畢業(yè)論文-一座120t×2的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計(jì)

一座120t×2的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)題目為設(shè)計(jì)一座120t×2的氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間。本設(shè)計(jì)在廣泛參考相關(guān)專業(yè)書籍的基礎(chǔ)上，結(jié)合國豐鋼鐵集團(tuán)中厚板實(shí)習(xí)經(jīng)歷對專業(yè)知識的綜合運(yùn)容量為120t的氧氣頂?shù)讖?fù)合吹轉(zhuǎn)爐，兩座LF爐，兩座RH爐和一座鐵水預(yù)脫硫Iadapttomarketneeds,basedontherelatedreferencesandtheexperienceofTangshfspecficated.Thisplanthasreachedtheadvancedleveloftheaveragehomeandabroad.Designedsystemsincludethehotmetalsupply,scrapssupply,ferroalloysupplythefluegaspurificationsystem,thecalculationofworkshopequipmentandthecalculationofcross-inter-span.IntheinternationaladvancedlKeywords:converter,design,plate,secoI I Ⅱ 11設(shè)計(jì)方案的選擇即確定 2 21.2車間主要系統(tǒng)所用方案的比較與確定 31.2.1鐵水供應(yīng)系統(tǒng) 31.2.2鐵水預(yù)處理系統(tǒng) 41.2.3廢鋼供應(yīng)系統(tǒng) 61.2.4散裝料供應(yīng)系統(tǒng) 61.2.5鐵合金供應(yīng)系統(tǒng) 81.2.6煙氣凈化系統(tǒng) 81.2.7爐外精煉系統(tǒng) 1.2.8澆注系統(tǒng) 1.2.10底部供氣系統(tǒng) 1.2.11供氧系統(tǒng)的選擇與確定 1.3煉鋼車間工藝布置 1.3.1車間跨數(shù)的確定 1.3.2各跨的工藝布置 1.4車間工藝流程簡介 1.5轉(zhuǎn)爐冶煉指標(biāo) 1.6原材料供應(yīng) 1.6.2廢鋼供應(yīng) 1.6.3散裝料和鐵合金供應(yīng) 2設(shè)備計(jì)算 2.1.1爐型設(shè)計(jì) 2.1.2轉(zhuǎn)爐空爐重心及傾動力矩 2.2氧槍設(shè)計(jì) 2.2.1技術(shù)說明 2.2.2噴頭設(shè)計(jì) 2.2.3槍身設(shè)計(jì) 2.3煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.3.1吹煉條件 2.3.2參數(shù)計(jì)算 2.3.4主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇 2.3.5計(jì)算資料綜合 2.4爐外精煉設(shè)備的選擇及主要參數(shù) 2.4.1主要設(shè)計(jì)及其特點(diǎn) 2.4.2主要工藝設(shè)備技術(shù)性能 3車間計(jì)算 3.1原材料供應(yīng)系統(tǒng) 3.1.1鐵水供應(yīng)系統(tǒng) 3.1.2廢鋼場和廢鋼斗計(jì)算 3.1.3散狀料供應(yīng)系統(tǒng) 3.1.4合金料供應(yīng)系統(tǒng) 3.2澆注系統(tǒng)設(shè)備計(jì)算 3.2.1鋼包及鋼包車 3.2.2連鑄機(jī) 3.3渣包的確定 3.4車間尺寸計(jì)算 3.4.1爐子跨 3.4.2其余各跨跨度 4新技術(shù)和先進(jìn)工藝、設(shè)備的應(yīng)用 4.1全懸掛四點(diǎn)嚙合柔性傳動的傾動裝置 V4.2轉(zhuǎn)爐爐腹空冷 4.3分塊水冷爐口 4.5連鑄部分 參考文獻(xiàn) 致謝 引言12011年是全球經(jīng)濟(jì)動蕩不安的一年。歐洲債務(wù)危機(jī)愈演愈烈，中國經(jīng)濟(jì)增迫從3、4季度開始減產(chǎn)，推遲或削減投資預(yù)算，但確保原料供應(yīng)的礦產(chǎn)資源開發(fā)投資以及新技術(shù)新產(chǎn)品開發(fā)投資不減，新興經(jīng)濟(jì)體市場也繼續(xù)受到投資追捧。2012年對國際鋼鐵行業(yè)仍將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。全球經(jīng)濟(jì)減速，歐債危機(jī)等外圍環(huán)境仍存在不確定性，迄今未看到能夠提振鋼鐵需求的新一輪經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部21設(shè)計(jì)方案的選擇即確定轉(zhuǎn)爐車間的總體設(shè)計(jì)方案由以下具體方案：1.1車間生產(chǎn)規(guī)模的確定計(jì)算年出鋼爐數(shù)(本設(shè)計(jì)為2吹2方式)連鑄坯收得率為95%,冶煉周期為38~40min,取38min。表1轉(zhuǎn)爐作業(yè)時間序號時間(天)比例備注1車間工作日2準(zhǔn)備時間修出鋼口，爐襯噴補(bǔ)，清理爐口，更換氧槍等3修爐時間74等待時間-工序調(diào)整5設(shè)備故障影響非計(jì)劃設(shè)備檢修6全年轉(zhuǎn)爐有效作業(yè)時間按365天計(jì)算取23344爐年產(chǎn)鋼水量=爐產(chǎn)鋼水量×年出鋼爐數(shù)=120×23344=280.13(萬噸)年產(chǎn)良坯量=年產(chǎn)鋼水量×良坯收得率=280.128×95%=266.1(萬噸)河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部31.2車間主要系統(tǒng)所用方案的比較與確定鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中轉(zhuǎn)爐煉鋼一般都采用高爐鐵水直接熱裝入轉(zhuǎn)爐的方式，鐵水1)混鐵爐供應(yīng)鐵水方式：其流程為高爐→鐵水罐車→混鐵爐→鐵水包→稱量→轉(zhuǎn)爐混鐵爐的作用是貯存并混勻鐵水成分和溫度。所以采用混鐵爐供應(yīng)鐵水，鐵水成分和溫度比較均勻穩(wěn)定，有利于生產(chǎn)組織，穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐操作。但它的不足之處是比混鐵車多倒一次鐵水，熱量損失大，耗能，鐵水中石墨的析出污染環(huán)境。2)混鐵車供應(yīng)鐵水方式：其流程為高爐→混鐵車→鐵水預(yù)處理站→鐵水灌→稱量→轉(zhuǎn)爐混鐵車又叫魚雷罐車，它的作用是運(yùn)送并貯存鐵水。優(yōu)點(diǎn)是工藝上比混鐵爐少倒一次鐵水，故熱損失少，運(yùn)輸過程中比鐵水罐散熱少，保溫性能好。缺點(diǎn)是混鐵車容量因受到鐵路軌距和彎道曲率半徑的限制不能太大，因此貯存和混勻鐵水的作用不如混鐵爐。