第1頁年產(chǎn)200萬噸連鑄坯的全連鑄轉(zhuǎn)爐煉鋼車間工藝設(shè)計專業(yè)：冶金工程姓名：指導(dǎo)老師：設(shè)計總說明轉(zhuǎn)爐煉鋼是目前鋼生產(chǎn)的主要方式，其技術(shù)、設(shè)備和工藝比較成熟，鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量有較高的保證。它連接著煉鐵、精煉過程，為連鑄過程提供原料，是現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不可缺少的一部分。本設(shè)計以煉鋼工藝設(shè)計為中心，在查閱和借鑒國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的設(shè)計資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合理論知識和實習(xí)教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，選擇了頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐和全連鑄生產(chǎn)工藝。其工藝流程如下所示：鐵水預(yù)處理→LD→LF→CC。設(shè)計內(nèi)容包括產(chǎn)品方案的確定、物料平衡及熱平衡計算和氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐型設(shè)計。此外，還根據(jù)生產(chǎn)的品種進行了煉鋼生產(chǎn)工藝設(shè)計、車間的工藝布置、各跨間的主要設(shè)備選型以及各項技術(shù)指標(biāo)的確定；在此基礎(chǔ)上，完成車間平面圖和、轉(zhuǎn)爐剖面圖各一張。關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計，全連鑄，頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，工藝流程，爐外精煉目錄1緒論 52煉鋼廠總體設(shè)計方案 62.1年生產(chǎn)能力的確定 62.1.1初始條件 62.1.2轉(zhuǎn)爐坐數(shù)及公稱容量選擇 62.2煉鋼生產(chǎn)流程 72.3原材料方案 72.3.1鐵水的供應(yīng)與預(yù)處理 72.3.2廢鋼的供應(yīng) 72.3.3散狀料供應(yīng) 82.3.4鐵合金料供應(yīng) 82.3.5氧氣的供應(yīng) 82.4車間布置方案 83轉(zhuǎn)爐爐型及氧槍設(shè)計 83.1轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計 83.1.1爐型及爐容比確定 93.1.2轉(zhuǎn)爐參數(shù)設(shè)計 93.1.3支承結(jié)構(gòu) 123.1.4傾動機構(gòu) 123.2氧槍噴頭設(shè)計 123.2.1氧槍噴頭設(shè)計 123.2.2氧槍槍身設(shè)計 133.3底部供氣元件設(shè)計 153.3.1底氣種類 153.3.2供氣構(gòu)件的選擇 153.3.3噴嘴數(shù)量及布置 154轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)工藝設(shè)計 154.1主要原材料的技術(shù)要求 154.1.1金屬料 154.1.2造渣材料 164.1.3氧化劑 174.2裝料制度 174.3供氣制度 174.3.1供氧制度 174.3.2底部供氣制度 184.4造渣制度 184.5溫度控制 204.6終點控制和出鋼 214.7脫氧合金化 214.8精煉和連鑄 225車間主體設(shè)備選型 225.1鐵水供應(yīng)設(shè)備 225.2廢鋼工段 235.3連鑄機的設(shè)計及選型 245.5.1連鑄機的主要工藝參數(shù) 245.5.2連鑄機生產(chǎn)能力的確定 265.7中間包及其載運設(shè)備 285.7.1中間包容量的確定 285.7.2中間包參數(shù)的確定 285.7.3中間包車 295.8結(jié)晶器的設(shè)計和選用 295.9二次冷卻裝置 305.10引錠裝置 305.11切割裝置 316煉鋼車間生產(chǎn)工藝布置 316.1主廠房的工藝布置 316.2原料跨間的布置 316.3轉(zhuǎn)爐跨間的布置 326.3.1爐子跨的高度布置 326.3.2爐子跨的縱向布置 366.3.3爐子跨的橫向布置 366.4出鋼跨和精煉跨的布置 366.5澆注跨間的布置 377轉(zhuǎn)爐車間環(huán)境保護系統(tǒng)設(shè)計 387.1轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計 397.1.1轉(zhuǎn)爐煙氣凈化方法的選擇 397.1.2轉(zhuǎn)爐煙氣凈化工藝設(shè)計 397.1.3煙氣凈化系統(tǒng)的主要設(shè)備 397.2資源綜合利用 407.2.1資源再利用 407.2.2轉(zhuǎn)爐固體廢棄物的再利用 407.2.3轉(zhuǎn)爐氣體廢棄物的再利用 408生產(chǎn)組織與人員編制 409車間主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 44致謝 451緒論頂?shù)讖?fù)合吹煉法是在考慮頂吹和底吹方法的優(yōu)點之上提出的。從頂部用氧氣和底部用氧氣和氬氣（有時也用氮氣）吹煉爐內(nèi)金屬。用氧氣頂吹可以比較快而容易形成流動性好的含鐵石灰渣，并在爐內(nèi)燃燒部分CO，因此在裝料中可以使用的固體廢鋼比例較大。底吹可以使熔池得到充分攪動而加速熔煉過程，降低鐵在渣中的損失和金屬的氧化程度。因此頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法充分發(fā)揮了頂吹和底吹的優(yōu)點。其優(yōu)點概括為：提高了各種金屬的收得率；降低了鐵合金的用量；降低了附加料的消耗；改善了鋼的質(zhì)量，因為在過程終了時吹入惰性氣體而減少了金屬中的氣體含量；降低了氧氣的消耗（鐵的氧化所用的氧較少）。本設(shè)計內(nèi)容是一新建年產(chǎn)200萬噸全連鑄轉(zhuǎn)爐煉鋼廠，其主要產(chǎn)品有普碳鋼、低合金鋼。本設(shè)計的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間由以下幾部分組成：主廠房（其中包括加料跨、轉(zhuǎn)爐跨、精煉跨、連鑄跨等幾個跨間）；以脫硫為主的鐵水預(yù)處理站；鐵水倒罐站；廢鋼堆料場；鐵合金料倉及散料儲運設(shè)施；廠中設(shè)有渣場以及主控制、工具房的設(shè)施。根據(jù)任務(wù)設(shè)計要求及現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼的現(xiàn)狀及趨勢，確定基本的工藝流程如下：總體上，本設(shè)計力求保證整個煉鋼車間物流的順行，操作及控制的便利，同時在廠內(nèi)特別是轉(zhuǎn)爐上注意煙塵的處理，保證生產(chǎn)環(huán)境的清潔、整齊。2煉鋼廠總體設(shè)計方案2.1年生產(chǎn)能力的確定2.1.1初始條件現(xiàn)代氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間一般由以下各部分組成：主廠房（包括爐子跨、原料跨、爐外精煉及鋼包轉(zhuǎn)運跨、澆注系統(tǒng)各跨間）；鐵水預(yù)處理站及鐵水倒罐間或混鐵爐間；廢鋼堆場與配料間；鐵合金倉庫及散狀原料儲運設(shè)施；中間渣場；耐火材料倉庫；一、二次煙氣凈化設(shè)施及煤氣回收設(shè)施；水處理設(shè)施；分析、檢測及計算機監(jiān)控設(shè)施；備品備件庫、機修間；生產(chǎn)必須的生活福利設(shè)施；水、電、氣（氧、氬、氮、壓縮空氣）等的供應(yīng)設(shè)施。