【導(dǎo)讀】唐山是一個(gè)資源性城市，鐵礦豐富，有著其他城市無(wú)可比擬的先天優(yōu)勢(shì)。年來(lái)唐山的鋼鐵企業(yè)發(fā)展迅猛，為國(guó)家和人民創(chuàng)造著財(cái)富。氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐是20世紀(jì)70年代中、后期，開(kāi)始研究的一項(xiàng)新煉鋼工藝。為平底，以便設(shè)置底部噴口。充分利用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。因?yàn)楣Q(chēng)容量50t的最大出鋼量為60t，所以在轉(zhuǎn)爐冶煉的同時(shí)超。裝10%即出鋼量在55t較為理想。N——每一座吹煉爐的年出鋼爐數(shù)；q——轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量，t。綜上核算，采用三座50t轉(zhuǎn)爐和三吹二制生產(chǎn)。除去些額外因素，初步估算此車(chē)間。生產(chǎn)能力為年產(chǎn)鋼120萬(wàn)t左右。依此參數(shù)特作此設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 （天數(shù)），當(dāng)企業(yè)內(nèi)有自己的廢鋼加工站時(shí)，可考慮存儲(chǔ) 1～ 3 日，否則需存 10～ 15 日。廢鋼堆場(chǎng)面積 A（ m2）可按下式估算： 公稱(chēng)容量 /t 150 250 300 350 400 600 裝鐵水量 / t 新襯時(shí) 150 250 300 350 400 600 舊襯時(shí) 180 290 345 400 460 690 鐵水車(chē)全高 /mm 3850 4330 4300 4950 5200 6200 鐵水車(chē)最大寬度 / mm 3200 3500 3400 3916 4120 4770 掛鉤間距 / mm 15400 21000 25400 24700 24600 32021 轉(zhuǎn)向架數(shù) /個(gè) 4 4 8 8 8 8 軸數(shù) /個(gè) 8 12 16 16 16 24 最大軸重 / t 36 42 38 42 49 48 原料供應(yīng) 22 ?HQxA ? 式中 Q——每日所需廢鋼量， t/d，本設(shè)計(jì)取 Q≈800t/d； x——廢鋼儲(chǔ)存定額（天數(shù)）， d； H——廢鋼儲(chǔ)存充許高度，有坑時(shí)包含坑的深度，可按平均堆高 ～ ，本設(shè)計(jì)取 H=； ?——廢鋼堆積密度， t/m3，可參考表 62 選取 ， ? = t/m3。 由于本設(shè)計(jì)設(shè) 有廢鋼加工站，所以存儲(chǔ)天數(shù) x 取 3 日； 所以，廢鋼堆場(chǎng)面積 A＝ 2758 mHQx ??? ??? 表 62 不同類(lèi)型廢鋼的堆積密度 /tm3 廢鋼類(lèi)型 料場(chǎng)內(nèi) 料斗內(nèi) 切屑及捆扎的輕廢鋼 ～ ～ 中型廢鋼 ～ ～ 重廢鋼 生廢鋼 廢鋼入爐一般通過(guò)廢鋼料斗，由普通吊車(chē)像兌水那樣裝入轉(zhuǎn)爐。廢鋼料斗容積的大小決定于每爐廢鋼的裝入量。對(duì)于廢鋼比較大的大型轉(zhuǎn)爐，也可考慮、分成幾個(gè)料斗。但一般是廢鋼一次一斗裝入。廢鋼料斗容積 Ｖ (m3)計(jì)算式如下： Ｖ＝fnq?＝ %1855 ??? ＝ (m3) 式中 q——每爐加入廢鋼量， t； n——料斗裝滿(mǎn)系數(shù)，取 ； f——每爐加入廢鋼的斗數(shù)； ? ——廢鋼堆積密度， t/m3 。 散裝料 供應(yīng) 氧氣轉(zhuǎn)爐散狀材料包括石灰、白云石、螢石、鐵礦石、氧化鐵皮、焦皮等。品種多，批量小，批數(shù)多，要求迅速、準(zhǔn)確、可靠地供料。供應(yīng)系統(tǒng)包括散狀料場(chǎng)、地下 (地面 )料倉(cāng)、由地下料倉(cāng)送往主廠房的運(yùn)料設(shè)施、轉(zhuǎn)爐上方高位料倉(cāng)、稱(chēng)量和加料設(shè)施。 為保證轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)散狀料堆場(chǎng)。大型轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間一般自設(shè)散狀料場(chǎng)，并盡可能靠近轉(zhuǎn)爐。此外，還有與煉鐵車(chē)間和轉(zhuǎn)爐車(chē)間石灰窯料場(chǎng)共用的。其布置方式可根據(jù)外部供料條件和總圖布置確定。各種散狀材料的儲(chǔ)存量可根據(jù)具體情況按10～ 30 天考慮。 