鐵水的成分和溫度不像混鐵爐那樣均勻穩(wěn)定，鐵水深度不3)鐵水罐供應(yīng)鐵水方式：其流程有兩種方式高爐→鐵水罐→鐵水罐(小)→稱量→轉(zhuǎn)爐；第一種鐵水供應(yīng)方式鐵水在待用和倒罐過程中的溫降大，轉(zhuǎn)爐前后爐的鐵水第二種鐵水供應(yīng)方式是一種新型的鐵水供應(yīng)方式，適用于鐵水罐容量與轉(zhuǎn)爐容量相對應(yīng)的車間。鐵水預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展，對鐵水容器提出了新的要求，近年來認(rèn)為鐵水罐比混鐵車具有攪拌條件好，扒渣方便的優(yōu)點(diǎn)，比較適合于鐵水預(yù)處理采用。所以，新建轉(zhuǎn)爐車間提倡采用大容量鐵水罐供應(yīng)鐵水。高爐出鐵到鐵水罐內(nèi)，扒渣后對鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理，之后扒除脫硫渣，將鐵水直接兌入轉(zhuǎn)爐冶鑒于用戶對產(chǎn)品的要求越來越苛刻，考慮到鐵水預(yù)處理的扒渣條件及攪拌條河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部41)鐵水預(yù)處理的目的：目前鋼鐵生產(chǎn)中原燃料日益缺少，鐵水中的硫磷的含量有升高的趨勢，而用戶對鋼材質(zhì)量的要求越來越高，為了穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，改善轉(zhuǎn)爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高鐵水質(zhì)量，同時實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗，一般都設(shè)有鐵水預(yù)處理系統(tǒng)。2)鐵水預(yù)處理的選擇：鑒于現(xiàn)代煉鐵技術(shù)相當(dāng)成熟，鐵水的硅含量并不高，本設(shè)計(jì)采用脫磷脫硫同時進(jìn)行的方式①脫硫劑的選擇：目前采用的脫硫劑有：蘇打、碳化鈣、鎂基、石灰粉等，一般輕脫硫采用石灰粉([S]<0.03%),深脫硫采用碳化鈣或鎂基([S]<0.01%),蘇打因?yàn)槔寐实?，勞動條件差，現(xiàn)已基本不采用。②脫硫方式的選擇：到目前為止，脫硫的方法有很多種但主要有以下幾種類型：攪拌脫硫法：此類方法有鐵流攪拌法、搖包法、攪拌脫硫法(又分為KR攪拌法和機(jī)械法)、非卷入型機(jī)械攪拌脫硫法；噴吹顆粒鎂脫硫；喂線法加入鎂基脫硫劑。綜合以上方法應(yīng)用的有攪拌法、噴吹法、噴鎂法三種。方法脫硫率適用特點(diǎn)攪拌法噴吹法80%以上用鐵水鐵水不易解決，葉輪壽命短投，投資維修費(fèi)用高投資小，上馬快，操作方便，鐵水溫降小，鐵水有噴濺河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部5由此可見，噴鎂法具有很大的優(yōu)勢，而純鎂噴吹對處理各種初始硫含量的鐵水具有靈活性，均可實(shí)現(xiàn)深度脫硫，處理工藝簡單，設(shè)備投資少，處理成本低。因此本設(shè)計(jì)采用噴吹顆粒鎂法進(jìn)行鐵水預(yù)脫硫。③鐵水預(yù)脫硫的設(shè)備當(dāng)今主要采用的有魚雷罐車和鋼包脫硫。采用魚雷罐車作為脫硫設(shè)備時，不僅鐵水深度不足抑制鎂的沸騰，而且扒渣極不方便，相對而言，大容量的鐵水包其鐵水深度能滿足于鎂脫硫工藝要求，而且敞開式的包口使得扒渣操作比較方便。所以本設(shè)計(jì)采用鐵水包脫硫。①脫磷劑的選擇用于鐵水預(yù)脫磷采用的脫磷劑主要由氧化劑、造渣劑和助熔劑組成，其作用在于供氧將鐵水中磷氧化成P?Os,使之與造渣劑結(jié)合成磷酸鹽留在脫磷渣中。目前工業(yè)上應(yīng)用的脫磷劑主要有蘇打系脫磷劑和石灰系脫磷劑兩類。有較高的脫磷脫硫能力，從脫磷渣和爐塵中能回收大約70%的蘇打，但是由于鐵水溫降大、包襯侵蝕嚴(yán)重、蘇打價格貴、利用率低、處理成本高，所以目前用單一的石灰對鐵水不能脫磷，脫磷率也不高，若配以氧化劑或吹氧氣和助熔劑，則可以達(dá)到很高的脫磷率，同時也有一定的脫硫率。②脫磷方法的選擇專用轉(zhuǎn)爐脫磷法：脫磷效果高、可頂加粒狀或塊狀脫磷劑、能控制脫磷渣起泡，并可返回利用部分轉(zhuǎn)爐渣作脫磷劑和加錳礦熔融還原的優(yōu)點(diǎn)，對于處理我國的中高磷鐵水有良好的應(yīng)用前景。SARP(sodaAshRefiningProess)法：鐵水首先在高爐出鐵場和魚雷罐車內(nèi)脫硅，然后用蘇打灰脫磷、脫硫。該法的特點(diǎn)是可同時脫磷、脫硫，處理過程中錳、碳損失少。ORP(OptimizingtheRefiningProess)法：其突出特點(diǎn)是用CaO系脫磷劑，全河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部6渣、脫磷和排脫磷渣4個公工位。為防止跑渣鐵，在鐵水包上部設(shè)有侵槽。使用石灰系脫硫劑，通過調(diào)整渣中CaO/O之比可同時脫磷、脫硫。綜合考慮設(shè)計(jì)的要求及生產(chǎn)成本，本設(shè)計(jì)采用鐵水包脫磷。廢鋼作為轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的冷卻劑加入爐內(nèi)。目前國內(nèi)各轉(zhuǎn)爐廠廢鋼間的布1)設(shè)置單獨(dú)的廢鋼間：其流程為：火車車皮、汽車→料坑→磁盤吊車或大鉗→廢鋼料斗→專門料斗2)和加料跨相連同跨一端設(shè)廢鋼間：其流程為：火車或汽車→料坑→鍵盤或大鉗吊車→廢鋼槽→稱量→廢鋼加料用量及廠房的投資，所以廢鋼間垂直于加料跨，以方便廢鋼的運(yùn)散裝料供應(yīng)系統(tǒng)包括散裝料堆場、地面(或地下)料倉，由地面料倉向主廠房的運(yùn)料設(shè)施、爐上料倉及其稱量和加料設(shè)備。散裝料的供應(yīng)需要迅速、準(zhǔn)確、1)散裝料堆場(1)轉(zhuǎn)爐車間自設(shè)單獨(dú)的散裝料堆場一般要求盡量靠近轉(zhuǎn)爐，以便實(shí)現(xiàn)“貯(2)轉(zhuǎn)爐車間的原料場與煉鐵車間的原料場合并，與煉鐵車間的原料場相比，(3)轉(zhuǎn)爐車間與石灰窯合用料場，石灰窯通?？拷D(zhuǎn)爐車間，石灰用量大而河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部7礦石、螢石等用量少，合用料場可統(tǒng)一解決各種原料的裝載、貯存和加工問題。鑒于本廠距高爐車間有一定距離，與石灰窯合用料場很方便，故采用第三種2)地面料倉存3～10天的散裝料。地面料倉分地下式、地上式、半地上半地下式。由于地下3)從地面料倉向爐上料倉供料，此供料方式有四種：(1)皮帶運(yùn)料運(yùn)輸量大，安全可靠，可連續(xù)供料，使用較多。適用于中大型轉(zhuǎn)爐車間及總(2)斜橋料車—皮帶運(yùn)輸(3)翻斗提升機(jī)—皮帶運(yùn)輸以翻斗提升機(jī)代替斜橋料車于皮帶運(yùn)輸結(jié)合起來，其缺點(diǎn)與斜橋料車—皮帶(4)皮帶(或垂直提升機(jī))—振動管運(yùn)輸方式石灰粉較多，且要考慮振動對廠房結(jié)構(gòu)的影響。鑒于全皮帶運(yùn)輸方式結(jié)構(gòu)簡單。