210t×2轉(zhuǎn)爐煉鋼廠精煉及連鑄工藝設(shè)計(jì).doc

重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 210t2轉(zhuǎn)爐煉鋼廠精煉及連鑄工藝設(shè)計(jì) 學(xué) 院 冶金與材料工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 職稱 評閱教師 職稱 2012年 6 月 10 日注 意 事 項(xiàng)1.設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300字左右）、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論7）參考文獻(xiàn)8）致謝9）附錄（對論文支持必要時(shí)）2.論文字?jǐn)?shù)要求：理工類設(shè)計(jì)（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于1萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于1.2萬字。3.附件包括：任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。4.文字、圖表要求：1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請他人代寫2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔5.裝訂順序1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明本人以信譽(yù)聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的設(shè)計(jì)（研究）工作及取得的成果，設(shè)計(jì)（論文）中引用他（她）人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設(shè)計(jì)（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者（簽字）： 年 月 日摘 要摘 要 重慶作為西部唯一的直轄市，肩負(fù)著帶動西部發(fā)展，和三峽大移民的重任，所以從多方面考慮國家政策也肯定是有優(yōu)待和傾斜的！而且重慶在西部地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和區(qū)位位置明顯，重慶兼具水陸空交通，是國家四大中心城市和七大交通樞紐城市，西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)中心。重慶市是西部大開發(fā)的中心城市，因而對建筑用材特別是鋼鐵的需求量大幅增加。 隨著鋼鐵行業(yè)的日益發(fā)展，各地的鋼鐵企業(yè)不斷合并重組，為了適應(yīng)對鋼品種的要求，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，減少能耗和生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境，現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼不斷采用各種轉(zhuǎn)爐新技術(shù)。該工藝設(shè)計(jì)將鐵水預(yù)處理、煉鋼、爐外精煉、連鑄連軋有機(jī)得結(jié)合起來，形成緊湊的連續(xù)化生產(chǎn)線。關(guān)鍵詞：西部發(fā)展 鋼鐵行業(yè) 轉(zhuǎn)爐煉鋼 連鑄連軋73ABSTRACTChongqing serves as Westem exclusive municipality directly under the central govemment, shouldering the drive western development, and the Three Gorges resettlement task, so consider national policy also is sure to have treatment and tilt! And Chongqing in the western region economy and area position significantly, Chongqing both land and sea and air transportation, the nations four largest city and the center of the traffic hub city, western region economy center. Chongqing city is the center of the western development and city of construction materials, especially steely demand increases considerably.With the increasingly development of iron and steel industry, iron and steel enterprise merger reorganization around constantly, in order to meet the requirements of steel products, reduce production cost, protect environment, contemporary converter steelmaking continuous use of a bariety of new converter technology. The process design will be hot metal pretreatment, steelmaking, refining, continuou casting and rolling organic union rises, form a compact continuous production line.Key word: western development, iron and steel industry, converter steelmaking, continuous casting and rolling 目 錄 目 錄摘 要IABSTRACT1 緒 論12 廠址選擇可行性論證32.1 地形地貌32.2 氣象條件32.3 資源豐富32.4 交通運(yùn)輸32.5 產(chǎn)品市場43 產(chǎn)品大綱53.1 