2.1.2轉(zhuǎn)爐坐數(shù)及公稱容量選擇=1\*GB2⑴根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案計算出年需要鋼水量年需鋼水量=本設(shè)計年需連鑄方坯200×104t，連鑄坯收得率設(shè)為9年需鋼水量=200×104/95%=211=2\*GB2⑵計算年出鋼爐數(shù)（按2吹2計算）年出鋼爐數(shù)=2×=2×轉(zhuǎn)爐作業(yè)率=×100%=×100%=88.8%轉(zhuǎn)爐年有效作業(yè)天數(shù)：日歷天數(shù)扣除大于20min以上的一切檢修和故障時間總和。本設(shè)計取320天；冶煉周期按轉(zhuǎn)爐容量大小確定，本設(shè)計取38min，則年出鋼爐數(shù)=2×365×88.8%×24×60/38=24565（爐）每天出鋼爐數(shù)=年出鋼爐數(shù)/年作業(yè)天數(shù)=24565/320=77（爐）平均爐產(chǎn)鋼水量=年產(chǎn)鋼水量/年出鋼爐數(shù)=2110000/24565=86t=3\*GB2⑶按標(biāo)準系列確定爐子的容量轉(zhuǎn)爐容量標(biāo)準系列為：20t、30t、50t、100t、120t、150t、200t、250t、300t。本設(shè)計選定100t轉(zhuǎn)爐2座，按照2吹2方式生產(chǎn)。最后核算車間年產(chǎn)量：100×24565×0.95%=233×102.2煉鋼生產(chǎn)流程高爐鐵水→200t混鐵車→鐵水預(yù)處理間→鐵水倒罐站→鐵水罐→測溫取樣→扒渣→200t轉(zhuǎn)爐→鋼包回轉(zhuǎn)臺→連鑄機→鑄坯。2.3原材料方案2.3.1鐵水的供應(yīng)與預(yù)處理本設(shè)計中混鐵車供應(yīng)鐵水，混鐵車供應(yīng)鐵水系統(tǒng)包括脫硫站、倒渣站和鐵水倒罐站。其工藝流程為：高爐鐵水出到混鐵車內(nèi)，由鐵路機車牽引到脫硫站進行鐵水預(yù)處理后運送到鐵水倒罐站，不需要預(yù)處理的鐵水直接運送到鐵水倒罐站。當(dāng)轉(zhuǎn)爐需要鐵水時，在鐵水倒罐站將鐵水兌入到鐵水罐內(nèi)，然后移送到轉(zhuǎn)爐加料跨，用天車吊起來運至爐前兌入轉(zhuǎn)爐內(nèi)，混鐵車在返回高爐待用。2.3.2廢鋼的供應(yīng)廢鋼的堆放實行分類存放，特別是含合金元素的廢鋼更應(yīng)當(dāng)注意分類儲存。對廢鋼中易爆炸物和封閉容器要十分注意清除及處理，保證生產(chǎn)安全。根據(jù)沒爐所需要廢鋼量控制輕、重型廢鋼和不同種類型廢鋼的比例裝入料斗，并用輕型廢鋼鋪底。大型轉(zhuǎn)爐煉鋼車間通常設(shè)單獨的廢鋼間。廢鋼間的面積決定于廢鋼需要的堆存用面積、鐵路條數(shù)、料槽位置及稱量設(shè)備占用面積。2.3.3散狀料供應(yīng)為保證轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)，本設(shè)計車間在靠近轉(zhuǎn)爐處設(shè)有散狀料堆場，各種散狀料的儲存量按20天儲存。為便于運輸帶自動卸料、車間內(nèi)在靠近主廠房附近位置設(shè)置地下料倉，其兼有部分儲存和轉(zhuǎn)運作用。從地下料倉向高位料倉的供料方式，本設(shè)計中采用全膠帶運輸。設(shè)置高料倉在于起到臨時儲料的作用，并利用重力方式向轉(zhuǎn)爐及時和可靠的供料，保證轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)。本車間采用共用料倉供料，以相互支持供料，并避免由于轉(zhuǎn)爐停爐后料倉內(nèi)剩余石灰的粉化。高位料倉的數(shù)目決定于散狀料的種類及料倉共用情況。2.3.4鐵合金料供應(yīng)鐵合金的供應(yīng)系統(tǒng)一般由煉鋼廠鐵合金間、車間鐵合金料倉和輸送設(shè)施、向鋼包加料設(shè)施等幾部分組成。一般情況下，在鐵合金倉庫內(nèi)進行鐵合金料的儲存、烘烤以及加工成合格塊度等任務(wù)。料間儲存面積主要取決于鐵合金的日消耗量、堆積密度及儲存天數(shù)。2.3.5氧氣的供應(yīng)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼要消耗大量的工業(yè)純氧，氧氣純度要求在99.5%以上。因此，在本設(shè)計中應(yīng)當(dāng)具有相當(dāng)大規(guī)模的空氣分離（制氧）設(shè)備。為了適應(yīng)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的要求，煉鋼廠的供養(yǎng)系統(tǒng)一般是由制氧機、加壓機、中壓儲氧罐、輸氧管、控制閘閥、測量儀表和噴槍等主要設(shè)備組成。2.4車間布置方案本設(shè)計中，全連鑄氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的主體部分依然是主廠房部分，是以加料跨、爐子跨和澆注跨三個主體跨間為核心部分。為使各種物流運行順暢，加料跨和澆注跨采取異側(cè)布置。即爐子跨布置在主廠房的中間部位，爐子跨的異側(cè)為原料跨，另一側(cè)為澆注跨，可實行兩面操作，一次兌鐵水和加廢鋼，另一側(cè)出鋼。廠房布置最終確定為以三跨為核心的多跨式布置，即在三跨的基礎(chǔ)上加設(shè)精煉跨、出坯精整垮等跨間。3轉(zhuǎn)爐爐型及氧槍設(shè)計3.1轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計轉(zhuǎn)爐爐型是指砌筑耐火材料后的轉(zhuǎn)爐內(nèi)部形狀。爐型設(shè)計時爐體設(shè)計的關(guān)鍵。爐型的選擇和各部尺寸確定是否合理，直接影響著工藝操作，轉(zhuǎn)錄壽命，鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量以及爐子的生產(chǎn)率。本設(shè)計根據(jù)任務(wù)書中的生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品要求，結(jié)合轉(zhuǎn)爐發(fā)展?fàn)顩r和工藝特點，對轉(zhuǎn)爐的爐型、爐襯等的選型和設(shè)計步驟如下：3.1.1爐型及爐容比確定本設(shè)計方案選100t轉(zhuǎn)爐，采用氧氣頂?shù)讖?fù)合吹煉工藝，鋼水收得率為95%，最大廢鋼比為20%，采用廢鋼礦石冷卻法冷卻。根據(jù)原始條件，熔池類型采用截錐形爐型，并制作成死爐底。筒球轉(zhuǎn)爐新砌爐襯的爐容比推薦值為0.85~0.95m3/t。本設(shè)計取0.9。3.1.2轉(zhuǎn)爐參數(shù)設(shè)計=1\*GB2⑴爐型各部分的主要參數(shù)和尺寸=1\*GB3①熔池尺寸的確定。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐熔池直徑計算過程如下：確定吹氧時間：擬建煉鋼車間入爐鐵水為低磷鐵水，取噸鋼耗氧量為57m3/t，吹氧時間為14min，則：供氧強度=57/14=4.07m3/（t?min）D=KG/t=1.55*QUOTE×220/14=4.15m式中：G—新爐金屬裝入量，t;t—平均每爐鋼吹氧時間，min，為14min；K—比例系數(shù)，查表取1.55。=2\*GB3②熔池深度h.是指熔池處于平靜狀態(tài)時，從金屬液面到爐底最深處的距離，它和氧流量、噴槍結(jié)構(gòu)的關(guān)系比較密切。現(xiàn)計算如下：h=取鋼水收得率為95%，則金屬裝入量為G=100×1.10=110tVc=G/p=110/6.8=16.2h==1.4球冠的弓形高度：h1=0.15D=0.15×4.15=0.62m爐底球冠曲率半徑：R=0.91D=0.91×4.15=3.78m=2\*GB2⑵爐帽尺寸的確定=1\*GB3①爐帽傾角θ：傾角過小，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定性增加，容易倒塌；過大，出鋼時容易鋼渣混雜和爐口流渣。故設(shè)θ=65°。