有利于自動化控制且原料破損少等優(yōu)點(diǎn)，本4)高位料倉又稱爐上料倉，其作用為臨時貯料，保證轉(zhuǎn)爐重力給料，既及時又可靠的滿優(yōu)點(diǎn)是料倉數(shù)目少，停爐后能處理倉料中剩余的石灰；缺點(diǎn)是稱量及下部給(2)部分共用料倉：料倉數(shù)目增加基本上可消除下部給料器作業(yè)負(fù)荷過高的缺點(diǎn)，且轉(zhuǎn)爐兩側(cè)加料能保證成渣快，改善對爐襯侵蝕的不均勻性，但設(shè)計(jì)時應(yīng)力求做到爐料應(yīng)落在河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部8優(yōu)點(diǎn)是使用的可靠性較大，缺點(diǎn)是停爐后料倉剩余石灰不好處理且料倉數(shù)目本設(shè)計(jì)為中型轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，實(shí)行2吹2操作方式，為了保證轉(zhuǎn)爐正常冶煉5)稱量及加料設(shè)備(2)分散稱量其特點(diǎn)是稱量準(zhǔn)確，便于操作和控制，臨時補(bǔ)加方便，適用于大中型轉(zhuǎn)爐。本設(shè)計(jì)為120t×2轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，采用電磁振動給料器向稱量漏斗給料，利用分散稱量方式把料加入到匯總漏斗，再由旋轉(zhuǎn)溜槽從轉(zhuǎn)爐兩側(cè)加入。因?yàn)閰R總漏斗可縮短加料時間并適應(yīng)轉(zhuǎn)爐吹煉時間短和批料加入的間隔時間短的特點(diǎn)，且電1)鐵合金與散裝料共用一套上料系統(tǒng)，由高位料倉經(jīng)旋轉(zhuǎn)溜槽加入鋼包：其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單，操作可靠，可確保及時向轉(zhuǎn)爐或鋼包供料；其缺點(diǎn)是稍增加了2)鐵合金自成系統(tǒng)用皮帶機(jī)上料：有較大的運(yùn)輸能力，使鐵合金上料不與散裝料干擾，還可使車間內(nèi)平臺上鐵合金料倉的貯量適當(dāng)減少，但是設(shè)備重量及投本設(shè)計(jì)采用第二種方式即采用皮帶上料，以便于控制轉(zhuǎn)爐原料的供給及車間1)轉(zhuǎn)爐煙氣凈化處理方法(1)按吸入的氣體量多少主要分兩類①燃燒法河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部9將含有大量一氧化碳的爐氣在爐口后與大量空氣混合完全燃燒，燃燒后的煙氣經(jīng)冷卻除塵后排放到大氣中。此方法因煙氣量增大，凈化系統(tǒng)龐大。建設(shè)投資爐氣出爐口后控制爐口煙罩間隙吸入空氣量，使?fàn)t氣中的一氧化碳絕大部分不燃燒，煙氣主要成分為一氧化碳，然后經(jīng)冷卻和除塵后將煤氣回收利用或點(diǎn)火(2)在操作工藝上又分為全濕法、干濕結(jié)合法和全干法三種形式。①全濕法文氏管，與脫水器等主要設(shè)備組成，需要處理的污水量甚小，污水處理簡單，系即凈化過程中煙氣完全不與水相遇，其所得煙塵是干灰。有布袋除塵，靜電(3)按使用的主要設(shè)備又分為文氏管全濕法除塵系統(tǒng)，靜電除塵系統(tǒng)，平旋綜上所述，未燃法與燃燒法相比：系統(tǒng)吸入的空氣量少，產(chǎn)生的煙量少，除塵設(shè)備體積小，投資費(fèi)用低，需要的廠房高度低，能回收煙氣節(jié)約大量能源，且煙氣凈化回收效果較好，而干濕結(jié)合法及全干法對小型轉(zhuǎn)爐除塵效果較好且投資2)控制爐口—煙罩間隙吸氣量的方法有三種：(1)氮幕法此法在爐口基本上不吸入外界空氣，故煙氣量少，回收系統(tǒng)容量小，設(shè)備費(fèi)用低，但要消耗大量的氮?dú)?僅爐口氮消耗15～20m3/t鋼)。(2)爐口微壓差控制法河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部此法通過縮小煙罩與爐口之間的縫隙，并調(diào)節(jié)可調(diào)喉口文氏管的喉口流通面(3)雙煙罩法此法的優(yōu)點(diǎn)在于煙氣中一氧化碳含量較高，對爐口壓力的自動調(diào)節(jié)也不像單煙罩要求的高，車間的環(huán)境也有所改善，但由于設(shè)備耗電量、維護(hù)工作量都顯著3)煙罩未燃法煙氣凈化系統(tǒng)中煙罩由固定煙罩和活動煙罩兩部分組成，二者之間用水封連接。固定煙罩與煙道連接，而活動煙罩可上下升降，其主要作用是使轉(zhuǎn)爐煙氣順利的進(jìn)入煙罩并能很好的控制吸入的空氣量，以提高回收煤氣的質(zhì)量?；顒訜熣职唇Y(jié)構(gòu)不同分為單煙罩和雙煙罩兩種。單煙罩又有閉環(huán)式和敞口式之分。(1)閉環(huán)式活動單煙罩：回收的煤氣一氧化碳含量高，并對實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)定碳創(chuàng)造了有利條件，目前其特點(diǎn)是能容納瞬間時變化較大的爐氣量，使之不致外溢，但需設(shè)置較精確因本設(shè)計(jì)中控制爐口一煙罩縫隙吸入空氣量采用爐口微壓差調(diào)節(jié)法，故在此選用敞口式活動單煙罩與之配合以提高煤氣質(zhì)固定煙罩的冷卻有箱型水冷、排管水冷和汽化水冷等形式。綜合考慮本設(shè)計(jì)活動煙罩冷卻一般采用排管式或外淋式水冷，本設(shè)計(jì)采用矩形無縫鋼管拼焊4)煙道煙道的作用是將煙氣導(dǎo)入除塵系統(tǒng)，冷卻煙氣，回收余熱。煙道的冷卻形式(1)水冷煙道：耗水量大，余熱為被利用，易漏水，壽命低，現(xiàn)在少用。適用于燃燒法，可充分利用煤氣的物理熱和化學(xué)熱生產(chǎn)蒸汽，出口煙氣溫度河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部爐停吹是燃燒燃料的裝備，故采用的也不多。(3)汽化冷卻煙道：一般由無縫鋼管圍成，出口煙氣溫度在800℃~1000℃左右，回收熱量少煙道結(jié)構(gòu)簡單，適用于未燃法回收煤氣操作。本設(shè)計(jì)采用強(qiáng)制循環(huán)汽化冷卻煙道系統(tǒng)，與未燃法回收煤氣配合。5)車間除塵新型氧氣轉(zhuǎn)爐車間除專門設(shè)置轉(zhuǎn)爐煙氣凈化設(shè)備外，還要對車間各個產(chǎn)生煙氣和粉塵的場合設(shè)置相應(yīng)的除塵設(shè)備進(jìn)行除塵以凈化整個車間環(huán)境，又稱二次除塵，可分為局部除塵和廠房除塵兩種局部除塵常用的有干法布袋除塵和旋風(fēng)除塵器。廠房除塵要求廠房上部為密封結(jié)構(gòu)，其天窗部分為排煙吸引部分。經(jīng)過局部除塵和廠房除塵二者結(jié)合，一般可使煉鋼車間空氣中含塵量降至5mg/Nm3以下，近似于通常環(huán)境空氣中的含量，可以大大改善車間內(nèi)的作業(yè)環(huán)境。本設(shè)計(jì)采用脈沖噴吹布袋除塵器，因其有結(jié)構(gòu)簡單、基建投資少、除塵率高(98%以上)且操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，而旋風(fēng)除塵器除塵效率低(60%~70%)且不夠穩(wěn)定。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用的煙氣凈化回收系統(tǒng)工藝流程為：轉(zhuǎn)爐→敞口式活動煙罩→固定煙罩→汽化冷卻煙道→連接管→溢流定徑文氏管→重力擋板脫水器→矩形調(diào)徑文氏管→180°彎頭脫水器→復(fù)擋板脫水器→流量孔板→風(fēng)機(jī)前切斷閥→抽風(fēng)機(jī)(配液力耦合器)→三通切斷閥→①→水封逆止閥→煤氣主管道→煤氣柜\②→放散閥→點(diǎn)火器爐外精煉也稱二次精煉或鋼包冶金。