【正文】 ，反應(yīng)面積反而小，氧氣流股易沖刷爐壁，對(duì)爐襯壽命不利；而且導(dǎo)致廠房過高 ，基建費(fèi)用大，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩大，耗電大。因?yàn)楫?dāng)爐膛內(nèi)高 H 內(nèi) 和內(nèi)徑 D 確定后，再根據(jù)所設(shè)計(jì)的爐襯和爐殼厚度，高寬比也被確定。 高徑比的驗(yàn)算 高 徑 比是指轉(zhuǎn)爐爐殼總高 H 總 與爐殼外徑 D 殼 的比值。 轉(zhuǎn)爐爐殼各部位鋼板厚度如下表 35 所示。國(guó)內(nèi)用于制作爐殼的低合金高強(qiáng)度鋼有 16Mn、 14MnNb、 20g 等。所以設(shè)計(jì)時(shí)力求選用抗蠕變強(qiáng)度高、焊接性能好的材料。這些負(fù)荷必然使?fàn)t殼承受相應(yīng)的應(yīng)力，以致引起不同程度的變形。 爐底工作層厚度選 650mm，永久層 450mm。 根據(jù)表 34 和公稱容 量，對(duì)爐襯厚度進(jìn)行選擇： 爐身工作層厚度 出鋼側(cè) 650mm， 加料側(cè) 700mm,永久層 115mm，填充層 100mm。 轉(zhuǎn)爐各部位的爐襯厚度設(shè)計(jì)參考值如表 34 所示。 22 工作層是指與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件極其苛刻，目前多用鎂碳磚和焦油白云磚綜合砌筑。 填充層介于永久層和工作層之間，一般用焦油鎂砂搗打而成。其主要作用是保護(hù)爐殼。有些轉(zhuǎn)爐則在永久層和爐殼鋼板之間夾有一層石棉板絕熱層。以下。國(guó)外不少轉(zhuǎn)爐采用了 0176。 （ 2）出鋼口中心線水平傾角 β。 通常按下面的公式來確定： d 出 =（ 63+） 1/2 （ ） 式中 G 為轉(zhuǎn)爐公稱容量， t。時(shí)間縮短（即出鋼口過大），難以控制下渣，且鋼包內(nèi)鋼液靜壓力增長(zhǎng)過快，脫氧產(chǎn)物不易上浮。 出鋼口直徑?jīng)Q定出鋼時(shí)間，隨爐子容量不同而異。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。 本次設(shè)計(jì)中，取爐容比為： Vt/G= m3/t 由選定的爐容比為 ，可求出爐子的總?cè)莘e為： 21 V 總 =200=180m3； 則可得出爐身容積： V 身 =180 池V 帽V == 求出爐身容積，則可算得爐身高度： H 身 =（ 4V身） /（ πD2） =（ 4） /（ π） =5355m， () 則爐型內(nèi)高可算出： H 內(nèi) =H 帽 +H 身 +h=2700+5355+1585=9640mm。對(duì)于大型轉(zhuǎn)爐，由于采用多孔噴槍和頂?shù)讖?fù)吹，操作比較穩(wěn)定，因此在其他條件相同的情況下，爐容比有所減少。通常，鐵水比增大，鐵水中 Si、 S、 P 含量高，用礦石作冷卻劑以及供氧強(qiáng)度提高時(shí)，為了減少噴濺或溢渣損失，提高金屬收得率和操作穩(wěn)定性，爐容比要適當(dāng)增大。公稱容量以轉(zhuǎn)爐爐役期的平均出鋼量來表示。 爐容比及爐身尺寸的確定 爐容比是指轉(zhuǎn)爐有效容積 Vt 與公稱容量 G 之比值 Vt/G（ m3/t）。關(guān)于爐帽高度有如下公式： H 帽 = 21 （ DdD ） tanθ+H 口 （ ） 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： H帽 = 21 （ 53302560） tan60176。本設(shè)計(jì) 取 ??60? . （ 3） 爐帽高度 H 帽 : 為了維護(hù)爐口的正常形狀 ，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴(kuò)大，在爐口上部設(shè)有高度為 H 口 =300~400mm的直線段。177。如果角度值過大，砌磚錯(cuò)臺(tái)太長(zhǎng)容易脫落。一般爐口直徑為熔池直徑的 43％ ~53％ 較為適宜。 min） （ ） 則 h穿 =1145mm，它小于熔池的深度 h，則說明熔池深度合格。 查表，取 K=， t=20min，又已知 G=200t，則 53 30 ???? TGkDmm （ 2） 筒球型 熔池深度 h的 確定 : 2 D DVh C ?? () 熔池體積 Vc =G/? = 其中 ? =則 15 23 ?? ???h mm 熔池的穿透深度： h穿 =( 6Tq2o ) （ ） 式中 T—— 轉(zhuǎn)爐容量，此處為 200t q 2o —— 供氧強(qiáng)度， m3 /（ t 以下為計(jì)算熔池直徑的經(jīng)驗(yàn)公式： tGkD? () 式中， D—— 熔池直徑， m； G—— 新爐金屬裝入量， t，可取公稱容量； K—— 比例 系數(shù)， 參照 表 32 確定 ； t —— 平均每爐鋼純吹氧時(shí)間， min， 參照 表 33 確定 。熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)下金屬液面的直徑。 轉(zhuǎn)爐熔池尺寸的確定 轉(zhuǎn)爐爐型的各部分尺寸，主要是通過總結(jié)現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的實(shí)際情況，結(jié)合一些經(jīng)驗(yàn)公式并通過模型試驗(yàn)來確定。 則： N= 40 %853651440 ?? =11169 爐 /年 表 31 氧氣轉(zhuǎn)爐平均冶煉時(shí)間 公稱容量 /t 15 30 50 100~120 150 200 250 300 平均供氧時(shí)間 /min 12~14 14~15 15~16 16~18 18~19 19~20 20~21 21~22 平均冶煉時(shí)間 /min 25~28 28~30 30~33 33~36 36~38 38~40 40~42 42~45 （ 2）轉(zhuǎn)爐公稱容量 車間年產(chǎn)鋼水量 =nNq () 式中 n—— 車間吹煉爐座數(shù)，本設(shè)計(jì) 中經(jīng)常吹煉 轉(zhuǎn)爐座數(shù)為 兩 座 ，采用三吹二制。 根據(jù)要求，本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 435 萬噸 三 吹二制轉(zhuǎn)爐車間， （ 1）計(jì)算年出鋼爐數(shù) N，如下： N=121440TT =13651440T ?? 爐數(shù) /每年 () 式中 T1 —— 每爐鋼的平均冶煉時(shí)間， min/爐，該數(shù)值可參考表 31 T2 —— 年有效作業(yè)天數(shù)， d 1440—— 年非生產(chǎn)天數(shù)， d 365—— 一年的日歷天數(shù)， d ?—— 轉(zhuǎn)爐作業(yè)率， %，如下公式 18 ? =3652T 100%= 365365 3T? 100% 轉(zhuǎn)爐與連鑄機(jī)相配合，全連鑄時(shí)， ? =80%～ 90%，本車間取 ? =85%。爐型構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，平的熔池底較球型底容易砌筑。 （ 3）截錐型。在同樣熔池深度的情況下，熔池直徑可以比筒球型大，增加了熔池反應(yīng)面積，有利于去磷、硫。熔池由球缺體和倒截錐體兩部分組成。爐型形狀簡(jiǎn)單，砌筑方便，爐殼容易 制作 ， 我國(guó)最新新頒布的 YB9058— 92《煉鋼工藝設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》提出：≧ 150t的轉(zhuǎn)爐采用筒球型死爐底。 （ 1）筒球型。 由于爐帽和爐身的形狀沒有變化，所以通常按熔池形狀將轉(zhuǎn)爐爐型分為筒球型、錐球型和截錐型三種。經(jīng)計(jì)算，熱收入部分約占總熱收入的 %~%，熱支出部分約占總熱支出的 %~%，二者基本持平。 熱效率 η=（鋼水物理熱 +爐渣物理熱 +廢鋼吸熱） /熱收入總量 100% =（ Qg+Qr+Qf） /Qs100% =（ ++） /100% =% 若不計(jì)算爐渣帶走的熱量在內(nèi)時(shí)： 熱效率 η=（鋼水物理熱 ++廢鋼吸熱） /熱收入總量 100% =（ Qg+ Qf） /Qs100% =（ +） /100% =% 表 27 熱平衡表 收 入 支 出 項(xiàng) 目 熱量 /kJ % 項(xiàng) 目 熱量 /kJ % 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(jì) 合 計(jì) 16 應(yīng)當(dāng)指出，加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會(huì)對(duì)熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。（ 100+） 100%=% 將熱平衡計(jì)算結(jié)果列于表 27，如下。本計(jì)算取5%，則可得 : Qq=5% = （ 6）廢鋼吸熱 Qf：用于加熱廢鋼的熱量是剩余熱量，即 Qf=QsQgQrQxQbQq = = 所以，廢鋼加入量 Wf為： Wf=247。 