【正文】 LF爐能夠承擔(dān)電弧爐煉鋼的精煉工作，如造渣、還。精煉設(shè)備能夠完成的冶金功能包括：脫氣（脫氫、脫氮、脫氧），脫硫，脫碳（冶煉低碳、超低碳鋼種），清潔鋼液（減少非金屬夾雜物，提高顯微清潔度），調(diào)整鋼液成份和溫度。為了能獲得低碳或超低碳鋼種，采用真空脫碳或真空下吹氧脫碳的技術(shù)；為了煉得極低硫的鋼種，而有爐外脫硫手段；為促進(jìn)鋼水成分和溫度的均勻化，吹入惰性氣體或通過電磁攪拌鋼水，更有利于脫除氣體和使夾雜物聚集上浮。同理，外層鋼管內(nèi)徑：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品規(guī)格選取外層鋼管為。 中、外層鋼管管徑根據(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）。 中心氧管管徑套用上述公式可得。將、代入式（97），即可求。計算相關(guān)公式：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： （96）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）。 50t轉(zhuǎn)爐氧槍槍身尺寸計算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。從降低氧射流匯交考慮，噴孔中心分布圓大為好，但噴孔中心公布圓要受到噴頭尺寸的限制。綜合考慮取β=15176?！?76。(9) 確定噴孔傾角β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。在本例中取喉口直線段長度=5mm。由上式可求出 mm(5) 求噴孔出口直徑根據(jù)等熵流表，在M= 時，即，故噴孔出口直徑： (94)(6) 計算噴孔擴(kuò)張段長度,則擴(kuò)張段長度 (95)(7) 確定噴孔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。(3) 設(shè)計工況氧壓根據(jù)等熵流表，當(dāng)M=,；取噴頭出口壓力（為爐膛壓力，此處按近似等于大氣壓力計算），則噴口滯止氧壓： (92) 取設(shè)計工況氧壓近似等于滯止氧壓。綜合考慮，選取馬赫數(shù)M=。冶煉鋼種以碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼為主。圖91 M與Po、V之間的關(guān)系表91 M、V、P0之間的關(guān)系M氧射流出口溫度/K氧射流出口音速/m/sV/m/sP0/MPa備 注200161129104270242217195405485542582假定氧氣滯止溫度為290K, 50t轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭尺寸計算公稱容量50t轉(zhuǎn)爐設(shè)計氧槍噴頭尺寸。M值與滯止氧壓和噴頭出口壓力P的比值（P/）有確定的對應(yīng)關(guān)系。(3) 理論計算氧壓及噴頭出口馬赫數(shù)M理論計算氧壓（又稱設(shè)計工況氧壓）是指噴頭進(jìn)口處的氧氣壓強(qiáng)，近似等于滯止氧壓，它是噴頭設(shè)計的重要參數(shù)。本設(shè)計取65 Nm3/t.(2) 噴頭孔數(shù)現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐氧槍都用多孔噴頭。氧流量的精確計算應(yīng)根據(jù)物料平衡求得。而氧氣射流的參數(shù)主要由噴頭參數(shù)所決定。360，無極調(diào)速。 傾動裝置該處轉(zhuǎn)爐采用電動機(jī)一齒輪傳動方式。耳軸要受多種負(fù)荷的作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。 表85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24007608375爐殼與托圈的連接選用吊掛式連接裝置。 支承裝置托圈選取大型轉(zhuǎn)爐剖分式焊接托圈。驗算高徑比：=，符合要 求的范圍，也與取值相符。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。爐殼的材質(zhì)力求抗蠕變強(qiáng)度高、焊接性能又好的材料。根據(jù)50t轉(zhuǎn)爐爐襯襯材，本設(shè)計爐襯采用表83所示值。工作層用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。該層用鎂碳磚砌筑。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。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。 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%。(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。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A(chǔ)r； m3/(tmin）。min），則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達(dá)到足夠的攪拌強(qiáng)度。(1) 底氣用量在底部吹NAr、CO2等氣體時， m3/（t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(qiáng)攪拌，還考慮在轉(zhuǎn)爐底部噴吹小部分燃料與氧氣。通常又下面的經(jīng)驗式確定：= =(cm)式中 ——轉(zhuǎn)爐公稱容量，t。本設(shè)計取15。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。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。爐帽高度為： (84)=（）tan65176。小爐子取上限，大爐子取下限。本設(shè)計取爐帽傾角為65176。~68176。① 爐帽傾角。 (83)式中 、——分別為爐帽、爐身和熔池的容積；Vt——轉(zhuǎn)爐的有效容積，為、三者之和，取決于容量和爐容比。熔池體積和熔池直徑D及熔池深度h有如下的關(guān)系： (82)由可得：(m3) 將代入式(72)得：(m)(5) 爐身高度轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。~30176。設(shè)計中轉(zhuǎn)爐的公稱容量為50t，t取15min。(3) 熔池直徑 可按以下經(jīng)驗公式確定： (81)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81； t ——平均每爐鋼純吹氧時間，min，參見表82。小爐子取上限，大爐子取下限。從目前實際情況來看，~。(1) 爐容比爐容比系指轉(zhuǎn)爐有效容積與公稱容量之比值。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81)。