【正文】 轉(zhuǎn)爐不能作任何方向的傾動(dòng)；2）當(dāng)氧槍下降到爐內(nèi)經(jīng)過氧氣開、關(guān)點(diǎn)時(shí)，氧氣切斷閥自動(dòng)打開，當(dāng)氧槍提升通過此點(diǎn)時(shí)，氧氣切斷閥自動(dòng)關(guān)閉；3）當(dāng)氧壓或冷卻水水壓低于給定值，或冷卻水升溫高于給定值時(shí)，氧槍能自動(dòng)提升并報(bào)警；4）副槍與氧槍也應(yīng)有相應(yīng)連鎖裝置；5）車間臨時(shí)停電時(shí)能使氧槍自動(dòng)提升。（2）應(yīng)保證氧槍升降平穩(wěn)、控制靈活、操作安全、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護(hù)；（3）能快速更換氧槍；（4）應(yīng)具有安全連鎖裝置；為了保證安全生產(chǎn)，氧槍升降機(jī)構(gòu)設(shè)有下列安全連鎖裝置：1）當(dāng)轉(zhuǎn)爐不在垂直位置（允許誤差3176。為了縮短冶煉周期，在吹煉過程中氧槍應(yīng)快速提升，在爐口以上可快速下降；當(dāng)氧槍進(jìn)入爐口以下時(shí)，應(yīng)慢速下降，以便控制熔池的反應(yīng)和保證氧槍安全。圖 35 氧槍長度的確定本設(shè)計(jì)的氧槍長度：H氧槍＝ =7242+400+4000+3000+800+500+4000+1000 =20942mm氧槍的行程： H行＝=15442mm 氧槍升降和更換機(jī)構(gòu) 對(duì)氧槍升降和更換機(jī)構(gòu)設(shè)備的要求轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中，氧槍需要多次升降以調(diào)整槍位。氧槍頭部底面距氧槍插入孔上緣的距離一般取500～800mm,本設(shè)計(jì)取值為800mm； ——根據(jù)氧槍把持器設(shè)備的要求確定,本設(shè)計(jì)取500mm；——氧槍把持器中心線的距離，根據(jù)把持器設(shè)備要求確定,本設(shè)計(jì)取4000mm；——氧槍把持器中心線至氧槍接頭法蘭盤的距離，本設(shè)計(jì)取1000mm?！獰熣窒戮壷翢煹拦拯c(diǎn)的距離。 氧槍下部長度取決于轉(zhuǎn)爐公稱噸位和煙罩尺寸。 氧槍長度的確定 如圖35所示，氧槍全長是下部槍身年度和尾部長度之和。中層管徑尺寸的選擇，應(yīng)保證中層管與內(nèi)層管之間的通道有足夠的斷面積，以通過一定流速，一定壓強(qiáng)，足夠流量的冷卻水，使噴嘴和管體得到良好的冷卻，中層管尺寸計(jì)算如下：選定高壓冷卻水進(jìn)口流量：＝150t/h高壓冷卻水進(jìn)口流速：W水＝5m/s進(jìn)水環(huán)通道截面積：=查常用鋼材手冊GB227080不銹鋼無縫鋼管熱軋鋼管系列P688頁，取壁厚為16，則228+162=260mm（3）外層管內(nèi)徑外層管主要是供出水用，冷卻水經(jīng)過噴嘴后溫度升高10～15℃，體積略有增大，一般出水流速為6～7m/s，外管尺寸的計(jì)算及選擇方法與中層管相同。高壓冷卻水從內(nèi)層管與中層管之間的環(huán)縫進(jìn)入，以噴嘴頂部轉(zhuǎn)彎180176。min 理論設(shè)計(jì)氧壓為 ＝ 出口氧壓為 ＝轉(zhuǎn)爐公稱噸位為 ＝250t氧氣進(jìn)口速度為 ＝60m/s（1）內(nèi)層管直徑內(nèi)層管是氧氣通道，直徑應(yīng)等于或略大于噴嘴進(jìn)口直徑，其計(jì)算方法與噴嘴的進(jìn)口直徑一樣。取L喉＝10mm 氧槍槍身各層管徑尺寸的確定氧槍槍身由三層無縫鋼管套裝而成，內(nèi)層是氧氣通道，內(nèi)層管和中層管之間的環(huán)縫是進(jìn)水通道，中層管和外層管之間的環(huán)縫是出水通道。收縮段入口處的直徑可由下列公式確定：取收縮段半錐角為22176。收縮段的長度?！?3176。：tg5176。）