【正文】 一般情況下，大容量的煉鋼。大型板坯取K=4045；碳素鋼取下限值，特殊鋼取上限值。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)。所以本設(shè)計的冶金長度為14m。 (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。則L1=。就具體的連鑄機(jī)而言，液相深度隨速度的變化而變化。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。故本設(shè)計的板坯連鑄機(jī)取2機(jī)2流。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。 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，～。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。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)m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。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。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。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)。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)。 (3)適應(yīng)軋機(jī)的能力與成才要求尺寸。 (2)根據(jù)軋材需要的壓縮比來確定。 (1)根據(jù)孔材品種和規(guī)格確定。本設(shè)計取10。 F—質(zhì)量系數(shù)，主要取決于對澆注溫度控制的要求。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。 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)。（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。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。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。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。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。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。 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。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。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。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。（4）真空系統(tǒng) LF爐與ASEASKF爐一樣，采用蒸汽噴射泵?，F(xiàn)在，爐蓋大都采用水冷結(jié)構(gòu)型。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。 （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。 （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?。讳摪峡谕饩壯b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。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。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。 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。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。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。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。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）。但在較小的轉(zhuǎn)爐中，垂直插入時，探頭將位于火點附近，使測出的數(shù)據(jù)缺乏代表性，因此，對于較小的轉(zhuǎn)爐副槍可以傾斜插入。但為了提高控制的準(zhǔn)確性，在吹煉過程中應(yīng)取得中間數(shù)據(jù)，其有效方法就是采用副槍。在橫移裝置上并排安設(shè)有兩套氧槍升降小車，其中一套工作，一套備用。但由于槍身長，上下行程大，為布置升降和換槍裝置，要求轉(zhuǎn)爐跨廠房要高。對氧槍裝置的主要要求是：①合適的升降速度，可變速；②保證氧槍式中處于鉛垂位置，升降平穩(wěn)，控制靈活，操作安全；③能快速更換氧槍；④有完善的安全裝置和電氣連鎖裝置。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品規(guī)格，選取中層鋼管為外層管主要是供出水用，冷卻水經(jīng)過噴頭后溫度升高10~15℃，水的體積略有增大，選用出水流速為6~7m/s，管徑的計算方法和鋼管的選擇方法與中層管相同。為此，在中層管端面設(shè)立三個支點（定位銷）來確保有足夠的冷卻水通道面積。計算出中層管的內(nèi)徑后，再按國家鋼管產(chǎn)品目錄選擇相應(yīng)規(guī)格的鋼管。