(jì)算。該處的間隙面積為 2hmh %7vq75????WA又知 2hd1h）（???25 / 79故 ???????）（）（?A(4)氧槍總長(zhǎng)度和行程確定：根據(jù)氧槍總長(zhǎng)公式為 87654321 hhh?槍Hm. ..0..0759 ???? 式中 h1——氧槍最低位置至爐口距離，m ； ??????口爐 身爐 帽 H h2——爐口至煙罩下沿的距離，取 ； h3——煙罩下沿至煙道拐點(diǎn)的距離，取 ； h4——煙道拐點(diǎn)至氧槍孔的距離，m； h5——為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取 ； h6——根據(jù)把持器下段要求決定的距離，m ； h7——把持器的兩個(gè)卡座中心線(xiàn)間的距離，m ； h8——根據(jù)把持器上段要求決定的距離，m 。氧槍行程為 54321hh??行H ..59 26 / 794 連鑄車(chē)間的設(shè)計(jì) 連鑄機(jī)機(jī)型的選擇由于本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品為板坯，結(jié)合現(xiàn)在連鑄機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)，本設(shè)計(jì)選用弧形連鑄機(jī)（圖 41） 。 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，也是連鑄機(jī)車(chē)間工藝布置的主要依據(jù)。連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)包括鋼包允許的最大澆鑄時(shí)間、鑄坯斷面、拉坯速度、流數(shù)、冶金長(zhǎng)度、弧形半徑等。 鋼包允許的最大澆注時(shí)間鋼包允許的最大澆鑄時(shí)間主要受鋼種、鋼包容量、包襯材質(zhì)、烘烤條件、覆蓋保溫劑、鋼包加蓋等因素影響，可按如下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：27 / 79 ?? in9175式中： tmax——鋼包允許的最大澆注時(shí)間，min； G——鋼包容量，t，本設(shè)計(jì)中為 275 t； f——質(zhì)量系數(shù)，本設(shè)計(jì)選取 f =12。 鑄坯斷面根據(jù)設(shè)計(jì)要求，斷面尺寸取為板坯 180mm1500mm，方坯180mm180mm。 拉坯速度主要受連鑄機(jī)冶金長(zhǎng)度、結(jié)晶器出口鑄坯凝殼厚度及拉坯力的限制。?。撼鼋Y(jié)晶器時(shí)最小坯殼厚度：板坯 ，方坯 ，結(jié)結(jié)晶器內(nèi)鋼液m20??14??的凝固系數(shù)：板坯 ，方坯 。結(jié)晶器有效長(zhǎng)in6mKmin28K度 。90m?L圖 4—1 弧形連鑄機(jī)1—鋼包；2—中間包；3—結(jié)晶器；4—夾輥；5—液相穴；6—鑄坯7—輥道；8—切割裝置；9—拉矯裝置28 / 79（1） 連鑄機(jī)理論拉坯速度可依據(jù)下式計(jì)算： 2maxv）（ KL??式中： vmax——理論最大拉速， m/min； Lm——結(jié)晶器有效長(zhǎng)度， m； Km——結(jié)晶器內(nèi)鋼液凝固系數(shù)，mm/min 1/2； δ——結(jié)晶器出口處的最小坯殼厚度， mm。板坯： ?）（方坯： m384）（ （2）工作拉速：根據(jù)最大拉速及已有廠的經(jīng)驗(yàn)，取工作拉速為板坯 ； 方坯 ?? 連鑄機(jī)的流數(shù)連鑄機(jī)的流數(shù)計(jì)算式如下： GNtFv??式中：G——鋼包容量，t； t——鋼包澆鑄時(shí)間，min； F——鑄坯斷面面積， m2； v——該斷面的工作拉速，m/min； ρ——鑄坯密度，t/m 3，本設(shè)計(jì)為 t/m3。板坯： ????N方坯： 29 / 79故連鑄機(jī)板坯取 2 機(jī) 2 流，方坯 8 機(jī) 8 流。 鑄坯的液相深度和冶金長(zhǎng)度液相深度計(jì)算如下： 2max4vKDL?式中： L——液相深度，m； D——鑄坯厚度，mm； vmax——最大拉速， m/min； K——綜合凝固系數(shù)，mm/min 1/2 板坯 ，方坯 min26m?K。min28m?可得：板坯： m ；方坯： m。?L根據(jù)生產(chǎn)中的一般經(jīng)驗(yàn)： ；.則 液相深度：板坯 m ； 方坯 m。20?9 弧形半徑連鑄機(jī)圓弧半徑可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：R 0=KD式中： K——系數(shù)，K=35~45 碳素鋼取下限值，特殊鋼取上限值； 其中：板坯 K=43 ； 方坯 K=40 ； D——鑄坯厚度，m。代入數(shù)據(jù)得：板坯 R0= 方坯 R0= 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(lèi)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(tái)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)，且應(yīng)根據(jù)煉鋼廠的實(shí)際情況。 理論小時(shí)產(chǎn)量連鑄機(jī)的理論小時(shí)產(chǎn)量按下式計(jì)算：30 / 79 60QNBDv??式中： Q——連鑄機(jī)理論小時(shí)產(chǎn)量，t/h； B——鑄坯寬度，m； D——鑄坯厚度，m； v——工作拉速，m/min； ρ——鑄坯密度，； N——流數(shù)。代入數(shù)據(jù)得： 板坯 Q=354 t/h ； 方坯 Q= t/h 。 連鑄機(jī)的平均年產(chǎn)量 ???QG24365式中： Q——連鑄機(jī)理論小時(shí)產(chǎn)量，t/h； ——年作業(yè)率，85%。?可得： 板坯 G= 萬(wàn)噸 ； 方坯 G=307 萬(wàn)噸。 連鑄機(jī)臺(tái)數(shù)的確定 根據(jù)年產(chǎn) 230 萬(wàn)噸板坯，280 萬(wàn)噸方坯的鑄坯任務(wù)要求及連鑄機(jī)年產(chǎn)量，選兩臺(tái)板坯連鑄機(jī)，一臺(tái)方坯連鑄機(jī)。 結(jié)晶器的設(shè)計(jì)結(jié)晶器之連鑄設(shè)備中最關(guān)鍵的部位，主要起著鑄坯成形的作用。結(jié)晶器的性能應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性、剛性，內(nèi)表面耐磨性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量小，易于制造、安裝、調(diào)試和維修，造價(jià)低。本設(shè)計(jì)中結(jié)晶器采用弧形橫斷面的在線(xiàn)調(diào)寬板坯結(jié)晶器，其內(nèi)壁采用銅鉻材質(zhì)。 結(jié)晶器的長(zhǎng)度用經(jīng)驗(yàn)公式 ）（ ~??L板坯、方坯均為 31 / 79 結(jié)晶器斷面尺寸 由于鑄坯在冷卻過(guò)程中逐漸收縮以及矯直時(shí)都將引起半成品鑄坯的變形，因此，要求結(jié)晶器的斷面尺寸比連鑄坯斷面尺寸的公稱(chēng)尺寸大一些，厚度方向取 3%，寬度方向取 2%。板坯： mm185%3180???）（ mm025）（方坯： mm）（ mm