=2\*GB3②爐口直徑d：一般來說，在滿足兌鐵水和加廢鋼的前提下，應(yīng)適當(dāng)減小爐口直徑，以利于減少熱損失，減少空氣進入爐內(nèi)影響爐襯壽命和改善爐前操作條件。一般情況下，取爐口直徑d=0.43~0.53%D，并且大爐子取下限，小爐子取上限，本設(shè)計中取d=50%D=2.08=3\*GB3③爐帽高度H帽：在爐口上部設(shè)有高度為H口=300~400mm的直線段，本設(shè)計中取300mm。因此爐帽高度為H帽=(D-d)tanθ+H口=0.5（4.15-2.08）tan65°+0.3=2.52根據(jù)《畢業(yè)設(shè)計參考資料》爐帽的有效容積V帽可按下式計算：V帽=0.262H帽（D2+d2+D*d）=0.262×2.52×（4.152+2.082+4.15×2.08）=19.9式中，0.262是體積系數(shù)。=3\*GB2⑶出鋼口尺寸的確定出鋼口內(nèi)口一般都設(shè)在爐帽與爐身交界處，以便當(dāng)轉(zhuǎn)爐處于水平位置出鋼時其位置處于最低點，可使鋼水全部出凈。=1\*GB3①出鋼口中心線水平傾角β：為了縮短出鋼口長度，便于維修和減少鋼液次氧化及熱損失，傾角確定原則，一般是在開堵出鋼口方便的情況下，盡量減少β角。因此本設(shè)計中選β=3°。=2\*GB3②出鋼口直徑dT：出鋼口的大小決定出鋼時間。出鋼口過大，難以控制下渣，且鋼包鋼液靜壓力增加過快，脫氧產(chǎn)物不易上浮。出鋼口過小，鋼液容易二次氧化和吸氣，散熱過大。通常dT按下式確定：dT=(63+1.75T)1/2=（63+1.75×100）1/2=0.式中T—轉(zhuǎn)爐公稱容量，100t。=4\*GB2⑷爐子內(nèi)型尺寸的計算：=1\*GB3①爐膛直徑D膛：爐身為圓筒形，對于爐襯爐身后端的轉(zhuǎn)爐其爐膛直徑與熔池直徑相同，即D膛=D=4.15=2\*GB3②根據(jù)選定爐容比0.9，可求出爐子總?cè)莘eV總：V總=0.9×100=90V身=V總-V熔池-V帽=90-16.2-19.9=5=3\*GB3③爐身高度H身：H身=4V身/πD2=（4×53.9）/（4.152π）=3.9則爐型內(nèi)高H內(nèi)=h+H帽+H身=1.4+2.52+3.98=7.92m=5\*GB2⑸轉(zhuǎn)爐爐襯設(shè)計通常轉(zhuǎn)爐內(nèi)襯由永久層、填充層和工作層組成。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，用鎂磚砌筑。填充層介于永久層和工作層之間，用焦油鎂砂搗打而成，厚度約20~100mm，該層的主要功能是減輕爐殼承受熱膨脹時對爐殼產(chǎn)生的擠壓和便于拆除工作層。工作層是指與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件及其苛刻。目前該層多用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。爐帽可用二步煅燒鎂磚，也可根據(jù)具體條件選用其他材質(zhì)。本設(shè)計中各層厚度依據(jù)煉鋼設(shè)計爐襯設(shè)計參考值，以及所選材質(zhì)如表4-1所示：表4-1爐襯厚度及選擇爐襯部位工作層填充層永久層合計爐帽68020700爐身（加料）70020115835爐身（出鋼）70020115835爐底70020115835表4-2爐殼鋼板厚度爐殼各部分名稱爐帽爐身爐底鋼板厚度（mm）607060爐殼外徑為：4150+1670+2×70=5960mm爐子全高為：7920+835+60=8815mm由已得數(shù)據(jù)計算高寬比為：8815/5960=1.48符合頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐高寬比推薦值范圍（1.35~1.65）。因此，認為設(shè)計的轉(zhuǎn)爐爐子尺寸基本上是合適的，能夠保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉進行。3.1.3支承結(jié)構(gòu)支承結(jié)構(gòu)承載著轉(zhuǎn)爐爐體的全部重量。其主要部件有托圈，托體與托圈的連接裝置，耳軸及其軸承。托圈是用鋼板焊成的呈箱形斷面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩側(cè)焊有鑄鋼的耳軸座，供裝耳軸用。爐殼與托圈的連接裝置采用自調(diào)螺栓連接裝置。爐殼上部焊有兩個加強圈，爐殼通過它們和三個帶球面墊圈的自調(diào)螺栓與托圈連接在一起。三個螺栓在圓周上呈120°布置，且焊在托圈蓋板上的支座鉸鏈，當(dāng)爐殼產(chǎn)生位移時，自調(diào)螺栓本身并靠其球面墊圈自動調(diào)位，使?fàn)t殼中心位置維持不變。耳軸要承受多種負荷作用，因此要有足夠的強度和剛度。其材質(zhì)為合金鋼。耳軸軸承形式采用重型雙列向心球面滾子軸承，它能承受重載、自動調(diào)位和保持良好的潤滑，耳軸與托圈的連接方式采用法蘭螺栓連接。3.1.4傾動機構(gòu)由于轉(zhuǎn)爐公稱容量為100t，故采用無級調(diào)速，轉(zhuǎn)速為0.15~1.5r/min，傾動機構(gòu)采用懸掛式。其優(yōu)點是設(shè)備輕、結(jié)構(gòu)接湊、占地面積小，且設(shè)備運行安全可靠性高。3.2氧槍噴頭設(shè)計3.2.1氧槍噴頭設(shè)計=1\*GB2⑴原始尺寸轉(zhuǎn)爐公稱容量T=100t，冶煉以低磷鐵水為主要金屬料。=2\*GB2⑵計算氧氣流量噸鋼耗氧量為57m3/t，純吹氧時間為14min，則氧流量qv==57×200/14=407m3/min=3\*GB2⑶選定噴頭孔數(shù)由于多孔噴頭的供養(yǎng)方式為分散供養(yǎng)，增大了氧射流同熔池的沖擊面積，取得了顯著的吹煉效果。本設(shè)計中，采用四孔噴頭，出口馬赫數(shù)設(shè)定為M=2.0。噴頭端面形狀為錐面，噴孔夾角取14°。=4\*GB2⑷設(shè)計工況氧壓查等熵流量表，當(dāng)M=2.0時，P/P0=0.1278，取P膛=1.3×10P設(shè)=P膛/（P/P0）=1.3/0.1278×105=10.17=5\*GB2⑸計算喉口直徑每孔氧流量q=qv/4=407/4=102m3/min利用公式q=，令CD=0.90，T0=290K，p設(shè)=10.17×105102=1.784×0.90πdT2×10.17求得dT=0.036m=38mm。取喉口長度LT=20mm。=6\*GB2⑹計算d出依據(jù)M=2.0，查等熵流量表A出/A喉=1.688d出=dTA/A0=38×=7\*GB2⑺計算擴張段長度取半錐角為5°，則擴張段長度L2==（49-38）/（2tan5°）=63mm=8\*GB2⑻收縮段長度取收縮α收=50°，則半收縮角為25°，收縮段長度由作圖法確定，L1=63mm。3.2.2氧槍槍身設(shè)計氧槍槍身為三層同心圓無縫鋼管套管組成，由內(nèi)向外依次為中心氧管、中層套管和外層套管。其中心氧管為輸送氧氣的通道，中心氧管與中層套管之間的環(huán)縫通道為冷卻水的回水通道。槍身設(shè)計內(nèi)容主要是各層套管的管徑和長度。=1\*GB2⑴中心氧管管徑的確定：=1\*GB3①原始尺寸冷卻水流量qm=200t/h，冷卻水進水速度vj=6m/s，冷卻水回水速度vp=7m/s，冷卻水噴頭處理流速vh=9m/s，中心氧管內(nèi)氧氣流速v0=50m/s，吹煉中水溫升?t=20℃；=2\*GB3②中心氧管管徑的確定中心氧管管徑的計算公式:A0==1.42/50=0.0284m/s式中：A0—中心氧管的橫截面積，m2；v0—中心氧管氧氣流速，一般按經(jīng)驗取40~60m/s，本設(shè)計中取50m/s；qVI—中心氧管內(nèi)氧氣的工況體積流量，計算過程如下：qVI=qvp標(biāo)T0/P設(shè)T標(biāo)=814×1×290/（10.17×273）=85.02m3/min=1.42m式中：qV—標(biāo)準狀態(tài)下的氧氣流量，m3/min；P標(biāo)—標(biāo)準大氣壓，1×10Tc—氧氣的滯止溫度，290K；V0—中心氧管氧氣流速，m/s；P設(shè)—設(shè)計工況氧壓，10.17×10中心氧管的內(nèi)徑：d1===0.19m根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準系列產(chǎn)品規(guī)格為?203×8mm的鋼管。