表（表36），當(dāng)Ma＝，＝，＝＝(5)計(jì)算喉口直徑每孔氧流量（標(biāo)態(tài)），應(yīng)用公式令＝（噴嘴流量系數(shù)），＝273+35＝308K[注：為氧氣滯止溫度K，一般按當(dāng)?shù)叵奶鞙囟冗x取，=273+（30～40）K],=，代入上式：209＝＝則＝≈56mm表36 等熵流的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表中 ——馬赫數(shù)；——轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)氣體壓力，Pa；——理論設(shè)計(jì)氧壓，在設(shè)計(jì)噴嘴按理論設(shè)計(jì)氧壓選取，Pa；——進(jìn)入噴嘴前氧氣的體積密度，kg/m3；——離噴嘴前氧氣的體積密度，kg/m3；——進(jìn)入噴嘴前氧氣的溫度，K；——氧氣滯止溫度，K；——噴孔出口總斷面積，m2；——噴嘴喉口總斷面積，m2。 （4）確定理論設(shè)計(jì)氧壓 查等熵流（等熵流——氧氣由理想噴嘴流出時(shí)的超音速流。～15176?！?3176?！?1176。本設(shè)計(jì)中馬赫數(shù)選用Ma＝。目前國內(nèi)推薦馬赫數(shù)Ma=～。選用過大，則噴濺大，清渣費(fèi)時(shí)，熱損失增大，增大渣料消耗及金屬損失，而且轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯及爐底易損壞；選用過低，由于攪拌作用減弱，氧的利用率低，渣中TFe含量高，也會(huì)引起噴濺。喉口處于收縮段和擴(kuò)張段的交界，此處截面積最小，通常把喉口直徑稱為臨界直徑，把該處的面積稱為臨界斷面積。內(nèi)管是氧氣通道，內(nèi)層管與中層管之間是冷卻水的進(jìn)水通道；中層管與外層管之間是冷卻水的出水通道。所以要求氧槍要有良好的水冷系統(tǒng)和牢固的金屬結(jié)構(gòu)，保證氧槍能夠耐高溫、抗沖刷侵蝕和振動(dòng)，加工制造方便等。轉(zhuǎn)爐內(nèi)反應(yīng)區(qū)的溫度高達(dá)2000～2600℃。其構(gòu)造如圖34所示。濕法和半干法噴補(bǔ)料成分如表35所示。 我國使用的噴補(bǔ)料是冶金鎂砂，常用的結(jié)合劑有固體水玻璃，即硅酸鈉（Na2O 半干法：是將噴補(bǔ)料放入壓力罐，壓送到噴射嘴時(shí)在其附近和水混合的一種方法。常用的調(diào)渣劑有：輕燒白云石、生白云石、輕燒菱鎂球、冶金鎂砂、菱鎂礦渣和含MgO較高的石灰。）20201514H總/D殼15H內(nèi)/D16爐容比17熔池面積/公稱噸位18D口/D55 補(bǔ)爐采用濺渣和噴補(bǔ)相結(jié)合的工藝措施，從而提高爐齡。表34 國內(nèi)外一些轉(zhuǎn)爐爐型主要工藝參數(shù)序號(hào)國 家中國日本中 國美國日本中國公稱噸位/t501001201502302503001爐殼全高H總/mm74708500975092501173211000115002爐殼外徑D殼/mm51105400667070007720820086703爐膛有效高度H內(nèi)/mm649176728150848010600104584爐膛直徑D/mm35004000486052606250567068325爐內(nèi)有效容積V/mm801211933156爐口直徑d口/mm18502200220025002360300036007熔池內(nèi)徑D/mm3500400048605260625067408熔池深度h0/mm108513501447172519549熔池面積S/m210熔池容積V熔/m311爐帽傾角θ/(176。 爐子的高寬比核定H總＝H帽+H身++爐底爐襯厚度+爐底鋼板厚度＝3396+4246+1748+1200+65＝10655 mm D殼＝D+爐身兩邊爐襯的厚度+爐殼鋼板厚度＝6290+1850+160＝8300 mm H總/D殼=10655/8300= 在設(shè)計(jì)推薦值范圍內(nèi)。