【正文】 水預(yù)處理方案鐵水預(yù)處理工藝方法主要有：(1) 機械攪拌法，有代表性的是日本開發(fā)的 KR 法；(2) 吹氣攪拌法，包括頂吹噴粉法和底吹法，目前頂吹噴粉法得到最廣泛的應(yīng)用，如 ATH、TDS、 IRSID、ISIDD 等法；(3) 喂絲法近年來開始得到應(yīng)用。 脫硅(1) 鐵水脫硅的目的：①減少轉(zhuǎn)爐石灰用量，減少渣量和鐵損在鐵水含 %P 和 %S 的條件下，鐵水中硅從 %下降到 %時，煉鋼石灰消耗量可以從 42kg/t 減少到18kg/t，渣量從 110kg/t 減少到 42kg/t，而且吹煉平穩(wěn)沒有噴濺，金屬收得率提高 %～%。②減少脫磷劑用量，提高脫磷脫硫的效率。③ 對于含釩和含鈮等特殊鐵水，預(yù)脫硅可為富集 V2O5 和 Nb2O5 等創(chuàng)造條件。(2) 鐵水脫硅的方法：① 高爐鐵溝連續(xù)脫硅法。② 在混鐵車或鐵水包中噴粉脫硅法。根據(jù)本設(shè)計的條件，選擇在混鐵車中噴粉脫硅法。 脫硫25 / 73鐵水爐外脫硫是降低煉鐵和煉鋼爐脫硫負擔、簡化操作和提高煉鐵煉鋼技術(shù)經(jīng)濟指標的有效途徑。可減少渣量和提高金屬收得率，并為轉(zhuǎn)爐冶煉品種鋼創(chuàng)造條件。鐵水爐外脫硫與煉鐵煉鋼爐脫硫相結(jié)合，可以對鐵水實施深度脫硫，從而為轉(zhuǎn)爐冶煉超低硫鋼創(chuàng)造條件。鐵水脫硫的方法有：鋪撒法、搖包法、噴粉法等，其中噴粉法被廣泛應(yīng)用。噴粉法具有操作簡單靈活、處理鐵水量大、費用低、效果好等優(yōu)點。本設(shè)計采用噴粉法脫硫。 脫磷磷是絕大多數(shù)鋼種中的有害元素，對于低溫、海洋用鋼、高壓管線鋼等，除需要含硫量很低外，還要求磷含量小于 %或 %。人們已經(jīng)進行了大量鐵水脫磷和同時脫磷脫硫的研究，有的已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。本設(shè)計選用石灰系溶劑精煉法脫磷。 本章小結(jié)鐵水預(yù)處理指鐵水進入煉鋼爐之前所進行的某種處理，可以分為普通鐵水和特殊鐵水預(yù)處理。普通鐵水預(yù)處理有單一脫硫、脫硅、脫磷和同時脫磷脫硫等；特殊鐵水預(yù)處理有脫鉻、提釩、提鈮和提鎢等。第 6 章 轉(zhuǎn)爐座數(shù)及其年產(chǎn)量核算 轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的確定 轉(zhuǎn)爐容量轉(zhuǎn)爐在一個爐役期內(nèi)，由于爐襯受侵蝕而逐漸減薄，爐容量隨之增大，因此，需要一個統(tǒng)一的衡量標準，叫做公稱容量。我國轉(zhuǎn)爐公稱容量一般用一個爐役期內(nèi)的平均爐產(chǎn)鋼水量來表示。新建轉(zhuǎn)爐公稱容量按表51的系列選定。當前，設(shè)備容量大型化已成為氧氣轉(zhuǎn)爐發(fā)展。表 61 氧氣轉(zhuǎn)爐公稱容量系列轉(zhuǎn)爐公稱容量/t 60 100 120 150 200最大出鋼量/t 70 120 150 180 220鋼包容量/t 70 120 150 180 220澆注吊車起重量/t 100/32 180/63/20 225/63/20 280/80/20 360/100/20 轉(zhuǎn)爐座數(shù)轉(zhuǎn)爐座數(shù)的確定與采用的吹煉制度有關(guān)。即采用“二吹二”制。所謂“二吹二” ，就是保持二個轉(zhuǎn)爐同時生產(chǎn)。由于爐襯材質(zhì)的改進和濺渣護爐技術(shù)的采用，爐齡大幅度提高，生產(chǎn)實踐中，往往采用“二吹二”模式，同時公稱容量日趨大型化。本設(shè)計采用“二吹二”模式，即有 2 座轉(zhuǎn)爐。 車間生產(chǎn)能力的確定轉(zhuǎn)爐車間生產(chǎn)能力的確定，實質(zhì)上就是公稱容量及爐座數(shù)的選定。