【正文】 mm 550700 700800 750850 爐身（出鋼側(cè)） 永久層厚度 /mm 115150 115200 115200 工作層厚度 /mm 500650 600700 650700 爐底 永久層厚度 /mm 300450 350450 350450 工作層厚度 /mm 550600 600650 600750 砌筑轉(zhuǎn)爐爐襯選擇磚型時(shí)應(yīng)考慮以下一些原則： （ 1）在可能條件下，盡量選用大磚，以減少磚縫，還可以提高筑爐速度，減輕勞動(dòng)強(qiáng)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）出鋼口用高壓整體成型專用磚，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。 爐帽工作層厚度選 600mm，永久層 150mm，填充層 100mm。 爐殼鋼板材質(zhì)與厚度的確定 在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，爐殼承受多種負(fù)荷，有爐殼、爐襯自重和爐料重引起的靜負(fù)荷，有兌鐵水、加廢鋼時(shí)的沖擊以及爐體旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)荷，還有爐襯熱膨脹和爐殼本身溫度分布不均勻引起的熱負(fù)荷。研究表明， 其中熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用。大中型轉(zhuǎn)爐多用耐高溫高壓的鍋爐鋼板制作爐殼，也有用合金鋼板的。本爐選用 16Mn低合金鋼作為爐殼鋼板。 23 表 35 轉(zhuǎn)爐爐殼厚度設(shè)計(jì)參考值 爐子容量 /t 15 30 50 100 150 200 250 300 爐帽鋼板厚度 /mm 25 30 45 55 60 60 65 70 爐身鋼板厚度 /mm 30 35 55 70 70 75 80 80 爐底鋼板厚度 /mm 25 30 45 60 60 60 65 70 根據(jù)上表，可選定爐帽、爐身、爐底的鋼板厚度分別為： 60、 7 60mm。實(shí)際上它只是作為爐型設(shè)計(jì)的校核數(shù)據(jù)。增大高寬比對減少噴濺和溢渣、提高金屬收得率有利。隨著轉(zhuǎn)爐大型化和頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)的采用，轉(zhuǎn)爐由細(xì)高型趨于矮胖型，即高寬比趨于減小。一般大爐子取下限，小爐子取上限。因此可以認(rèn)為所設(shè)計(jì)的爐子尺寸基本上是合適的，能夠保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉進(jìn)行。 20 世紀(jì) 60 年代中期，全球連鑄比尚不到 10%，而到本世紀(jì)初，全球連鑄比已高達(dá)近 90%。凡是具有獨(dú)立的傳動(dòng)和工作系統(tǒng)，當(dāng)他機(jī)出故障時(shí)仍可 以單獨(dú)運(yùn)行的一組連鑄設(shè)備，稱作為連鑄機(jī)的一機(jī)。如果一臺(tái)連鑄機(jī)的各流都能單獨(dú)運(yùn)行，這臺(tái)連鑄機(jī)就稱作幾機(jī)幾流連鑄機(jī)，如雙機(jī)雙流，四機(jī)四流等；如果某些流不能單獨(dú)運(yùn)行，就需要用能夠單獨(dú)運(yùn)行的機(jī)數(shù)和每機(jī)所帶的流數(shù)分別注明，如一機(jī)雙流，二機(jī)四流等。從 20 世紀(jì) 50年代連鑄工業(yè)化以來，經(jīng)歷了 20 多年的發(fā)展，連鑄機(jī)機(jī)型基本上完成了一個(gè)由立式、立彎式到弧形的演變過程。近年來，隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，又開發(fā)了輪式連鑄機(jī)的研究。 （ 3）按拉速分類可分為高拉速連鑄機(jī)和低拉速連鑄機(jī)。隨著煉鋼和爐外精煉技術(shù)的提高，澆注 前及澆注過程中對鋼水純凈度的有效控制，低頭和超低頭連鑄機(jī)的采用逐漸增多。 