=2\*GB2⑵中層鋼管和外層鋼管直徑的確定中層和外層鋼管的直徑主要根據(jù)冷卻水的流速和流量來選定。冷卻水從中心鋼管和中層鋼管之間形成的環(huán)縫之間流入，經(jīng)過噴頭端部，由外層和中層鋼管之間形成的環(huán)縫流出。為保證良好的冷卻效果，進水流速取6m/s,出水流速取7m/s。因為出水溫度升高，體積增大，出水流速略高于進水流速。冷卻水在氧槍中的溫升控制小于200℃，出水溫度小于500℃。氧槍受熱表面所受的平均最大熱負荷為1.4×106kJ/h?m2。由于在吹煉過程中氧槍受到爐內(nèi)和煙罩中高溫環(huán)境的不同作用，其受熱狀態(tài)是變化而十分復(fù)雜的。根據(jù)生產(chǎn)實際數(shù)據(jù)初步選定冷卻水流量為200t/h，下面計算中、外層鋼管直徑。進水環(huán)縫截面積：Aj=qm/vj=200/（6×3600）=0.0093m2出水環(huán)縫截面積：Ap=qm/vp=200/(7×3600)=0.00794m已知中心鋼管的外徑d1為0.203m，則中層鋼管的內(nèi)徑為：d2===0.230m根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準系列產(chǎn)品規(guī)格為?245×7mm的鋼管。驗算實際水速vj=200/[3600×(0.2312-0.2032)π/4]=5.82m/s，符合要求。同理，外層鋼管直徑為：d3===0.265mm根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準系列產(chǎn)品規(guī)格為?299×16mm的鋼管。3.3底部供氣元件設(shè)計3.3.1底氣種類本設(shè)計頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐為加強攪拌型，頂槍吹氧，底部吹惰性氣體氮氣和氬氣，供氣構(gòu)件十分簡單。3.3.2供氣構(gòu)件的選擇選用類環(huán)縫式噴嘴，噴嘴4個，對稱分布于爐底。3.3.3噴嘴數(shù)量及布置一般來說，噴嘴多而直徑小些好。設(shè)計選用噴嘴數(shù)量為4個，其中前期月2/3時間噴吹氮氣，末期約1/3時間噴吹氬氣。噴嘴對稱布置于爐底，應(yīng)使底吹和頂吹產(chǎn)生的熔池環(huán)流運動同向，以獲得最佳的攪拌效果，即最快的熔池混勻。4轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)工藝設(shè)計4.1主要原材料的技術(shù)要求4.1.1金屬料金屬料是煉鋼的基本原料。原料質(zhì)量和供應(yīng)條件對鋼的生產(chǎn)指標(biāo)有重大的影響，如化學(xué)成分、塊度大小、溫度高低等，不僅影響冶煉工藝，而且影響質(zhì)量、消耗、成本、產(chǎn)量等各項指標(biāo)。=1\*GB2⑴鐵水用于煉鋼鐵水的化學(xué)成分要求：Si≤0.80%，S≤0.030%，P≤0.100%，入爐鐵水溫度不低于1250℃，入爐鐵水帶渣量應(yīng)小于或等于0.5%。=2\*GB2⑵轉(zhuǎn)爐煉鋼對廢鋼的要求如下：=1\*GB3①使用時不應(yīng)混有合金返回鋼、生鐵和鐵合金。=2\*GB3②含[S]、[P]量<0.1%，要處理清除密封容器和管狀物、爆炸物、有色金屬、毒品和有機塑料等。=3\*GB3③尺寸要求：最大邊長≤300mm，最大塊度不應(yīng)超過50kg，厚≤100mm。=4\*GB3④包內(nèi)調(diào)溫度廢鋼用低碳軋鋼切頭或湯道鋼。=3\*GB2⑶鐵合金鐵合金用于調(diào)整鋼液成分和脫除鋼中雜質(zhì)（氧、硫、氮等），主要使用硅鐵、錳鐵和硅錳合金。=1\*GB3①硅鐵：應(yīng)符合GB2272-87標(biāo)準。硅鐵澆注厚度：FeSi75系列各牌號硅鐵錠不得超過10mm。硅鐵呈塊狀交貨小于20×20mm的數(shù)量不得超過總量的10%；供轉(zhuǎn)爐使用的塊度要求：爐內(nèi)使用應(yīng)在30~200mm，包內(nèi)使用應(yīng)在5~50mm。=2\*GB3②錳鐵：應(yīng)符合GB3795-87標(biāo)準。供轉(zhuǎn)爐使用塊度為5~50mm。=3\*GB3③硅錳合金：應(yīng)符合GB4008-87標(biāo)準。供轉(zhuǎn)爐使用塊度為5~50mm。=4\*GB3④鋁絲：煉鋼用鋁絲要求如下：一級：Al>98.5%，雜質(zhì)<0.4%，單重<1.0kg；二級：Al>85%，雜質(zhì)<0.4%，單重<1.0kg。除使用以上合金外，通常使用的合金還有鉻鐵、硅鈣合金和鋁餅等。4.1.2造渣材料=1\*GB2⑴石灰石灰是堿性煉鋼的造渣材料，主要成分是CaO。要求如表5-1：表4-1石灰成分元素MgOCaOSiO2S塊度生過燒率活性度含量≤4%≥92%≤2%≤0.1%10~50mm≤8%>300要求成分穩(wěn)定、清潔、干燥、無雜物，爐頂料倉石灰的儲存時間不得超過48小時。=2\*GB2⑵螢石主要成分是CaF2，加入螢石能過幫助化渣，是良好的助熔劑。煉鋼用螢石成分要求如表5-2：表4-2螢石成分元素CaF2SiO2SMgO塊度含量≥85%≤5%≤0.2%≤0.1%5~40mm要求成分穩(wěn)定，入爐時必須清潔、干燥，不混入泥沙等雜物。=3\*GB2⑶白云石生白云石的主要成分是CaCO3?MgCO3，用白云石造渣的目的是使?fàn)t渣保持一定的MgO含量，以減少爐渣對爐襯的侵蝕，利于提高轉(zhuǎn)爐的爐襯壽命。煉鋼用白云石成分要求如下表：表4-3白云石成分元素MgOCaOSiO2雜質(zhì)塊度含量≥20%≥35%≤30%≤3.0%10~40mm要求干燥、清潔無夾雜物。4.1.3氧化劑=1\*GB2⑴氧氣氧氣是最主要的氧化劑，常用管道輸送。純度>99.5%，氧氣應(yīng)脫除水分，使H2O<3g/m3。要求干燥、無油。=2\礦石用來氧化鋼液中的磷和硅、錳等元素，穩(wěn)定渣中的磷化物。=3\*GB2⑶氧化鐵皮氧化鐵皮主要穩(wěn)定渣中脫磷產(chǎn)物，提高脫磷量，并有降低渣溫的作用。4.2裝料制度裝料工藝對轉(zhuǎn)爐煉鋼的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)有明顯的影響，合理的裝料應(yīng)能夠保證操作順利進行，降低鋼鐵材料及附加料的消耗，充分挖掘設(shè)備潛力，提高產(chǎn)量，有助于延長爐襯壽命?？紤]到轉(zhuǎn)爐中反應(yīng)得熱力學(xué)條件，故而需加廢鋼，廢鋼可直接加入爐內(nèi)，為防止?fàn)t襯過分急冷，裝完廢鋼后，應(yīng)即兌入鐵水。4.3供氣制度4.3.1供氧制度供氧制度是指如何最合理的向熔池供給氧氣，創(chuàng)造爐內(nèi)良好的物理化學(xué)條件，完成吹煉任務(wù)。對供氧操作的要求：保證熔池有良好的化學(xué)反應(yīng)，不噴濺，不粘槍，縮短冶煉時間，有利于提高槍齡和爐齡。復(fù)吹氧槍操作：采用恒壓變槍位操作。為保護噴頭、氧槍，最低槍位不得低于500mm，當(dāng)噴槍漏水或燒損深度大于20mm時應(yīng)立即換槍。爐子前期因爐容比小，以燒壞噴槍，防吹低槍，避免燒槍和金屬噴濺。當(dāng)鐵水溫度低或開新爐時，開吹后應(yīng)先低槍提溫，然后再提槍化渣，以免使渣中∑FeO含量過高而等效強烈脫碳而發(fā)生噴濺。轉(zhuǎn)爐吹煉制度由于鐵水經(jīng)過了前面的預(yù)處理（如：鐵水預(yù)脫硫）及轉(zhuǎn)爐脫磷階段，鐵水中的Si基本上被完全去除，故而脫碳的速率曲線已不同于常規(guī)的臺階狀曲線。即與常規(guī)轉(zhuǎn)爐冶煉相比，沒有脫硅階段，而幾乎直接進入了脫碳階段并快速達到脫碳的鼎盛時期，這是脫碳速度將由供氧強度單方面來決定，且?guī)缀醭手本€變化。這是不僅吹入的氧全部消耗于碳氧化，而且渣中的氧化鐵也被消耗于脫碳。