在選定轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)時，要根據(jù)產(chǎn)品、產(chǎn)量的需求和原料資源儲量及來源，以及運輸、水、電、氣的供應(yīng)條件等進行論證。確定煉鋼生產(chǎn)規(guī)模之后，即可計算所需用的爐容量與座數(shù)。 計算年出鋼爐數(shù)每一座吹煉轉(zhuǎn)爐的年出鋼爐數(shù) N 為： (61)11236540TN???式中 T1——每爐鋼的平均冶煉時間，min，該數(shù)值可參考表 62；本設(shè)計取 34min。27 / 73T2——一年有效作業(yè)天數(shù)，d；1440——一天的日歷時間，min；365——一年的日歷天數(shù)，d；η——轉(zhuǎn)爐的作業(yè)率，%，若轉(zhuǎn)爐與模鑄或與部分連鑄配合時，一般取η=82～85%，若全連鑄則取 η=75～80%。 表 62 氧氣轉(zhuǎn)爐平均冶煉時間公稱容量/t ＜30 30~100 ＞100 備注平均供氧時間/min 12~16 14~18 16~20平均冶煉時間/min 28~32 32~38 38~45 計算年產(chǎn)鋼量在選定轉(zhuǎn)爐公稱容量和轉(zhuǎn)爐工作制后，即可計算出車間的年產(chǎn)鋼水量： (62)nNqW?式中 W——車間年產(chǎn)鋼水量，t； n——車間經(jīng)常吹煉爐座數(shù)； N——每一座吹煉爐的年出鋼爐數(shù)； q——轉(zhuǎn)爐公稱容量，t。再根據(jù)澆注方法，就可計算出煉鋼車間設(shè)計的年產(chǎn)鋼量。 確定轉(zhuǎn)爐座數(shù)并核算年產(chǎn)量假設(shè)選定公稱容量 60t 轉(zhuǎn)爐；其中 T1 取 30 分鐘；η 取 77%；又知年產(chǎn)合格鋼量 150 萬 t則所需的吹煉轉(zhuǎn)爐數(shù)為： %65140???NqWn因為 =，所以采用 60t 轉(zhuǎn)爐，采用二吹二制時可以充分利用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。要使該車間年產(chǎn)合格鋼坯約為 150 萬 t(7%鋼水損耗)，則出鋼量應(yīng)在 159萬 t 左右才能符合設(shè)計要求。因為公稱容量 60t 的最大出鋼量為 70t，所以在轉(zhuǎn)爐冶煉的同時超裝 10%即出鋼量在 68t 時能達到設(shè)計要求。而正常使用 2 座轉(zhuǎn)爐冶煉時的年總產(chǎn)量為：)(5864,136%7514021 tnNqW????綜上核算合格，采用 60t 轉(zhuǎn)爐和二吹二制生產(chǎn)。29 / 73第 7 章 轉(zhuǎn)爐爐型選型設(shè)計及相關(guān)參數(shù)計算 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計氧氣頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐是 20 世紀 70 年代中、后期，開始研究的一項新煉鋼工藝。其優(yōu)越性在于爐子的高寬比略小于頂吹轉(zhuǎn)爐卻又大于底吹轉(zhuǎn)爐，略呈矮胖型；爐底一般為平底，以便設(shè)置底部噴口。綜合以上特點選用轉(zhuǎn)爐爐型為錐球型(適用于中小型轉(zhuǎn)爐見圖 71)。圖 71 常見轉(zhuǎn)爐爐型(a)筒球型； (b)錐球型； (c)截錐型 主要參數(shù)的確定本設(shè)計選用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐(公稱容量 60t)。(1) 爐容比爐容比系指轉(zhuǎn)爐有效容積與公稱容量之比值。轉(zhuǎn)爐爐容比主要與供氧強度有關(guān)，與爐容量關(guān)系不大。從目前實際情況來看，轉(zhuǎn)爐爐容比一般取~。本設(shè)計取爐容比為 。(2) 高徑比轉(zhuǎn)爐高徑比，通常取 ～。