各種連鑄機(jī)的特點(diǎn) （ 1）立式連鑄機(jī) 25 其結(jié)晶器、二冷段和全凝固鑄坯的剪切等設(shè)備均設(shè)置在一條垂直線上，因此有利于鋼水中夾雜物的上浮，鑄坯各方向冷卻條件較均勻，并且鑄坯在整個(gè)凝固過程中不受彎曲、矯直等變形作用，即使裂紋敏感性高的鋼種也能順利地連鑄。 （ 2）立彎式連鑄機(jī) 是連鑄發(fā)展過程中的一種過渡機(jī)型。使鑄坯沿水平方向出坯。 立彎式一般適用于澆注斷面較小的鑄坯，對于大斷面鑄坯來說，全凝固后在頂彎，冶金長度已經(jīng)很長了，降低設(shè)備高度方面的優(yōu)點(diǎn)已不明顯。 （ 3）弧形連鑄機(jī) 弧形連鑄 機(jī)是目前國內(nèi)外最主要的連鑄機(jī)型式。 2）由于設(shè)備高度較低，鑄坯在凝固過程中承受的鋼水靜壓力較小，可減小坯殼因鼓肚變形而產(chǎn)生的內(nèi)裂與偏析，有利于改善鑄坯質(zhì)量和提高拉速。此外，內(nèi)外弧容易產(chǎn)生冷卻不均勻，造成鑄坯中心偏 析而影響鑄坯質(zhì)量。即從結(jié)晶器向下圓弧半徑逐漸變大，將結(jié)晶器和二冷段夾輥布置在 1/4 橢圓弧上，又稱為超低頭連鑄機(jī)。但是由于是多半徑的，鑄機(jī)的安裝、對弧調(diào)整均較復(fù)雜，弧度的檢查與鑄機(jī)的維護(hù)也較困難。 水平連鑄機(jī)的中間包與 結(jié)晶器是密封連接的，在水口與結(jié)晶器連接處安裝有分離環(huán)，拉坯時(shí)不象普通連鑄機(jī)那樣使結(jié)晶器振動(dòng)，而是拉坯機(jī)帶著鑄坯作拉 → 停 → 反推 →停的周期運(yùn)動(dòng)。 2）中間包與結(jié)晶器全封閉，實(shí)現(xiàn)無氧化澆注，鑄坯質(zhì)量好。 3）鑄坯在凝固過程中無彎曲和矯直，對于用弧形連鑄機(jī)澆注有困難的合金鋼和特殊鋼可用水平連鑄機(jī)澆注。 水平連鑄機(jī)存在的主 要問題是，受拉坯時(shí)的慣性力限制，所澆注的鑄坯斷面較小。 綜合上述連鑄機(jī)的特點(diǎn)，充分考慮本設(shè)計(jì)中的鋼種要求和車間條件，故采用弧形方 26 坯連鑄機(jī)。連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)包括鋼包允許的最大澆注時(shí)間、鑄坯斷面、拉坯速度、流數(shù)、冶金長度、弧形半徑等。本設(shè)計(jì)取 f=12。 （ 1）根據(jù)軋材品種和規(guī)格確定。 （ 2）根據(jù)軋材需要的壓縮比來確定。 （ 3）適應(yīng)軋機(jī)的能力與成材要求尺寸。 表 41 鑄坯斷面與軋機(jī)的配合 軋機(jī)規(guī)格 鑄坯斷 面 /mm 高速線材軋機(jī) 方坯：（ 100100） ~（ 140140） 400/250 軋機(jī) 方坯：（ 9090） ~（ 120120） 扁坯：＜（ 100150） 500/350 軋機(jī) 方坯：（ 120120） ~（ 150150） 扁坯：＜（ 150150） 650 軋機(jī) 方坯：（ 140140） ~（ 200200） 扁坯：＜（ 160280） 2300 中板軋機(jī) 板坯：（ 120~200） （ 7001000） 4200 中厚板軋機(jī) 板坯： 300（ 1900~2200） 4800 中厚板軋機(jī) 板坯： 3502400 27 1700 熱連軋機(jī) 板坯：（ 200~250） （ 700~1600） 2050 熱連軋機(jī) 板坯：（ 210~250） （ 900~1930） 鑄坯斷面的形狀和尺寸對連鑄機(jī)的生產(chǎn)率有直接影響。 根據(jù)鋼種要求，選?。?2201200） mm 板坯，軋機(jī)規(guī)格選取 2050 熱連軋機(jī)。也有用澆注速度表示的，是指每一流每分鐘澆注鋼水的重量， t/min 或 kg/min。 從提高生產(chǎn)率出發(fā)，希望盡可能提高拉速。選擇拉速時(shí)主要應(yīng)保證鑄坯出結(jié)晶器下口有一定的坯殼厚度，以防變形太大甚至漏鋼，還要保證鑄坯內(nèi)、外部質(zhì)量良好。通常生產(chǎn)上所指的是工作拉速。在鋼種、鑄坯斷面和流數(shù)確立的條件下，主要受連 鑄機(jī)冶金長度（機(jī)身長度）、結(jié)晶器出口鑄坯凝殼厚度及拉坯力的限制。鑄坯出拉矯機(jī)后即按定尺要求切割，這樣，鑄坯的液相長度就不能超過冶金長度。 