渣中∑FeO降低，將使渣中的熔點升高。渣中∑FeO降低過多時，會使?fàn)t渣顯著變粘。這種現(xiàn)象被稱作爐渣“返干”。為防止中期爐渣返干而不產(chǎn)生噴濺，槍位應(yīng)該控制在使渣中∑FeO含量保持在10%～15%范圍內(nèi)。4.3.2底部供氣制度底部供氣元件的加入主要是改善反應(yīng)的動力學(xué)條件，底部供氣元件的供氣強度小，則熔池攪拌力弱，渣中∑FeO較高，化渣容易，底部供氣強度大，則熔池的攪拌能力強，脫碳速率快，渣中∑FeO低，升溫快。底部供氣氣體選擇為氬氣最好，但考慮到其成本原因，本設(shè)計中采用供氣強度為0.3m3針對國內(nèi)外同容量的爐子的濺渣護爐生產(chǎn)實踐取合適的供氮壓力進行。4.4造渣制度造渣制度就是要確定合適的造渣方法、渣料的加入數(shù)量和時間、以及如何加快成渣的操作制度。轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣的主要目的是：去除硫磷，減少噴濺，保護爐襯，減少終點氧含量。總之，總的造渣要求是：初期渣早化，過程渣化好，終渣化渣。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐克服了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在冶煉中成渣速度慢、熔池攪拌能力弱等缺點，但對于冶煉磷硫含量高的鐵水來說，復(fù)吹轉(zhuǎn)爐仍存在著渣量大、冶煉操作不穩(wěn)定、噴濺嚴重、爐襯壽命短和終點命中率低的缺點。本設(shè)計中采用中低磷鐵水作為原料，其成渣過程基本上采用鐵質(zhì)成渣路線，即在整個吹煉過程中∑FeO始終保持在20%以上，這樣來保證爐渣具有良好的流動性和促進石灰的溶解。本設(shè)計中轉(zhuǎn)爐造渣方法采用單雙渣操作，用輕燒白云石代替部分石灰進行造渣，提高了渣中氧化鎂的含量，減少了爐渣對于爐襯的侵蝕，且能夠保證在低FeO時早化渣，利于冶煉初期石灰的溶化，并且防止因Si高而產(chǎn)生的噴濺發(fā)生，但同時必須注意白云石的加入量和加入時間，防止產(chǎn)生爐底上漲和粘槍現(xiàn)象的出現(xiàn)。各種渣料加入量的確定：=1\*GB2⑴爐渣堿度的控制（石灰加入量的計算）堿度是爐渣去除磷能力大小的基本標(biāo)志。它對爐襯的侵蝕，爐渣的氧化性、粘度和金屬中各元素的氧化還原反應(yīng)均有不同程度的影響，爐渣堿度一般是R=2.0～3.5（）設(shè)計中設(shè)定為3.3.石灰加入量按下式設(shè)計：Q石灰=鐵水式中：R—爐渣堿度；—除石灰外，由鐵水、廢鋼、鐵礦石和輔助熔劑等代入爐渣中含量；K—考慮隨爐氣帶走的石灰粉和石灰在爐渣中不完全溶解的損失系數(shù)。K=1.1～1.6；—由爐襯代入爐渣的量，；，—分別為石灰中的，。=2\*GB2⑵白云石的加入量W白=渣量×w（MgO）×1000÷w（MgO)白式中：w（MgO）白——白云石中氧化鎂的含量=3\*GB2⑶助熔劑的加入量螢石的用量小于4kg/t鐵礦石或氧化鐵皮的加入量為裝入量的2%~5%.=4\*GB2⑷渣料的加入時間渣料分兩批加入，第一批在開吹3min后加入爐內(nèi)，以期早化渣，第二批渣料待第一批渣料化好后一次性加入。=5\*GB2⑸爐渣的氧化性、粘度的控制=1\*GB3①合適的爐渣粘度，可較好的去除脫磷，延長爐襯壽命，終渣中（MgO）含量≮6.5%，螢石降低爐渣粘度而不改變堿度。=2\*GB3②爐渣的氧化性不僅影響爐內(nèi)各種冶金反應(yīng)，而且對終點鋼水含氧量和鋼的質(zhì)量等也有影響。爐渣氧化鐵含量越高，磷在渣鐵間的分配比越大。=3\*GB3③進爐鐵水Si的影響進爐鐵液成分對脫磷過程沒有直接影響，但在冶煉過程中鐵液中Si元素的氧化產(chǎn)物對爐渣的性質(zhì)有影響。如鐵水中含硅量過高，影響爐渣堿度而不利于脫磷，且[Si]高增加渣量易引起噴濺。若入爐鐵水Si含量大于0.35%，極易發(fā)生噴濺，嚴重時出鋼困難。因此，需要投加防濺劑控制爐渣泡沫化的程度。根據(jù)上述三方面的分析，對于轉(zhuǎn)爐脫磷需使用主要副原料為石灰、鐵礦石。但由于冶煉時間短溶池溫度低，要快化渣、早化渣，在如此低的溫度條件下是很困難的，因此需再配加一定的熔劑螢石。同時石灰和螢石必須在吹煉開始時投入，以加快形成一定堿度的熔融狀態(tài)的爐渣。鐵礦石的投入則根據(jù)溶池?zé)崃考盎闆r投加。保持溶池溫度上升較穩(wěn)定。4.5溫度控制所謂的溫度控制指吹煉過程熔池溫度和終點鋼水溫度的控制。過程溫度控制使吹煉升溫均衡，保證操作順利進行。終點溫度控制是保證合適的出鋼溫度?？刂坪眠^程溫度則是達到要求終點溫度的關(guān)鍵之所在。=1\*GB2⑴確定合適的出鋼溫度以保證正常的澆注，出鋼溫度的高低受鋼種、坯型和澆注方法的影響。T出=Tf+△t1+△t2式中：Tf—所澆注鋼種的液相溫度℃Tf=1536-△t1—鋼水的過熱度一般對于方坯取20~25℃△t2—從出鋼到開澆鋼水的溫降。一般情況，終點溫度：高碳鋼1590—1620℃，中碳鋼及低合金鋼1620—1680℃，終點溫度應(yīng)測試兩次，兩次相差不超過10℃。經(jīng)熱平衡計算本設(shè)計中出鋼溫度取為1=2\*GB2⑵熱量的來源和消耗熱量的來源主要是鐵水的物理熱和和化學(xué)熱。熱量的消耗則主要是一部分用于煉鋼的熱量，即用于加熱鋼水和爐渣的熱量；另一部分則為損失的熱量。=3\*GB2⑶冷卻劑的種類常用的冷卻劑包括廢鋼、鐵礦石和氧化鐵皮。=4\*GB2⑷溫度的控制=1\*GB3①影響熔池溫度的因素鐵水的含硅量、鐵水的裝入量、終點的碳含量、空爐的時間和噴濺的情況。=2\*GB3②吹煉過程的溫度控制能滿足快速造渣，保證盡快形成成分，性質(zhì)符合要求的爐渣；滿足去除磷和其他雜質(zhì)的要求；可滿足吹煉過程平穩(wěn)和順利要求，避免強烈的脫碳期溫度過高或過低都易發(fā)生噴濺，能協(xié)調(diào)熔池的升溫和脫碳，滿足順利而準確的控制點。開吹前，應(yīng)該重點了解裝入量及各元素的量值。吹煉過程可以根據(jù)路口火焰及氧槍進出水的溫度來判斷熔池溫度，以加入冷卻劑和改變槍位來調(diào)節(jié)。吹煉后期則可根據(jù)冷卻劑或發(fā)熱劑對溫度進行調(diào)節(jié)。4.6終點控制和出鋼終點控制使轉(zhuǎn)爐吹煉后期的重要操作。終點控制的基本要求是在吹氧結(jié)束時，金屬的化學(xué)成分和溫度同時達到出鋼要求。=1\*GB2⑴終點碳控制終點碳控制的方法有三種：一次拉碳法（本設(shè)計中采用）、增碳法和高拉補吹法。測碳主要方法有經(jīng)驗法和結(jié)晶定碳儀。=2\*GB2⑵溫度的判斷主要的判斷方法有熱電偶測溫法、火焰判斷、取樣判斷、爐膛情況判斷、通過氧槍冷卻水溫度判斷。=3\*GB2⑶出鋼轉(zhuǎn)爐出鋼過程中，為了減少鋼水吸氣和有利于合金加入鋼包后的攪拌均勻，需要適當(dāng)?shù)某鲣摮掷m(xù)時間，本設(shè)計中定出鋼時間為5min。出鋼采用紅包出鋼，擋渣球擋渣，出鋼1/4時開始加入合金，至出鋼3/4時合金化結(jié)束，當(dāng)鋼水出盡，出鋼口流出鋼渣時，立即快速搖爐，出鋼完畢，盡快將鋼水送至爐外精煉站。4.7脫氧合金化煉鋼是氧化精煉過程，冶煉終點鋼水中氧含量較高（一般可達0.02%~0.08%）,為了保證鋼的質(zhì)量和順利澆注，液量終點鋼水必須脫氧，目的是排除鋼中的氧和減少鋼中非金屬夾雜物的數(shù)量，以及改善鋼中非金屬夾雜物的分布和形態(tài)，此外還要考慮細化鋼的晶粒。=1\*GB2⑴脫氧的方法脫氧的方法有三種，即沉淀脫氧、擴散脫氧和真空脫氧本設(shè)計中采用將合金（FeSi、FeMn）直接加入的方式，屬于沉淀脫氧。=2\*GB2⑵合金的加入原則鋼包中脫氧合金化，必須做到邊出鋼邊加料；不易氧化和熔點較高的合金，可隨廢鋼加入爐中，其余合金一般加入鋼包中，并先加不易氧化的后加易氧化的，特別易氧化的應(yīng)考慮在真空條件下加入；合金必須按鋼種要求經(jīng)過充分烘烤，要求稱量準確。=3\*GB2⑶按鋼種規(guī)程，正確選取合金元素的回收率以及包中合金的加入量，應(yīng)考察合金的種類，粒度，加入量以及加入時間和方法；終點碳的高低，渣的氧化情況；鋼水溫度的高低及澆注時間。