5 原料供應(yīng)及鐵水預(yù)處理方案 23 轉(zhuǎn)爐車(chē)間大多在靠近主廠房附近設(shè)置底下料倉(cāng)，它兼有部分儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)運(yùn)作用。地下料倉(cāng)有地下式、地上式和半地下式三種，以前者較多，可便于火車(chē)或汽車(chē)或運(yùn)輸帶自動(dòng)卸料。各種散狀料存儲(chǔ)天數(shù)視具體情況而定，其中石灰料如本廠自產(chǎn)，以 8— 24小時(shí)的儲(chǔ)存即可，若外運(yùn)入石灰一般為 2～ 3 天，以防變質(zhì) 。 鐵合金 供應(yīng) 鐵合金的供應(yīng)一般由煉鋼廠鐵合金間、車(chē)間鐵合金料倉(cāng)及稱(chēng)量和運(yùn)輸設(shè)施、向鋼包加料設(shè)施等幾部分組成。 鐵合金在鐵合金間內(nèi)儲(chǔ)存、烘烤及加工成合格塊度，按鐵合金的品種和牌號(hào)分類(lèi)存放，并相應(yīng)保存好出廠化驗(yàn)單。儲(chǔ)存面積主要決定于鐵合金的日消耗量、堆積密度及儲(chǔ)存天數(shù)。 鐵合金由鐵合金間運(yùn)入轉(zhuǎn)爐車(chē)間的方式：對(duì)鐵合金用量不大的煉鋼車(chē)間、中小型煉鋼車(chē)間，一般是把鐵合金自卸式料罐用汽車(chē)或火車(chē)運(yùn)到主廠房轉(zhuǎn)爐跨，再用吊車(chē)卸入車(chē)間鐵合金料倉(cāng)，需要時(shí)經(jīng)稱(chēng)量用鐵合金加料車(chē)經(jīng)溜槽加入鋼包。大型轉(zhuǎn)爐煉鋼車(chē)間的鐵合金 供應(yīng)采用類(lèi)似于散狀系統(tǒng)的全膠帶供料系統(tǒng)，這種系統(tǒng)工作可靠，運(yùn)輸量大機(jī)械化程度高，對(duì)于需要鐵合金品種多、用量大的煉鋼車(chē)間特別適合。冶煉優(yōu)質(zhì)鋼或高合金鋼時(shí)加入的鐵合金需要經(jīng)烘烤、履帶式烘烤爐、液壓傾翻烘烤爐等。 鐵水預(yù)處理方案 鐵水預(yù)處理指鐵水進(jìn)入煉鋼爐之前所進(jìn)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(shí)脫磷脫硫等；特殊鐵水預(yù)處理有脫鉻、提釩、提鈮和提鎢等。 鐵水預(yù)處理技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)六、七十年代發(fā)展起來(lái)到現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各國(guó)，用于提高鐵水質(zhì)量，其技術(shù)也 已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，目前可以用于鐵水預(yù)處理的技術(shù)不下二、三十種。 鐵水預(yù)處理工藝方法主要有： (1) 機(jī)械攪拌法，有代表性的是日本開(kāi)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(lái)開(kāi)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(shí)，煉鋼石灰消耗量可以從 42kg/t 減少到 18kg/t，渣量從 鐵水預(yù)處理方案 24 110kg/t 減少到 42kg/t，而且吹煉平穩(wěn)沒(méi)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(duì)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(chē)或鐵水包中噴粉脫硅法。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的條件，選擇在混鐵車(chē)中噴粉脫硅法。 脫硫 鐵水爐外脫硫是降低煉鐵和煉鋼爐脫硫負(fù)擔(dān)、簡(jiǎn)化操作和提高煉鐵煉鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的有效途徑。對(duì)高爐來(lái)講，可以使?fàn)t渣堿度和焦比下降，有利于 高爐順行和提高生產(chǎn)率；對(duì)轉(zhuǎn)爐來(lái)講，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(duì)鐵水實(shí)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、機(jī)械攪拌法、噴粉法等，其中噴粉法被廣泛應(yīng)用。噴粉法具有操作簡(jiǎn)單靈活方便、處理鐵水量大、費(fèi)用低冶金效果好等優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)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(duì)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(jìn)行 了大量鐵水脫磷和同時(shí)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(jì)選用石灰系溶劑精煉法脫磷。 