【正文】 間所需混鐵車臺數(shù)N計算如下[7]： 式中 ——高爐鐵水量最高日產(chǎn)量； ——混鐵車容量,取500；——混鐵車裝滿系數(shù)，；——混鐵車日周轉(zhuǎn)次數(shù)，取2～3 次/d；——混鐵車作業(yè)率，；——鋼錠模車間所需鐵水量， t/d；——鋼錠模車間所需混鐵車臺數(shù)；由于本設(shè)計中工廠沒有鑄鋼錠模車間則，二項略去，若每爐鋼冶煉時間為42分鐘，則高爐鐵水最高日產(chǎn)量約為： 則所需混鐵車臺數(shù) 故所需混鐵車臺數(shù)為10。第7章 車間主要設(shè)備的設(shè)計 原料跨主體設(shè)備 混鐵車的設(shè)計，其形狀可保證有較小的熱損失。為了保證合金熔化和攪拌均勻，同時吹氬攪拌。本設(shè)計鋼種采用鋼包內(nèi)脫氧，即在出鋼過程中將全部合金加到鋼包內(nèi)，這種方法簡便，大大縮短了冶煉時間，而且能提高合金元素的收得率。轉(zhuǎn)爐出鋼時間約2～6min，應(yīng)采用紅包出鋼和擋渣出鋼法。增碳法省去倒爐、取樣及隨后的補吹時間，因而生產(chǎn)率高，終渣w(FeO)高，化渣耗，去磷率高，熱量收入較多，有利于增加廢鋼用量。這樣，終點控制便簡化為脫碳和鋼水溫度控制，所以把停止吹氧又稱為“拉碳”，從廣義上講，終點控制應(yīng)包括所有影響鋼質(zhì)量的終點操作和工藝因素控制。 終點控制和出鋼終點控制是轉(zhuǎn)爐吹煉末期的重要操作。由于廢鋼在吹煉時加入不方便，通常是在開吹前加入。 溫度制度溫度控制的辦法主要是適時的加入需要數(shù)量的冷卻劑，以控制好過程溫度，并為直接命中終點溫度提供保證。采用軟燒石灰，可降低化渣所需要的∑(FeO)含量，爐渣流動性也好，可使爐渣泡沫化程度減小，鐵水含硅量降低可以減少渣量，減輕泡沫渣危害。在鐵水溫度較低時，應(yīng)先提溫，待溫度上升后，再提槍化渣。吹煉末期，脫碳速度下降，熔池溫度升高，爐渣的泡沫化程度隨之減小。隨著吹煉的進行，渣量迅速增大，在采用高∑(FeO)化渣時，爐渣的泡沫化程度迅速增大。目前對泡沫渣還不能完全控制，通常在吹煉中期或稍微偏前一些，泡沫化程度達到最大值，～。（3）溫度對爐渣的氧化性是間接的，熔池溫度低而使金屬和爐渣粘度增大，爐渣向金屬傳遞氧和金屬吸收射流的氧減慢，爐渣的氧化性增強。 爐渣氧化性的控制用渣中氧化鐵的活度表示爐渣的氧化性使最合理的，因為渣中的氧化鐵不會呈自由狀態(tài)存在，但是，由于確定的數(shù)值相當復(fù)雜，因此一般只用于研究工作，生產(chǎn)中普遍用氧化鐵的濃度表示爐渣的氧化性，影響爐渣氧化性的主要因素：（1）槍位和氧壓：在一定的供氧強度下，槍位提高或氧壓降低時，爐渣的氧化性增強。此時，提高渣中CaF∑(FeO)、MnO 、MgO等含量都能使爐渣熔點降低，流動性改善。 爐渣粘度的控制過粘的爐渣去除磷、硫緩慢，含有大量的金屬珠，降低鋼水的收得率；過稀的爐渣則強烈侵蝕爐襯。當鐵水中含磷較高并假定金屬料中含磷量的90％氧化進入爐渣，則石灰加入量按下式計算：石灰加入量＝1000R1000 /（%CaO）有效 kg/t金屬料式中 R=；（%CaO）有效＝（%CaO）R 石灰加入量主要根據(jù)鐵水中硅磷含量和爐渣堿度確定 在鐵水含磷量較低，采用單渣法和廢鋼做冷卻劑時，石灰加入量可按下式計算：石灰加入量=[%Si]在接近終點時再降槍加強熔池攪拌，繼續(xù)脫碳和均勻熔池成分和溫度，降低終渣w(FeO)含量。本設(shè)計采用高—低—高—低的恒壓變槍操作：開吹時采取高槍位化渣，使渣中w(FeO)達25%~30%，促進石灰熔化，盡快形成具有一定堿度的爐渣，增大前期脫磷和脫硫效率，同時也避免酸性渣對爐襯的侵蝕。本設(shè)計采用分階段定量裝入，大體上保持了比較適當?shù)娜鄢厣疃群脱b入量的相對穩(wěn)定性[6]。（2）要有合適的熔池深度：合適的熔池深度應(yīng)大于頂槍氧氣射流對熔池的最大穿透深度的一定尺寸。分布，即偏心軸布置。 底吹元件布置底吹噴嘴布置應(yīng)使底吹和頂吹產(chǎn)生的熔池環(huán)流運動同向，且使熔池攪拌均勻時間最短，以此獲得最佳的攪拌效果。 供氣構(gòu)件本設(shè)計采用環(huán)縫式噴嘴，在環(huán)縫中設(shè)有許多細金屬管，它兼有透氣磚和噴嘴的優(yōu)點，適用于噴吹各種氣體和粉劑，還簡化了細金屬管磚的制作工藝，是很有發(fā)展前途的一種供氣構(gòu)件。