【正文】 連鑄工藝，在連鑄跨內(nèi)安放中間包、結(jié)晶器、二冷段、拉矯機(jī)。這種布置簡化了工藝流程和運(yùn)輸組織，占地少，機(jī)械化和自動化程度高，有利于實(shí)現(xiàn)鑄坯直接熱送、熱裝及連鑄連軋。連鑄車間工藝布置的原則是：鋼水供應(yīng)方便，重視中間包拆卸、修砌和烘烤，以及對結(jié)晶器和二冷扇形段的更換、對弧等設(shè)備設(shè)置專門工作區(qū)，留有適當(dāng)?shù)蔫T坯精整區(qū)域，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)等。轉(zhuǎn)爐通常要求鐵水溫度必須大于 1350℃，硅是鐵水中主要發(fā)熱元素之一，生成的 SiO2 是渣中的酸性成分。錳是鋼中有益元素，錳可?加速石灰熔化，提高終點(diǎn)鋼水殘錳量和提高脫硫效果，通常含量在 % 左右。硫在大多數(shù)鋼種是有害元素，在氧化性氣氛下，采用雙渣、換渣或大渣量，可以脫除較多的硫，硫含量通常小于 %。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、不裝傷爐襯和加速熔化。（3）鐵合金 煉鋼生產(chǎn)中廣泛使用各種脫氧合金化元素與鐵的合金，鐵合金必須加工成一定塊度使用，并要數(shù)量準(zhǔn)，成分明，干燥純凈，不混料，在保證鋼質(zhì)量的前提下，選用適當(dāng)牌號鐵合金，對熔點(diǎn)較低和易氧化的合金，可在低溫（200℃）下烘烤。 散狀材料（1）石灰石灰是堿性煉鋼法的基本造渣材料，對石灰化學(xué)成分的要求是 CaO 含量應(yīng)高而 SiO2 和 S 的含量應(yīng)盡可能低，把灼減控制在 4%～70%，塊度一般以5～40mm 為宜石灰質(zhì)量要求：CaO≥90%，SiO 2≤3%，S≤% ，過燒率≤14%。SiO2 外殼的熔點(diǎn)顯著降低，加速石灰熔解，迅速改善爐渣流動性。其塊度一般為 5～40mm。MgCO3，用白云石造渣可使渣中保持一定量的 MgO以減少爐渣對爐襯的傾蝕，對白云石的要求，一般為 MgO＞20%，塊度為5～40mm（4）其他合成渣料采用 FexOy 或 CaF2 或 MgO 作熔劑與石灰制成的復(fù)合渣料，氧氣要求純度大于 %，鐵礦石要求是 Fe2O3 或 Fe3O4 含量高的富礦，增碳劑含量應(yīng)大 95%，粒度適中。終點(diǎn)鋼水成分（表 21）造渣用溶劑及爐襯等原材料的成分（表 22） ，脫氧和合金化用鐵合金的成分及其回收率（表 23）其它工藝參數(shù)（表 24） 。 注： 本計(jì)算設(shè)定的冶煉鋼種為 20Mn表 22 原材料成分（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）成分類別 CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CaF2 P2O5 S CO2 H2O C灰分揮發(fā)分石灰 螢石 白云石 爐襯 14焦炭 表 23 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母）C Si Mn Al P S Fe硅鐵 — 錳鐵 (1) — (1) 10%C 與氧生成 CO2表 24 其它工藝參數(shù)設(shè)定值名稱 參數(shù) 名稱 參數(shù)終渣堿度螢石加入量生白云石加入量%CaO/%SiO2=為鐵水量的 %為鐵水量的 %渣中鐵損（鐵珠）氧氣純度爐氣中的自由氧量氣化去硫量金屬中[C] 的氧化產(chǎn)物為渣量的 6%99%，余者為 N2%（體積比）占總?cè)チ蛄康?1/390%C 氧化成 CO，10%成分類別爐襯蝕損量終渣∑（FeO）含量按（FeO=(Fe 2O3)折算煙塵量噴濺鐵損為鐵水量的 %15%，而（Fe 2O3）/ ∑（FeO）=1/3 ，即（ Fe2O3）=5%， （FeO）=%為鐵水量的 %（其中FeO 為 75%，為 20%）為鐵水量的 1%廢鋼量氧化成 CO2由熱平衡計(jì)算確定 物料平衡基本項(xiàng)目收入項(xiàng) 支出項(xiàng)鐵水 鋼水廢鋼 爐渣熔劑（石灰、螢石、輕燒白云石） 煙塵氧氣 渣中鐵珠爐襯蝕損 爐氣鐵合金 噴濺 計(jì)算步驟（1）計(jì)算脫氧合金化前的總渣量及其成。其各項(xiàng)成渣量分別列于表 25～ 28.