【正文】 出鋼過程中避免下渣，并在鋼包內(nèi)加一些干凈的石灰粉，以避免回磷。合金的加入時間，一般在鋼水流出總量的 1/4 時開始，到流出 3/4 時加完。 脫氧制度及合金化 目前頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼絕大多數(shù)采用沉淀脫氧，對一些有特殊要求的鋼種還可以配合以包內(nèi)擴散脫氧（合成渣渣洗）和真空碳脫氧（真空處理及吹氬攪拌等）。拉碳法具有終 點鋼水氧含量和終渣 w(FeO)較低，終點鋼水含錳量較高、氧氣消耗較少等優(yōu)點。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 轉(zhuǎn)爐的自動控制可以達到準確控制吹煉過程和終點的目的，具有較高的命中率，經(jīng)驗控制經(jīng)常采用 ―增碳法 ‖和 ―拉碳法 ‖。有于脫磷比脫碳操作復(fù)雜，因此總是盡可能提前讓磷、硫去除到終點要求的范圍內(nèi)。利用礦石或鐵皮做冷卻劑時，由于他們同時又是化渣劑，加入時間往往與造渣同時考慮，多采用分批加入方式。冷卻劑的加入時間因條件不同而異。 放渣及留渣操作 目前，頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐的造渣操作有吹煉中途不放渣的 ―單渣法 ‖，中途放出部分爐渣的 ―雙渣法 ‖，以及將上爐的部分或全部終渣留在爐內(nèi)作為下一爐渣料的―雙渣留渣法 ‖， 本設(shè)計采用雙渣法。鐵礦石或其他固體氧化劑不應(yīng)一次加入過多，以免使熔池溫度劇烈下降，渣中 ∑(FeO)急劇增多。 為了避免爐渣的過分泡沫化，應(yīng)盡可能保持吹煉初期的熱量。如果熔池溫度較低，爐渣較粘，一旦碳開始劇烈氧化，泡沫渣將大量從爐口溢出，并產(chǎn)生強烈噴濺。 在開吹的初期，由于渣量很少和脫碳速度不大，熔池面上漲很少，爐渣的泡沫化不致造成溢渣和噴濺。 泡沫渣及其控制 在頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉的前、中期，提高爐渣中 ∑(FeO)的含量以加入石灰的熔化和促進去磷，產(chǎn)生泡沫渣是不可避免的，往往是在爐渣 ∑(FeO)高和熔池溫度較低時產(chǎn)生的。 （ 2）脫碳速度：脫碳速度越大，碳奪取爐渣中的氧越強烈，而且熔池攪拌越有力，促進爐渣中的氧化鐵向金屬中傳遞，爐渣氧化性大大減弱。在確保去硫、磷的條件下，加入白云石等含 MgO 的材料，適當(dāng)提高終渣的粘度，可以在終渣停吹時，部分粘附在爐襯內(nèi)表面，使?fàn)t齡延長。原因通常是爐渣的熔點與當(dāng)時的熔池溫度接近，熔池的溫度低于爐渣的液相線時，爐渣特別粘稠。（ [%Si]+[%P]） /（ %CaO） 有效 式中 R＝ ? ?? ? ? ?2 2 5%% 0 .6 3 4 %C a OS iO P O? 。（ %SiO2） 。R 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 造渣制度 爐渣堿度的控制與石灰加入量的確定 爐渣堿度是脫硫、脫磷能力的基本標(biāo)志，早期爐渣的堿度一般控制在 ～ 之內(nèi)，在冶煉含磷硫較高的原料和低磷硫的鋼種時，要提高堿度，一般控制在 ～ 。在爐渣化好后降槍脫碳，為避免在碳氧化劇烈反應(yīng)期出現(xiàn)返干現(xiàn)象，適當(dāng) 提高槍位，使渣中 w(FeO)保持在 10%~15%，以利于磷、硫繼續(xù)去除。 供氧制度 氧槍的結(jié)構(gòu)、類型和尺寸等確定后，吹煉過程中能夠調(diào)節(jié)的供氧參數(shù)是槍位和工作氧壓，氧槍操作首先應(yīng)滿足化渣快和不 ―返干 ‖的要求，同時，也要滿足減少噴濺，準確控制終點，以及延長爐齡的要求，變動槍位是目前控制吹煉過程的重要手段 ，槍位的變動主要由以下因素決定： （ 1）吹煉的不同時期 （ 2）熔池的深度 （ 3）造渣材料的加入量及其質(zhì)量 （ 4）鐵水溫度和成分 （ 5）噴頭結(jié)構(gòu) 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的熔池攪拌主要依靠底部吹氣和 CO 氣體產(chǎn)生的攪拌來實現(xiàn)，因此其頂吹的供氧壓力有所降低，槍位有所提高。 （ 3）應(yīng)與鋼包容量、澆鑄吊車起重能力、轉(zhuǎn)爐傾動力矩大小、鑄機拉速等相適應(yīng)。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 第 6 章 生產(chǎn)工藝設(shè)計 裝料制度 對于轉(zhuǎn)爐煉鋼，裝入量過大，會使噴濺增加，熔池攪拌不好，造渣困難，爐襯特別是爐帽壽命縮短，供氧強度也因噴濺大而被被迫降低，裝入量過小，則會使?fàn)t產(chǎn)量減少，所以確定裝入量時應(yīng)考慮以下因素： （ 1）保證合適的爐容比：通常波動在 ～ ，一般大于 。