表32 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度爐襯各部位名稱轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t＜100100～200＞200本設(shè)計(jì)250爐帽永久層厚度/mm60～115115～150115～150150工作層厚度/mm400～600500～600550～650650爐身（加料側(cè)）永久層厚度/mm115～150115～200115～200200工作層厚度/mm550～700700～800750～850750爐身（出鋼側(cè)）永久層厚度/mm115～150115～300115～200200工作層厚度/mm500～650600～700650～750700爐底永久層厚度/mm300～450350～450350～450450工作層厚度/mm600～650600～650600～750750表33 轉(zhuǎn)爐爐殼鋼板厚度部 位轉(zhuǎn)爐噸位/t50100150200本設(shè)計(jì)250尺寸/mm爐帽4555606065爐身5570707580爐底4560606065爐殼鋼板常用的材質(zhì)有16Mn、15MnTi、14MnNb等低合金高強(qiáng)度鋼。材質(zhì)分別為焦油白云石磚或焦油鎂砂磚、鎂砂、鎂磚。 爐襯材質(zhì)及爐襯厚度的確定爐襯材質(zhì)一般分為工作層、填料層和永久層（有的沒有填料層）。 C 出鋼口直徑 可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中 ——出鋼口直徑，cm； G——轉(zhuǎn)爐的公稱噸位，t。本設(shè)計(jì)采用15176。～25176。出鋼口位置設(shè)在爐帽和爐身內(nèi)襯的交界處。爐身高度H身可按下式計(jì)算：轉(zhuǎn)爐有效容積V總＝公稱容量爐容比＝250＝225 V身＝V總－V帽－V熔＝225－－＝ m3 出鋼口尺寸 出鋼口主要參數(shù)包括出鋼口位置、出鋼口角度及出鋼口直徑。直線段H直一般為300～400 mm。本設(shè)計(jì)取60176?！?8176。 B 爐帽傾角傾角過小，爐帽砌磚容易塌落；傾角過大，出鋼時(shí)易從爐口流渣。一般爐口直徑為： 大轉(zhuǎn)爐取下限，小轉(zhuǎn)爐取上限。在上述條件下，熔池深度為：因而：計(jì)算如下： 爐帽尺寸 氧氣轉(zhuǎn)爐一般都采用正口爐帽，其主要尺寸有爐帽傾角、爐帽高度和爐口直徑。對(duì)于一定噸位的轉(zhuǎn)爐，爐型和熔池直徑確定之后，可根據(jù)幾何公式計(jì)算熔池深度h0。本設(shè)計(jì)計(jì)算 D＝＝ m選取D為6290mm。公式3－1適用于小轉(zhuǎn)爐的爐型計(jì)算。我國設(shè)計(jì)部門推薦的熔池直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式為： （3－1）式中 D——熔池直徑，m； G0——新爐金屬裝入量，t； K——比例系數(shù)，可參考表31來確定； t——吹氧時(shí)間，min。 熔池直徑D熔池直徑指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)金屬液面的直徑。 爐型主要尺寸的確定新轉(zhuǎn)爐的爐型和各部位尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，結(jié)合現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)實(shí)際，并通過模型試驗(yàn)來確定。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐由于頂吹射流的一部分反射二次動(dòng)能為底吹氣流所抵消，因此，鋼渣的噴濺高度相應(yīng)地比頂吹轉(zhuǎn)爐低，從而使復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的高寬比比頂吹轉(zhuǎn)爐可以稍小些。必須防止兩種傾向：轉(zhuǎn)爐爐體過于細(xì)長，必然導(dǎo)致廠房高度和相關(guān)設(shè)備的高度有所增加，使基建投資和設(shè)備費(fèi)用增加；過于矮胖的爐型，爐內(nèi)噴濺物易于噴出爐外，熱量和金屬損失較大。 