【正文】 二冷區(qū)的設計工藝要求為：1）二冷裝置在高溫鑄坯作用下應有足夠的強度和剛度；2）結(jié)構(gòu)簡單，對中準確，調(diào)整方便，能適應改變鑄坯斷面的要求。 結(jié)晶器拉坯阻力結(jié)晶器拉坯阻力可按經(jīng)驗公式計算：F=（10000~15000 ）L 0式中： L0——結(jié)晶器的周邊長，m； F——拉坯阻力， N。 結(jié)晶器錐度結(jié)晶器適當錐度是為了利于減少氣隙，提高導熱性能，加速鑄坯殼的生成。3 結(jié)晶器銅壁厚度 結(jié)晶器銅壁厚度主要決定于結(jié)晶器的剛度、使用過程的修復次數(shù)和熱阻，以有利于提高拉速和結(jié)晶器使用壽命。 結(jié)晶器的長度用經(jīng)驗公式 ）—（ ??L板坯、方坯均為 結(jié)晶器斷面尺寸 由于鑄坯在冷卻過程中逐漸收縮以及矯直時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尺寸大一些，厚度方向取 3%，寬度方向取 2%。結(jié)晶器的性能應具有良好的導熱性、剛性，內(nèi)表面耐磨性好，結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量小，易于制造、安裝、調(diào)試和維修，造價低。 連鑄機臺數(shù)的確定 根據(jù)年產(chǎn) 200 萬噸板坯，170 萬噸方坯的鑄坯任務要求及連鑄機年產(chǎn)量，選兩臺板坯連鑄機，一臺方坯連鑄機。 連鑄機的平均年產(chǎn)量 ???AG2436式中： A——連鑄機理論小時產(chǎn)量，t/h； ——年作業(yè)率，%。 理論小時產(chǎn)量連鑄機的理論小時產(chǎn)量按下式計算： 60QNBDv??式中： Q——連鑄機理論小時產(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)。20? 弧形半徑連鑄機圓弧半徑可根據(jù)經(jīng)驗公式：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=42 ； 方坯 K=40 ； D——鑄坯厚度，m。min30m?可得：板坯： m ；方坯： m。板坯： ????N方坯： 流53故連鑄機板坯取二機二流，方坯六機六流。90m?L圖 4—1 弧形連鑄機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（1） 連鑄機理論拉坯速度可依據(jù)下式計算： 2maxv）（ KL??式中： vmax——理論最大拉速， m/min； Lm——結(jié)晶器有效長度， 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。?。撼鼋Y(jié)晶器時最小坯殼厚度：板坯 ，方坯 ，結(jié)結(jié)晶器內(nèi)鋼液m20??15??的凝固系數(shù)：板坯 ，方坯 。 鑄坯斷面根據(jù)設計要求，斷面尺寸取為板坯 180mm700mm，方坯250mm250mm。連鑄機的主要工藝參數(shù)包括鋼包允許的最大澆鑄時間、鑄坯斷面、拉坯速度、流數(shù)、冶金長度、弧形半徑等。氧槍行程為 54321hh??行H .. ）（ m54 連鑄車間的設計 連鑄機機型的選擇由于本設計的產(chǎn)品為板坯，結(jié)合現(xiàn)在連鑄機的發(fā)展趨勢，本設計選用弧形連鑄機（圖 41） 。(3)中層套管下沿至噴頭面間隙 h 的計算。21910mm。1944mm。m2。150t 復吹轉(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℃。冷卻水從中心鋼管和中層鋼管之間形成的環(huán)縫進入，經(jīng)過噴頭端部，由外層和中層鋼管之間的環(huán)縫流出。(2)中層鋼管和外層鋼管直徑的確定。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： 33????實Q則中心鋼管直徑為： .?內(nèi)中心鋼管的壁厚及直徑根據(jù)標準無縫管產(chǎn)品規(guī)格選定為 248。其主要尺寸計算如下：(1)中心鋼管直徑的確定。的圓錐面，為正口拉烏爾噴管，為改善錐面受熱情況，用一個垂直與噴頭的中心軸線的小平面替代尖錐頂。收縮段半錐角 收 喉收錐 2dtan1?? 43058t1? o?喉口直線段兩端以光滑圓弧與兩個圓錐相切。 （4）計算喉口直徑：當 M= 時，P/P 0=,取 P=P 膛 =（見于“可壓縮等熵流函數(shù)表” ）代入，則設計工況氧壓為：P 0=，每孔氧流量為：q=Q/5=90Nm3/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。