產(chǎn)品大綱及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)53.2 工藝流程63.2.1 鐵水預(yù)處理脫硫63.2.2 混鐵爐63.2.3 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐63.2.4 爐外精煉63.2.5 連鑄連軋63.3 技術(shù)可行性73 .4 車間生產(chǎn)能力的確定73.4.1 轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的確定73.4.2計(jì)算年出鋼爐數(shù)83.4.2 計(jì)算年產(chǎn)鋼量84 鐵水供應(yīng)方式與鐵水預(yù)處理方案94.1 鐵水的供應(yīng)94.2 鐵水預(yù)處理104.2.1 攪拌法104.2.2 攪拌法的特點(diǎn)104.2.3 KR攪拌法脫硫工藝115 轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)145.1 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)145.1.1 爐型種類及其選擇145.1.2 轉(zhuǎn)爐爐型主要參數(shù)確定155 .2 轉(zhuǎn)爐爐村185.2.1 爐襯材質(zhì)選擇185.2.1 爐襯組成及厚度確定185.3 轉(zhuǎn)爐金屬構(gòu)件和底部供氣構(gòu)件195.3.1 爐殼195.3.2 底部供氣構(gòu)件196 轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計(jì)226.1 噴頭類型與選擇226.2 噴頭尺寸計(jì)算226.2.1 噴頭參數(shù)選擇原則226.2.2 噴頭計(jì)算236.3 氧槍槍身設(shè)計(jì)246.3.1 槍身各層尺寸的確定256.3.2 槍身各層鋼管計(jì)算267 爐外精煉287.1 各種產(chǎn)品對精煉功能的一般要求287.2 LF精煉爐287.2.1 LF精煉爐的特點(diǎn)287.3 鋼水循環(huán)真空脫氣處理（RH設(shè)備）297.3.1 RH設(shè)備的特點(diǎn)297.3.2 RH設(shè)備的轉(zhuǎn)爐車間布置318 連鑄機(jī)設(shè)備328.1 連鑄系統(tǒng)的組成及工藝流程328.2 連鑄機(jī)機(jī)型的選擇328.3 連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)338.3.1 鋼包允許的最大澆注時(shí)間338.3.2 鑄坯斷面338.3.3 拉坯速度338.3.4 連鑄機(jī)的流數(shù)348.3.5 鑄坯的液面深度和冶金長度348.3.6 弧形半徑358.4 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的確定358.4.1 連鑄澆注周期計(jì)算358.4.2 連鑄機(jī)的作業(yè)率368.4.3 連鑄坯收得率378.4.4 連鑄機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算378.5 連鑄機(jī)主要設(shè)備388.5.1 中間包容量的確定388.5.2 結(jié)晶器的選擇388.6 連鑄操作規(guī)程389 煉鋼車間煙氣凈化與回收439.1 煙氣凈化方案選擇439.1.1 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化方法43 9.2 煙氣凈化系統(tǒng)439.2.1 國內(nèi)外轉(zhuǎn)爐煉鋼煙塵處理系統(tǒng)概況439.3 煙氣凈化系統(tǒng)主要設(shè)備459.3.1 煙氣冷卻設(shè)備459.3.2 煙氣凈化設(shè)備4610 鋼包、起重機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算4910.1 鋼包的尺寸及數(shù)量4910.2 起重機(jī)的選擇及臺數(shù)的確定5011 轉(zhuǎn)爐車間主廠房的工藝布置及尺寸5211.1 轉(zhuǎn)爐車間主廠房工藝布置5211.2 裝料跨布置5211.2.1 鐵水供應(yīng)與鐵水預(yù)處理布置5211.2.2 廢鋼供應(yīng)布置5311.2.3 出渣方式5311.2.4 裝料跨尺寸5311.3 轉(zhuǎn)爐跨布置5411.3.1 轉(zhuǎn)爐跨的位置5411.3.2 轉(zhuǎn)爐跨的橫向布置5511.3.3 轉(zhuǎn)爐跨縱向布置5711.3.4轉(zhuǎn)爐跨各層平臺的布置5711.3.5 轉(zhuǎn)爐跨吊車軌面標(biāo)高及轉(zhuǎn)爐跨寬度和長度5911.4 連鑄各跨布置6011.4.1 連鑄澆注跨6011.4.2 連鑄出坯跨6011.4.2 連鑄精整跨6111.4.3 連鑄區(qū)域尺寸確定6112 車間主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及成本核算6413 擬訂生產(chǎn)組織及安全生產(chǎn)制度6713.1 生產(chǎn)組織安排6713.1.1 原料部分6713.1.2 冶煉部分6713.1.3 連鑄及鑄坯精整部分6713.2 安全制度的制定67結(jié) 論70參考文獻(xiàn)71致 謝72 1 緒論 1 緒 論 鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的支撐產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)、資金、資源、能源密集型產(chǎn)業(yè)，涉及面廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、消費(fèi)拉動大，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展、國防建設(shè)以及穩(wěn)定就業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用。爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展史，可以分為：（1）LD基本技術(shù)的完善及轉(zhuǎn)爐大型化時(shí)代。這一時(shí)期，處于轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展初期，技術(shù)完善的首要任務(wù)是安全、連續(xù)、穩(wěn)定地?zé)掍撋a(chǎn)，且考慮提高生產(chǎn)能力和適應(yīng)品種。