噴嘴布置在爐底 φ 1= 和 φ 2= 同心圓上，且相互成 45186。在本設(shè)計中，由于是 250t 轉(zhuǎn)爐，噴嘴數(shù)量選 5 個 ?？紤]到經(jīng)濟效益和產(chǎn)品需求，底部全部供氣，只是前期吹 N2，末期再改吹 Ar。最大供氣強度一般不超過 m3/()。 轉(zhuǎn)爐底部供氣構(gòu)件設(shè)計 底氣種類 本設(shè)計確定采用加強攪拌型，所以頂槍吹氧，底部吹惰性氣體和中性氣體N2 等。故 l2 的長度取決于爐子容量和煙罩尺寸。 氧槍長度的確定 氧槍全長包括下部槍身長度 l1 和尾部長度 l2。又中心氧管外徑為 219mm，則： 進水環(huán)縫截面積： F2=Q 水 /V 進 = 250/(6? 3600) = = 出水環(huán)縫截面積： F3=Q 水 /V 出 =250/（ 7? 3600） = = 所以，中層鋼管的內(nèi)徑為： ? ?? ? 22i22 ?????? F = = 選取中層管為 ? 2538 mm。后經(jīng)中層管外側(cè)流出。即外徑為 219 mm。 槍身各層鋼管 （ 1）中心氧管管徑 中心氧管是向噴頭輸送氧氣的通道，其直徑主要取決于氧氣在管道內(nèi)的流量和流速。 （ 2）收縮段長度與收縮段進口直徑應(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。則擴張段長度 L 擴為： L 擴 =（ d 出 – d 喉 ） /2tan4176。 噴孔其他幾何尺寸 （ 1）取噴孔喉口的直線段長度為 L 喉 = 8mm。 噴頭每個噴孔的氧氣流量為： q = Q /5=833/5 = 3m /min 取 CD = ， T0 =300 K ， P0 = = 2/kg cm ，代入下式，求出喉口直徑： 001 7 .6 4 /Dq C P A T? 喉 由此得到， d 喉 = 53mm。 為了保證氧氣流股有一定的沖擊面積與沖擊深度，使熔池內(nèi)盡快形成 乳化區(qū)，減少噴濺，提高成渣速度和改善熱效率，參照同類轉(zhuǎn)爐氧槍的使用情況，對250 t 轉(zhuǎn)爐噴孔數(shù)取 5 孔。 出口馬赫數(shù) Ma 是滯止氧壓 P0 和噴頭出口壓力 P 的比值，隨著出口馬赫數(shù)的增加，噴頭氧氣射流的出口速度 v 提高。 氧氣流量 氧氣 流量是指單位時間通過氧槍的氧量。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 第 5 章 氧槍及底部供氣構(gòu)件設(shè)計 氧槍設(shè)計 氧槍由噴頭、槍身和尾部結(jié)構(gòu)三部分組成。爐帽工作層采用二步煅燒鎂磚。工作層指與金屬、爐渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件及其苛刻。該層采用鎂磚砌筑。因爐襯修砌本設(shè)計采用上修法，所以爐身與爐底的聯(lián)結(jié)采用固定式。它是整個爐子的承載部分，受力最大。水冷爐口采用銷釘與爐帽連接，方便拆卸。本設(shè)計采用埋管式水冷爐口，即把蛇形鋼管埋鑄在鑄鐵的爐口圈內(nèi)。由于爐帽，特別是爐口受高溫作用易變形，所以普遍采用水冷爐口。其材質(zhì)應(yīng)具有較高的強度，本設(shè)計采用鍋爐鋼板和合金鋼板。 熔池體積 Vc 高徑比 H/D 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 爐殼設(shè)計 爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成。 表 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型參數(shù) 項目 符號 數(shù)值 項目 符號 數(shù)值 公稱容量 G 250t 爐殼外徑 D 轉(zhuǎn)爐全高 H 爐口直徑 D 出 爐型內(nèi)高 H 內(nèi) 爐帽傾角 Q 60186。 表 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度取值 爐襯各部分名稱 厚度取值 /mm 爐 帽 永久層 140 工作層 600 爐身（加料側(cè)） 永久層 140 工作層 800 爐身（ 出鋼側(cè)） 永久層 140 工作層 700 爐 底 永久層 400 工作層 620 爐殼 爐殼由鋼板制成，常用材質(zhì)有 16Mn 、 15MnTi 、 14MnNb 等。工作層是與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件苛刻，設(shè)計中用鎂碳磚砌筑。 永久層緊貼爐殼，修爐時不予拆除。 