則可得 t =D2/（ 4K2） =2021/（ 4252） =16min 2）結(jié)晶器出口處鑄坯凝殼厚度的限制。結(jié)晶器出口處的最小坯殼厚度按下式進(jìn)行計(jì)算。 則由此可算出最大拉速： vmax =（ Km2t=16= 3）拉坯力的限制。但連鑄機(jī)設(shè)計(jì)的拉坯力是一定的，因此，當(dāng)拉坯阻力超過了設(shè)計(jì)的拉坯力，鑄坯就拉不出來了，這就限制了理論拉速。一般低于理論拉速 vmax 。通常常用的經(jīng)驗(yàn)公式如下。l/S （ ） 式中， v—— 工作拉速， m/min； l—— 鑄坯橫斷面周邊長， mm； S—— 鑄坯橫斷面面積， mm2； f—— 速度換算系數(shù)， 板坯為 55~80，這里 取 80。l/S =802（ 220+1200） /(2201200) =符合條件。 因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，可按所計(jì)算的拉速在參照實(shí)際經(jīng)驗(yàn)類比選取。 當(dāng)一臺(tái)連鑄機(jī)只澆注一種斷面時(shí)，其流數(shù) N 的計(jì)算式如下。 每臺(tái)連鑄機(jī)的流數(shù)確定后，還要確定每臺(tái)連鑄機(jī)的機(jī)組數(shù)目。一機(jī)多流設(shè)備輕，有利于發(fā)揮設(shè)備的生產(chǎn)能力，要求高水平操作，否則其中一流出事故，有可能造成整個(gè)該機(jī)組停產(chǎn)。 目前，小方坯連鑄機(jī)最多可澆 12 流，大多數(shù)為 4~6 流；大方坯連鑄機(jī)最多澆 8 流，多數(shù)為 2~4 流；大板坯連鑄機(jī)最多可澆注 2~4 流，多數(shù)采用 1~2 流。所謂液相深度（即液芯長度）是指從結(jié)晶器液面到鑄坯全部凝固點(diǎn)的長度。就具體的連鑄機(jī)而言，液相深度隨拉速的變化而變化。 L1=tv=[D/（ 2K） ]2v=（ D2v） /（ 4K2） （ ） 式中， L1—— 液相深 度， m； D—— 鑄坯厚度， mm； v—— 拉坯速度， m/min； K—— 綜合凝固系數(shù)， mm/min1/2。 （ 2）連鑄機(jī)的冶金長度 從本質(zhì)上講，根據(jù)最大拉速計(jì)算出來的液相深度就等于冶金長度，但是在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮連鑄機(jī)可能達(dá)到的最大拉速和最大鑄坯厚度，而且還要考慮到在投產(chǎn)后連鑄技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)有進(jìn)一步提高拉速的可能性，因此，往往使連鑄機(jī)的冶金長度（機(jī)身長度）大于鑄坯的液相深度。 L≥（ D2vmax） /（ 4K2） （ ） 代入數(shù)據(jù)，可得 L≥（ D2vmax） /（ 4K2） = 一般來說，在不帶液芯矯直的條件下，連鑄機(jī)的冶金長度是指結(jié)晶器鋼液面至拉矯 30 機(jī)第一對拉矯輥中心的長度。 弧形半徑（按經(jīng)驗(yàn)公式確定） 弧形半徑是指連鑄機(jī)鑄坯外弧的曲率半徑，單位為 m。 連鑄機(jī)圓弧半徑可按下面的 經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算。中小型鑄坯取 K=35~40，大型板坯取 K=40~45；碳素鋼取下限值，特殊鋼取上限值。 則可得 R=KD =45200 =9000mm= 一般板坯連鑄機(jī)的圓弧半徑在 6~12m 之間，小方坯連鑄機(jī)的圓弧半徑在 4~6m 之間，大方坯連鑄機(jī)的圓弧半徑由于鑄坯厚度不同而變化較大，大致在 8~16m之間。 連鑄機(jī) 生產(chǎn)能力的確定 連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力與煉鋼爐、冶煉鋼種、爐外處理工藝、鑄坯斷面、鑄機(jī)臺(tái)數(shù)和流數(shù)、連澆爐數(shù)、連鑄機(jī)作業(yè)率等因素有關(guān)。實(shí)現(xiàn)多爐連澆的主要條件是： （ 1）嚴(yán)格控制所要求的鋼水成分、溫度和質(zhì)量，并保持穩(wěn)定，為此，必須配置相應(yīng)的爐外鋼水處理設(shè)備。