表 25 鐵水中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量（kg） 耗氧量（kg） 產(chǎn)物量（kg） 備注C [C]{CO}[C]{CO2}90%=10%=Si [Si](SiO2) 入渣Mn [Mn](MnO) 入渣P [P](P2O5) 入渣S [S]{SO2}[S]+(CaO)=(CaS)+(O)1/3=2/3=(1)（CaS）入渣Fe [Fe](FeO][Fe](Fe2O3]56/72=112/160=4入渣入渣合計(jì) 成渣量 入渣組分之和(1) CaO 還原出來的氧量：消耗的 CaO 量為：56/32=表 26 爐襯蝕損成渣量成渣組分（kg） 氣態(tài)產(chǎn)物 耗氧量(kg)爐襯蝕損量（kg） CaO SiO2 MgO Al2O3 Fe2O3 CCO CCO2 CCO，CO 2(據(jù)表24) 14％90％28/12=14％10％44/12＝14％（90％16/12+10％32/12）＝合計(jì) 表 27 加入熔劑的成渣量成渣組分（kg） 氣態(tài)產(chǎn)物（kg）類別加入量（kg） CaO MgO SiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 CaS CaF2 H2O CO2 O2螢石（據(jù)表24） 生白云石（據(jù)表24） 石灰(1) (2) (3)合計(jì) 成渣量 (1) 石灰加入量計(jì)算如下： 渣中已含（CaO）＝—+++＝渣中已含（SiO 2）＝ +++＝。由表 24 知，終渣∑（FeO）＝15％，又因?yàn)椋‵e 2O3）/∑ （FeO）＝ 1/3，所以（Fe 2O3）＝5％， （FeO）＝％，總渣量為 (2) (FeO)量=%=(3) (Fe2O3)量=5%=（2）計(jì)算氧氣消耗量氧氣實(shí)際消耗量系消耗項(xiàng)目與攻入項(xiàng)目之差，詳見表 29。其中 CO、CO SO 2 和H2O 可由表 5~7 查得，O 2 和 N2 則由爐氣總體積來確定。爐氣總體積 V∑: %%932g sxVGV???????????????3=.46m式中 Vg——CO、CO SO 2 和 H2O 諸組分之總體積， m3。本計(jì)算中，其值為 （見表29） ；Vx——鐵水與石灰中的 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量。表 212 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量（kg） 耗氧量（kg）產(chǎn)物量（kg）進(jìn)入鋼中的來量（kg）[C]{CO}％90％＝ （入氣）C[C]{CO2}％10％＝ （入氣）Si[Si]{SiO2}％＝ （入渣）Mn[Mn]{MnO}％＝ （入渣）P[P](P2O5)％＝ （入渣）[S]{SO2}％1/3＝ （入氣）S[S]+(CaO)=(CaS)+[O]％2/3＝ － （CaS入渣）合計(jì) －0＝成渣量（kg） 將表 211 與表 212 合并，得到加入廢鋼后的物料平衡。根據(jù)鋼種成分設(shè)定值（表 21）和鐵合金成分及其燒損率（表 23）算出錳鐵和硅鐵的加入量及其元素的燒損量，將所得結(jié)果與表 214 合并，得到冶煉一爐鋼的總物料平衡表。脫氧合金化后的鋼水成分 C: .%%93??? Si: 4283. Mn: P: .. S: %2%.5???碳含量未達(dá)到設(shè)定值，則需向鋼包內(nèi)加焦粉增碳。其他數(shù)據(jù)參照物料平衡選取。k） — —熔化潛熱 218 272 209 209 209 —液態(tài)或氣態(tài)平均熱容（kJ/kgSiO2) 成渣反應(yīng) －97133 －1620P2O5 （P 2O5)+4(CaO)=(4CaO包括鐵水物理熱、元素氧化熱及成渣熱、爐襯中碳的氧化熱、煙塵氧化熱。表 222 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）CCO 11639＝ FeFe2O3 6460＝ CCO2 34834＝ PP2O5 18980＝ SiSiO2 29202＝ P2O54CaOSiO2 1620＝ FeFeO 4250＝ 合計(jì) Qy 3）爐襯中碳的氧化熱 Ql：根據(jù)爐襯蝕損量及其含碳量確定Ql＝14％90 ％11639+14％10％34834＝4）煙塵氧化熱 Qc：由表 24 給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算Qc＝（75％56/724250+20 ％112/1606460）＝ 故熱收入總值為：Qs＝Q w+Qy+Ql+Qc＝218427..82kJ（2）計(jì)算熱支出 Qz熱支出項(xiàng)包括：鋼水物理熱，爐渣物理熱，煙塵物理熱，爐氣物理熱，渣中鐵珠物理熱，噴濺物理（金屬熱） ，輕燒白云石分解熱，熱損失，廢鋼吸熱。 