小爐子取上限，大爐子取下限。本設(shè)計取高徑比：。(3) 熔池直徑 D可按以下經(jīng)驗公式確定： (71)tGK?式中 D——熔池直徑，m； G——新爐金屬裝入量，t，可取公稱容量； K——系數(shù)，參見表 71； t ——平均每爐鋼純吹氧時間，min，參見表 72。表 71 系數(shù) K 的推薦值轉(zhuǎn)爐容量/t ＜30 30～100 ＞100 備 注K ～ ～ ～ 大容量取下限，小容量取上限表 72 平均每爐鋼冶煉時間推薦值轉(zhuǎn)爐容量/t ＜30 30～100 ＞100 備注冶煉時間/min28～32(12 ～16)32～38(14 ～18)38～45(16 ～20)結(jié)合供氧強度、鐵水成分、所煉鋼種等具體條件確定注：括號內(nèi)數(shù)系吹氧時間參考值。設(shè)計中轉(zhuǎn)爐的公稱容量為 60t，取 K 為 ，t 取 18min。可得： m .?D(4) 熔池深度 h錐球型熔池倒錐度一般為 12176。~30176。，當球缺體半徑 R= 時，球缺體高= 的設(shè)計較多。熔池體積和熔池直徑 D 及熔池深度 h 有如下的關(guān)系：1 (72)2??池由 可得：池G1?(m3) 將 代入式(72)得：池V(m) ??????Dh池(5) 爐身高度 身H轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。其直徑與熔池直徑是一致的，故須確定的尺寸是爐身高度 。身H (73)2t2)(4DVV?池帽身身 ??式中 、 、 ——分別為爐帽、爐身和熔池的容積；帽 身 池31 / 73Vt——轉(zhuǎn)爐的有效容積，為 、 、 三者之和，取決于容量和爐容比。帽V身 池代入數(shù)據(jù)可得：=(6) 爐帽尺寸爐帽尺寸包括爐帽傾角、爐口直徑和爐帽高度。① 爐帽傾角 。?爐帽傾角 一般為 60176。~68176。，小爐子取上限，大爐子取下限。本設(shè)計取爐帽傾角為 65176。② 爐口直徑 d一般爐口直徑為熔池直徑的 43%～53%較為適宜。小爐子取上限，大爐子取下限。本設(shè)計取爐口直徑為 。③ 爐帽高度 帽H為了維護爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴大，在爐口上部設(shè)有高度為 =300～400mm 的直線段。爐帽高度為：口 (74)?帽 口dD???tan)(21=（）tan65176。+ 口H =+ =(m)那么，爐帽總?cè)莘e為： 口口帽帽 ）（ DHV222d4)(12?????=..059 2???）（）（=(m3)(7) 出鋼口尺寸出鋼口一般都設(shè)在爐帽與爐身交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時其位置最低，便于鋼水全部出凈。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。① 出鋼口中心線水平傾角 。1?為了縮短出鋼口長度，以利維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉(zhuǎn)爐的 θ1 趨于減小，一般為 15176。~20176。本設(shè)計取 15 。?② 出鋼口直徑 出d出鋼口直徑?jīng)Q定出鋼時間，隨爐子容量不同而異。通常又下面的經(jīng)驗式確定：= =(cm)????G式中 ——轉(zhuǎn)爐公稱容量，t。③ 出鋼口襯磚外徑： =6 =6=(m)STd出④ 出鋼口長度： =7 =7=(m)L出 底部供氣構(gòu)件的設(shè)計本設(shè)計為增加廢鋼型頂?shù)讖秃洗禑挿?。不僅在轉(zhuǎn)爐底部布置噴吹惰性氣體或中性氣體 N2 來加強攪拌，還考慮在轉(zhuǎn)爐底部噴吹小部分燃料與氧氣。為爐膛提供更多熱量，補償廢鋼加入所吸收的熱量，使轉(zhuǎn)爐冶能夠煉順利進行。