=5\*GB2⑸合金加入公式合金=[（成品合金元素中限%-終點殘余合金元素量%）/（合金元素含量%×合金元素收得率%）]×出鋼量=6\*GB2⑹合金加入制度：本設(shè)計中合金的加入順序為先FeMn后FeSi.4.8精煉和連鑄=1\*GB2⑴精煉工藝根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，精煉設(shè)備可以選擇LF爐，其主要功能為深脫硫，深脫氧，起泡埋弧，去除非金屬夾雜，凈化鋼液，改善夾雜物的形態(tài)，防止鋼液的二次氧化和保溫。其操作的流程為，鋼包車載運鋼包至LF精煉工位，加入合成渣料，降下石墨電極插入熔渣中對鋼水進行埋弧加熱，補償精煉過程中的溫降，同時進行底部吹氬攪拌。=2\*GB2⑵連鑄工藝精煉后的鋼水運往連鑄跨進行澆注，設(shè)計中采用多爐連澆技術(shù)。連鑄操作要求：=1\*GB3①連鑄前，必須嚴格檢查，在設(shè)備均正常的情況下開機澆注。②首先將引錠桿插入結(jié)晶器，用石棉繩把引錠桿的引錠頭與結(jié)晶器之間的縫隙堵塞嚴密，放入引流棍，待結(jié)晶器通水冷卻后，方可開機澆注。③開始澆注時應(yīng)比正常的澆注小，當(dāng)鋼水在結(jié)晶器通水冷卻后結(jié)成一定厚度的坯殼后，方能啟動引錠裝置，開始拉坯。④當(dāng)引錠桿退出拉矯機后，便進入正常運行。⑤嚴格把中間罐內(nèi)溫度范圍控制在10~20℃，在連鑄過程中，保持澆注溫度平穩(wěn)。⑥開機澆注后，拉速正常，逐步加大給水，最后穩(wěn)定。⑦連鑄坯經(jīng)矯直后送到剪切部分，最后又軌道送精整。5車間主體設(shè)備選型5.1鐵水供應(yīng)設(shè)備混鐵車混鐵車的結(jié)構(gòu)如圖5-1所示，其形狀可保證有較小的熱損失。圖6-1混鐵車表5-1混鐵車的設(shè)備參數(shù)公稱容量(t)裝鐵水量（t）鐵水車全高（mm）鐵水車最大寬度（mm）掛鉤間距（mm）轉(zhuǎn)向架數(shù)（個）軸數(shù)（個）最大軸重（t）新襯時舊襯時200200230405034002110081638混鐵車的容量根據(jù)轉(zhuǎn)爐容量而定，一般為轉(zhuǎn)爐的整數(shù)倍，并與高爐出鐵量相當(dāng)。轉(zhuǎn)爐煉鋼車間所需混鐵車臺數(shù)N計算如下：N=式中—高爐鐵水量最高日產(chǎn)量，此處為6000；—混鐵車容量,取200t；—混鐵車裝滿系數(shù)，取0.9；—混鐵車日周轉(zhuǎn)次數(shù)，取2～3次/d；—混鐵車作業(yè)率，取0.75；P2—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)。所需混鐵車臺數(shù)N==6000/（200×0.9×3×0.75）=14.8故所需混鐵車臺數(shù)為15。5.2廢鋼工段廢鋼間的布置方式有兩種：①單獨廢鋼間；②在原料跨一端設(shè)置廢鋼間。廢鋼應(yīng)該分類堆存，并避免含有易爆炸物和封閉容器，廢鋼間的面積的大小主要取決于廢鋼的需要的堆存用面積，鐵路的條數(shù)，料坑的位置及稱量設(shè)備占用的面積，面積可按下式計算：轉(zhuǎn)爐車間晝夜所需廢鋼量Gf=n·T·B=77×100×10.36%=826.7t式中：Gf—轉(zhuǎn)爐車間所需廢鋼量，t；T—轉(zhuǎn)爐公稱容量，t；n—車間晝夜出鋼爐數(shù)，次；B—廢鋼比，%；廢鋼坑容積=1378m3式中：V—廢鋼儲存容積；x—廢鋼儲存天數(shù)，取3天；1.2—裝滿系數(shù)；ρ—廢鋼堆密度，，取2.5；取廢鋼坑能裝廢鋼的高度2.2m，則廢鋼坑面積：QUOTEA=Vh=1491.841.5=678.11廢鋼加入采用廢鋼料斗，一次一斗裝入，廢鋼料斗容積可計算如下：V=式中：q—每爐加入廢鋼料，t，q=10.36%×100=10.36t；n—料斗裝滿系數(shù)，0.8；f—每爐加入廢鋼的斗數(shù)，此處為1；—廢鋼堆積密度，此處取2t/m3。代入數(shù)據(jù)計算得：V=6.5取8m3考慮到廢鋼料斗的周轉(zhuǎn)，則廢鋼料斗取7個。5.3連鑄機的設(shè)計及選型根據(jù)要求選擇直結(jié)晶器弧形連鑄機200×200方坯連鑄機，直結(jié)晶器的主要作用是有利于夾雜物的上浮，弧形則主要是滿足合金鋼小應(yīng)變量的要求。連鑄機的主要設(shè)備包括以下部分：鋼包，中間包，結(jié)晶器，二次冷卻裝置（二冷區(qū)），拉坯矯直裝置，引錠裝置，運輸輥道及冷床等。5.5.1連鑄機的主要工藝參數(shù)主要工藝參數(shù)包括鋼水的最大澆注時間，鑄坯斷面，拉坯速度，流數(shù)，冶金長度，弧形半徑等。=1\*GB2⑴鋼包允許的最大澆注時間根據(jù)公式=式中Tmax—鋼包最大澆注時間，min；G—鋼包容量，噸；f—質(zhì)量系數(shù)，取為10。帶入數(shù)據(jù)計算得：=60min=2\*GB2⑵鑄坯斷面尺寸統(tǒng)一設(shè)定為200mm×200mm的大=3\*GB2⑶拉坯速度=1\*GB3①理論拉速主要受連鑄機的冶金長度，結(jié)晶器出口的坯殼厚度及拉坯力的限制。取出結(jié)晶器最小坯殼厚度為：板坯δ=20mm，方坯δ=15mm，結(jié)晶器內(nèi)鋼液的凝固系數(shù)板坯Km=25mm/min1/2，方坯Km=30mm/min1/2結(jié)晶器有效長度Lv②工作拉速為保證生產(chǎn)的順利進行，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，一般生產(chǎn)中的拉坯速度都小于vmax。取實際生產(chǎn)的拉坯速度為v方=4\*GB2⑷連鑄機的流數(shù)：根據(jù)公式式中G—鋼包容量，100t；T—澆注時間，40min；F—鑄坯斷面尺寸；—工作拉速；2.4—鑄坯密度，7.6t/m3帶入數(shù)據(jù)計算得：方坯：N=3.43流考慮到連鑄機應(yīng)設(shè)富于能力取為N方=4流。為保證生產(chǎn)中各機互不影響則連鑄機可以選擇為二臺4機4流的方坯連鑄機。=5\*GB2⑸連鑄機的冶金長度L1≥D2vmax/4K2式中：D—鑄坯厚度，mm；vmax—最大拉速，m/min；K—綜合凝固系數(shù)，K方=30mm/min1/2代入數(shù)據(jù)得：方坯：L1方=37.78m；根據(jù)生產(chǎn)中的一般經(jīng)驗：L=1.1L1，則冶金長度：方坯：L方=41.6m。=6\*GB2⑹弧形半徑根據(jù)經(jīng)驗公式R=KD式中K—系數(shù)，K=35~45碳素鋼取下限值，特殊鋼取上限值，此處取38；D—鑄坯厚度，m；帶入數(shù)據(jù)得：方坯R=7.6m。5.5.2連鑄機生產(chǎn)能力的確定=1\*GB2⑴連鑄澆注周期的計算：T=式中：t1—準備時間，min，取20n—平均連澆爐數(shù)，取20爐；t2—單爐澆注時間，方坯為35方坯：t2=34.3min式中G—平均每爐產(chǎn)鋼水量，t；B—鑄坯寬度，m；D—鑄坯厚度，m；ρ—鑄坯密度，7.6t/m3；v—工作拉速，m/min；N—流數(shù)。則連鑄澆注周期：方坯：QUOTET=t1+nt2式中：t1—準備時間，取20t2—n—連澆爐數(shù)，取20爐。=2\*GB2⑵連鑄機作業(yè)率：式中：T0—T1—T2—T3—連鑄機年非作業(yè)時間，其中包括年度大，中，修、定期小修及更換結(jié)晶器、等待、內(nèi)部故障、外部故障時間取連鑄機作業(yè)率為91%。=3\*GB2⑶鑄坯收得率：本設(shè)計中取96%。=4\*GB2⑷連鑄機的生產(chǎn)能力的計算：=1\*GB3①理論小時產(chǎn)量：Q=60NBDv式中：N—流數(shù)；B—鑄坯寬度，m；D—鑄坯厚度，m；ρ—鑄坯密度，7.6t/m3；v—工作拉速，m/min。方坯：Q=60NBDvρ=175T

QUOTEQ=60NBDvρ=60×=2\*GB3②連鑄機平均日產(chǎn)量：A=式中A—連鑄機平均日產(chǎn)量，t/d；1440—1天的時間，min；G—每爐平均出鋼量，100t；N—連澆爐數(shù)，20爐；Y—鑄坯收得率，96%；T—澆注周期，min。方坯：