它是提高冶金產(chǎn)品質(zhì)量、擴(kuò)大品種的重要手段；是優(yōu)化冶金生產(chǎn)工藝流程、進(jìn)一步提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、降低成本的有力手段；是保證煉鋼連鑄鑄坯熱送和直接軋制高溫連接的必要工藝手段；是現(xiàn)代冶金生產(chǎn)中必不可少的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。爐外精煉的手段有：渣洗、真空、攪拌、加熱、噴吹五種。另有過濾手段尚在研究中。目前爐外精煉的方法有以下幾種：獲得潔凈鋼并能進(jìn)行脫氧、脫硫和去夾雜物的最簡便的精煉手段。將事先配河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部好的合成渣(在專門的煉渣爐中熔煉)倒入鋼包，借出鋼時鋼流的沖擊作用，使鋼液與合成渣充分混合，從而完成脫氧、脫硫和去除夾雜物等精煉任務(wù)。有異爐渣洗、同爐渣洗、混合煉鋼三種工藝。具有這種工藝的精煉方法的有CAB、CAS、將鋼液置于真空室內(nèi)，由于真空作用使反應(yīng)向生成氣相方向移動，達(dá)到脫氣、脫氧、脫碳等目的。真空是爐外精煉中廣泛應(yīng)用的一種手段。屬于這種精煉方法的有真空澆注、倒包法(又稱SLD)出鋼過程中真空脫氣法(簡稱TD法)、芬克通過攪拌擴(kuò)大反應(yīng)界面，加速反應(yīng)物質(zhì)的傳遞過程，提高反應(yīng)速度。攪拌方法有吹氣攪拌和電磁攪拌。屬于這類的精煉方法有CAB、Fink1法、CAS、TN、調(diào)節(jié)鋼液溫度的一項(xiàng)重要的手段，使煉鋼與連鑄更好的銜接。加熱放法有電弧加熱法和化學(xué)加熱法。屬于這類的精煉方法有VAD法、ASEA-SKF法、GRAF用氣體作為載體將反應(yīng)劑加入金屬液內(nèi)的一種手段。噴吹的冶金功能取決于精煉的種類，它能完成不同成度的脫氧、脫硫、合金化和控制夾雜物形態(tài)等精煉任務(wù)。真空精煉裝置的選擇：目前較典型的真空處理裝置有VD法、RH法、DH法,其主要性能列于表。真空處理裝置主要冶金性能比較表3真空處理裝置主要冶金性能比較成分控制溫度調(diào)節(jié)脫氧脫氫脫碳脫硫去夾雜物好一般好較好較好好好好較好好好較好無較好一般好好較好無較好河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部從表可以看出,RH爐精煉設(shè)備功能較為齊全,脫氣、脫硫、去夾雜物效目前生產(chǎn)中應(yīng)用的爐外精煉設(shè)備大體上有三種類型：鋼包、轉(zhuǎn)爐型容器、專用設(shè)備。鋼包是爐外精煉應(yīng)用最廣泛的一種設(shè)備，大多數(shù)的真空脫氣裝置和鋼包爐都采用鋼包；轉(zhuǎn)爐型處理容器主要用于處理超低碳鋼和高鉻低碳合金；專用設(shè)備具有專門的精煉功能，用于特殊的處理目的如噴射冶金的TN法和SL法。現(xiàn)代煉鋼車間不僅有作為初煉爐的轉(zhuǎn)爐，還包括有提供一種或多種精煉功能的爐外處理設(shè)備組成完整的煉鋼生產(chǎn)工藝優(yōu)化系統(tǒng)。初煉爐和爐外精煉設(shè)備的選擇和組合應(yīng)該能夠保證對鋼液進(jìn)行最佳的精煉處理，使最后的產(chǎn)品達(dá)到所要求的最大限度的純凈度，符合不同品種的質(zhì)量要求和提高鋼液的可澆注性，并且在生產(chǎn)率、節(jié)能和降低原材料的消耗等方面獲得良好的社會效益?；谝陨显瓌t，考慮到成本的因素和冶煉效果，考慮到品種的開發(fā)和以后的1)采用全連鑄的形式，因?yàn)檫B鑄有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)簡化生產(chǎn)工序：省去初軋開坯工序，能耗低，縮短鋼水成坯的周期時間；(2)提高了金屬收得率：連鑄從鋼水到成坯的收得率約為95%~96%,比模鑄節(jié)約金屬7%~12%;(3)降低能源消耗：減少25~50%能量消耗。連鑄是“一火成材”,模注是“兩2)連鑄機(jī)機(jī)型分類及特點(diǎn)：最常用的是弧形連鑄機(jī)一包括全弧形、直弧形和多點(diǎn)矯直連鑄機(jī)。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部多流連鑄機(jī)。(4)還有復(fù)合連鑄機(jī)即在一臺連鑄機(jī)上既可以澆注板坯又能同時澆注幾流方表4各類連鑄機(jī)的特點(diǎn)連鑄機(jī)型特點(diǎn)立式連鑄機(jī)鑄坯作垂直直線運(yùn)動，不受強(qiáng)制性彎曲的變形力作用；鑄坯由拉坯機(jī)拉出結(jié)晶器后被頂彎裝置彎成弧形，然后再在水平位置加以矯直；立彎式連鑄機(jī)保持了立式連鑄機(jī)在垂直方向上進(jìn)行澆注和非金屬夾雜物有充分的上浮時間，有利于特殊鋼的澆注；具有弧形連鑄機(jī)設(shè)備高度較低的特點(diǎn)；直弧形連鑄機(jī)采用連續(xù)彎曲和多點(diǎn)矯直技術(shù)，保證鑄坯在兩相區(qū)不產(chǎn)生裂紋；設(shè)備高度低，投資費(fèi)用低、安裝維護(hù)方便；設(shè)備高度低可以減輕內(nèi)裂和偏析，有利于改善鑄坯質(zhì)量和提高拉速；弧形連鑄機(jī)鑄坯內(nèi)部夾雜分布不均勻，內(nèi)外弧的冷卻不均勻，容易造成鑄坯中心弧形結(jié)晶器可以傾斜安裝，用逐漸增大圓弧半徑的方法進(jìn)行矯直，鑄坯可以沿水平方向拉出；橢圓型連鑄機(jī)結(jié)晶器水平安裝，鑄坯無彎曲矯直變形，夾雜物分離困難；水平連鑄機(jī)以間歇式拉坯替代結(jié)晶器的震動，鑄坯容易產(chǎn)生裂紋；(1)國內(nèi)外的生產(chǎn)實(shí)踐證明直弧形連鑄機(jī)工作穩(wěn)定可靠，可減少鑄坯中的夾河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部雜物的含量，并改善其分布，有利提高鑄坯質(zhì)量。近年來，不國內(nèi)外新建的板坯連鑄機(jī)幾乎全部采用直弧形連鑄機(jī)，而且對于已有的全弧連鑄機(jī)部分正在或已經(jīng)(2)采用多點(diǎn)彎曲(或連續(xù)矯直)及密排分節(jié)輥技術(shù)，直弧形連鑄機(jī)能確保高溫澆注在彎曲變形時不產(chǎn)生缺陷，并且由于具有一定長度的垂直段，可使連鑄機(jī)采用較小的基本弧半徑。而全弧連鑄機(jī)為使連鑄機(jī)達(dá)到矯直點(diǎn)處的鑄坯具有一定的坯殼厚度來滿足矯直變形的需求，以及以及減輕夾(3)直弧形連鑄機(jī)采用直的平面結(jié)晶器銅板，易加工修復(fù)，用普通的設(shè)備即可修復(fù)，不僅節(jié)省了設(shè)備投資，而且而且給長期生產(chǎn)帶來方便因此維修成本費(fèi)用及成本較低。而全弧連鑄機(jī)采用的是與連鑄機(jī)基本弧相同半徑的弧形結(jié)晶器銅板加工精度要求較高，必須采用專門的機(jī)床加工修復(fù)，不僅增加設(shè)備投資，而且使3)鋼包回轉(zhuǎn)臺近年來隨著連鑄機(jī)的發(fā)展及多爐連澆對快速更換鋼包的要求，越來越趨向于(2)雙臂式鋼包回轉(zhuǎn)臺：兩個承載臂可以單獨(dú)回轉(zhuǎn)90°,單獨(dú)升降，也可以同時回轉(zhuǎn)和升降。