8 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 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，開始研究的一項新煉鋼工藝。因為公稱容量50t的最大出鋼量為60t，所以在轉(zhuǎn)爐冶煉的同時超裝10%即出鋼量在55t時能達(dá)到設(shè)計要求。則所需的吹煉轉(zhuǎn)爐數(shù)為：因為=，所以采用50t轉(zhuǎn)爐，采用三吹二制時可以充分利用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。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。T2——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%。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)。 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。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)實踐中，往往采用“二吹二”或“三吹三”模式，同時公稱容量日趨大型化。所謂“三吹二”，就是保持二個轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，一個轉(zhuǎn)爐處于修爐或待用狀態(tài)；“二吹一”即一個轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，另一個轉(zhuǎn)爐處于修爐或待用狀態(tài)。表71 氧氣轉(zhuǎn)爐公稱容量系列轉(zhuǎn)爐公稱容量/t50100120150200最大出鋼量/t60120150180220鋼包容量/t60120150180220澆注吊車起重量/t100/32180/63/20225/63/20280/80/20360/100/20 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)。新建轉(zhuǎn)爐公稱容量按表51的系列選定。7 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(biāo)準(zhǔn)，叫做公稱容量。人們已經(jīng)進(jìn)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)計采用噴粉法脫硫。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。對高爐來講，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；對轉(zhuǎn)爐來講，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。根據(jù)本設(shè)計的條件，選擇在混鐵車中噴粉脫硅法。(2) 鐵水脫硅的方法：① 高爐鐵溝連續(xù)脫硅法。②減少脫磷劑用量，提高脫磷脫硫的效率。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。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。冶煉優(yōu)質(zhì)鋼或高合金鋼時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。鐵合金由鐵合金間運入轉(zhuǎn)爐車間的方式：對鐵合金用量不大的煉鋼車間、中小型煉鋼車間，一般是把鐵合金自卸式料罐用汽車或火車運到主廠房轉(zhuǎn)爐跨，再用吊車卸入車間鐵合金料倉，需要時經(jīng)稱量用鐵合金加料車經(jīng)溜槽加入鋼包。鐵合金在鐵合金間內(nèi)儲存、烘烤及加工成合格塊度，按鐵合金的品種和牌號分類存放，并相應(yīng)保存好出廠化驗單。各種散狀料存儲天數(shù)視具體情況而定，其中石灰料如本廠自產(chǎn)，以8—24小時的儲存即可，若外運入石灰一般為2～3天，以防變質(zhì)。轉(zhuǎn)爐車間大多在靠近主廠房附近設(shè)置底下料倉，它兼有部分儲存和轉(zhuǎn)運作用。其布置方式可根據(jù)外部供料條件和總圖布置確定。大型轉(zhuǎn)爐煉鋼車間一般自設(shè)散狀料場，并盡可能靠近轉(zhuǎn)爐。供應(yīng)系統(tǒng)包括散狀料場、地下(地面)料倉、由地下料倉送往主廠房的運料設(shè)施、轉(zhuǎn)爐上方高位料倉、稱量和加料設(shè)施。 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。但一般是廢鋼一次一斗裝入。廢鋼料斗容積的大小決定于每爐廢鋼的裝入量。由于本設(shè)計設(shè)有廢鋼加工站，所以存儲天數(shù)x取3日；所以，廢鋼堆場面積A＝表62　 不同類型廢鋼的堆積密度/t廢鋼堆場的面積取決于廢鋼存儲定額（天數(shù)），當(dāng)企業(yè)內(nèi)有自己的廢鋼加工站時，可考慮存儲1～3日，否則需存10～15日。較小的煉鋼車間的廢鋼堆場設(shè)在原料跨的一端。廢鋼中的硫、﹪，夾渣小于5﹪。另外對廢鋼中的易爆物和密閉容器要十分注意清理和處理，保證生產(chǎn)安全。這樣就可以將廢鋼比增加至18%左右。本設(shè)計選用公稱容量50t轉(zhuǎn)爐，而鐵水成分w(Si)=%～%、w(P)=%～%?；扈F車容量系列參考數(shù)據(jù)見下表：公稱容量/t150250300350400600裝鐵水量/ t新襯時150250300350400600舊襯時180290345400460690鐵水車全高/mm385043304300495052006200鐵水車最大寬度/ mm320035003400391641204770掛鉤間距/ mm154002100025400247002460032000轉(zhuǎn)向架數(shù)/個448888軸數(shù)/個81216161624最大軸重/ t364238424948表61 混鐵車系列參考數(shù)據(jù) 廢鋼供應(yīng)(1) 廢鋼加入量轉(zhuǎn)爐煉鋼中的廢鋼比一般在10%左右，因為廢鋼比隨爐容大小和鐵水中Si、P含量變化而變動?；扈F車的容量根據(jù)轉(zhuǎn)爐容量而定，一般為轉(zhuǎn)爐容量的整數(shù)倍，并與高爐出鐵量相適應(yīng)。混鐵車的形狀(見圖41)可保證有較小的熱損失。由于本設(shè)計采用3個120t的轉(zhuǎn)爐。兼有運送和貯存鐵水的兩種作用。因此，混鐵車在大中型轉(zhuǎn)爐煉鋼已被廣泛采用，由于其受鐵口有蓋，在運輸過程中熱損失較小，特別是高爐距離煉鋼車間較遠(yuǎn)時，用混鐵車更為有利。但混鐵爐需要多倒一次鐵，增加溫度損失，而且混鐵爐投資相對較大，占地也多。高爐鐵水直接熱裝入轉(zhuǎn)爐時又有混鐵爐和混鐵車兩種方式。經(jīng)計算，％～％，％～％，二者基本持平。熱效率　 =（++）/=%若不計算爐渣帶走的熱量時：熱效率　%表523　熱平衡表收 入支 出項 目熱量/kJ％項 目熱量/kJ％鐵水物理熱鋼水物理熱元素氧化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17957Mn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100合 計100應(yīng)當(dāng)指出，加