A==3840T=3\*GB3③連鑄機平均年產(chǎn)量：G=365式中：A—連鑄機平均日產(chǎn)量，t/d；—年作業(yè)率，%。方坯：

G=365×根據(jù)年產(chǎn)200萬噸方坯的任務(wù)要求及連鑄機年產(chǎn)量，選二臺方坯連鑄機。5.7中間包及其載運設(shè)備5.7.1中間包容量的確定G=1.3Fv式中：F—鑄坯斷面積，m2；v—工作拉速，m/min；t—更換鋼包時間，取6min；N—流數(shù)；ρ—鋼水密度，取7.6t/m3。方坯：G=1.3根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，中間包容量也可按鋼包容量的20%～40%確定，本設(shè)計中取25%即為25噸。5.7.2中間包參數(shù)的確定中間包容量可按鋼包容量的25%，即為25噸。中間包的深度為1000mm，鋼液深度取800mm，水口之間的距離為1700mm，兩端水口至包壁的距離各為水口直徑為:d=式中：m—每流鑄坯的水口個數(shù)；φ—水口流量系數(shù)，取14kg/min·cm5/2；h—中間包內(nèi)鋼液深度，cm；Gmax—方坯：

d=取方坯：d=29mm。5.7.3中間包車為方便中間包的更換修理，本設(shè)計中中間包采用中間包小車，每臺連鑄機配備兩臺中間包小車，取定中間包小車的運行速度20m/min.帶溢流槽的矩形中間包示意圖見圖5-2：圖5-2連鑄中間包耐火材料示意圖5.8結(jié)晶器的設(shè)計和選用為滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，本設(shè)計中的結(jié)晶器采用組合式調(diào)寬結(jié)晶器。結(jié)晶器主要參數(shù)的選擇=1\*GB2⑴結(jié)晶器的斷面尺寸考慮到鑄坯在凝固過程中的體積收縮可以在設(shè)計結(jié)晶器時在寬度和厚度方向上分別增加2%和3%的尺寸方坯：厚度200×（1+3%）=206mm寬度200×（1+2%）=204mm結(jié)晶器的斷面尺寸為206×204mm。=2\*GB2⑵結(jié)晶器長度尺寸中國基本上都采用短結(jié)晶器，一般為700~900mm。對大斷面鑄坯可取短些，本設(shè)計去Lm考慮到結(jié)晶器內(nèi)鋼液面的波動，鋼液面到結(jié)晶器上口應(yīng)有80~120mm高度，本設(shè)計取100mm，故結(jié)晶器有效長度為Lm=3\*GB2⑶結(jié)晶器銅壁厚度，取30mm。=4\*GB2⑷結(jié)晶器錐度取方坯結(jié)晶器倒錐度為0.9%/m。=5\*GB2⑸結(jié)晶器水縫面積根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗取結(jié)晶器單位周長耗水量為120m3/h·m，進出水溫差為5℃，進水壓力為0.4Mpa，水縫間隙為6mm方坯：W=(取板坯W=356m3/h取水流速為8m/s，則水縫面積為：S結(jié)晶器拉坯阻力，由經(jīng)驗公式計算：F=式中：F—拉坯阻力，N；L0—方坯：

F==6\*GB2⑹結(jié)晶器的振動方式結(jié)晶器采用四偏心輪的正弦振動方式，為減少鑄坯表面震痕，設(shè)定采用振幅A=2mm，頻率f=400次/min.5.9二次冷卻裝置二次冷卻裝置按其封閉形式區(qū)分可以分為箱式結(jié)構(gòu)和房式結(jié)構(gòu)，本設(shè)計中采用箱式結(jié)構(gòu)。5.10引錠裝置采用撓性短節(jié)距鏈式引錠桿，裝入方式采用下裝法。引錠頭采用鉤子型，端面斜度取30%。5.11切割裝置采用火焰切割方式。6煉鋼車間生產(chǎn)工藝布置6.1主廠房的工藝布置車間組成包括：主廠房(包括爐子跨、原料跨、爐外精煉及鋼包轉(zhuǎn)運跨、澆注系統(tǒng)各跨間）；鐵水預(yù)處理站及鐵水倒罐間；廢鋼堆場及配料間；鐵合金倉庫及散裝原料儲運設(shè)施；中間渣場；耐火材料倉庫；一二次煙氣凈化系統(tǒng)等。煉鋼主廠房是煉鋼過程加料，冶煉，爐外精煉，澆注等主要工藝操作場所，因此主廠房內(nèi)部布置關(guān)系到車間正常生產(chǎn)與否及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)的高低，是煉鋼車間設(shè)計的核心。本設(shè)計轉(zhuǎn)爐車間主廠房采用多跨間布置形式，并將加料跨和澆注跨分別布置在轉(zhuǎn)爐跨兩側(cè)，優(yōu)點是避免主要工藝操作互相干擾。轉(zhuǎn)爐可實行雙向操作，即以加料跨一側(cè)兌鐵水和加廢鋼，而對應(yīng)的澆注跨一側(cè)進行出鋼，使?fàn)t襯侵蝕均勻而延長壽命，鋼水和爐渣運輸分開，避免干擾或發(fā)生碰撞。關(guān)于車間的各個跨間的工藝布置及計算如下:6.2原料跨間的布置原料跨主要完成兌鐵水、加廢鋼和轉(zhuǎn)爐爐前操作。本設(shè)計采用容量200噸的混鐵車供給轉(zhuǎn)爐煉鋼車間所需高溫鐵水，容量為15噸的廢鋼料槽供給轉(zhuǎn)爐煉鋼所需之廢鋼料。本跨間由三部分組成：鐵水坑，轉(zhuǎn)爐爐前操作區(qū)，廢鋼供給區(qū)。鐵水坑接受從鐵水間運來的鐵水，鐵水間設(shè)置在輔助跨，鐵水間設(shè)置有鐵水接受坑1處，設(shè)置兩處鐵水傾注點，5個容量為100噸的鐵水罐，運載，稱重能力為180噸的鐵水罐臺車2輛，2套鐵水測溫取樣裝置，2臺落地扒渣機，5臺容積11m3=1\*GB2⑴原料跨廠房的長度為鐵水供應(yīng)區(qū)、廢鋼供應(yīng)區(qū)和轉(zhuǎn)爐爐前操作區(qū)三者長度之加，并加入兩端檢修吊車所需的長度。根據(jù)國內(nèi)同爐型廠家車間布置數(shù)據(jù)：鐵水供應(yīng)區(qū)取80米；廢鋼供應(yīng)區(qū)取90米轉(zhuǎn)爐加料操作取100米；所以原料跨長度為80+90+100=27=2\*GB2⑵原料垮的寬度取為30米。=3\*GB2⑶原料垮廠房的高度：由于采用混鐵車，兌鐵水吊車軌面標(biāo)高應(yīng)保證能把鐵水包中的鐵水全部兌入轉(zhuǎn)爐，因而鐵水車吊車的軌面標(biāo)高H為：H=+++式中—鐵水標(biāo)高的升高極限，3米（180/60t鑄造起重機）；—安全距離，取1米；—鐵水包兌鐵水時，鐵水包耳軸中心線至轉(zhuǎn)爐耳軸中心距，8米；—轉(zhuǎn)爐耳軸中心標(biāo)高，10.∴H=3+1+8+10.356=22.356m，取25m。6.3轉(zhuǎn)爐跨間的布置6.3.1爐子跨的高度布置=1\*GB2⑴轉(zhuǎn)爐耳軸中心線標(biāo)高的確定見圖6-1：圖6-1轉(zhuǎn)爐耳軸中心線標(biāo)高H1=+++R式中:—鋼包車軌面標(biāo)高到鋼包的最低距離，取2000mm；—鋼包車臺面至鋼包上沿的距離，鋼包車的設(shè)計要求鋼包座放在車上時，其包底最低點至軌道面距離大于200mm；—鋼包最高點到轉(zhuǎn)爐最大旋轉(zhuǎn)位置的最小安全距離，此處取300mm；R—轉(zhuǎn)爐最大回轉(zhuǎn)半徑，m；R=（OA2+AF2）1/2={45102+[3600/2]2}1/2=4856∴=2000+3200+300+4856=10356mm=2\*GB2⑵轉(zhuǎn)爐操作平臺的標(biāo)高式中：H—轉(zhuǎn)爐耳軸中心標(biāo)高。d—轉(zhuǎn)爐爐口直徑，2080K—常數(shù)，取250mm∴操作平臺的標(biāo)高h=H-d/2+K=10356-2080/2+250=9566根據(jù)國內(nèi)轉(zhuǎn)爐經(jīng)驗，平臺標(biāo)高=9.5m。=3\*GB2⑶爐子跨吊車面標(biāo)高本設(shè)計爐子公稱容量為100t，屬于中型，同時設(shè)有氧槍和副槍。計算中以氧槍吊車的軌面標(biāo)高計算，最后對其加以修正。