Tg＝1536－（65+5+30+25）－6＝1520℃（式中:，和 分別為終點(diǎn)鋼水 C、Mn 、P 和 S 的含量） Tz＝1520+50+50+60 ＝ 1680℃（式中：50，50 和 60 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） Qg＝[（ 1520－25）+272+（1680－1520）]＝2）爐渣物理熱 Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： Qr＝[（1680－25）+209]＝ kJ3）爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱 Qx，根據(jù)其數(shù)量，相應(yīng)的溫度和熱容確定（表 223）表 223 某些物料的物理熱項(xiàng)目 參數(shù)（kJ） 備注爐氣物理熱 [（1450－25）] ＝ 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 [（1520－25）+272+（1680－1520）]＝1520℃系鋼水熔點(diǎn)噴濺金屬物理熱1[（1520－25）+272+（1680－1520）]＝合計(jì) Qx＝4）生白云石分解熱 Qb：根據(jù)其用量、成分和表 220 所示的熱效應(yīng)計(jì)算 Qb＝（％1690+％1405）＝ kJ5）熱損失 Qq：其它熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的 3～8％，在這取 5％，則Qq＝5 ％＝6）廢鋼吸熱 Qf：用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即：Qf=QsQgQrQxQbQq=故廢鋼加入量 Wf 為：Wf＝ {1[（1520－25）+272+（1680－1520）]}? ＝故廢鋼比為：(100+) 100%=%熱平衡表計(jì)算結(jié)果列于表 224表 224 熱平衡表收入 支出項(xiàng)目 熱量（kJ） ％ 項(xiàng)目 熱量（kJ） ％鐵水中物理熱 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 輕燒白云石分解熱 熱損失 煙塵氧化熱 爐襯中碳的氧化熱 合計(jì) 合計(jì) 應(yīng)當(dāng)指出：加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會對熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響，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。 熱效率%10???熱 收 入 總 量 廢 鋼 吸 熱爐 渣 物 理 熱鋼 水 物 理 熱? =% 若不計(jì)爐渣帶走的熱量時(shí)： 熱效率10???熱 收 入 總 量廢 鋼 吸 熱鋼 水 物 理 熱? =%3 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)氧氣轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主體設(shè)備。頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐是繼氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和底吹轉(zhuǎn)爐之后，于 70 年代中期出現(xiàn)的一種新型轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備。因此，近幾年來獲得迅速發(fā)展。 爐型設(shè)計(jì) 爐型選擇本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐公稱容量為 150 噸，屬于大中型轉(zhuǎn)爐，采用筒球形爐型。（1）爐容比：由于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程比單純頂吹平穩(wěn)，其鋼渣噴濺高度相應(yīng)低于后，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可略小于頂吹轉(zhuǎn)爐。（2）熔池尺寸： 1）熔池直徑 GDKt?=?式中 D——熔池直徑，mG——新爐金屬裝入量，t，可取公稱容量 150t——吹氧時(shí)間，min，取 16K——比例系數(shù)，取 2） 熔池深度計(jì)算：由于選用轉(zhuǎn)爐類型為頂?shù)讖?fù)吹型轉(zhuǎn)爐，故本設(shè)計(jì)使用截錐型爐底。主要確定爐帽傾角 θ、爐口直徑 d 口 和爐帽高度 H 帽。2）爐口直徑 d 口 ：考慮到滿足兌鐵水和加廢鋼的要求，減少熱損失，減少噴濺，減少空氣進(jìn)入爐內(nèi)和改善爐前操作條件等因素，爐口直徑 d 口==。因此爐帽高度為H 帽 =1/2（Dd 口 ）tgθ+H 口 =1/2()tg62o+=爐帽總?cè)莘e V 帽 V 帽 = = 22D+d124????帽（ ） （ ）（4）出鋼口尺寸計(jì)算：出鋼口中心線水平傾角取 181