【正文】 所以適當(dāng)?shù)剡x取拉速是減少成本的根本措施。(2) 冶金長度 ≈液相深度max2VDL???????冶由上式可以看出，鑄坯的液相深度與鑄坯的厚度、拉速和冷卻強(qiáng)度有關(guān)，當(dāng)增加冷卻強(qiáng)度時(shí)有助于縮短液芯長度。因此，要決定鑄機(jī)的冶金長度，實(shí)現(xiàn)必須確定鑄坯的液相深度。在設(shè)計(jì)中常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算工作拉速： (101)SlfV?式中 ——工作拉速，m/min； ——鑄坯橫斷面周邊長， mm；l ——鑄坯橫斷面面積，mm2S ——速度換算系數(shù)；相關(guān)數(shù)據(jù)參照表 101f表 101 拉坯速度換算系數(shù)斷面形狀 小方坯 大方坯 板坯 圓坯f65～85 55～75 55～65 45～55則利用上式可計(jì)算出工作拉速：板坯： m/min；)(61 ????SlfV 大方坯： m/min；)(72lf 冶金長度鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)首先凝固成一層坯殼，中心仍為液相，液相穴的深度是指鋼水從結(jié)晶器液面開始到鑄坯全部凝固完畢所走過的路程。工作拉速應(yīng)該小于最大理論拉速。在一定的工藝條件下，為得到最好的經(jīng)濟(jì)效益，在尋求最佳拉速時(shí)，必須滿足兩個(gè)最基本的要求：一是鑄坯出結(jié)晶器下口時(shí)具有一定的坯殼厚度，以防止過大變形和拉漏；二是鑄坯內(nèi)、外部質(zhì)量良好。本設(shè)計(jì)中的端面 (250mm250mm)和(200mm1500mm)。 鑄坯斷面鑄坯斷面尺寸以其冷態(tài)時(shí)的尺寸表示，稱為鑄坯端面的公稱尺寸。 連鑄機(jī)主要參數(shù)的確定 鋼包允許澆鑄時(shí)間 ?????fGt式中 ——鋼包允許的最長澆鑄時(shí)間，min；axtG——鋼包的容量，t；?——質(zhì)量系數(shù)，對要求嚴(yán)格的鋼種 ?=10，要求較低的鋼種 ?=16，一般取 ?=10～12。(1) 弧形連鑄機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備高度較低，設(shè)備質(zhì)量輕，投資費(fèi)用低，設(shè)備的安裝和維護(hù)方便；由于設(shè)備高度低，鑄坯在凝固過程中承受的鋼水靜壓力相對較小，可減小坯殼因肚獨(dú)變形而產(chǎn)生的內(nèi)裂和偏析，有利于改善鑄坯質(zhì)量和提高拉速。 連鑄機(jī)機(jī)型選擇連鑄機(jī)按結(jié)構(gòu)的外形可分為立式連鑄機(jī)、立彎工連鑄機(jī)、多點(diǎn)彎曲的立彎式連鑄機(jī)、弧形連鑄機(jī)、多半徑弧形連鑄機(jī)和水平連鑄機(jī)等。真空脫氣時(shí)應(yīng)能使鋼水進(jìn)入后有適當(dāng)?shù)耐Ａ魰r(shí)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，即工作時(shí)侵入第 9 章 爐外精煉設(shè)備選型43鋼水的部分。 RH 精煉爐設(shè)備脫氣原理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。同時(shí)可以加入合金微調(diào)成分。 RH 精煉爐 RH 精煉爐的特點(diǎn)RH 設(shè)備( 圖 92)是真空裝置中最龐大、最復(fù)雜、投資最大的一種，但由于周期短，生產(chǎn)能力大、脫氣效果好，仍然是目前大多數(shù)大型轉(zhuǎn)爐車間首選的精煉設(shè)備。轉(zhuǎn)爐作為初煉爐時(shí)，因原始含氫量低，主要任務(wù)是脫硫與合金化，則只進(jìn)行埋弧、密封下加熱進(jìn)行還原精煉，吹氬攪拌即可，可使[S]≤%，∑[O]≤30ppm。除此之外還可以保溫度、升溫，作為煉鋼和連鑄之間的緩沖裝置，協(xié)調(diào)煉鋼和連鑄生產(chǎn)周期不匹配的矛盾，所以現(xiàn)代化的轉(zhuǎn)爐和電弧爐煉鋼車間都采用它作為精煉設(shè)備。 LF 精煉爐 LF 精煉爐的特點(diǎn)LF 精煉爐 (圖 91)在常壓下通過電弧加熱鋼包內(nèi)鋼水，并同時(shí)造高堿度合成渣精煉和底部吹氬攪拌。通過爐外精煉對鋼水進(jìn)行處理，能夠加快鋼水成分的穩(wěn)定，從而取得傳統(tǒng)熔煉爐所難以達(dá)到的冶煉標(biāo)準(zhǔn)。80??第 9 章 爐外精煉設(shè)備選型41第 9 章 爐外精煉設(shè)備選型 爐外精煉的功能鋼水爐外精煉又稱鋼水二次精煉,而各種精煉設(shè)備的冶金功能又是多種多樣的。smV/6?進(jìn) smV/7?出 出V進(jìn)又中心氧管外徑 ，則d13外進(jìn)水環(huán)縫截面積 ：2F222 ???進(jìn)水出水環(huán)縫面積 ： 223 ???出水所以，中層鋼管的內(nèi)徑： mcdFd )(422122 ?????外根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品規(guī)格選取中層鋼管為 。按式（96） ，管內(nèi)氧氣工況流量 smQTPo /????標(biāo)標(biāo)取中心管內(nèi)氧氣流速 ，則中心氧管內(nèi)徑：smV/Fdo ??????華北理工大學(xué)輕工學(xué)院40根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品規(guī)格，選取中心鋼管為 。則中心氧管內(nèi)徑0 1F （88）?114d?進(jìn)水環(huán)縫截面積： （89）進(jìn)水VQF2中層管內(nèi)徑： （810）?2124Fd??外 式中 ——中層管內(nèi)徑，m；2d——內(nèi)層管外徑，m；外1——進(jìn)水環(huán)形通道截面，m ；2F2——高壓冷卻水進(jìn)口流量，m /s；水Q3——高壓冷卻水進(jìn)水流速，一般選用 5～6m/s。0圖 82 氧槍示意圖中心氧管內(nèi)截面積： （87）oVQF01?第 8 章 轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù)計(jì)算39式中 ——中心氧管內(nèi)截面積，m ；1F2 ——管內(nèi)氧氣工況流量，m /s；0Q3 ——管內(nèi)氧氣流速，m/s，一般取 40～50m/s。參見圖 82。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。～176。(9) 確定噴孔傾角β多孔噴頭的各個(gè)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。??喉d?由上式可求出 ?喉(5) 求噴孔出口直徑根據(jù)等熵流表，在M= 時(shí)， ，?喉出 A即 ，故噴孔出口直徑： dd???? (84)(6) 計(jì)算噴孔擴(kuò)張段長度取擴(kuò)張段的半錐角 0,則擴(kuò)張段長度? (85)????