鋼包轉(zhuǎn)臺均設(shè)有獨(dú)立的稱量系統(tǒng)，為了適應(yīng)連鑄的要求鋼包回轉(zhuǎn)4)中間包及中間包車在多爐連澆時，中間包起儲存一定數(shù)量鋼水，以保證更換鋼包時不停澆，不中間包形狀根據(jù)鑄機(jī)流數(shù)和布置形式多種多樣，有矩形、三角形、圓形和方河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部形、梯形等，對于板坯—般是1～2流，對方坯是3～6流。使用長方形者較多。中間包包殼由鋼板焊接而成，保證有足夠的強(qiáng)度和剛度，在高溫工作過程中不變?yōu)榱颂岣哌B鑄坯的質(zhì)量，防止鋼水二次氧化，從鋼包到中間包的注流采用長水口，或者采用氣體保護(hù)澆鑄。為了使鋼水在中間包停留時間延長(5～10min),有利于夾雜物的上浮，進(jìn)一步發(fā)揮中間包凈化鋼水的作用，提高鋼水的純凈度。目前中間包向大容量(50噸)、深熔池(1m以上)方向發(fā)展，同時中間包內(nèi)不同位置加入擋墻，以改變鋼液流動方向，消除死區(qū)，使夾雜物上浮。本設(shè)計(jì)采用板坯連鑄機(jī)，所以本設(shè)計(jì)采用矩形的中間包。(3)中間包小車中間包小車是在澆注平臺上放置和運(yùn)送中間包的。在澆注前，小車載著烘烤好的中間包開至結(jié)晶器上方使中間包水口對準(zhǔn)結(jié)晶器中心或結(jié)晶器寬度方向的對稱位置，澆注完畢或發(fā)生事故不能連續(xù)澆注時，它載著中間包迅速離開澆注位置，小車上還應(yīng)設(shè)有中間包的稱量裝置，以控制包內(nèi)鋼液面。5)溢流包溢流包用來盛放中間包溢流出來的鋼水，它由鋼板焊接而成，置于中間包的溢流槽下方的澆注平臺上，并靠近鋼包回轉(zhuǎn)臺一側(cè)。6)事故包事故包是用來盛放中間包事故時，滑動水口不能關(guān)閉時而流出的鋼水。置于中間包車事故位的澆注平臺上。它由鋼板焊接而成，最大盛鋼量為一個滿中間包的重量，包口要求與澆注平臺平齊。7)事故溜槽事故溜槽用于鋼包發(fā)生事故并且水口不能關(guān)閉，回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動時，將鋼包流出的鋼水導(dǎo)向到事故鋼包中。按鋼包水口在回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)半徑方向布置。它由鋼板焊接而成。8)結(jié)晶器鋼水在結(jié)晶器中初步成形，結(jié)成一定厚度的坯殼，在機(jī)械力和熱應(yīng)力的綜合作用下既不會斷裂，也不會產(chǎn)生歪扭變形和裂紋等質(zhì)量問題。結(jié)晶器的分類及特點(diǎn)：(1)按拉坯方向內(nèi)壁的線形分：按拉坯方向內(nèi)壁的線形分為直結(jié)晶器和弧形結(jié)晶器。這兩種結(jié)晶器各有利弊，河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部由于弧形結(jié)晶器在其內(nèi)弧中間和外弧下部容易形成氣隙降低了導(dǎo)熱性，且鑄坯的整體式結(jié)晶器：剛性大，易維護(hù)，壽命較長，但制造費(fèi)用較高，冷卻能力比套管式和組合式差，且使用若干次后要切削加工表面，使鑄坯尺寸增加，同時銅套管式結(jié)晶器：結(jié)構(gòu)簡單，制造和維修簡單，廣泛用于小斷面方坯和扁坯。一般各方面實(shí)行獨(dú)立冷卻。通常四塊復(fù)合壁板的組裝方式大都采用寬板壓窄板?，F(xiàn)在板坯連鑄機(jī)采用組合結(jié)晶器。而且采用可調(diào)寬或?qū)捄窬烧{(diào)的組合結(jié)晶9)鑄坯切割方法(1)火焰切割的主要特點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)自動定尺和最佳尺寸的自動切割，要求切切割設(shè)備具有防熱防塵措施，能在強(qiáng)烈的輻射熱和塵埃等惡劣的環(huán)境條件下長期從節(jié)約空間和設(shè)備維修角度考慮，本設(shè)計(jì)采用火焰切轉(zhuǎn)爐車間內(nèi)為了正常生產(chǎn)，不允許出現(xiàn)爐渣堆積的情況，所以轉(zhuǎn)爐車間需設(shè)1)爐渣的運(yùn)出方式分為：(1)在加料跨用加料天車更換渣灌，再用渣灌將渣灌運(yùn)出主廠房。(2)采用機(jī)車直接將轉(zhuǎn)爐下的渣灌拉出主廠房。(3)靠近加料跨單獨(dú)平行設(shè)置一出渣跨，轉(zhuǎn)爐下的渣灌車開到出渣跨在出渣河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部(4)在加料跨用特別的搖臂吊車更換渣灌用機(jī)車運(yùn)出主廠房。2)爐渣的處理方法這是一種新的處理鋼渣的方法，它采用多噴水快速冷卻的工藝特點(diǎn)，本法克服了水淬渣容易引起爆炸和干渣處理時間長、占地面積大的缺點(diǎn)。以動力介質(zhì)(如蒸汽、壓縮空氣)作動力，將熔渣碎成粒狀的處理方法，本其特點(diǎn)是工藝流程簡單，占地面積小，能快速排渣且運(yùn)輸方便，但耗水量大，如將轉(zhuǎn)爐鋼渣運(yùn)往熱拔間，熱拔在平地或預(yù)留坑內(nèi)，然后噴水冷卻，待熔渣凝固龜裂后，用推土機(jī)堆積運(yùn)出，經(jīng)破碎、篩分、磁選后即可利用。其優(yōu)點(diǎn)是工藝3)轉(zhuǎn)爐爐下清渣方法爐下清渣采用鋼繩排刷掃渣設(shè)備，排刷固定在鋼罐車前沿。鋼罐車向前行走時，將濺落在地面上的渣推向前端的集渣坑內(nèi)，然后運(yùn)走。當(dāng)鋼罐車后退時，用本設(shè)計(jì)采用淺盤水淬法。此法克服了水淬法容易引起爆炸和干法處理作業(yè)時1)噴嘴型供氣元件分為單管式，雙層套管式兩種。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部這是一種最早使用最為簡單的供氣元件。其調(diào)節(jié)幅度小，由一無縫金屬圍管組成，埋入爐底襯磚中，不用任何冷卻介質(zhì)保護(hù)。單管式噴嘴的供氣量的調(diào)節(jié)范氣體流股向金屬熔池噴射時，會產(chǎn)生非連續(xù)性的反沖擊，后坐頻率與氣體壓力有關(guān)。氣壓越低，頻率越高，過高的頻率會使噴嘴及耐火材料的侵蝕速度加快。體壓力流速比內(nèi)管高，這樣可以起到防止或減輕內(nèi)管粘鋼及侵蝕。2)透氣磚型供氣元件這種供氣元件是一種彌散型透氣磚。由制磚工藝控制，使磚內(nèi)形成許多彌散分布的小孔(100目左右),其供氣分布均勻，任何情況下都不會被鋼水堵塞。因而氣量的調(diào)節(jié)范圍大，甚至可以中斷或間斷供氣，但其強(qiáng)度，耐沖刷性，耐腐蝕性都不高，因此壽命較低。此外，微孔阻力大，不能大量供3)細(xì)金屬管多孔塞型供氣元件為吸取透氣磚的優(yōu)點(diǎn)，克服缺點(diǎn)，發(fā)展了多孔式透氣磚?？讖揭话阍诩?xì)金屬管多孔塞型供氣元件的出現(xiàn)是噴嘴型和磚型兩種基本元件綜合發(fā)展的結(jié)果。