6 轉(zhuǎn)爐座數(shù)及其年產(chǎn)量核算 25 6 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(gè)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(gè)統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，叫做公稱(chēng)容量。 我國(guó)轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量一般用一個(gè)爐役期內(nèi)的平均爐產(chǎn)鋼水量來(lái)表示。新建轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量按表 51的系列選定。當(dāng)前，設(shè)備容量大型化已成為氧氣轉(zhuǎn)爐發(fā)展。 表 71 氧氣轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量系列 轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量 /t 50 100 120 150 200 最大出鋼量 /t 60 120 150 180 220 鋼包容量 /t 60 120 150 180 220 澆注吊車(chē)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 “ 三吹二 ”制或 “ 二吹一 ” 制。所謂 “ 三吹二 ” ，就是保持二個(gè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，一個(gè)轉(zhuǎn)爐處于修爐或待用狀態(tài)； “ 二吹一 ” 即一個(gè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，另一個(gè)轉(zhuǎn)爐處于修爐或待用狀態(tài)。 “ 三吹二 ” 制與 “ 二吹一 ” 制比較，前者爐座利用率高，操作頻 率高，可達(dá) 66%以上；后者車(chē)間布置相對(duì)簡(jiǎn)單，而轉(zhuǎn)爐爐容量較大。 由于爐襯材質(zhì)的改進(jìn)和濺渣護(hù)爐技術(shù)的采用，爐齡大幅度提高，生產(chǎn)實(shí)踐中，往往采用 “ 二吹二 ” 或 “ 三吹三 ” 模式，同時(shí)公稱(chēng)容量日趨大型化。 本設(shè)計(jì)采用“ 三吹 二” 模式 ，即有 3 座轉(zhuǎn)爐。 車(chē)間生產(chǎn)能力的確定 轉(zhuǎn)爐車(chē)間生產(chǎn)能力的確定，實(shí)質(zhì)上就是公稱(chēng)容量及爐座數(shù)的選定。在選定轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)時(shí)，要根據(jù)產(chǎn)品、產(chǎn)量的需求和原料資源儲(chǔ)量及來(lái)源，以及運(yùn)輸、水、電、氣的供應(yīng)條件等進(jìn)行論證。確定煉鋼生產(chǎn)規(guī)模之后，即可計(jì)算所需用的爐容量與座數(shù)。 計(jì)算年出 鋼爐數(shù) 每一座吹煉轉(zhuǎn)爐的年出鋼爐數(shù) N 為： 112 36514401440 TT TN ???? (71) 確定轉(zhuǎn)爐座數(shù)并核算年產(chǎn)量 26 式中 T1——每爐鋼的平均冶煉時(shí)間， min，該數(shù)值可參考表 72；本設(shè)計(jì)取 34min。 T2——一年有效作業(yè)天數(shù)， d； 1440——一天的日歷時(shí)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(shí)，一般取 η=82～85%，若全連鑄則取 η=75～ 80%。 表 72 氧氣轉(zhuǎn)爐平均冶煉時(shí)間 公稱(chēng)容量 /t ＜ 30 30~100 ＞ 100 備注 平均供氧時(shí)間 /min 12~16 14~18 16~20 平均冶煉時(shí)間 /min 28~32 32~38 38~45 計(jì)算年產(chǎn)鋼量 在選定轉(zhuǎn)爐公稱(chēng)容量和轉(zhuǎn)爐工作制后，即可計(jì)算出車(chē)間的年產(chǎn)鋼水量： nNqW? (72) 式中 W——車(chē)間年產(chǎn)鋼水量， t； n——車(chē)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(chēng)容量， t。 