【正文】 熔池體積和熔池直徑 D 及熔池深度 h 有如下的關(guān)系： 23 D DVh ?? 池 。 ~30176。 設(shè)計中轉(zhuǎn)爐的公稱容量為 50t，取 K 為 ， t 取 15min。 (3) 熔池直徑 D 可按以下經(jīng)驗公式確定： 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計 28 tGKD? (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。本設(shè)計取爐容比為 。轉(zhuǎn)爐爐容比主要與供氧強(qiáng)度有關(guān)，與爐容量關(guān)系不大。 圖 81 常見轉(zhuǎn)爐爐型 (a)筒球型； (b)錐球型； (c)截錐型 主要參數(shù)的確定 本設(shè)計選用 氧氣頂吹 轉(zhuǎn)爐 (公稱容量 50t)。其優(yōu)越性在于爐子的高寬比略小于頂吹轉(zhuǎn)爐卻又大于底吹轉(zhuǎn)爐，略呈矮胖型；爐底一般為平底，以便設(shè)置底部噴口 。 而正常使用 2 座轉(zhuǎn)爐冶煉時的年總產(chǎn)量為： )(9362,1305536 %77365144021 tnNqW ??????? 綜上核算合格，采用 50t 轉(zhuǎn)爐和三吹二制生產(chǎn)。 要使該車間年產(chǎn)合格鋼坯約為 120 萬 t(10%鋼水損耗 )，則出鋼量應(yīng)在 132 萬 t 左右才能符合設(shè)計要求。 確定轉(zhuǎn)爐座數(shù)并核算年產(chǎn)量 假設(shè)選定公稱容量 50t 轉(zhuǎn)爐； 其中 T1取 30 分鐘； η取 77%；又知年產(chǎn)合格鋼量 120 萬 t。 表 72 氧氣轉(zhuǎn)爐平均冶煉時間 公稱容量 /t ＜ 30 30~100 ＞ 100 備注 平均供氧時間 /min 12~16 14~18 16~20 平均冶煉時間 /min 28~32 32~38 38~45 計算年產(chǎn)鋼量 在選定轉(zhuǎn)爐公稱容量和轉(zhuǎn)爐工作制后，即可計算出車間的年產(chǎn)鋼水量： nNqW? (72) 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。 計算年出 鋼爐數(shù) 每一座吹煉轉(zhuǎn)爐的年出鋼爐數(shù) N 為： 112 36514401440 TT TN ???? (71) 確定轉(zhuǎn)爐座數(shù)并核算年產(chǎn)量 26 式中 T1——每爐鋼的平均冶煉時間， min，該數(shù)值可參考表 72；本設(shè)計取 34min。在選定轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)時，要根據(jù)產(chǎn)品、產(chǎn)量的需求和原料資源儲量及來源，以及運輸、水、電、氣的供應(yīng)條件等進(jìn)行論證。 本設(shè)計采用“ 三吹 二” 模式 ，即有 3 座轉(zhuǎn)爐。 “ 三吹二 ” 制與 “ 二吹一 ” 制比較，前者爐座利用率高，操作頻 率高，可達(dá) 66%以上；后者車間布置相對簡單，而轉(zhuǎn)爐爐容量較大。即采用 “ 三吹二 ”制或 “ 二吹一 ” 制。當(dāng)前，設(shè)備容量大型化已成為氧氣轉(zhuǎn)爐發(fā)展。 我國轉(zhuǎn)爐公稱容量一般用一個爐役期內(nèi)的平均爐產(chǎn)鋼水量來表示。 本設(shè)計選用石灰系溶劑精煉法脫磷。 脫 磷 磷是絕大多數(shù)鋼種中的有害元素，對于低溫、海洋用鋼、高壓管線鋼等，除需要含硫量很低外，還要求磷含量小于 %或 %。噴粉法具有操作簡單靈活方便、處理鐵水量大、費用低冶金效果好等優(yōu)點。鐵水爐外脫硫與煉鐵煉鋼爐脫硫相結(jié)合，可以對鐵水實施深度脫硫，從而為轉(zhuǎn)爐冶煉超低硫鋼創(chuàng)造條件。 脫硫 鐵水爐外脫硫是降低煉鐵和煉鋼爐脫硫負(fù)擔(dān)、簡化操作和提高煉鐵煉鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的有效途徑。 ② 在混鐵車或鐵水包中噴粉脫硅法。 ③ 對于含釩和含鈮等特殊鐵水，預(yù)脫硅可為富集 V2O5和 Nb2O5等創(chuàng)造條件。 脫硅 (1) 鐵水脫硅的目的： ① 減少轉(zhuǎn)爐石灰用量，減少渣量和鐵損在鐵水含 %P 和 %S 的條件下，鐵水中硅從 %下降到 %時，煉鋼石灰消耗量可以從 42kg/t 減少到 18kg/t，渣量從 鐵水預(yù)處理方案 24 110kg/t 減少到 42kg/t，而且吹煉平穩(wěn)沒有噴濺，金屬收得率提高 %～ %。 鐵水預(yù)處理技術(shù)從上個世紀(jì)六、七十年代發(fā)展起來到現(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各國，用于提高鐵水質(zhì)量，其技術(shù)也 已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，目前可以用于鐵水預(yù)處理的技術(shù)不下二、三十種。 