隨著基本煉鋼技術(shù)的不斷發(fā)展，提出了轉(zhuǎn)爐大型化以獲得更高的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效益；（2）轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉技術(shù)的開發(fā)與完善時(shí)代。底吹轉(zhuǎn)爐發(fā)明后，人們發(fā)現(xiàn)，底吹工藝與頂吹工藝相比有以下優(yōu)點(diǎn)：熔池?cái)嚢鑿?qiáng)度增大，脫碳速度加快，碳氧反應(yīng)更趨于平衡。全連鑄的出現(xiàn)，對轉(zhuǎn)爐煉鋼在冶煉時(shí)間、溫度、成分及鋼水質(zhì)量等方面提出了更高的要求。隨著復(fù)吹技術(shù)的推廣，轉(zhuǎn)爐采用復(fù)合吹煉，明顯改善了轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)操作，使吹煉后期渣反應(yīng)更趨近平衡，磷、硫分配比更高。終點(diǎn)鋼水、鋼渣氧化性的降低，不僅提高了鋼水質(zhì)量，而且有利于提高爐齡；（3）高效、高自動化、高潔凈度煉鋼時(shí)代。隨著對鋼材質(zhì)量要求的增高，煉鋼技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)就體現(xiàn)在長壽高效、計(jì)算機(jī)全自動煉鋼、高潔凈度鋼系統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)這三個(gè)方面。爐外精煉與鐵水預(yù)處理已成為現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)必不可少的環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步的一項(xiàng)重要內(nèi)容。爐外精煉技術(shù)是一項(xiàng)提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本的先進(jìn)技術(shù),是現(xiàn)代化煉鋼工藝不可缺少的重要環(huán)節(jié),具有化學(xué)成分及溫度的精確控制、夾雜物排除、頂渣還原脫S、Ca處理、夾雜物形態(tài)控制、去除H、O、C、S等雜質(zhì)、真空脫氣等冶金功能。只有強(qiáng)化每項(xiàng)功能的作用,才能發(fā)揮爐外精煉的優(yōu)勢,生產(chǎn)出高品質(zhì)純凈鋼種。小型轉(zhuǎn)爐以生產(chǎn)普碳鋼建筑材為主,主要和小方坯連鑄機(jī)配合生產(chǎn),通常未采用鐵水預(yù)處理、計(jì)算機(jī)終點(diǎn)控制和爐外精煉等先進(jìn)工藝裝備。中型轉(zhuǎn)爐是今后我國鋼鐵生產(chǎn)的主力爐型,承擔(dān)著增加鋼產(chǎn)量和擴(kuò)大轉(zhuǎn)爐鋼品種的雙重任務(wù),其品種范圍包括熱軋帶鋼(與薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線配套)、中厚板、各類優(yōu)質(zhì)碳素鋼(如重軌、硬線)、特殊鋼(包括彈簧、齒輪、軸承、冷鐓等鋼種)和高附加值鋼鐵產(chǎn)品(如不銹鋼、冷軋硅鋼等)。大型轉(zhuǎn)爐主要生產(chǎn)熱軋帶鋼。目前,國內(nèi)絕大多數(shù)大、中型轉(zhuǎn)爐均采用了鐵水脫硫預(yù)處理、爐外精煉、計(jì)算機(jī)終點(diǎn)動態(tài)控制等先進(jìn)技術(shù)，裝備精良,工藝流程先進(jìn),是我國鋼鐵工業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的代表。 隨著鋼鐵行業(yè)的日益發(fā)展，各地的鋼鐵企業(yè)不斷合并重組，為了適應(yīng)對鋼品種的要求，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，減少能耗和生產(chǎn)成本，保護(hù)環(huán)境，現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼不斷采用各種轉(zhuǎn)爐新技術(shù)，如：鐵水預(yù)脫硫技術(shù)、水冷爐口技術(shù)、頂?shù)讖?fù)合吹煉技術(shù)、煙氣除塵及煤氣回收利用技術(shù)、擋渣出鋼技術(shù)、濺渣護(hù)爐技術(shù)和終點(diǎn)控制技術(shù)等，使轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)了自動化、高效化、節(jié)能化、壽命長壽化、鋼種多樣化、環(huán)境友好化。由于市場對鋼材的大量需求，現(xiàn)代化的煉鋼設(shè)備都在向著大型化的方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)210t煉鋼轉(zhuǎn)爐，以滿足市場對鋼材的需求，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展。 2 廠址選擇可行性論證 2 廠址選擇可行性論證2.1 地形地貌 經(jīng)過多方便考慮，本設(shè)計(jì)選擇在長壽建廠。 長壽地處重慶腹心地帶，襟長江而臨重慶主城，居渝東而挾三峽庫區(qū)，史稱“膏腴之地，魚米之鄉(xiāng)”，因其“東北有長壽山，居其下者，人多壽考”而得名。改革開放激活了這方熱土，經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，綜合實(shí)力顯著增強(qiáng)，城市形象全面提升，已成為重慶市的一座區(qū)域性中心城市和中國西部最大的天然氣化工基地。三峽工程興建和西部大開發(fā)的全面推進(jìn)，長壽得天獨(dú)厚的天然氣化工優(yōu)勢，區(qū)位口岸優(yōu)勢，承接都市經(jīng)濟(jì)和三峽庫區(qū)生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)的中心城市的優(yōu)勢更加明顯。 面對新的歷史機(jī)遇，長壽區(qū)委、區(qū)政府站在重慶改革發(fā)展的前沿，主動把長壽經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展融入重慶都市發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)圈，制定了“三年打基礎(chǔ)、五年上臺階、十年成強(qiáng)區(qū)”三步走的發(fā)展戰(zhàn)略，把長壽建設(shè)成為重慶市的工業(yè)高地、城郊商品農(nóng)業(yè)基地、旅游休閑勝地和區(qū)域物流中心的奮斗目標(biāo)。 