轉(zhuǎn)爐爐子參數(shù)為：內(nèi)徑 ，有效高度 ，熔池深度為 ，爐容比 。噴頭參數(shù)的選擇： （1）原始條件見表 3—2。B 氧氣射流在熔池面上有合適的沖擊半徑。 噴頭設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，將氧管中氧氣的高壓能轉(zhuǎn)化為動能，并通過氧氣射流完成對熔池的作用。尾部結(jié)構(gòu)設計中保證方便輸氧管進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。 氧槍設計氧槍有噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)三部分組成。傾動力矩的計算目的是確定不同情況下的傾動力矩和合理選擇耳軸位置，以確保操作安全。由于本次設計轉(zhuǎn)爐的公稱容量為 300t，故可采用無級調(diào)速，其轉(zhuǎn)速通常為 ~。此外傾動機構(gòu)還需要與氧槍和煙罩升降機構(gòu)連鎖，且能適應載荷的變化和結(jié)構(gòu)的形變。以滿足兌鐵水、加廢鋼、取樣、側(cè)溫、補爐、出渣、出鋼等工藝操作的需要。 傾動機構(gòu)轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中要前后傾轉(zhuǎn)，傾動角度為177。耳軸位置的確定應兼顧安全性和經(jīng)濟性，現(xiàn)取耳軸中心到爐底的距離為4897mm。因此耳軸應具有足夠的強度和剛度以適應以上多種載荷的要求。該結(jié)構(gòu)能適應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。爐殼上部焊有兩個加強圈，爐殼通過他們和三個帶球面墊圈的自調(diào)螺栓與托圈連接在一起，三個螺栓在圓周上呈120176。托圈與爐殼之間間隙參照爐殼直徑的 3%確定，以改善爐身的通風條件和適當留有擴容潛力。 支承裝置 支承裝置：支承裝置主要由托圈、爐體與托圈的連接裝置、耳軸及其軸承組成。爐殼尺寸如下：爐帽鋼板厚度為 58mm，爐底鋼板厚度 60mm，爐身鋼板厚度 80mm，轉(zhuǎn)爐總高度 10113mm，爐殼外徑 7090mm。因此必須選用抗蠕變強度高、焊接性能好的材料。爐帽可以移動，爐身和爐底進行焊接。采用鑄鐵埋管式水冷爐口，是把通冷卻水的蛇形鋼管鑄在鑄鐵的爐口圈內(nèi)制成，用卡板焊在爐帽上。 爐殼 爐殼：爐殼由爐帽、爐身和爐底組成。頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐為加強攪拌型，對底部進行供氣，實行頂部吹氧和底部吹 NAr，先吹氧后吹氬，從而擴大了復合吹煉的使用范圍。它既滿足復合吹煉工藝特點，又要結(jié)構(gòu)簡單，使用安全可靠，并且具有與爐襯同步的使用壽命。 爐襯厚度的確定表 3—1 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度設定值（mm）爐襯部位 工作層 填充層 永久層 總厚度爐帽 600 0 150 750爐身 800 100 115 1015爐底 600 0 425 1025爐殼內(nèi)徑：+2=爐殼內(nèi)型高度：+++=磚型選擇：盡量選用大磚，砌筑過程中力爭不打或少打磚，對于小磚組合起來困難或難以保證修筑質(zhì)量的部位，選用異型磚，盡量減少磚型種類。 （2）永久層:緊貼爐殼鋼板（或絕熱層） ，其作用是保護爐殼，常用鎂磚。 爐襯材質(zhì)的選擇 （1）工作層是與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件相當惡劣。 （7）出鋼口尺寸的確定：出鋼口內(nèi)口設在爐帽與爐身交界處，為了縮短出鋼口長度，利于維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，出鋼口中心線水平傾角取 15176。因此爐帽高度為 H 帽 =1/2（Dd 口 ）tanθ+H 口 =1/2(%)tan62o+=爐帽總體積為 V 帽 = （H 帽 H 口 ） （D 2+Dd 口 +d 口 2）+ d 口 2H 口12?4?=()(++)+=（6）爐身尺寸的確定：因其直徑 與 熔 池 上 直 徑 一 致 ， 故只需確定其爐身高度 H 身 。 2）爐口直徑 d 口 ：考慮到滿足兌鐵水和加廢鋼的要求，減少熱損失，減少噴濺，減少空氣進入爐內(nèi)和改善爐前操作條件等因素，爐口直徑 d 口=45%D。主要確定爐帽傾角 θ、爐口直徑 d 口 和爐帽高度 H 帽 。 （2）高徑比：其值略小于氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐高徑比，取 。綜上所述，復吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可略小于頂吹轉(zhuǎn)爐。爐底一般作成平底，以便設置噴口，所以熔池常為截錐型。 爐型設計 爐型選擇從冶金特征來說，頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐更類似于底吹轉(zhuǎn)爐，因此它們的爐型更為接近。因此，近幾年來獲得迅速發(fā)展。頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐是繼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐之后，于 70 年代中期出現(xiàn)的一種新型轉(zhuǎn)爐煉鋼設備。表 2—24 熱平衡表 收 入 支 出項 目 熱 量 % 項 目 熱 量 %鐵水物理熱 鋼水物理熱 元素氧化熱和成渣熱 爐渣物理熱 其中 C 氧化 廢鋼吸熱 Si 氧化 爐氣物理熱 Mn 氧化 煙塵物理熱 P 氧化 渣中鐵珠物理熱 Fe 氧化 噴濺金屬物理熱 SiO2 成渣 輕燒白云石分解熱 P2O5 成渣 熱損失 煙塵氧化熱 爐襯中碳的氧化熱 合 計 合計 3 氧氣轉(zhuǎn)爐及相關設備設計氧氣轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主體設備。對轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金數(shù)量有限，數(shù)量也不多。1[（152025）+ 272 + （16901520）] = kg即廢鋼比為： %??? 熱平衡計算結(jié)果列于表 2—24。 Qb =（%1690 + %1405）= （5） 熱損失 Qq ：其它熱損失帶走的熱量一般占總熱收入的 3~8%。詳見表 2—23。 Tg = 1536（65 + 5 + 30 + 25）6= 1520℃ （式中： 、 和 分別為終點鋼水 C、Mn 、P 和 S 的含量） Tz =1520 +50 +50 +70 =1690 ℃ (式中，50、50 和 70 分別為出鋼過程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過程中的溫降和過熱度) Qg = [（152025）+272 +（16901520）= （2）爐渣物理熱 Qr ：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： Qr = [（169025 ）+209] = kJ （3）爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx 。熱支出項包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；煙塵物理熱；爐氣物理熱；渣中鐵珠物理熱；噴濺物（金屬）物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。 Qc =（75%56/72 4250 + 20%112/160 6460)= kJ （4）爐襯中碳的氧化熱 Ql ：根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳量確定。P2O5 4880=Mn MnO 6594= SiO2 2CaOTt = 1536（100 + 8 + 5 + 30 + 25）6 = 1094℃Qw = 100 [ （109425）+ 218 + （12501094）]= （2）元素氧化熱及成渣熱 Qy ：由鐵水中元素氧化量和反應熱效應（表2—20）可以算出，其結(jié)果列于表 2—22。熱收入項包括：鐵水物理熱；元素氧化熱及成渣熱；煙塵氧化熱；爐襯中碳的氧化熱。P 2O5） 成渣反應693054 4880CaCO3 CaCO3 =（CaO）+{CO 2} 分解反應 169050 1690MgCO3 MgCO3 =（ MgO）+{CO 2} 分解反應 118020 1405 表 2—21 溶入鐵中的元素對鐵熔點的降低值元 素 C Si Mn P S Al Cr N、H、O在鐵中的極限溶解度（%）65 79 75 80 85 90 10018.5無限 835.0無限溶入 1%元素使鐵熔點的降低值（℃）8 5 30 25 3 氮、氫、氧溶入使鐵熔點的降低值（℃）∑=6適用含量范圍（%）1.0 4.0≤3 ≤15≤≤0.08≤1 ≤18 計算步驟 以 100Kg 鐵水量為基礎。K ） 表 2—20 煉鋼溫