鐵水預(yù)處理方案 鐵水預(yù)處理指鐵水進(jìn)入煉鋼爐之前所進(jìn)行的某種處理，可以分為普通鐵水和特殊鐵水預(yù)處理。大型轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的鐵合金 供應(yīng)采用類似于散狀系統(tǒng)的全膠帶供料系統(tǒng)，這種系統(tǒng)工作可靠，運輸量大機(jī)械化程度高，對于需要鐵合金品種多、用量大的煉鋼車間特別適合。儲存面積主要決定于鐵合金的日消耗量、堆積密度及儲存天數(shù)。 鐵合金 供應(yīng) 鐵合金的供應(yīng)一般由煉鋼廠鐵合金間、車間鐵合金料倉及稱量和運輸設(shè)施、向鋼包加料設(shè)施等幾部分組成。地下料倉有地下式、地上式和半地下式三種，以前者較多，可便于火車或汽車或運輸帶自動卸料。各種散狀材料的儲存量可根據(jù)具體情況按10～ 30 天考慮。此外，還有與煉鐵車間和轉(zhuǎn)爐車間石灰窯料場共用的。 為保證轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)，應(yīng)設(shè)散狀料堆場。品種多，批量小，批數(shù)多，要求迅速、準(zhǔn)確、可靠地供料。廢鋼料斗容積 Ｖ (m3)計算式如下： Ｖ＝fnq?＝ %1855 ??? ＝ (m3) 式中 q——每爐加入廢鋼量， t； n——料斗裝滿系數(shù)，取 ； f——每爐加入廢鋼的斗數(shù)； ? ——廢鋼堆積密度， t/m3 。對于廢鋼比較大的大型轉(zhuǎn)爐，也可考慮、分成幾個料斗。m3 廢鋼類型 料場內(nèi) 料斗內(nèi) 切屑及捆扎的輕廢鋼 ～ ～ 中型廢鋼 ～ ～ 重廢鋼 生廢鋼 廢鋼入爐一般通過廢鋼料斗，由普通吊車像兌水那樣裝入轉(zhuǎn)爐。廢鋼堆場面積 A（ m2）可按下式估算： 公稱容量 /t 150 250 300 350 400 600 裝鐵水量 / t 新襯時 150 250 300 350 400 600 舊襯時 180 290 345 400 460 690 鐵水車全高 /mm 3850 4330 4300 4950 5200 6200 鐵水車最大寬度 / mm 3200 3500 3400 3916 4120 4770 掛鉤間距 / mm 15400 21000 25400 24700 24600 32021 轉(zhuǎn)向架數(shù) /個 4 4 8 8 8 8 軸數(shù) /個 8 12 16 16 16 24 最大軸重 / t 36 42 38 42 49 48 原料供應(yīng) 22 ?HQxA ? 式中 Q——每日所需廢鋼量， t/d，本設(shè)計取 Q≈800t/d； x——廢鋼儲存定額（天數(shù)）， d； H——廢鋼儲存充許高度，有坑時包含坑的深度，可按平均堆高 ～ ，本設(shè)計取 H=； ?——廢鋼堆積密度， t/m3，可參考表 62 選取 ， ? = t/m3。廢鋼間面積的大小決定于廢鋼需要的堆存用的面積、鐵路條數(shù)、料槽（或料坑）位置及稱量設(shè)備占用的面積，高度取決于工藝操作所需要的吊車軌面標(biāo)高。 大型轉(zhuǎn)爐煉鋼車間通常設(shè)單獨的廢鋼間，按每爐需用量裝入廢鋼料斗運到爐前。 對外形尺寸和單重過大的廢鋼，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行解體和切割，單塊廢鋼的單重應(yīng)小于 噸，最大廢鋼邊長應(yīng)小于 倍爐口直徑，應(yīng)盡量減少輕 薄廢鋼入爐用量。 (2) 廢鋼存放注意事項 廢鋼應(yīng)盡量分類存放，特別是含合金元素的廢鋼。相對較 高 ，利于增加廢鋼冶煉，于是本設(shè)計考慮采用二次燃燒氧槍在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底部噴吹部分燃料。為了增加廢鋼 在轉(zhuǎn)爐冶煉中的比例 ，除 了 在轉(zhuǎn)爐 煉鋼過程 中使用高 溫 鐵水外，還 可以采用二次燃燒氧槍在復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底部噴吹部分燃料 ， 增加轉(zhuǎn) 爐內(nèi)熱量 。轉(zhuǎn)爐煉鋼車間所需混鐵車臺數(shù) N(臺 )計算式 如下： ?? 22m ax NQnc PPN ??? (61) 式中 maxP ——高爐鐵水最高日產(chǎn)量， t/d； Q ——混鐵車容量， t； n——混鐵車裝滿系數(shù)，可取 ； c——混鐵車日周轉(zhuǎn)次數(shù)，一般取 2～ 3次 /d； ? ——混鐵車作業(yè)率，約取 ； 2P ——鋼錠 模車間所需鐵水量， t/d； 5 原料供應(yīng)及鐵水預(yù)處理方案 21 2N ——鋼錠模車間所需混鐵車臺數(shù)?