全程吹A(chǔ)r，成本太高；全程吹N2，又會增加鋼中的氮。 底氣用量采用底吹NAr、CO2等氣體時，()時，其冶金特征已接近頂吹法；~()；則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達到足夠的攪拌強度。本設(shè)計取氧槍總長為24m，氧槍工作行程18m。氧槍尾部裝有氧槍把持器、冷卻水進出管接頭、氧氣管接頭和吊環(huán)等。同理，外層管內(nèi)徑： = = 選取外層管為2808mm。根據(jù)生產(chǎn)實際經(jīng)驗，選取氧槍冷卻水耗量Q水= 250/h，冷卻水進水速度 ，出水速度。（2）中、外層鋼管管徑高壓冷卻水從中層管內(nèi)側(cè)進入，經(jīng)噴頭頂部轉(zhuǎn)彎180176。管內(nèi)氧氣工況流量為：= 取中心氧管內(nèi)氧氣流速V1 = 50 m/s ，則中心氧管內(nèi)徑為：==223mm根據(jù)標準熱軋無縫鋼管產(chǎn)品規(guī)格，選取選取中心鋼管為2198 mm。（3）確定噴孔傾角 按照經(jīng)驗在本設(shè)計中取噴孔傾角為15176。 = 114mm。擴散段的半錐角為4176。 噴孔出口直徑根據(jù)等熵流表，在Ma = 2 時，即：則： d出 = 69mm。 （2）設(shè)計工況氧壓P0(近似等于滯止氧壓) 根據(jù)等熵流表（見王令?！稛掍搹S設(shè)計原理》附錄Ⅰ），當Ma = 2 時，P/ P0 = ，取P = P膛 =0. 101MPa，則工況氧壓為： P0 = （3）計算喉口直徑。設(shè)計中取Ma = 。其計算根據(jù)物料平衡求得，如前面的計算結(jié)果，每噸鋼的耗氧量為60m3，吹氧時間為18min，則通過氧槍的氧氣流量為：Q = 60250/18= 833m3/min 工況氧壓和喉口直徑（1）選用噴孔出口馬赫數(shù)Ma與噴孔數(shù)。噴頭常用紫銅制成；槍身由三層無縫鋼管套裝而成；尾部結(jié)構(gòu)連接輸氧管和冷卻水進出軟管。 砌筑轉(zhuǎn)爐爐襯選擇磚型時應(yīng)考慮一下一些原則：（1）在可能條件下，盡量選用大磚，以減少磚縫，還可提高筑爐速度，減輕勞動強度；（2）力爭砌筑過程中不打或少打磚，以提高磚的利用率和保證磚的砌筑質(zhì)量；（3）出鋼口用高壓整體型專用磚，更換方便、快捷；爐底用帶弧形的異型磚；（4）盡量減少磚型種類。該層采用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。填充層介于永久層和工作層之間，采用焦油鎂砂搗打而成，其主要功能是減輕爐襯受熱膨脹時對爐殼產(chǎn)生擠壓和便于拆除工作層。 爐襯各層填充材料選擇 永久層緊貼爐殼，修爐時一般不予拆除，其主要作用是保護爐殼。爐底為球冠形，其強度優(yōu)于截錐形。爐身制成圓柱形。其特點是使用安全，但制作難度較大。這樣既能提高爐帽壽命，又能減少爐口粘渣。爐帽制成截圓錐形。主要承受鋼水、爐渣及耐材的靜載荷，以及金屬料沖擊，熱應(yīng)力作用。有效容積Vt263m3爐帽高度H帽爐容比Vt/G爐身高度H身熔池直徑D出鋼口直徑d出熔池高度h0出鋼口傾角20186。爐殼鋼板厚度有如下經(jīng)驗公式：爐身：δ2=（～）D殼 ,取δ2=60mm；爐帽：δ1=（～）δ2 取δ1=65mm ；爐底：δ3=(～)δ2 取δ3=65mm； 高徑比確定，~。各層厚度參考高澤平《煉鋼工藝學(xué)》。其主要作用是保護爐殼，用鎂磚砌筑。在本設(shè)計中不設(shè)填充層。.（2）出鋼口直徑d口 = cm式中 T——轉(zhuǎn)爐公稱容量，t 。其中： =（）（++）+ = m3所以H身 = 6673 mm 出鋼口尺寸出鋼口內(nèi)口一般設(shè)在爐帽與爐身交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時其位置最低，便于鋼水全部出凈。其直徑與熔池直徑一致，即為D。 （2）爐帽高度H帽取爐口上部直線段高度H口 = 350 mm，則爐帽高度為：H帽 = 1/2（Dd口）tan+H口= 1/2（55902571）tan60176。在本設(shè)計中取a=60176。對于筒球型熔池，熔池體積與熔池直徑存在如下關(guān)系： 。