長壽自然資源豐富，物種繁多。全區(qū)土地面積212.32萬畝。其中陸地195.6萬畝，占92.13%，水域16.72萬畝，占7.87%。土壤為水稻土、沖積土、紫色土、黃泥土。有珍貴樹種水杉、銀杏、月桂、沙田柚、夏橙等，有一類保護(hù)動物中華鱘、白鱘、胭脂魚，二類豹，三類長江鱘、紅腹錦雞、靈貓、獐子等。 2.2 氣象條件氣候?qū)僦衼啛釒駶櫄夂騾^(qū)，四季分明、氣候溫和、冬暖春早、熱量豐富、降水充沛，常年平均氣候17.7，最高年20.7，最低年16.7。常年平均降水量1165.2毫米。常年日照時(shí)數(shù)1245.1小時(shí)。 2.3 資源豐富境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，有開采價(jià)值的礦藏有20多種，其中天然氣儲量達(dá)3000億立方米，是全國已探明的大天然氣田之一，天然氣凈化輸出量占全國的42%。煤炭4598萬噸，優(yōu)質(zhì)白云巖10億噸，特優(yōu)級石灰石20億噸，厚層巖鹽數(shù)十億噸，沙金、硫鐵礦、黃鐵礦、鋁土礦、鉀礦、石膏等儲量頗豐。2.4 交通運(yùn)輸 長壽江河縱橫、水網(wǎng)密布。有一江、二湖、三河、十三溪，107座水庫。江河水能蘊(yùn)藏量18萬千瓦，可開發(fā)量達(dá)95%；現(xiàn)建有水電站30座，年發(fā)電量10億度。地下水出露泉眼117處，儲水量1.2億立方米，其中石堰干壩村碳酸鹽多元素復(fù)合型優(yōu)質(zhì)飲用礦泉水，日流量達(dá)150立方米。渝（重慶）懷（湖南懷化）鐵路（國鐵I級雙線）穿境而過，在晏家街辦境內(nèi)設(shè)有客、貨及編組站（長壽火車站、長壽火車南站）；渝利（湖北利川）鐵路（國鐵I級雙線），將于2012年底通車；與渝利鐵路共線的渝萬（萬州）城際鐵路（國鐵客運(yùn)專線雙線）已經(jīng)開工，在境內(nèi)設(shè)長壽北（渡舟街辦）、長壽湖兩站，將于2014年內(nèi)完工。長江黃金水道長壽段長20.9公里。正在建設(shè)中的長壽港有5個(gè)港區(qū)公用碼頭，主港面有18個(gè)3000噸級的泊位，年吞吐能力可達(dá)1000萬噸。3000噸船舶可終年直達(dá)長壽。 改革開放以來，長壽抓住撤縣設(shè)區(qū)、三峽工程建設(shè)、西部大開發(fā)三大戰(zhàn)略機(jī)遇，貫徹和落實(shí)長壽深水港長壽位于重慶腹心地帶，交通四通發(fā)達(dá)，基礎(chǔ)設(shè)施完善，是重慶主城到三峽庫區(qū)和渝東地區(qū)的必經(jīng)之地，是重慶通往上海、成都和福州的交通樞紐。交通四通八達(dá)。渝（重慶）宜（宜昌）、渝（重慶）涪（涪陵）高速公路縱貫全境，在境內(nèi)設(shè)有晏家、桃花、但渡、合興、云臺五座互通式立交橋。境內(nèi)有通車公路干線6條，支線40條，總長572公里。國道319、318線橫貫區(qū)內(nèi)。全區(qū)基本形成了以高速公路、國道319線、長壽長江公路大橋?yàn)橹鞲晒羌?，覆蓋到村的公路交通網(wǎng)。與此同時(shí)，長壽至重慶江北機(jī)場、梁平機(jī)場的高速公路里程分別為50、100公里；渝（重慶）懷（湖南懷化）鐵路穿境而過，在境內(nèi)設(shè)有客、貨及編組站；長江黃金水道長壽段長20.9公里。正在建設(shè)中的長壽港有5個(gè)港區(qū)公用碼頭，主港面有18個(gè)3000噸級的泊位，年吞吐能力可達(dá)1000萬噸。3000噸船舶可終年直達(dá)長壽。2.5 產(chǎn)品市場 年來由于重慶迅速發(fā)展，橋梁、輕軌、房屋建筑等的修建，大量的優(yōu)質(zhì)鋼材被需要，因此，新廠的修建是有必要的。 3 產(chǎn)品大綱 3 產(chǎn)品大綱3.1 產(chǎn)品大綱及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)目前，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)競爭激烈，原材料不斷提升，只有冶煉具有競爭力的優(yōu)勢產(chǎn)品，企業(yè)才有好的發(fā)展前景?？紤]各種因素本廠主要以鍋爐鋼板和造船鋼及碳素結(jié)構(gòu)鋼板為主導(dǎo)的鋼種。鍋爐鋼板主要是指用來制造過熱器、主蒸汽管和鍋爐火室受熱面用的熱軋中厚板材料，主要材質(zhì)有優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼及低合金耐熱鋼，常用的鍋爐鋼有平爐冶煉的低碳鎮(zhèn)靜鋼或電爐冶煉的低碳鋼，含碳量Wc在0.16%-0.26%范圍內(nèi)。由于鍋爐鋼板處于中溫高壓狀態(tài)下工作，除承受較高壓力外，還受到?jīng)_擊，疲勞載荷及水和氣的腐蝕，對鍋爐鋼的性能要求主要是有良好的焊接及冷彎性能、一定的高溫強(qiáng)度和耐堿性腐蝕、耐氧化等。廣泛應(yīng)用于石油、化工、電站、鍋爐等行業(yè)，用于制作反應(yīng)器、換熱器、分離器、球罐、油氣罐、液化氣罐、核能反應(yīng)堆壓力殼、鍋爐汽包、液化石油氣瓶、水電站高壓水管、水輪渦殼等設(shè)備及構(gòu)件。造船鋼板是指用造船專用結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)的，用于制造遠(yuǎn)洋、沿海和內(nèi)河航行的船舶的船體結(jié)構(gòu)的薄鋼板和厚鋼板。造船用結(jié)構(gòu)鋼包括碳素鋼和低合金鋼，鋼號的末尾標(biāo)有C（船）。碳鋼素有2C、3C、4C和5C，低合金鋼有12MnC、16MnC、15MnTiC、14MnVTiReC等鋼種。厚度為2.550毫米。碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳小于0.8%的碳素鋼，這種鋼中所含的硫、磷及非金屬夾雜物比碳素結(jié)構(gòu)鋼少，機(jī)械性能較為優(yōu)良。碳素結(jié)構(gòu)鋼按含碳量不同可分為三類：低碳鋼（C0.25%）、中碳鋼（C為0.250.6%）和高碳鋼（C0.6%）。碳素結(jié)構(gòu)鋼按含錳量不同分為正常含錳量（含錳0.25%-0.8%）和較高含錳量（含錳0.70%-1.20%）兩組，后者具有較好的力學(xué)性能和加工性能。經(jīng)研究本鋼廠冶煉鋼種如表3.1。表3.1 本鋼廠冶煉鋼種鋼 種代表鋼號斷面形狀年產(chǎn)量/萬t比例/%鍋爐鋼板20g矩形50 23.8造船鋼AH36矩形5023.8碳素結(jié)構(gòu)鋼板Q235方形11052.43.2 工藝流程高爐鐵水預(yù)處理脫硫混鐵爐頂?shù)蛷?fù)吹轉(zhuǎn)爐爐外精煉連鑄連軋1耐腐蝕鋼板。