高寬比高寬比指轉(zhuǎn)爐總高與爐殼外徑之比，用H總/D殼表示。由于頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉比較平穩(wěn)，噴濺較少，因此，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可以比頂吹轉(zhuǎn)爐稍小。采用鐵礦石或氧化鐵皮為主的冷卻劑，成渣量大，爐容比也需相應(yīng)增大些；若采用廢鋼為主的冷卻劑，成渣量小，則爐容比可適當(dāng)選擇小些。若采用鐵水預(yù)處理工藝時(shí)，爐容比可以小些；(2)供氧強(qiáng)度。選擇爐容比時(shí)應(yīng)考慮以下因素：(1)鐵水比、鐵水成分。合適的爐容比，能夠滿足吹煉過程中爐內(nèi)激烈的物理化學(xué)反應(yīng)的需要，從而能獲得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果和勞動(dòng)條件。 爐型的主要參數(shù) 爐容比轉(zhuǎn)爐的爐容比又稱為容積系數(shù)，以V/T表示，即轉(zhuǎn)爐的工作容積與公稱噸位之比。國外很少有這種爐型。在一定的反應(yīng)面積下可保證熔池深度，適用于小型轉(zhuǎn)爐，我國過去已建成的30t以下的小轉(zhuǎn)爐應(yīng)用較多。截錐型熔池為截頭圓錐體。但由于大的熔池直徑需靠增大爐殼來實(shí)現(xiàn)，所以同等條件下，其投資高于筒球型爐子。其內(nèi)型更適合于鋼水的運(yùn)動(dòng)，利于物理化學(xué)反應(yīng)。錐球型熔池由球缺體和截頭圓錐體組成。這種爐型使用較多，我國鞍鋼150t轉(zhuǎn)爐、攀鋼120t轉(zhuǎn)爐都是這種爐型。它的優(yōu)點(diǎn)是爐型簡單，砌筑方便，爐殼制造容易。如圖31所示。隨公稱噸位的增大，爐型由細(xì)長型向矮胖型方向發(fā)展。選擇爐型要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模所確定的轉(zhuǎn)爐噸位、原材料條件，并對(duì)已投產(chǎn)的各類型轉(zhuǎn)爐進(jìn)行調(diào)查，了解生產(chǎn)情況，爐襯侵蝕情況和供氧參數(shù)與爐型的關(guān)系，為爐型選擇提供實(shí)際數(shù)據(jù)。第3章 爐型及氧槍設(shè)計(jì)計(jì)算 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 爐型的選擇轉(zhuǎn)爐爐型是指轉(zhuǎn)爐砌筑后的內(nèi)部形狀。為了減少車間內(nèi)的設(shè)備互相干擾，爐子座數(shù)不宜太多，但必須保持車間內(nèi)始終有固定數(shù)目的爐子在吹煉，以發(fā)揮生產(chǎn)潛力。參見表16所示。爐子容量應(yīng)和國家標(biāo)準(zhǔn)澆注起重機(jī)的起重能力相適應(yīng)。按設(shè)計(jì)部門推薦，每個(gè)環(huán)節(jié)所需的時(shí)間如表15所示?？刹鹦稜t底又有大爐底和小爐底之分。設(shè)計(jì)時(shí)爐齡可取20000～25000爐。 轉(zhuǎn)爐壽命及爐子冷修時(shí)間轉(zhuǎn)爐壽命是指轉(zhuǎn)爐在一個(gè)爐役期內(nèi)煉鋼的爐數(shù)。本設(shè)計(jì)選取轉(zhuǎn)爐作業(yè)率95%。由于采用濺渣護(hù)爐技術(shù)，轉(zhuǎn)爐作業(yè)率可顯著提高。表23 轉(zhuǎn)爐冶煉周期和吹氧時(shí)間推薦值轉(zhuǎn)爐公稱噸位/t＜3030～100＞100備 注冶煉周期/min28～3232～3838～45結(jié)合供氧強(qiáng)度、鐵水成分和所煉鋼種等具體條件確定吹氧時(shí)間/min12～1614～1816～20表24 轉(zhuǎn)爐煉一爐鋼的平均冶煉時(shí)間平均冶煉時(shí)間/min煉一爐鋼的時(shí)間