為此，要求嚴(yán)密的生產(chǎn)管理和質(zhì)量保障體系，既充分發(fā)揮設(shè)備生產(chǎn)能力，又使?fàn)t機(jī)有效地協(xié)調(diào)匹配。設(shè)計(jì)時(shí)，可從鑄坯斷面、拉坯速度、連鑄機(jī)流數(shù)等方面調(diào)整。應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)耐火材料，采取快速更換措施。 根據(jù)后面的 計(jì) 算，一臺(tái)連鑄機(jī)每年能生產(chǎn) 噸板坯，所以年產(chǎn)量為 435 萬噸良坯需要 3 臺(tái)連鑄機(jī)。 T=t1+nt2 （ ） 式中， T—— 澆注周期， min； t1—— 準(zhǔn)備時(shí)間， min，指從上一連鑄爐次中間包澆完至下一連鑄爐次開澆的間隔， 板坯連鑄機(jī)約 25~45，這里取 40； n—— 平均連澆爐數(shù)。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 T=40+539=235min 單爐澆注時(shí)間按下式計(jì)算。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得 t2=200/（ 3） =。 連鑄機(jī)的作業(yè)率 連鑄機(jī)的作業(yè)率直接影響到連鑄機(jī)的產(chǎn)量、每噸鑄坯的操作費(fèi)用和投資費(fèi)用的利用率。作業(yè)率按下式計(jì)算。 表 42 連鑄機(jī)非作業(yè)時(shí)間 項(xiàng)目 比例 /% 時(shí)數(shù) /h 備注 年度大、中修 ~ 307~394 停產(chǎn)大修，更換和清洗部件等 定期小修 ~ 438~526 輥?zhàn)訉χ姓{(diào)整，鏟除飛濺廢鋼，檢修等 更換結(jié)晶器 ~ 219~263 3~4h/次 等待 ~ 219~263 澆完后，連鑄機(jī)準(zhǔn)備好等待鋼水 內(nèi)部故障 ~ 307~350 包括漏鋼在內(nèi)的連鑄機(jī)故障 外部故障 ~ 307~350 煉鋼爐，吊車和鋼包等設(shè)備的故障 合計(jì) ~ 1797~2146 32 根據(jù)表 42，取 T 年度大、中修 =350h； T 定期小修 =460h； T 更換結(jié)晶器 =240h； T 等待 =240h； T 內(nèi)部故障=330h； T 外部故障 =340h。 本設(shè)計(jì)為板坯連鑄機(jī)，其作業(yè)率如上計(jì)算可得 %，在允許范圍內(nèi)，符合條件。通過多爐連澆可以減少金 屬損失，提高鑄坯收得率。 Y1=W1/G100% （ ） Y2=W2/W1100% （ ） Y=Y1Y2=W2/G100% （ ） 式中， Y1—— 鑄坯成坯率， %； W1—— 未經(jīng)檢驗(yàn)精整的鑄坯量， t； G—— 鋼水質(zhì)量， t； Y2—— 鑄坯合格率， %； W2—— 合格鑄坯量， t； Y—— 連鑄坯收 得率， %。鑄坯成坯率和合格率均可達(dá) 98%左右。 本設(shè)計(jì)為 5 爐連澆，因此可獲連鑄坯收得率為 98%。因此，同類型連鑄機(jī)在不同條件的車間內(nèi)配置時(shí)，其年產(chǎn)量往往有較大的差別。其計(jì)算式如下。 各類連鑄機(jī)的小時(shí)產(chǎn)量估算值見表 43，如下。h1 每臺(tái)鑄機(jī)能力 /th1 （ 2）連鑄機(jī)的平均日產(chǎn)量，其計(jì)算式如下。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算 可得 A=1440（ GnY） /T =1440（ 200598%） /235 =（ 3）連鑄機(jī)的平均年產(chǎn)量，其計(jì)算式如下。 代入數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算可得 P=365Aη =365% =此外，為計(jì)算后步工序、輔助系統(tǒng) 及起重機(jī)等的配備能力和通過能力，還要計(jì)算連鑄機(jī)最高日產(chǎn)量和最高澆