由于高強(qiáng)鋼板成分設(shè)計(jì)和變形規(guī)律有自己的特點(diǎn)，所以涂鍍過程有較大難度。首先，高強(qiáng)鋼板采用一定含量的Mn和Si也經(jīng)常使用各種合金元素，由于不同元素與鐵的氧化特性不同，一些元素發(fā)生選擇性氧化，常常會在鋼材表面形成氧化物，這些氧化物會造成漏鍍點(diǎn)，導(dǎo)致材料的涂鍍質(zhì)量和抗腐蝕能力變差。其次，由于高強(qiáng)鋼板，如DP或TRIP，熱處理的溫度制度，特別是等溫時(shí)效處理的溫度，與涂鍍的溫度不一致，需要調(diào)整高強(qiáng)鋼板連續(xù)退火和熱浸鍍的溫度制度。此外，如何調(diào)整和控制高強(qiáng)鋼板熱處理的溫度制度，實(shí)現(xiàn)需要的高冷卻速率和柔性化的退火與熱處理制度，也是迫切需要解決的問題。2TWIP鋼。由于環(huán)保和節(jié)能的要求，需要減輕車體重量；但如果要安全和舒適，又會引起車重增加。為了解決這一對矛盾，需要同時(shí)提高材料的成形性和材料的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)度和延展性的平衡。近年開發(fā)的TWIP鋼就是在這個(gè)方向上的一個(gè)重要進(jìn)展。與DDQ級沖壓板相比，TWIP鋼同樣可以沖制各種形狀復(fù)雜的零件，強(qiáng)度卻要高出2-5倍；其抗拉強(qiáng)度與熱處理鋼相當(dāng)，延展性卻比熱處理鋼強(qiáng)10倍；TWlP鋼有非常強(qiáng)的加工硬化能力和非常大的延伸率，這種性能即使在高應(yīng)變速率下也能保持。因而，TWIP鋼在撞擊等高應(yīng)變過程中，可以保證汽車非常高的安全性。這是TWIP鋼受到青睞的一個(gè)非常重要的原因。3熱沖鋼板。隨著強(qiáng)度的提高，鋼板成形性能下降，形狀凍結(jié)性變差，造成成形負(fù)荷增大，工具、模具的磨損和損壞嚴(yán)重。所以，研究人員近年研發(fā)了“熱沖+熱處理”的處理方法，以滿足客戶對進(jìn)一步提高鋼板強(qiáng)度的迫切要求。軋3.2.1 鐵水預(yù)處理脫硫鐵水預(yù)處理指鐵水兌入到煉鋼爐之前所進(jìn)行的去除鐵水中雜質(zhì)元素或回收鐵水中有價(jià)值元素的一種針對鐵水的處理方法。包括對鐵水所進(jìn)行的鐵水脫硫、脫磷和脫硅鐵水的“三脫”處理，目前所說的鐵水預(yù)處理主要指鐵水的“三脫”處理。3.2.2 混鐵爐高爐鐵水直接熱裝入轉(zhuǎn)爐時(shí)又有混鐵爐和混鐵車兩種方式：高爐鐵水罐混鐵爐鐵水罐稱量轉(zhuǎn)爐；高爐混鐵車混鐵罐稱量轉(zhuǎn)爐。本設(shè)計(jì)選擇混鐵爐。采用混鐵爐時(shí)能保持鐵水成分和溫度均勻穩(wěn)定，有利于轉(zhuǎn)爐吹煉。但混鐵爐需要多倒一次鐵，增加溫度損失，而且混鐵爐投資大，占地多。3.2.3 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，成渣較快，但熔池上下溫差大，渣中FeO高，易于發(fā)生噴濺，脫碳反應(yīng)在泡沫渣內(nèi)進(jìn)行，無法冶煉低碳鋼。底吹轉(zhuǎn)爐，攪拌條件好，C、O反應(yīng)接近平衡，熔池含O量較低且分布均勻，吹煉平穩(wěn)，噴減少，金屬收得率高，但爐底壽命短，設(shè)備較頂吹轉(zhuǎn)爐復(fù)雜，熔池含H量較高。頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐有良好的冶金效果，碳氧反應(yīng)接近平衡，冶煉低碳鋼時(shí)避免了鋼水的過氧化，有良好的脫磷、脫硫能力，提高了終點(diǎn)殘錳量。石灰單耗低，渣量少，鐵水收得率高，吹煉平穩(wěn)，噴濺少。因此，本設(shè)計(jì)中采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐。3.2.4 爐外精煉隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)對鋼材質(zhì)量要求的提高，鋼廠需要爐外精煉工藝，爐外精煉技術(shù)是一項(xiàng)提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本的先進(jìn)技術(shù)，是現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)。它可以提高煉鋼設(shè)備的生產(chǎn)能力，改善鋼材質(zhì)量，降低能耗，減少耐材、能源和鐵合金消耗，從而提高企業(yè)的競爭力。鋼水爐外精煉包括在鋼水包中對鋼水進(jìn)行調(diào)整溫度、成分、去氣、去夾雜及去除有害元素的操作和處理，以達(dá)到鋼水潔凈，成分和溫度均勻與穩(wěn)定的目的。3.2.5 連鑄連軋連鑄可以簡化工序，縮短流程，提高金屬收得率，降低能耗，生產(chǎn)過程采用機(jī)械化，自動化程度高，提高產(chǎn)量，擴(kuò)大了品種。3.3 技術(shù)可行性為了生產(chǎn)高附加值的鋼材，必須對工藝技術(shù)優(yōu)化，每個(gè)生產(chǎn)階段嚴(yán)格要求，要把鋼鐵生產(chǎn)當(dāng)做一項(xiàng)精品工程。采用優(yōu)質(zhì)鐵水，鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐少渣冶煉，無渣出鋼，鋼水多功能爐外精煉，鋼水全過程保護(hù)澆鑄等工藝是完全能夠生產(chǎn)大綱中的產(chǎn)品的。但是需要特別重視的是：人才的培養(yǎng)才是最重要的。3.4 車間生產(chǎn)能力的確定轉(zhuǎn)爐車間生產(chǎn)能力的確定，實(shí)質(zhì)上就是公稱容量及爐座數(shù)的確定，本設(shè)計(jì)選用兩座210t轉(zhuǎn)爐，則年產(chǎn)量就能確定下來。3.4.1 轉(zhuǎn)爐容量和座數(shù)的確定 轉(zhuǎn)爐容量 轉(zhuǎn)爐在一個(gè)爐役期內(nèi)，由于爐襯受侵蝕而逐漸減薄，爐容量隨之增大，因此，需要一個(gè)統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)，叫做公稱容量。我國轉(zhuǎn)爐公稱容量一般用一個(gè)爐役期內(nèi)的平均爐產(chǎn)鋼水量來表示。新建轉(zhuǎn)爐公稱容量按表3.2的系列選定。