=1\*GB3①吹氧管行程和總長圖6-2吹氧管行程吹氧管行程由圖6-2所示，可由下式確定：=+++++式中—吹氧管行程，mm；—吹氧管下降到最低點噴頭到轉(zhuǎn)爐耳軸中心線的高度，經(jīng)計算得1700mm；—轉(zhuǎn)爐耳軸中心線到爐口的高度，4510mm；—轉(zhuǎn)爐爐口到活動煙罩固定段下沿之高度，由下式確定：=R-+500=4856-4510+500=846mm；—活動煙罩固定段下沿到煙罩拐點的高度，按設(shè)備尺寸定，取3600mm—斜煙道拐點到吹氧管孔密封口上沿的高度，按設(shè)備尺寸定（角度取60°），取4900mm；—吹氧管密封口上沿到吹氧管噴頭提升到最高點的高度，取800mm?！郘行=1700+4510+846+3600+4900+800=16365mm=2\*GB3②吹氧管總長吹氧管總長按下式確定：= +式中—吹氧管總長，mm；—吹氧管行程，16365mm—吹氧管行程以上部分，包括吹氧管把持器到吊環(huán)中心的高度和下降至極限尺寸。由經(jīng)驗值取3650mm∴=16365+3650=20006③滑輪標(biāo)高H：H=+++-式中:H—滑輪標(biāo)高，mm；—吹氧管行程，16365mm；—吹氧管總長，20006mm；—吹氧管把持器最高點到卷揚系統(tǒng)滑輪之標(biāo)高，根據(jù)經(jīng)驗值取1000mm；—轉(zhuǎn)爐耳軸中心標(biāo)高，10356mm∴H=20006+16365+1000+10356-1700=46018mm取46.1m④吹氧管起重機軌面標(biāo)高H′：H′=+h12+h13式中H′—吹氧管起重機軌面標(biāo)高，mm；—滑輪軌面標(biāo)高，46100mmh12—吹氧管系統(tǒng)最高點到起重機下沿高度,mm；h13—起重機橋梁下沿到起重機軌面標(biāo)高,mm。∴H′=461000+4000=5取為52m根據(jù)實際副槍的安裝要求，應(yīng)在氧槍吊車軌面標(biāo)高的基礎(chǔ)上在追加3到5米的高度，本設(shè)計中取為3米，故而副槍即爐子跨的吊車軌面標(biāo)高為55m。6.3.2爐子跨的縱向布置兩轉(zhuǎn)爐中心距取30米。爐子跨的總長度與原料跨取齊，為270米。但是，其中高架廠房除轉(zhuǎn)爐所在的部分，在跨的一端還應(yīng)有12-24米的廠房作為更換氧槍之用，此處取20米。爐子跨其他部分可與原料跨同高。6.3.3爐子跨的橫向布置=1\*GB2⑴橫向布置是指跨間橫向柱列中心線之間的距離，應(yīng)使各個系統(tǒng)的設(shè)備及操作互不干擾、生產(chǎn)暢通。轉(zhuǎn)爐跨的寬度，考慮到經(jīng)濟要求，并結(jié)合現(xiàn)有煉鋼廠車間相關(guān)參數(shù)確定，取跨度為21m。=2\*GB2⑵轉(zhuǎn)爐中心線到柱列中心線的距離轉(zhuǎn)爐中心線到柱列中心線的確定，應(yīng)以能向轉(zhuǎn)爐兌鐵水、加廢鋼為原則，并在可能條件下，此距離適當(dāng)大一些，以便于煙罩系統(tǒng)及梁等結(jié)構(gòu)布置合理。式中：L—轉(zhuǎn)爐中心線與柱列中心線之距，mm；—當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾斜35°時（受鐵位置）轉(zhuǎn)爐爐口到轉(zhuǎn)爐中心線的水平距離，經(jīng)計算為2785mm；—向轉(zhuǎn)爐兌鐵水時，鐵水包傾轉(zhuǎn)104°倒盡鐵水時，鐵水包咀到鐵水包耳軸中心線的水平距離，2216mm；—柱列中心到起重機中心線之距，據(jù)廠房跨度與吊車跨度為800mm；—兌鐵水時，起重機主鉤到起重機軌道中心線的極限尺寸，取2900mm；—向轉(zhuǎn)爐兌鐵水時，起重機主鉤到水平極限位置的活動尺寸，取為500mm；L=2785+2216-（800+2900+500）=801mm為保證操作中鐵水罐與轉(zhuǎn)爐爐口之間有富余尺寸，故取為1m。6.4出鋼跨和精煉跨的布置在出鋼跨和精煉跨內(nèi)主要完成鋼水從轉(zhuǎn)爐爐后轉(zhuǎn)運到精煉工位，進行鋼水爐外精煉，再將鋼水包吊運到鋼包回轉(zhuǎn)臺上。將LF爐設(shè)置在轉(zhuǎn)爐的后面，其一側(cè)作為鋼包的烘烤和修理區(qū)。廠房的跨度分別取為21m、24m，高度與原料跨的軌面標(biāo)高相同，取為25m，長度取為260m。6.5澆注跨間的布置弧形連鑄機簡圖如圖6-3：圖6-3弧形連鑄機簡圖連鑄機采用橫向布置，即是指連鑄機中心線與澆注跨廠房縱向柱列線相互垂直。因為這樣鋼水車運輸線路短，物料流程合理，便于增建、擴大連鑄機生產(chǎn)能力，把不同的作業(yè)分布在不同的跨間，各項操作互不干擾，更適合全連鑄車間布置，取澆注跨長度同其它跨間長度相同。=1\*GB2⑴連鑄機總長度就車間工藝布置而言，弧形連鑄機的總長度是指結(jié)晶器豎直切線到冷床后固定擋板之間的水平距離?；⌒芜B鑄機的總長度大致按下式計算：L=R+L+L+L+L+L+L6式中R—連鑄機的圓弧半徑，方坯連鑄機為7.6m；L—弧形切點至拉矯機后距離，取3.0m；L—拉矯機后至切割機前的距離，為6.0m；L—切割區(qū)長度，采用火焰切割是取決于鋼種、鑄坯斷面尺寸和拉速，方坯取3.0m；L—輸出輥道或鑄坯等待區(qū)長度，設(shè)計17.5m；L—冷床或出坯區(qū)長度，取為7m；方坯：L=7.6+3+6+3+17.5+7=44.1m。=2\*GB2⑵連鑄機總高度和連鑄澆注跨吊車軌面標(biāo)高連鑄機總高度一般是指從拉矯機地座基礎(chǔ)面至中間包頂面的總高度。計算式為：H=R+H+H+H+H式中R—連鑄機的圓弧半徑，m；H—拉矯基地座基礎(chǔ)面至鑄坯底面距離，取決于出坯的標(biāo)高和設(shè)備尺寸，約0.5-1.0m,取0.8m;H—鑄機弧形中心至結(jié)晶器頂面的距離，常取結(jié)晶器高度的一半，取0.465mH—結(jié)晶器頂面至中間包水口至最高位置時的距離，取為0.2m；H—中間包全高，為2.1則方坯：H=7.6+0.8+0.465+0.2+1.0=10.065m。連鑄機澆注吊車軌面標(biāo)高為連鑄機的總高度，鋼水包水口至門形鉤頂部吊環(huán)中心的高度，吊車主鉤的升高極限，再加上鋼包水口至中間包頂?shù)母叨群秃线m的吊車主鉤的安全距離（后兩項之和為1.4到1.6，此處取為1.5）。根據(jù)經(jīng)驗可以取為12.965+6+5+1.5=25.465m，故取25.5m。=3\*GB2⑶連鑄平臺標(biāo)高據(jù)參考資料，連鑄機平臺標(biāo)高比結(jié)晶器上口低0.3～0.4m，該處取為0.35m，則方坯：H臺=R+H1+H2-0.35=7.6+0.8+0.35-0.35=8.4m=4\*GB2⑷取澆注跨跨度為27m;7轉(zhuǎn)爐車間環(huán)境保護系統(tǒng)設(shè)計在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中因碳的氧化產(chǎn)生大量的CO和CO2及微量其他成分的氣體，在氣體中間夾雜著大量的氧化鐵、金屬鐵和其他細小的硬粒固體煙塵。高溫寒磣氣流沖出路口進入煙罩和凈化系統(tǒng)。氣流出爐口進入煙罩的同時，吸入空氣讓一氧化碳燃燒，竟然稍后的煙塵成分與轉(zhuǎn)爐內(nèi)的煙氣成分不同，主要是大大降低了煙氣中一氧化碳的量。轉(zhuǎn)爐經(jīng)處理后的煙氣的特點是溫度高、氣體多、含塵量大、氣體具有毒性、易爆炸性、其任意排放會污染環(huán)境甚至對工作人員的生命安全造成威脅。7.1轉(zhuǎn)爐煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計7.1.1轉(zhuǎn)爐煙氣凈化方法的選擇設(shè)計過程中通過參考多種資料、根據(jù)自己爐氣成分和當(dāng)前鋼廠生產(chǎn)經(jīng)驗，選用未燃法處理爐口煙氣，即回收煤氣利用余熱，用汽化冷卻器冷卻煙氣，在爐氣進入煙罩過程中盡量不吸收空氣，以防止一氧化碳燃燒或煤氣爆炸。煙氣經(jīng)過液化冷卻器煙氣溫度降到900~1000℃，在進入全濕法凈化系統(tǒng)進一步冷卻凈化。凈化后煤氣經(jīng)加壓送出使用。轉(zhuǎn)爐煙氣凈化方法采用全濕法，即煙氣進入第一凈化設(shè)備就立即與水相遇，雙文氏管除塵為全濕法除塵。在整個除塵系統(tǒng)中，都采用噴水方式來達到煙氣降溫和除塵的目的。除塵效率高但耗水量大，還需要處理大量泥漿的設(shè)備。7