再根據(jù)澆注方法，就可計(jì)算出煉鋼車(chē)間設(shè)計(jì)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(chēng)容量 50t 轉(zhuǎn)爐； 其中 T1取 30 分鐘； η取 77%；又知年產(chǎn)合格鋼量 120 萬(wàn) t。 則所需的吹煉轉(zhuǎn)爐數(shù)為： 33%773651 4 4 0 1 2 0 0 0 0 0 ?????? NqWn 因?yàn)?n =， 所以 采用 50t 轉(zhuǎn)爐， 采用 三吹二制時(shí) 可以 充分利用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。 要使該車(chē)間年產(chǎn)合格鋼坯約為 120 萬(wàn) t(10%鋼水損耗 )，則出鋼量應(yīng)在 132 萬(wàn) t 左右才能符合設(shè)計(jì)要求。 因?yàn)楣Q(chēng)容量 50t 的最大出鋼量為 60t，所以在轉(zhuǎn)爐冶煉的同時(shí)超裝 10%即 出鋼量在 55t 時(shí)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 而正常使用 2 座轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)的年總產(chǎn)量為： )(9362,1305536 %77365144021 tnNqW ??????? 綜上核算合格，采用 50t 轉(zhuǎn)爐和三吹二制生產(chǎn)。 7 轉(zhuǎn)爐爐型選型設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù)計(jì)算 27 7 轉(zhuǎn)爐爐型選型設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù)計(jì)算 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 爐型選擇 氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐是 20 世紀(jì) 70 年代中、后期，開(kāi)始研究的一項(xiàng)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(diǎn)選用轉(zhuǎn)爐 爐型為錐球型 (適用于中小型轉(zhuǎn)爐見(jiàn)圖 81)。 圖 81 常見(jiàn)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(jì)選用 氧氣頂吹 轉(zhuǎn)爐 (公稱(chēng)容量 50t)。 (1) 爐容比 爐容比系指轉(zhuǎn)爐有效容積與公稱(chēng)容量之比值。轉(zhuǎn)爐爐容比主要與供氧強(qiáng)度有關(guān)，與爐容量關(guān)系不大。 從目前實(shí)際情況來(lái)看， 轉(zhuǎn)爐爐容比 一般 取 ~。本設(shè)計(jì)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(jì)取 高徑 比 ：。 (3) 熔池直徑 D 可按以下經(jīng)驗(yàn)公式確定： 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 28 tGKD? (81) 式中 D——熔池直徑， m； G——新?tīng)t金屬裝入量， t，可取公稱(chēng)容量； K——系數(shù)，參見(jiàn)表 81； t ——平均每爐鋼純吹氧時(shí)間， min，參見(jiàn)表 82。 表 81 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 82 平均每爐鋼冶煉時(shí)間推薦值 轉(zhuǎn)爐容量 /t ＜ 30 30～ 100 ＞ 100 備注 冶煉時(shí)間 /min 28～ 32(12～ 16) 32～ 38(14～ 18) 38～ 45(16～ 20) 結(jié)合供氧強(qiáng)度、鐵水成分 、所煉鋼種 等具體條件確定 注：括號(hào)內(nèi)數(shù)系吹氧時(shí)間參考值。 設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)爐的公稱(chēng)容量為 50t，取 K 為 ， t 取 15min。可得： ??Dm (4) 熔池深度 h 錐球型熔池倒錐度一般為 12176。 ~30176。，當(dāng)球缺體半徑 R= 時(shí)，球缺體高h(yuǎn)1 = 的設(shè)計(jì)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： 23 D DVh ?? 池