喉出擴(kuò)(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(jì)工況氧壓根據(jù)等熵流表，當(dāng)M=, ；?oP（ 為爐膛壓力，此處按近似等于大氣壓力計(jì)算） ，則噴口MPaP10.?膛 膛滯止氧壓： (82). 取設(shè)計(jì)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。0 0華北理工大學(xué)輕工學(xué)院36圖81 M與Po、V之間的關(guān)系表 81 M、V 、P 0 之間的關(guān)系M 氧射流出口溫度/K 氧射流出口音速/m/s V/m/s P0/MPa 備 注200161129104270242217195405485542582假定氧氣滯止溫度為290K,爐內(nèi)環(huán)境壓力為 60t 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭尺寸計(jì)算公稱容量 60t 轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)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(jì)算氧壓及噴頭出口馬赫數(shù)M理論計(jì)算氧壓（又稱設(shè)計(jì)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(jì)的重要參數(shù)。本設(shè)計(jì)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(jì)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(dòng)裝置該處轉(zhuǎn)爐采用電動(dòng)機(jī)一齒輪傳動(dòng)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 75 設(shè)計(jì)中的托圈尺寸華北理工大學(xué)輕工學(xué)院34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。 支承裝置托圈選取大型轉(zhuǎn)爐剖分式焊接托圈。殼D驗(yàn)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(jì)爐襯采用表 73 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?yàn)r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(jì)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(jì)采用底部全程供氣，但是前期吹 N2，末期再改吹 Ar；供氣強(qiáng)度為 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(shí)，供氣強(qiáng)度小于 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(yàn)式確定：= =(cm)????G式中 ——轉(zhuǎn)爐公稱容量，t。本設(shè)計(jì)取 15 。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。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：口 (74)?帽 口dD???tan)(21=（）tan65176。本設(shè)計(jì)取爐口直徑為 。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。?爐帽傾角 一般為 60176。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。其直徑與熔池直徑是一致的，故須確定的尺寸是爐身高度 。當(dāng)球缺體半徑 R= 時(shí)，球缺體高= 的設(shè)計(jì)較多?？傻茫? m .?D(4) 熔池深度 h錐球型熔池倒錐度一般為 12176。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(shí)間推薦值轉(zhuǎn)爐容量/t ＜30 30～100 ＞100 備注冶煉時(shí)間/min28～32(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：括號內(nèi)數(shù)系吹氧時(shí)間參考值。本設(shè)計(jì)取高徑比：。(2) 高徑比轉(zhuǎn)爐高徑比，通常取 ～。從目前實(shí)際情況來看，轉(zhuǎn)爐爐容比一般取~。(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(diǎn)選用轉(zhuǎn)爐爐型為錐球型(適用于中小型轉(zhuǎn)爐見圖 71)。第 7 章 轉(zhuǎn)爐爐型選型設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù)計(jì)算29第 7 章 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)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(xiàng)新煉鋼工藝。因?yàn)楣Q容量 60t 的最大出鋼量為 70t，所以在轉(zhuǎn)爐冶煉的同時(shí)超裝 10%即出鋼量在 68t 時(shí)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 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?yàn)?=，所以采用 60t 轉(zhuǎn)爐，采用二吹二制時(shí)可以充分利用轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)。 表 62 氧氣轉(zhuǎn)爐平均冶煉時(shí)間公稱容量/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)爐公稱容量和轉(zhuǎn)爐工作制后，即可計(jì)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。 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： (61)11236540TN???式中 T1——每爐鋼的平均冶煉時(shí)間，min，該數(shù)值可參考表 62；本設(shè)計(jì)取 34min。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量及來源，以及運(yùn)輸、水、電、氣的供應(yīng)條件等進(jìn)行論證。本設(shè)計(jì)采用“二吹二”模式，即有 2 座轉(zhuǎn)爐。所謂“二吹二” ，就是保持二個(gè)轉(zhuǎn)爐同時(shí)生產(chǎn)。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