3.2 轉(zhuǎn)爐公稱容量系列 單位：t轉(zhuǎn)爐公稱容量20（15）3050100120150200250300最大出鋼量30（20）3660120150180220275320鋼包容量30（20）4060120150180220275320澆注吊車起重量63（16）63/1680/20100/32180/63/20225/63/20280/80/20360/100/20450/100/20 由表3.2可知：本設(shè)計(jì)中是210t轉(zhuǎn)爐，取轉(zhuǎn)爐公稱容量的1.1，則最大出鋼量為231t，鋼包容量為231t。 轉(zhuǎn)爐座數(shù) 轉(zhuǎn)爐座數(shù)的確定與采用的吹煉制度有關(guān)，即采用“三吹二”制或“二吹一”制。所謂“三吹二”，就是保持二個(gè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，一個(gè)轉(zhuǎn)爐處于修爐或待用狀態(tài)；“二吹一”即一個(gè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，另一個(gè)轉(zhuǎn)爐處于修爐或待用狀態(tài)。由于爐襯材質(zhì)的改進(jìn)和濺渣護(hù)爐技術(shù)的采用，爐齡大幅度提高，生產(chǎn)實(shí)踐中，往往采用“二吹二”或“三吹三”模式，而本設(shè)計(jì)是針對2210t轉(zhuǎn)爐，所以選擇“二吹二”制。3.4.2 計(jì)算年出鋼爐數(shù)每一座吹煉轉(zhuǎn)爐的年出鋼爐數(shù)N為： (3.1)式中 T1每爐鋼的平均冶煉時(shí)間，min； T2一年有效作業(yè)天數(shù)，d； 1440一天的日歷天數(shù)，min； 365一年的日歷天數(shù)，d； 轉(zhuǎn)爐的作業(yè)率，%，若轉(zhuǎn)爐與模鑄或與部分連鑄配合時(shí)，一般取=82%85%，若全連鑄則取=75%80%。本車間采用全連鑄設(shè)計(jì)作業(yè)率為80%。表3.3 氧氣轉(zhuǎn)爐平均冶煉時(shí)間公稱容量/t153050100120150200250300平均供氧時(shí)間/min12141415151616181819192020212122平均冶煉時(shí)間/min25282830303333363638384040424245由上式可知，本設(shè)計(jì)師210t轉(zhuǎn)爐，則平均供氧時(shí)間選20min，平均冶煉時(shí)間選40min，則每座轉(zhuǎn)爐年出鋼爐數(shù)： 爐 (3.2)3.4.2 計(jì)算年產(chǎn)鋼量本課題采用兩座210t轉(zhuǎn)爐，實(shí)行二吹二制度。根據(jù)公式 (3.3) 噸式中 W表示車間產(chǎn)鋼水量，t；n表示車間經(jīng)常吹煉爐座數(shù)；N表示每一座吹煉爐的年出鋼爐數(shù)；q表示轉(zhuǎn)爐公稱容量，t。 4 鐵水供應(yīng)方式與鐵水預(yù)處理方案 4 鐵水供應(yīng)方式與鐵水預(yù)處理方案4.1 鐵水的供應(yīng)鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料。按鐵水來源可分為：高爐鐵水供應(yīng)及化鐵爐鐵水供應(yīng)兩種。后者只是在廠內(nèi)沒有高爐或高爐鐵水不夠時(shí)補(bǔ)充。由于二次化鐵耗費(fèi)能量以及貴重的冶金焦炭，因此在新建煉鋼車間時(shí)不應(yīng)采用。高爐鐵水直接熱裝入轉(zhuǎn)爐時(shí)又有混鐵爐和混鐵車兩種方式。本設(shè)計(jì)選擇的是：高爐鐵水罐混鐵爐鐵水罐稱量轉(zhuǎn)爐?；扈F爐由爐體、爐蓋開閉機(jī)構(gòu)和爐體傾動機(jī)構(gòu)三部分組成，如圖4.1。爐體是由可拆的側(cè)面凸起的端蓋和開有兌鐵水口、出鐵水口的圓筒組成筒體。爐體內(nèi)砌有耐火材料，耐火材料與爐殼之間填有硅藻土料填料層，借以隔熱和緩沖爐襯受熱膨脹對爐殼產(chǎn)生的壓力，填料層向里砌有硅藻土磚用來隔熱，硅藻土磚里面是粘土磚，粘土磚里面是直接與鐵水接觸的工作層，工作層是用鎂磚砌筑的。 圖4.1 混鐵爐煉鋼車間所需混鐵爐容量（Q）： (4.1)式中 1.01鐵水損失的修正系數(shù)； A車間年產(chǎn)量，t/a； B每噸鋼所需鐵水量，一般為0.81.15t/t鋼； t鐵水在混鐵爐中的平均存儲時(shí)間，一般為78h； n混鐵爐裝滿系數(shù)，一般取0.981.0。代入數(shù)據(jù)： 我國混鐵爐系列有：150、300、600、1000、1500t。根據(jù)計(jì)算后，本設(shè)計(jì)選1500t的混鐵爐。一般一座轉(zhuǎn)爐配一座混鐵爐較為合適，所以本設(shè)計(jì)選2座1500t的混鐵爐。4.2 鐵水預(yù)處理鐵水預(yù)處理指鐵水兌入到煉鋼爐之前所進(jìn)行的去除鐵水中雜質(zhì)元素或回收鐵水中有價(jià)值元素的一種針對鐵水的處理方法。包括對鐵水所進(jìn)行的鐵水脫硫、脫磷和脫硅鐵水的“三脫”處理，目前所說的鐵水預(yù)處理主要指鐵水的“三脫”處理。4.2.1 攪拌法 鐵水預(yù)處理脫硫有噴吹法和攪拌法。本設(shè)計(jì)采用的是攪拌法。 機(jī)械攪拌法是將澆注耐火材料并經(jīng)過烘烤的十字形攪拌頭，浸入鐵水罐熔池一定深度，借其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的漩渦，使氧化鈣或碳化鈣基脫硫粉劑與鐵水充分接觸反應(yīng)，達(dá)到脫硫的目的。其優(yōu)點(diǎn)是動力學(xué)條件，有利于采用廉價(jià)的脫硫劑，脫硫效果比較穩(wěn)定，效果高，脫硫劑消耗小，適用于低硫鋼種。對硫要求嚴(yán)格的鋼比例大的鋼廠采用；不足之處是，設(shè)備復(fù)雜，一次投資大，脫硫鐵水溫降較大。4.2.2 攪拌法的特點(diǎn)攪拌法脫硫具有以下特點(diǎn)： 鐵水中Si氧化產(chǎn)物易與CaO結(jié)合生成2CaOSiO2,使脫硫效率降低； 石灰粉容易受潮失效； 石灰粉的需要量大，溫降大，鐵損大； 采用石灰粉進(jìn)行脫硫前，應(yīng)扒除高爐鐵水渣； 石灰粉價(jià)格低廉,脫硫成本低； 脫硫劑對罐體耐火材料侵蝕少,扒渣容易； 脫硫效果明顯、穩(wěn)定,不回硫。 噴吹鎂基脫硫劑時(shí)脫硫劑用量少，鎂基脫硫劑使用量小，脫硫渣少，鐵耗低，溫降??；脫硫效率高，可實(shí)現(xiàn)深脫硫；脫硫劑利用率低。攪拌鈣基脫硫劑時(shí)，脫硫劑需要量大溫降大，鐵損大；石灰基脫硫劑價(jià)格低廉，脫硫成本低；脫硫劑對罐體耐火材料侵蝕少，扒渣容易；脫硫效果明顯、穩(wěn)定，不回硫。 綜上所述，本設(shè)計(jì)選擇KR法脫硫。4.2.3 KR攪拌法脫硫工藝 KR法主要設(shè)備及工作原理 KR法是一種機(jī)械攪拌法，是將耐火材料制成的攪拌器插入鐵水罐液面下一定深處，并使之旋轉(zhuǎn)。