(1) 底氣用量在底部吹 NAr、CO2 等氣體時，供氣強度小于 m3/（tmin） ，其冶金特點接近頂吹法；達到 ～（tmin） ，則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達到足夠的攪拌強度。最大供氣強度一般不超過 m3/（tmin） 。全程吹 Ar，成本太高；全程吹 N2，又會增加鋼中的氮。所以，本設(shè)計采用底部全程供氣，但是前期吹 N2，末期再改吹 Ar；供氣強度為 m3/(tmin)。(2) 供氣構(gòu)件根據(jù)本設(shè)計的底部噴吹 N2 和 Ar，選擇磚型供氣元件，且為彌散型透氣磚。 轉(zhuǎn)爐爐襯設(shè)計爐襯設(shè)計的主要任務(wù)是選擇合適的爐襯材質(zhì)，確定合理的爐襯組成和厚度，并提出相應(yīng)的磚型和數(shù)量，以確保獲得經(jīng)濟上的最佳爐齡。 爐襯材質(zhì)的選擇目前常用的工作層襯磚有：瀝青結(jié)合鎂磚，含碳量為 5～6%；燒成浸漬鎂磚，含碳量為 2%左右；焦油或瀝青結(jié)合的白云石磚，含碳量約 2%；瀝青或樹脂結(jié)合的白云石碳磚，含碳量為 7～15%；瀝青或樹脂結(jié)合的鎂碳磚（加入或不加防氧化劑） ，含碳量通常為 10～25%。 現(xiàn)在，氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯材質(zhì)普遍使用鎂碳磚，爐齡有明顯提高。但由于鎂碳磚成本較高，因此一般只將其用在諸如耳軸區(qū)、渣線等爐襯易損部位，即爐襯工作層采用均衡爐襯，綜合砌爐。33 / 73 爐襯的組成和厚度的確定通常爐襯由永久層、填充層和工作層組成。有些轉(zhuǎn)爐則在永久層與爐殼鋼板之間夾有一層石棉板絕熱層。永久層緊貼爐殼，修爐時一般不予拆除。該層用鎂碳磚砌筑。填充層介于永久層與工作層之間，用焦油鎂磚沙搗打而成，厚度約為 80～100mm。工作層用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。爐帽用二步煅燒鎂磚。根據(jù) 50t 轉(zhuǎn)爐爐襯襯材，本設(shè)計爐襯采用表 73 所示值。表 73 本設(shè)計轉(zhuǎn)爐爐襯厚度值爐襯厚度 永久層厚度 /mm 工作層厚度/mm爐帽 80 500爐身 130 600（加料側(cè)）/550爐底 350 570 轉(zhuǎn)爐爐體金屬構(gòu)件設(shè)計 爐殼爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成。爐殼的材質(zhì)力求抗蠕變強度高、焊接性能又好的材料。本設(shè)計采用鍋爐鋼板制作爐殼。根據(jù)一些爐子的爐殼尺寸，該處選為：爐帽鋼板 45mm、爐身鋼板50mm、爐底鋼板 45mm。綜上所述，轉(zhuǎn)爐總高 ：總H=+++(+++)= m；總H 轉(zhuǎn)爐外殼直徑：=+2(++)++ = m。殼D驗算高徑比： =，符合要 求的范圍，也與取值相符。?殼總述數(shù)據(jù)可畫出轉(zhuǎn)爐爐型圖。 支承裝置托圈選取大型轉(zhuǎn)爐剖分式焊接托圈。其具體尺寸見下表 75。 表 75 設(shè)計中的托圈尺寸斷面形狀 斷面高度/mm 斷面寬度/mm 蓋板厚度/mm 腹板厚度/mm箱 2400 760 83 75爐殼與托圈的連接選用吊掛式連接裝置。該結(jié)構(gòu)是用螺栓將爐殼吊掛在托圈上，三個螺栓在圓周上呈 120 布置，且與焊在托圈蓋板上的支座絞接。?耳軸要受多種負荷的作用，必須有足夠的強度和剛度。該處耳軸選用合金鋼，且耳軸直徑為 800mm，耳軸軸承采用雙列向心滾子軸承。 傾動裝置該處轉(zhuǎn)爐采用電動機一齒輪傳動方式。且傾動速度為 ，傾動角度為177。360 ，無極調(diào)速。 ?35 / 73第 8 章 轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計及相關(guān)參數(shù)計算 氧槍噴頭尺寸計算噴頭是氧槍的核心部分，其基本功能可