它既有管式元件的特點(diǎn)又有磚式元件的特點(diǎn)，是比較好的一種供氣元件煉鋼過程的順利進(jìn)行一是靠氧氣氧化鋼中的雜質(zhì)元素，二是利用元素氧化放出的熱量達(dá)到煉鋼過程所需的溫度，因此，氧氣的正常供應(yīng)是報(bào)紙轉(zhuǎn)爐日常生產(chǎn)1)噴頭的選擇氧槍噴頭的類型有單孔拉瓦爾管型和多孔拉瓦爾管型，三孔拉瓦爾管型本設(shè)計(jì)采用四孔拉瓦爾管型，因單孔噴頭易噴濺，金屬收得率低，多孔噴頭使集中供氧變成分散供氧，使射流在熔池液面形成多個反應(yīng)區(qū)，保證熔池反應(yīng)均勻，噴濺少,金屬收得率高，爐口結(jié)渣少。2)氧槍升降機(jī)構(gòu)的選擇氧槍升降機(jī)構(gòu)的基本形式是用起重卷揚(yáng)機(jī)垂直升降氧槍。這種機(jī)構(gòu)是采用間接升降方式，即借助平衡錘來升降氧安裝在橫移小車上，在傳動中不用平衡錘，采用直接升降方式。即由卷揚(yáng)機(jī)直接3)氧槍更換裝置的選擇氧槍更換裝置的作用是在氧槍損壞時，能在最短時間內(nèi)將備用氧槍換上投入槍燒壞或發(fā)生故障，迅速將氧槍提升到換槍位置，開動橫移小車使備用氧槍對準(zhǔn)現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)節(jié)奏很高，原料的運(yùn)輸，產(chǎn)品、半產(chǎn)品及廢品的運(yùn)出量很大且頻繁，因此應(yīng)合理設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐車間，盡可能使通過車間的物料流通順暢，流1)按主廠房跨間分為：單跨式、雙跨式、三跨式、多跨式；2)按生產(chǎn)規(guī)模分；大型車間、小型車間、中型車間；3)按操作平臺分：低跨式、高跨式。連鑄車間的布置可分為橫向布置、縱向布置和連鑄機(jī)靠近軋鋼車間的布置三本設(shè)計(jì)為大型轉(zhuǎn)爐車間，為保證物料流通順暢，流程短，能耗低及個部分作本轉(zhuǎn)爐車間分為7跨：出渣跨、加料跨、轉(zhuǎn)爐跨、精煉及鋼水接收跨、澆注河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部1)出渣跨出渣跨的跨度為24米，任務(wù)是處理回收鋼渣及預(yù)處理渣，采用淺盤水淬渣來處理轉(zhuǎn)爐渣。設(shè)置22渣盤。2)加料跨跨度為24米，主要任務(wù)是向轉(zhuǎn)爐內(nèi)兌鐵水，加廢鋼和完成鐵水預(yù)處理。加料跨是轉(zhuǎn)爐車間的主廠房的重要組成部分，以及將渣灌運(yùn)到爐渣處理車間，廢鋼和3)轉(zhuǎn)爐跨跨度為18米，轉(zhuǎn)爐的主要任務(wù)是完成吹煉作業(yè)、散裝料加料、煙氣凈化、出轉(zhuǎn)爐跨設(shè)置兩座120t的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，沿高度方向設(shè)置六層平臺：(1)轉(zhuǎn)爐操作平臺：主要布置轉(zhuǎn)爐爐體、支座和傾動機(jī)構(gòu)，爐前操作室，爐前操作設(shè)備。平臺標(biāo)高為9米。轉(zhuǎn)爐耳軸標(biāo)高為9.880米。(2)鐵合金平臺：布置有活動煙罩提升機(jī)構(gòu)和彎頭脫水器，鐵合金稱量漏斗及振動給料器，重力脫水器污水排除設(shè)備。平臺標(biāo)高為16.900米。(3)鐵合金上料平臺：布置有氧槍插入孔平臺和重力脫水器，鐵合金卸料車及合金運(yùn)輸皮帶。平臺標(biāo)高為22.350米。(4)匯總斗平臺：布置有匯總斗，稱量斗給料裝置及一文噴水管平臺。平臺標(biāo)高為29.220米。4)精煉跨及鋼水接收跨：其跨度為27米。本跨的主要任務(wù)是完成鋼水精煉5)澆注跨：跨度為30米，主要完成鋼水的澆注，中間包烘烤及維修，結(jié)晶6)切割跨：跨度為24米，主要任務(wù)是完成鑄坯的切割任務(wù)和連鑄設(shè)備的維7)出壞跨：跨度為30米，主要任務(wù)是完成鑄坯的存放和熱裝熱送。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部工藝流程說明(如圖)高爐鐵水由鐵水灌車運(yùn)到轉(zhuǎn)爐車間的鐵水預(yù)處理站，進(jìn)行鐵水預(yù)處理，處理完畢后運(yùn)出預(yù)處理站，用加料跨天車吊取鐵水包并且傾倒鐵水到轉(zhuǎn)爐中，同時準(zhǔn)加完料后擋火門關(guān)閉，氧槍卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)下降氧槍開始吹待吹煉完畢，提出氧槍，測溫取樣準(zhǔn)備出鋼，爐下鋼包車開進(jìn)，傾轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐，鐵合金料倉準(zhǔn)備加料出鋼至三分之一時加合金，出完鋼，鋼包車開出，同時渣灌車開鋼包車開出后先進(jìn)行吹氬處理，然后根據(jù)鋼種的需要進(jìn)行相應(yīng)的精煉處理。其過程(如下圖所示):高爐鐵水廢鋼堆場高爐鐵水廢鋼堆場制氧、氬、氮廠散狀料地下料倉鐵水罐廢鋼配料間氧氣閥門站底吹閥門站高位料倉鐵水預(yù)處理廢鋼槽稱量漏斗2×120頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐鐵合金地下料倉在線吹氬渣罐煙道蒸汽回收120t鋼包合金料倉渣處理跨煤氣冷卻LF精煉LF料倉水淬渣煤氣回收)除塵系統(tǒng)除塵系統(tǒng)鋼水接收跨天車1#連鑄機(jī)2#連鑄機(jī)圖1轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程圖河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部參考世界的先進(jìn)指標(biāo)轉(zhuǎn)爐作業(yè)率：本設(shè)計(jì)選取84%。爐齡：自轉(zhuǎn)爐爐襯投入使用起到更換爐襯為止，一個爐役期內(nèi)的煉鋼爐數(shù)。本設(shè)計(jì)選取20000爐。爐鑄坯綜合合格率：合格的連鑄坯占連鑄坯的總檢驗(yàn)量的百分比，本設(shè)計(jì)選取95%。鋼鐵料消耗：每噸合格鋼消耗的鋼鐵料的量，廢鋼128千克/噸鋼，鐵水1150造渣劑用量：礦石5kg/噸鐵水，螢石5kg/噸鐵水，石灰70kg/噸鐵水，鐵皮5kg/噸鐵水，耐火材料3kg/噸鐵水。煉鋼用鐵水有兩座高爐系統(tǒng)供應(yīng)。用鐵水灌運(yùn)到鐵水預(yù)處理間，處理完后鐵水罐開出處理間，用起重機(jī)送到轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉處理。鐵水是轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要原料。鐵水在鋼鐵料中的比例約80%~90。因此，鐵水供應(yīng)的質(zhì)量是氧氣轉(zhuǎn)爐車間組織正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)，隨著社會對鋼質(zhì)量要求的不斷提高，鐵水預(yù)處理已成為現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐煉鋼車間應(yīng)設(shè)置的重要工藝環(huán)節(jié)，從而保證向轉(zhuǎn)爐兌入優(yōu)質(zhì)的鐵水。兌入轉(zhuǎn)爐的鐵水，溫度應(yīng)高于1250℃,應(yīng)基本不帶渣，并經(jīng)準(zhǔn)確稱量，故應(yīng)設(shè)置扒渣設(shè)施和工作可靠的稱量設(shè)施。