可根據(jù)公式：式中 G ——新爐金屬裝入量，t；（裝入量 = 出鋼量/鋼水收得率）t ——吹氧時間，min，取18min；K——比例系數(shù)，；則熔池直徑為D =5590 mm。~，大爐子取下限。250t轉(zhuǎn)爐采用多孔噴槍噴吹，操作比較穩(wěn)定， m3/t。 轉(zhuǎn)爐爐型的選擇本設(shè)計為250t的小型轉(zhuǎn)爐，選用桶球型爐底。 噸鋼物料平衡表收入支出項目質(zhì)量/kg%項目質(zhì)量/kg%鐵水978鋼水1000廢鋼爐渣石灰爐氣螢石煙塵白云石噴濺爐襯鐵珠氧氣氮氣礦石合計合計金屬收得率 = 鋼水質(zhì)量/(鐵水+廢鋼) =1000/（978+）=％。 熱平衡表熱收入熱支出項目熱量/kJ%項目熱量/kJ%鐵水物理熱鐵水物理熱元素放熱和成渣熱爐渣物理熱C礦石分解熱Si14157煙塵物理熱Mn2597爐氣物理熱P1930鐵珠物理熱Fe噴濺物理熱SiO2吹煉熱損P2O5廢鋼熔化熱煙塵氧化放熱爐襯碳放熱共計100共計100熱效率 =(鋼水物理熱 + 礦石分解熱 + 廢鋼熔化熱)/熱收入100% =（ + +）/100% = % 噸鋼物料平衡廢鋼加入之后，忽略廢鋼中含硅、錳元素的氧化損失， kg，（+），即使用100kg鐵水、。（9）廢鋼耗熱總的熱收入減去熱支出，得到的富余熱量用加入廢鋼來調(diào)節(jié)。爐渣物理熱 = [（166225）+ ] = kJ（3）礦石分解吸熱 1 (%56/725020 + 45%112/1606670 + ) = kJ（4）煙塵物理熱 [(145025) + ] = kJ（5）爐氣物理熱 (145025) = kJ（6）渣中鐵珠物理熱[(152125) + + (16621521)] = kJ（7）噴濺金屬物理熱 1[(152125) + + (16621521)]= kJ（8）吹煉熱損失吹煉過程熱損失包括爐體和爐口的熱輻射、對流、和傳導(dǎo)傳熱、冷卻水帶走熱等。K，； Tf、T——分別為冷卻劑（生鐵）的熔點和熔池溫度，K；。 熱收入 熱收入主要是鐵水的物理熱和元素氧化的化學(xué)熱。 爐氣量及成分成分質(zhì)量/kg體積/ m3體積/%CO + CO2 + ++SO2H2O + N2O2總計100 物料平衡表把以上各種物質(zhì)的總收入和總支出匯總起來。其中：CO來源于鐵水和爐襯中的碳氧化；CO2來源于鐵水、爐襯中碳氧化，以及白云石和石灰石中的燒減量；SO2來源于鐵水中硫氧化；H2O來源于礦石和螢石中；N2來源于供氧時被帶入。由于氧氣不純，%的氮氣，故供氧時帶入的氮氣為： % = kg，其體積量為： 。故可得到：渣中鐵珠量 = 8% = kg；噴濺損失量 = 100 1% = kg；煙塵鐵損失量 = 100 %（77%56/72 + 20%112/160）= kg；元素氧化損失 = kg； （見表36）吹損總量 = + + + = kg； 鋼水量 = 100 – = kg 氧氣消耗量計算1）元素氧化耗氧 = kg；（）；2）煙塵鐵氧化耗氧 = 100%（77%16/72 + 20%48/160）= kg；3) 爐襯中碳氧化耗氧 = kg；（）。（Fe2O3）= = .。 由此可知：（FeO）= 10% = kg, （Fe2O3）= 5% = kg。即：[C]+1/2O2=CO：氧化產(chǎn)物CO量為：90%28/12 = kg 耗氧量為：90%16/12 = kg[C]+O2=CO2：氧化產(chǎn)物CO2量為：10%44/12 = kg 耗氧量為：32/44 = kg共消耗氧量=+ = kg5）石灰加入量：根據(jù)鐵水成分，取終渣堿度R=.石灰加入量 = （∑(SiO2)R 白云石帶入CaO量)/%CaO有效100 = （ – ）/(88 – ) 100= 石灰加入量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgCaO88% = SiO2% = MgO% = S% = Al2O3% = 燒減% = 其中： [S]+(CaO)=(CaS)+[O]生成的(CaS) = 72/32 = 6）渣中的鐵氧化物：對于冶煉Q235鋼，根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐渣中含∑(FeO)量，取w(FeO)= 10%，w(Fe2O3)= 5%。4）爐