攪拌器的轉(zhuǎn)數(shù)一般為90120r/min，攪動功率為1.01.5kW/t。當(dāng)攪拌器旋轉(zhuǎn)時(shí)，鐵水液面形成“V”形漩渦，如圖4.1所示。在攪動11.5min后，開始加入脫硫劑。脫硫劑微粒在槳葉端部區(qū)域內(nèi)由于湍動而分散，并沿著半徑方向被外推，隨著鐵水流的循環(huán)一部分向下循環(huán)，另一部分向上循環(huán)，隨后懸浮，繞軸心旋轉(zhuǎn)和上浮于貼水中。然后又被槳葉從上下兩個(gè)方向“吸入”，隨后又沿半徑方向被“吐出”。因此，脫硫劑在槳葉旋轉(zhuǎn)的機(jī)械攪動作用下被卷入鐵水中，并在與鐵水的充分接觸、混合和攪動中進(jìn)行著脫硫反應(yīng)。攪動器開動時(shí)，在液面上看不到脫硫劑，當(dāng)攪動1015min停止攪動。將生成的浮到鐵水面上的干稠狀渣扒除后即達(dá)到脫硫的目的。 圖4.2 鐵水罐KR法脫硫的流場示意圖 1）機(jī)械攪拌裝置。機(jī)械攪拌裝置主要由攪拌器及其旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降車以及升降車夾緊機(jī)構(gòu)等組成。攪拌器主要由主電機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，通過一臺同軸式減速器及主連軸器與攪拌器聯(lián)接，并將攪拌器力矩傳給攪拌器主軸。攪拌器主軸又通過上下軸承支撐在升降車上。升降車及夾緊機(jī)構(gòu)主要由升降小車、升降導(dǎo)軌及框架和升降小車卷揚(yáng)組成。2）攪拌頭及其更換小車。攪拌頭為十字叉結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由鑄鋼制作，外部搗打耐火燒注料。其耐火燒注料由鋼絲纖維、高溫耐火水泥、莫菜石組成。攪拌頭為脫硫的關(guān)鍵設(shè)備，攪拌頭的性能好壞直接關(guān)系到整個(gè)脫硫環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。攪拌頭在使用前要進(jìn)行烘烤預(yù)熱提高使用性能。攪拌頭在工作攪拌時(shí)，通過旋轉(zhuǎn)接頭上的壓縮空氣管連接攪拌頭的空心軸，由壓縮空氣帶走熱量，延長攪拌頭的使用壽命。 3）渣罐車。主要用于運(yùn)送脫硫渣，實(shí)現(xiàn)脫硫渣在轉(zhuǎn)爐渣跨和脫硫位之間的轉(zhuǎn)移。渣罐車由兩個(gè)主動輪分別由一套帶控制的電機(jī)和減速機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動，兩端極限位置由行程開關(guān)控制。行走速度在530mmin之間，渣罐容積22m。扒渣機(jī)把鐵水前后渣扒到渣罐內(nèi)。 工藝流程本工藝流程為：鐵水脫硫前扒渣測溫取樣加入脫硫劑機(jī)械攪拌脫硫測溫取樣鐵水脫硫后扒渣轉(zhuǎn)爐。1）鐵水脫硫前扒渣高爐出鐵后帶人鐵水中的高爐渣是低堿度氧化渣，并且硫含量很高，這與脫硫條件相違背，因此必須在脫硫操作前扒掉高爐渣。2）加入脫硫劑鐵水進(jìn)入脫硫工位后，將攪拌頭降至工作位置，啟動攪拌頭。當(dāng)攪拌轉(zhuǎn)速達(dá)到7l0rmin時(shí)，加入脫硫劑。脫硫劑是采用拋灑法一次性加入。3）攪拌脫硫脫硫劑加入后，將攪拌頭轉(zhuǎn)速逐步加大，當(dāng)達(dá)到90120rmin時(shí)，轉(zhuǎn)速恒定。此時(shí)脫硫反應(yīng)速率達(dá)到最大，鐵水進(jìn)行深脫硫，歷時(shí)8l1min。4）測溫取樣脫硫操作結(jié)束后，將攪拌頭升起，進(jìn)行測溫取樣。5）鐵水脫硫后扒渣 脫硫操作結(jié)束后，渣中富含硫，為了避免鐵水回硫，必須進(jìn)行后扒渣。 由于KR法脫硫劑采用石灰和螢石，相對于其他脫硫方法易于得到且價(jià)格便宜，長期運(yùn)行上產(chǎn)成本低，節(jié)約資金。KR法脫硫采用石灰脫硫原理，反應(yīng)較平穩(wěn)，操作過程中幾乎沒有噴濺產(chǎn)生，不會產(chǎn)生大量煙塵，有利于保護(hù)環(huán)境。KR法脫硫化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)（攪拌動能）條件好，選用活性石灰作脫硫劑，產(chǎn)生的脫硫產(chǎn)物CaS渣系基本呈固態(tài)，容易扒干凈，因此較其他方法不易造成回硫。進(jìn)行KR脫硫法脫硫時(shí)，鐵水被強(qiáng)烈攪拌且持續(xù)時(shí)間較長，即鐵水溫降較大。KR法脫硫采用電機(jī)攪拌頭實(shí)現(xiàn)對鐵水的攪拌，相對于其他脫硫方法增加了攪拌頭驅(qū)動及支撐裝置，所以一次投資較其他方法大。 KR法脫硫工藝需要注意的問題 1）攪拌頭的使用壽命。攪拌頭為十字叉結(jié)構(gòu)，內(nèi)部由鑄鋼制作，外部搗打耐火澆注料。耐火澆注料由鋼絲纖維、高溫耐火水泥、莫萊石等組成。制作時(shí)，按一定的耐火澆注料和水配比攪拌，通過振動搗打成型，然后經(jīng)過30h烘烤，在使用前，必須再烘烤78h。正常攪拌頭的使用壽命約為500次。 2）脫硫劑粒度要求。KR法脫硫劑的加入是在鐵水罐上方的煙罩內(nèi)進(jìn)行，如果白灰粒度太小，則容易被除塵煙道吸走，起不到脫硫作用。因此脫硫劑要求粒度在0.40.8mm之間的占80以上。 3）攪拌頭插入深度要求。KR法脫硫攪拌頭插入太淺會造成鐵水?dāng)嚢璨怀浞?，影響脫硫效果。插入太深，則增大攪拌阻力，降低攪拌頭壽命，增加電機(jī)負(fù)荷，因此插入深度一般為鐵水液面以下1500mm為宜。5 轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)5 轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)5.1 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的核心設(shè)備。轉(zhuǎn)爐爐型及其主要參數(shù)對轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)率、金屬收得率、爐齡等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有直接的影響，其設(shè)計(jì)是否合理也關(guān)系到冶煉工藝能否順利進(jìn)行，車間主廠房高度和與轉(zhuǎn)爐配套的其他相關(guān)設(shè)備的選型。