煉鋼廠年需合格廢鋼48萬噸，來自廢鋼加工間的合格廢鋼在廢鋼間進(jìn)行分類堆放。然后用電磁吊車進(jìn)行配料裝槽。裝料時按廢鋼不同的類型分層裝料，廢鋼槽裝好后，用天車加入轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐加廢鋼可有效的利用轉(zhuǎn)爐富余熱能，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益。但廢鋼應(yīng)符合一定的要求，其中的磷含量應(yīng)小于0.05%,加渣小于5%,入爐廢鋼嚴(yán)禁混入爆炸物及銅，鉛等有色金屬。對外形尺寸和重量過大的廢鋼，應(yīng)預(yù)先進(jìn)行解體和切割，單塊廢鋼的重量應(yīng)小于0.5噸。最大廢鋼邊應(yīng)小于0.5倍爐口直徑，應(yīng)盡量減少輕薄廢鋼入爐用量。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部煉鋼車間年需各種煉鋼輔料約為25萬噸/年，鐵合金約為5萬噸/年，輔料由白云石及烘爐用的焦碳。散狀料供應(yīng)應(yīng)保證迅速準(zhǔn)確連續(xù)及時。供應(yīng)方式為在轉(zhuǎn)爐開吹時加入一半，剩余部分再分幾次加入，以保證盡快化渣，高位料倉采用獨(dú)其他的還有釩鐵，鈦鐵硼鐵等。對于他們的要求是成分?jǐn)?shù)量準(zhǔn)確，粒度適中(一般為10~50毫米),干燥無雜質(zhì)，決不允許不明成分的鐵合金入倉，冶煉優(yōu)質(zhì)鋼除塵系統(tǒng)：氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中要產(chǎn)生大量的高溫?zé)煔?，要求凈化回對于車間的各揚(yáng)塵點(diǎn)都應(yīng)設(shè)置除塵裝置。轉(zhuǎn)爐上方應(yīng)設(shè)二次除塵設(shè)備，以保證車出渣系統(tǒng)：轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)過程回產(chǎn)生大量爐渣，如不能及時運(yùn)出處理，會嚴(yán)重影響車間的正常生產(chǎn)。另外渣中含有大量的鐵，回收其中的鐵不僅可以提高資源轉(zhuǎn)爐出鋼：當(dāng)鋼水成分及溫度均達(dá)到鋼種要求時就可以出鋼。出鋼前應(yīng)用薄便可安全出鋼。出鋼的同時便可加入鐵合金，以便利用鋼流的沖擊力。攪拌鋼液使鐵合金更好的脫氧及去除夾雜。鋼液快出凈時應(yīng)及時采用擋渣系統(tǒng)防止渣流入精煉系統(tǒng)：精煉不僅可以提高鋼水質(zhì)量還可以優(yōu)化車間的生產(chǎn)流程，有效連接煉鋼與連鑄過程，降低生產(chǎn)成本。精煉系統(tǒng)主要由LF,RH爐組成，它們可以完成鋼水的升溫，脫氣，脫硫，去氧，實(shí)現(xiàn)連鑄對鋼水質(zhì)量的要連鑄機(jī)在滿足工藝條件下，應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，調(diào)整操作，維修方便。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部2設(shè)備計(jì)算1)原始條件爐子平均出鋼量為120t,鋼水收得率取92%,最大廢鋼比取15%,采用廢鐵水采用P08低磷生鐵[w(Si)≤0.85%,w(P)≤0.2%,w(S)≤0.05%];氧槍采用四孔拉瓦爾型噴頭，設(shè)計(jì)氧壓為1.0MPa。2)爐型選擇：根據(jù)原始條件采用筒球型爐型作為本設(shè)計(jì)爐型3)爐容比：取V/T=0.964)熔池尺寸的計(jì)算(1)熔池直徑的計(jì)算A、確定初期金屬裝入量G:一般低磷鐵水約為50~57m3/t鋼，高磷鐵水約為62～69m3/t鋼，本設(shè)計(jì)采用低磷鐵水，取噸鋼耗氧量為57m3/t鋼，并取吹氧時間為14min。則河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部確定D=4.818m,h=1.336m。5)爐帽尺寸的確定(1)爐口直徑d?:d?=0.456D=0.456×4.818=2.197m(2)爐帽傾角0:取θ=64°(3)爐帽高度H帽：6)爐身尺寸確定(1)爐膛直徑D=D(無加厚段)。(2)根據(jù)選定的爐容比為0.95,可求出爐子總?cè)莘e為V=0.96×120=河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部H=h+H+H=1.336+3.087+3.66=8.113(m)7)出鋼口尺寸的確定(1)出鋼口直徑：取0.17m。(2)出鋼口襯磚外徑(3)出鋼口長度L?=7d?=7×0.17=1.19m8)爐襯厚度確定爐身工作層選700mm,永久層115m填充層100mm,總厚度為700+115+100=915mm,爐殼內(nèi)徑為：D殼內(nèi)=4.818+0.915×2=6.648m,爐帽和爐底工作層均選600mm,爐帽永久層為150mm,爐底永久層用標(biāo)準(zhǔn)鎂粘土磚平砌三層65×3=195mm,則爐底磚襯總厚度為故爐殼內(nèi)型高度為：H殼內(nèi)=8.113+1.025=9.138m工作層材質(zhì)全部采用鎂碳磚。9)爐殼厚度確定爐身部分選70毫米厚的鋼板，爐帽和爐底部分選用60毫米厚的鋼板。則爐殼轉(zhuǎn)角半徑：SR3=0.5δ底=0.5×1025=512mm10)驗(yàn)算高寬比河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部可且在1.2～1.4之間，符合高寬比的推薦值，因此認(rèn)為所設(shè)計(jì)的爐子尺寸基本上是合理的，能夠保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉進(jìn)行。根據(jù)上述計(jì)算的爐型尺寸繪制出爐子圖型如下圖(圖2)所示：2.1.2轉(zhuǎn)爐空爐重心及傾動力矩1)空爐重心坐標(biāo)取轉(zhuǎn)爐耳軸坐標(biāo)為4.316m。2)轉(zhuǎn)爐傾動力矩鋼水量：120t河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部空爐重量：341.28t應(yīng)用軟件計(jì)算數(shù)據(jù)如下：角度鐵水力矩空爐力矩總力矩河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部003)傾動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則(1)為了滿足兌鐵水，測溫取樣，加廢鋼和出鋼倒渣等的冶煉操作的要求，傾動機(jī)構(gòu)應(yīng)能爐體正反轉(zhuǎn)360°,并能平穩(wěn)又準(zhǔn)確的停在任何傾角位置。(2)一般大型轉(zhuǎn)爐應(yīng)具有兩種以上的傾動速度。(3)傾動機(jī)構(gòu)必須安全可靠，能適應(yīng)載荷的變化和結(jié)構(gòu)的變形。(4)結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小效率高投資少，維修方便。4)傾動機(jī)構(gòu)的配置方式傾動機(jī)構(gòu)的配置方式可分為三種，即落地式，半懸掛式和全懸掛式。本設(shè)計(jì)合柔性支撐傳動。