；扈F車裝有傾動機(jī)構(gòu)，可使?fàn)t身轉(zhuǎn)動向外倒鐵，因此，不需建設(shè)專門的廠房，只需在主廠房內(nèi)留出必要的倒鐵水位置。綜合考慮，采用混鐵車供應(yīng)鐵水。采用混鐵車供應(yīng)鐵水的優(yōu)點： (1) 投資?。ú涣斫ɑ扈F爐、鐵水罐和起重 吊車數(shù)量可減少） ； (2) 作為鐵水運輸設(shè)備比較適應(yīng)高爐大型化 ； (3) 從高爐向轉(zhuǎn)爐運送鐵水溫降小，減少鐵水轉(zhuǎn)移過程的熱損失，鐵水粘罐損失少 ； (4) 操作簡便、維修費用低。 混鐵車即混鐵爐型鐵水罐車。隨著高爐的大型化和煉鐵操作的精確化，高爐鐵水成分波動減小；又因轉(zhuǎn)爐的大型化，混鐵爐的混合作用已不明顯。采用混鐵爐時能保持鐵水成分和溫度均勻穩(wěn)定，有利轉(zhuǎn)爐吹煉。 原料供應(yīng) 20 5 原 料 供應(yīng) 及鐵水 預(yù)處理方案 原料 供應(yīng) 鐵水供應(yīng) 鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要材料，一般 在新建 鋼鐵廠 時 彩 高爐直接供應(yīng)。對轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來說，所用鐵合金種類有限，數(shù)量也不多。本計算取 5％，則得 Qq＝ 5 ％＝ (6) 廢鋼吸熱 Qf 用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即 Qf＝ QS－ Qg－ Qr－ Qx－ Qb－ Qq =－ － － 22994－ － = 故廢鋼加入量 fW 為： fW ＝ ? ? ? ?? ?? ? 2 6 0 0 ???????? ＝ 即廢鋼比為： %% ??? 4 轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計算 19 熱平衡計算結(jié)果列于表 523。 表 522 某些物料的物理熱 項 目 參 數(shù) /kJ 備 注 爐氣物理熱 [(1450－ 25)]=17957 1450℃ 系爐氣和煙塵的溫度 煙塵物理熱 [(1450－ 25)+209]= 渣中鐵珠物理熱 6% [(1520 － 25)+272+(1692 －1522)]= 1522℃ 系鋼水熔點 噴濺金屬物理熱 1[(1522－ 25)+272+(1692－ 1522)]= 合計 Qx＝ 22994 (4) 生白云石分解熱 Qb 根據(jù)其用量、成分和表 519 所示的熱效應(yīng)計算的。根據(jù)其數(shù)量、相應(yīng)的溫度和熱容確定 。 TZ＝ 1522＋ 50＋ 50＋ 70＝ 1692℃ 式中， 50、 50、 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。 (1) 鋼水物理熱 Qg 先按求鐵水熔點的方法確定鋼水熔點 Tg ；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時的實際溫降 (通常前者為 40～ 60℃ ，后者約為 3～ 5℃ /min，具體時間與盛鋼桶大小和澆注條件有關(guān) )以及要求的過熱度 (一般為 50～ 90℃ )確定出鋼溫度 TZ ；最后由鋼水熱容算出物理熱。 CQ ＝ (75％ 56/724250+20%112/1606460)= (4) 爐襯中碳的氧化熱 1Q ＝ 14％ 90％ 11639＋ 14％ 10％ 34834＝ 故熱收入總量為 SQ = WQ ＋ yQ ＋ CQ ＋ 1Q ＝ +++= 第二步：計算熱支出 ZQ 。P 2O5 4880= Mn→MnO 6594= SiO2→2CaO tT =1536－ (100+8+0. 55+30+25)－ 6=1111 (℃ ) WQ =100 [(1111－ 25)+218+(1285－ 1111)]=(KJ) (2) 元素氧化熱及成渣熱 yQ 由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng) (見表 519)可以算出，其結(jié)果列于表 521。 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。SiO2) 成渣反應(yīng) － 97133 － 1620 P2O5 (P2O5)+4(CaO)=(4 CaOk mol1 ?? /kJ K） 融化潛熱 kJ/㎏ 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱熔 kJ/（㎏其他工藝參數(shù)參照物料平衡選取。 表 516 總物料平衡表 收入 支出 項目 質(zhì)量 /㎏ % 項目 質(zhì)量 /㎏ % 鐵水 鋼水 ++= 廢鋼 爐渣 ++= 石灰 爐氣 ++= 螢石 噴濺 輕燒白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 錳鐵 硅鐵