因此，設(shè)計(jì)一座爐型結(jié)構(gòu)合理，也滿足工藝要求的轉(zhuǎn)爐是保證車間正常生產(chǎn)的前提，而爐型設(shè)計(jì)又是整個(gè)轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。5.1.1 爐型種類及其選擇轉(zhuǎn)爐由爐帽、爐身、爐底三部分組成。由于爐帽和爐身的形狀沒有變化，所以通常按熔池形狀將轉(zhuǎn)爐爐型分為筒球型、錐球型和截錐型等三種（圖5.1）。爐型的選擇往往與轉(zhuǎn)爐的容量有關(guān)。圖5.1 常見轉(zhuǎn)爐爐型(a)筒球型，(b)錐球型，(c)截錐型 筒球型。該爐型的熔池由球缺體和圓柱體兩部分組成，爐帽為截錐體，爐身為圓筒形。其特點(diǎn)是形狀簡單，砌磚簡單，爐殼容易制造。在相同的熔池直徑D和熔池深度h的情況下，與其他兩種爐型相比，這種爐型熔池的容積大，金屬裝入量大，其形狀接近于金屬液的循環(huán)運(yùn)動軌跡，適用于大型轉(zhuǎn)爐。 錐球型。熔池由球缺體和倒截錐體兩部分組成，爐帽和爐身與筒球型轉(zhuǎn)爐相同。其特點(diǎn)是，與同容量的其他爐膛相比，在相同熔池深度h下，其反應(yīng)面積大，有利于鋼、渣之間的反應(yīng)，適用于吹煉高磷鐵水。 截錐型。爐型構(gòu)造較為簡單，平的熔池底較球型底容易砌筑。在裝入量和熔池直徑相同情況下，其熔池最深，因此一般不適用于大容量爐。不過由于爐底是平的，便于安裝底吹系統(tǒng)，往往被頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐所采用。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用的是頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，則選用截錐型轉(zhuǎn)爐。5.1.2 轉(zhuǎn)爐爐型主要參數(shù)確定 轉(zhuǎn)爐爐型各部分尺寸，主要是通過總結(jié)現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的實(shí)際情況，結(jié)合一些經(jīng)驗(yàn)公式并通過模型試驗(yàn)確定。 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。由公式： (5.1) 式中 D熔池直徑，m； G新爐金屬裝入量，可取爐子公稱容量，t； K系數(shù)，參見表5.1。本設(shè)計(jì)取1.70； t平均每爐鋼純吹氧時(shí)間，min，參見表5.2，本設(shè)計(jì)取18min；表5.1 系數(shù)K的推薦值轉(zhuǎn)爐容量/t3030100100備 注K1.852.101.751.851.501.75大容量取下限，小容量取上限表5.2 平均每爐鋼冶煉時(shí)間推薦值轉(zhuǎn)爐容量/t3030100100備 注冶煉時(shí)間/min2832(1216)3238(1418)3845(1620)結(jié)合供氧強(qiáng)度、鐵水成分、所煉鋼種等具體條件確定注：括號內(nèi)數(shù)系吹氧時(shí)間參考值。 熔池深度h。熔池深度指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)，從金屬液面到爐底的深度。對于一定容量的轉(zhuǎn)爐，爐型和熔池直徑確定之后，可利用幾何公式計(jì)算熔池深度h。截錐型熔池：通常倒錐體頂面直徑b0.7D。熔池體積V池和熔池直徑D及熔池深度h有如下關(guān)系： (5.2)由可得：m3因而 式中 鐵液密度，本設(shè)計(jì)取6.8，t/m3； 上述計(jì)算還必須考慮為避免爐底受到氧氣射流的直接沖擊和充分?jǐn)噭尤鄢匾愿纳迫鄢胤磻?yīng)的動力學(xué)條件，也就是要有合適的氧氣射流穿透深度h與熔池深度h的比值。 爐容比（或容積比）爐容比系指轉(zhuǎn)爐有效容積Vt與公稱容量G之比值。轉(zhuǎn)爐爐容比主要與供氧強(qiáng)度有關(guān)，與爐容量關(guān)系不大。當(dāng)供氧強(qiáng)度提高時(shí)，隨著爐內(nèi)反應(yīng)加劇，如果爐膛自由空間不足，必然會發(fā)生大量的渣鋼噴濺或泡沫渣翻滾溢出，造成較多的金屬損失。為了在較高金屬收得率基礎(chǔ)上增大供氧強(qiáng)度，縮短吹煉時(shí)間，必須有適當(dāng)?shù)臓t容比。從目前實(shí)際情況來看，轉(zhuǎn)爐爐容比一般取0.91.05m3/t。對于大型轉(zhuǎn)爐，由于采用多孔噴槍和頂?shù)讖?fù)吹，操作比較穩(wěn)定，因此在其他條件相同的情況下，爐容比有所減小。由于采用的是復(fù)吹轉(zhuǎn)爐吹煉過程比單純頂吹平穩(wěn)，且鋼渣噴濺高度也較低，所以復(fù)吹轉(zhuǎn)爐的爐容比可略小于頂吹轉(zhuǎn)爐。從目前實(shí)際情況來看，二者的爐容比基本相同，即復(fù)吹轉(zhuǎn)爐一般也取0.81.00m3/t。對于容量較小的爐子，鐵水比大且Si、P、S含量高，以及供氧強(qiáng)度增加和底部噴口直徑大者，取上限。本設(shè)計(jì)中爐容比選擇為0.9 m3/t。 高徑比（或高寬比）高徑比系指轉(zhuǎn)爐爐殼總高H總與爐殼外徑D殼之比值。實(shí)際上它只是作為爐型設(shè)計(jì)的校核數(shù)據(jù)。因?yàn)楫?dāng)爐膛內(nèi)高H內(nèi)和內(nèi)徑D確定后，再根據(jù)所設(shè)計(jì)的爐襯和爐殼厚度，高徑比也就被確定下來了。增大高徑比對減少噴濺和溢渣，提高金屬收得率有利。但是高徑比過大，在爐膛體積一定時(shí)，反應(yīng)面積反而小，氧氣流股易沖刷爐壁，對爐襯壽命不利，而且導(dǎo)致廠房高，基建費(fèi)用大，轉(zhuǎn)爐傾動力矩大，耗電大。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。轉(zhuǎn)爐推薦值為1.251.45。大爐子取下限，小爐子取上限。本設(shè)計(jì)中高徑比取1.30。 爐身高度轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。其直徑與熔池直徑是一致的，故須確定的尺寸是爐身高度。 （5.3）式中 、分別為爐帽、爐身和熔池的容積；Vt轉(zhuǎn)爐的有效容積，為、三者之和，取決于容量和爐容比。代入數(shù)據(jù)可得： =4.22m 爐帽尺寸爐帽尺寸包括爐帽傾角、爐口直徑和爐帽高度。1）爐帽傾角。傾角過小，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定，容易倒塌；過大則出鋼時(shí)容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。爐帽傾角一般