根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，選取氧槍冷卻水耗量；冷卻水進(jìn)水速度，出水速度（因為出水溫度升高，體積增大，故）。后經(jīng)中層管外側(cè)流出。按氣體狀態(tài)方程，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量向工況流量的換算： 式中 ——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，Pa； ——管內(nèi)氧氣工況壓力，Pa；——標(biāo)準(zhǔn)溫度，273K；——管內(nèi)氧氣實際溫度（即氧氣滯止溫度）。中心氧管內(nèi)截面積： 式中 ——中心氧管內(nèi)截面積，m； ——管內(nèi)氧氣工況流量，m/s； ——管內(nèi)氧氣流速，m/s，一般取40～50m/s。圖43 氧槍管體通水?dāng)嗝?(1)中心管管徑的確定。綜合考慮，取四噴孔中心分布圓直徑： 氧槍槍身由三層無縫鋼管套裝而成，內(nèi)層管是氧氣通道，內(nèi)層管與中層管之間是冷卻水進(jìn)水通道，中層管與外層管之間是冷卻水出水通道。在噴孔傾角β確定以后，噴孔中心分布圓（即噴孔間距）是影響氧射流是否匯交的另一個因素。綜合考慮取β=15176。~176。多孔噴頭的各個流股是否發(fā)生匯交以效應(yīng)角θ為界，大于θ則各流股很少匯交，小于θ則必定匯交。收縮段長度與收縮段進(jìn)口直徑應(yīng)該以能使整個噴頭布置下五個噴孔為原則，并盡可能使收縮孔大一些。在本例中取喉口直線段長度。喉口直線段的作用是保持喉口直徑穩(wěn)定。根據(jù)等熵流表，在M= 時，即，故噴孔出口直徑： (6) 計算噴孔擴(kuò)張段長度。(4) 計算喉口直徑。(3) 設(shè)計工況氧壓。綜合考慮，選取馬赫數(shù)Ma=。每噸鋼耗氧量為60m3（標(biāo)態(tài)）,純吹氧時間為18min，出鋼量按公稱容量120t計算，則通過氧槍的氧流量： (2) 選用噴孔出口馬赫數(shù)與噴孔數(shù)。 120t轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭尺寸計算轉(zhuǎn)爐公稱容量120t，采用普通鐵水冶煉，冶煉鋼種以Q235鋼為主。)。)。(半錐角為4176。(8)擴(kuò)張段的擴(kuò)張角和擴(kuò)張長度擴(kuò)張段的擴(kuò)張角一般取8176。氧氣噴孔設(shè)計主要的目的是將氧氣流股的壓力能轉(zhuǎn)化為動能，使之對熔池有較大的沖擊力。所以噴頭端面應(yīng)設(shè)計成與噴頭中軸線的垂直平面相交的夾角為角的圓錐面，而角正相當(dāng)于噴孔傾角。~17176。~15176。~13176。~11176。噴孔間隙()是指噴孔出口斷面中心點到噴頭中軸線之間的距離。(5)噴孔傾角()與噴孔間隙()噴孔傾角()是指噴孔幾何中心線和噴頭中軸線之間的夾角。因此實際的爐膛壓力很難測定。它與噴頭出口壓力的差異決定了氧氣出口后的流態(tài)，因此，爐膛壓力也是噴頭設(shè)計的重要參數(shù)之一。噴頭出口馬赫數(shù)Ma是噴頭設(shè)計的另一個重要參數(shù)。一般中、小型轉(zhuǎn)爐用三孔或四孔噴頭，大型轉(zhuǎn)爐用五孔或五孔以上的噴頭。在一個爐役期中出鋼量變化很大，做噴頭計算時可用轉(zhuǎn)爐公稱容量代替出鋼量計算。簡單計算氧流量則可用下式： m3/min（標(biāo)態(tài)） 對于普通鐵水，每噸鋼耗氧量為55～65m3/t（標(biāo)態(tài)），對于高磷鐵水，每噸鋼耗氧量為60～69m3/t（標(biāo)態(tài)）。氧流量是指單位時間通過氧槍的氧量。而氧氣射流的參數(shù)主要由噴頭參數(shù)所決定。噴頭常用紫銅制成；槍身由三層無縫鋼管套裝而成【7】；尾部結(jié)構(gòu)連接輸氧管和冷卻水進(jìn)出軟管。 砌筑轉(zhuǎn)爐爐襯選擇磚型時應(yīng)該考慮以下原則： （1）在可能條件下，盡量選用大磚，以減少磚縫，還可提高筑爐速度，減輕勞動強(qiáng)度； （2）力爭砌筑過程中不打或少打磚，以提高磚的利用率和保證磚的砌筑質(zhì)量； （3）出鋼口用高壓整體成型專用磚，更換方便、快捷；爐底用帶弧形的異形磚； （4） 盡量減少磚型種類。 爐身鋼板厚度取75mm，爐帽和爐底鋼板厚度取65mm。 爐帽可用二步煅燒鎂磚，也可根據(jù)具體條件選用其他材質(zhì)。 工作層系指與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件極其苛刻。 填充層介于永久層與工作層之間，一般用焦油鎂砂搗打而成，厚度約為。 永久層緊貼爐殼，修爐時一般不予拆除。根據(jù)爐襯的工作特點，其材質(zhì)選擇應(yīng)遵循以下原則： （1）耐火度（即在高溫條件下不熔化的性能）高； （2）高溫下機(jī)械強(qiáng)度高，耐急冷急熱性能好； （3）化學(xué)性能穩(wěn)定； （4）資源廣泛，價格便宜。轉(zhuǎn)爐爐襯壽命是一個重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，受許多因素的影響，特別是受冶煉操作工藝水平的影響比較大。但是高寬比過大，在爐膛體積一定時，反應(yīng)面積反而小，氧氣流股易沖刷爐壁，對爐襯壽命不利，而且導(dǎo)致廠房高，基建費(fèi)用大，轉(zhuǎn)爐傾動力矩大，耗電大。 出鋼口外徑（爐襯+鋼殼的厚度）一般為出鋼口直徑的6倍左右【6】，而出鋼口長度一般為出鋼口直徑的倍，即 高寬比系指轉(zhuǎn)爐爐殼總高H總與爐殼外徑D殼之比值,實際上它只是作為爐型設(shè)計的校核數(shù)據(jù)。通常d出按下面的經(jīng)驗公式確定：。 （2）出鋼口直徑d出。為了縮短出鋼口長度，以利于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。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。近20年投產(chǎn)的大型氧氣轉(zhuǎn)爐，其爐容比都在之間。當(dāng)供氧強(qiáng)度提高時，隨著爐內(nèi)反應(yīng)加劇，如果爐膛自由空間不足，必然會發(fā)生大量的渣鋼噴濺或泡沫渣翻滾溢出，造成較多的金