另外，一般出鋼口襯磚外徑為出鋼口直徑的 6 倍左右，出鋼口長度為其直徑的 7~8 倍，取 7，則 ： D 外 = cm ， L= 爐襯 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 通常爐襯由永久層、填充層和工作層組成，也有的轉(zhuǎn)爐不設(shè)填充層。 （ 1） 出鋼口中心線水平傾角 ? 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)爐出鋼口中心線水平傾角趨于減小，本設(shè)計中取 ? = 20176。 （ 4）爐身高度 H 身 2b2 44 D VVVDVH C身身 ?? ）（ 帽?? 式中 V身 、 V帽 、 CV ——分別為爐身、爐帽、熔池的容積。+ 350 = 2964 mm 爐身尺寸 （ 3）爐身直徑 轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 （ 1）爐口直徑 d 口 本設(shè)計中取取爐口直徑為熔池直徑的 46%，即 d 口 = 559046%=2571 mm。 熔池體積 CV = G / T=250/= 3m 則熔池深度： 2 30 D DVh ?? 池 爐帽尺寸 爐帽傾角 a 傾角過小，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定，容易倒塌；過大則出鋼時容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。 （ 2）熔池深度 h0 熔池深度是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時，從金屬液面到爐底的深度。 轉(zhuǎn)爐主要尺寸的確定 熔池尺寸 （ 1）熔池直徑 D 熔池直徑是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑。 高寬比 高寬比是指轉(zhuǎn)爐爐殼總高度與爐殼外徑的比值，是作為爐型設(shè)計的校核數(shù)據(jù)。 轉(zhuǎn)爐爐容比與高寬比 爐容比 爐容比 （ V/T） 是轉(zhuǎn)爐有效容積與公容量的比值，主要與供氧強度有關(guān)。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 第 4 章 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計 爐型設(shè)計的任務(wù)是確定所選爐型各部位的主要尺寸，據(jù)此繪出工程圖。 根據(jù)比例關(guān)系，用 1000/ 去乘以表 中各項，就可以得到噸鋼物料平衡表，如表 所示。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 富余熱量 =（ +++++++10166）= 1kJ 廢鋼熔化耗熱 =1[（ 152125） + + (16621521)= 則廢鋼加入量 = ／ = kg 熱平衡表 把全部熱收 入和熱支出匯總，得到熱平衡表 。在本設(shè)計中，取吹煉熱損失為熱量總收入的 5%，所以吹煉過程熱損失為：5% =。 （ 2）鐵水中元素氧化放熱和成渣熱 根據(jù)表 、表 、表 數(shù)據(jù)計算如下： [C]+1/2O2=CO 10950 = kJ [C]+O2=CO2 34520 = kJ [Si]+O2=SiO2 28314 = [Mn]+1/2O2=MnO 7020 = 2597kJ 2[P]+5/2O2=P2O5 18923 =1930kJ [Fe]+1/2O2=FeO 5020 = [Fe]+3/2O2=Fe2O3 6670 = kJ SiO2+2CaO=2CaOSiO2 2070 = kJ P2O5+4CaO=4CaO P2O5 5020 = kJ 總 計 （ 3）煙塵氧化放熱 （ 77%56/725020 + 20%112/1606670） = kJ 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 （ 4）爐襯中碳氧化放熱 5%（ 90%10950 + 10%34520） = kJ 因此，爐內(nèi)熱收入總量為： + + + = kJ 熱支出 （ 1）鋼水物理熱 鋼水熔點 Tf = 1539 (65 + 5 + 30 + 25) 4 = 1521℃ 取鋼水過熱度為 70℃ ，澆注過程溫降為 21℃ ，出鋼、吹氬、運輸、鎮(zhèn)靜過程溫 降為 50℃ （取值參考見高澤平《煉鋼工藝學(xué)》 P136），則 出鋼溫度 T = 1521 + 70 + 21 + 50 = 1662℃ 鋼水物理熱 = [(152125) + + （ 16621521） ] = kJ （ 2）爐渣物理熱 計算時取爐渣終點溫度與鋼水溫度相同。 （ 1）鐵水物理熱 鐵水凝固溫度 Tf 可用表達式 Tf = 1539–∑[%i]△