表 26 某些物料的物理熱 項(xiàng) 目 參數(shù) /kJ 備 注 爐氣物理熱 [（ 145025） ]= 1450℃ 系爐氣和煙塵的溫度 煙塵物理熱 [（ 145025） +209]= 渣中鐵珠物理熱 [ （ 152025 ） +272+（ 16901520） ]= 1520℃ 系鋼水熔點(diǎn) 噴濺金屬物理熱 1[ （ 152025 ） +241+（ 16901520） = 合計(jì) Qx= （ 4）生白云石分解熱 Qb：根據(jù)其用量、成分和表 23 所示的熱效應(yīng)計(jì)算所得。根據(jù)其數(shù)量、相應(yīng)的溫度和熱容確定。 出鋼溫度 Tz=1520+50+50+70 =1690℃ 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(diǎn)的方法確定鋼水熔點(diǎn) Tg；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時(shí)的實(shí)際溫降（通常前者為 40~60℃ ，后者約為 3~5℃ /min，具體時(shí)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；最后由鋼水量和熱容算出物理熱。 Ql=14%90%11639+14%10%34834 = 所以熱收入總值為 Qs=Qw+Qy+Qc+Ql =+++ = 第二步：計(jì)算熱支出 Qz。SiO2 1620= Fe→ FeO 4250= 合計(jì) Qy 14 （ 3）煙塵氧化熱 Qc：由表 14 中給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得。 表 25 元素氧化熱和成渣熱 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱或成渣熱 /kJ 反應(yīng)產(chǎn)物 氧化熱或成渣熱 /kJ C→ CO 11639= Fe→ Fe2O3 6460= C→ CO2 34834= P→ P2O5 18980= Si→ SiO2 29202= P2O5→ 4CaO然后由鐵水溫度和生鐵熱容確定Qw，所需數(shù)據(jù)由表 21 和表 22 查得。 熱收入項(xiàng)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。 表 24 熔入鐵水中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值 元素 C Si Mn P S Al Cr N、H、O 在鐵水中的極限溶解度/% 無限 無限 熔 入 1%元素使鐵熔點(diǎn)降低值 /℃ 65 70 75 80 85 90 100 8 5 30 25 3 氦、氫、氧熔入使鐵熔點(diǎn)的降低值/℃ ∑=6 適用含量范圍 /% ＜1 ≤ 3 ≤15 ≤ ≤ ≤ 1 ≤18 計(jì)算步驟 以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)。SiO2） 成渣反應(yīng) 97133 1620 P2O5 （ P2O5） +4（ CaO） =（ 4CaOkmol1 ΔH/kJK） 1 反應(yīng)熱效應(yīng)見表 23，如下。kg1 218 272 209 209 209 液態(tài)或氣態(tài)平均熱容 / kJ（ kg 物料平均熱容見表 22，如下。鐵水的溫度根據(jù)任務(wù)書中要求獲得。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。 以上為本次設(shè)計(jì)的物料平衡的計(jì)算過程和結(jié)果。 計(jì)算誤差： 誤差 =（ ） 247。 11 表 116 焦粉生成產(chǎn)物表 碳燒損量 /kg 耗氧量/kg 氣體量 /kg 成渣量 /kg 碳入鋼量 /kg %25%= %= %75%= 由此可得冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表 117，如下。其加入量 W1為： W1=[（ ） %鋼水量 ]/（焦碳中的 C 含量 C 回收率） =（ %） /（ %75%） = 焦粉生成的產(chǎn)物如下表 116 所示。（ %75%） = 表 115 鐵合金中元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量 類別 元素 燒損量 /kg 脫氧量/kg 成渣量/kg 爐氣量 /kg 入鋼量 /kg 錳鐵 C %10%= （ CO2） %90%= Mn %20%= %80%= Si %25%= %75%= P %= S %= Fe %= 合計(jì) 硅鐵 Al %100%= Mn %20%= %80%= Si %20%= %75%= P %= S %= Fe %= 合計(jì)