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小效率高投資少，質(zhì)量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，工作性能好，維修方便。5)拖圈的選擇大中型轉(zhuǎn)爐的拖圈采用箱形的鋼板焊接而成。這種封閉的箱形斷面受力好，拖圈中切應(yīng)力均勻，,其斷面抗扭剛度比開口拖圈大的多。為了增加剛度，中間加焊一定數(shù)量的帶孔，直立筋板，此種結(jié)構(gòu)加工制造方便。轉(zhuǎn)爐和拖圈的全部載荷都是通過耳軸經(jīng)軸承座傳給地基，同時傾動機(jī)構(gòu)低轉(zhuǎn)速大扭距又通過一側(cè)或兩側(cè)的耳軸傳給拖圈和轉(zhuǎn)爐。耳軸要承受靜動載荷產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩彎曲和剪切的綜合負(fù)荷，因此，耳軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。耳軸也需水冷，這樣，鍛鋼件。7)電機(jī)功率確定為滿足兌鐵水、加廢鋼、測溫取樣、出鋼后倒渣冶煉操作的要求，傾動機(jī)構(gòu)應(yīng)能使?fàn)t體連續(xù)正反旋轉(zhuǎn)360°,并能平穩(wěn)而準(zhǔn)確的停在任何傾角位置。采用兩個傾動速度，慢速為0.2r/min,快速為1.0r/min全懸掛式采用四個電機(jī)傳動，所以每個電機(jī)功率為故選電機(jī)型號為：GGW1816J型，功率為132kw。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部1)在脫碳轉(zhuǎn)爐上使用副槍技術(shù)，轉(zhuǎn)爐副槍裝置的作用有測定鋼水溫度、碳含量，氧含量和取樣，是轉(zhuǎn)爐在不間斷吹煉的情況下完成任務(wù)，以配合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐冶煉的動態(tài)控制。2)轉(zhuǎn)爐副槍裝置系統(tǒng)工藝說明及主要設(shè)備：副槍裝置用于在轉(zhuǎn)爐吹煉后期或停吹后測定鋼水溫度、碳含量、氧含量和取樣等，為轉(zhuǎn)爐冶煉提供了一個有效的工具，使能在不間斷吹煉的情況下進(jìn)行熔池?cái)?shù)據(jù)的測定和取樣，以配合計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐冶煉的動態(tài)控制。副槍一般情況下配有以下幾種探頭：測溫定氧取樣探頭；(2)五種功能取樣供分析鋼水化學(xué)成分；(3)副槍系統(tǒng)設(shè)備具備以下主要功能從鋼水中取樣，并用多功能探頭測定鋼水溫度和含碳量吹煉后測定熔池液位測定自由氧含量事故控制在事故時可通過氣動馬達(dá)將副槍從轉(zhuǎn)爐中提出為便于上修路操作，副槍槍體的托付裝置設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)升降式，轉(zhuǎn)爐修了時旋轉(zhuǎn)升降機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)離工作2.2.2噴頭設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐公稱容量120t,低磷鐵水，冶煉鋼種以低碳鋼為主；4)設(shè)計(jì)工況氧壓令Cp=0.90,To=290K,Po=10.17×10Pa,則6)計(jì)算d依據(jù)M=2.0,查等熵流表Aμ/A=1.6887)計(jì)算擴(kuò)張段長度取半錐角為5°,則擴(kuò)張段長度為：8)取收縮α收=50°,則收縮半角為25°,收縮段的長度由作圖法確定，河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部L?=63mm9)由上面計(jì)算出的尺寸繪制的氧槍噴頭圖與槍身裝配圖。1)原始數(shù)據(jù)冷卻水流量Fw=120t/h;冷卻水進(jìn)水速度vj=6m/s;冷卻水回水速度vp=7m/s;冷卻水噴頭處流速vh=8m/s;中心氧管內(nèi)氧氣流速v?=50m/s;冷卻水進(jìn)水溫度20℃;吹煉過程中水溫升△t=25℃;其中回水溫度t?=45℃;進(jìn)水溫度t?=20℃;槍身外管長Lp=17.042m;槍身中層管長L=17.542m;中心氧管長L?=18.295m;河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部2)中心氧管管徑的確定管內(nèi)氧氣的工況體積流量：中心氧管的內(nèi)徑根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為φ152×8mm的鋼管。驗(yàn)算氧氣在鋼管內(nèi)的實(shí)際流速3)中層套管管徑的確定環(huán)縫間隙的流通面積根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為φ194×7mm的鋼管。驗(yàn)算實(shí)際水速河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部4)外層套管管徑的確定出水通道的面積為根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為φ245×17mm的鋼管。5)中層套管下沿至噴頭面間隙h的計(jì)算該處的間隙面積為又知故取5mm。6)氧槍總長度和行程確定(見下圖)根據(jù)公式氧槍總長為河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部h?-爐口至煙罩下沿的距離，取0.40m;h?-煙道拐點(diǎn)至氧槍孔的距離，取5.092m;hs—為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取0.50m;h?一根據(jù)把持器下段要求決定的距離，取0.80m;h?-把持器的兩個卡座中心線間的距離，取1.00m;圖4氧槍行程7)氧槍熱平衡計(jì)算因?yàn)閝u<qmw’河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部證明前面設(shè)計(jì)中選擇的耗水量是足夠的，且也是合適的.8)氧槍冷卻水阻力計(jì)算氧槍冷卻水系統(tǒng)是由輸水管路、軟管和氧槍三部分串聯(lián)而成的。冷卻水系統(tǒng)最大阻力損失部分是氧槍，大約占總阻力損失的80%以上。利用氧槍進(jìn)水管入口和回水管出口兩個平面的實(shí)際氣體的柏努力方程式，即其能量平衡關(guān)系來確定氧槍冷卻水的進(jìn)水壓力。設(shè)進(jìn)水管入口為I面，回水管出口為Ⅱ面，則式中P?,Pπ-進(jìn)、出口壓力，(Pa);vy,v,一進(jìn)、出水速度，(m/s);p-水的密度，(1000kg/m3);等于氧槍冷卻水的阻力損失。其阻力損失為dg、dep一進(jìn)、回水管的有效直徑，也叫當(dāng)量直徑；冷卻水進(jìn)水壓力P?=9.4×10?pa。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部1)吹煉條件轉(zhuǎn)爐公稱容量為120t,2吹2,金屬最大裝入量為G=120×(1+15%)t,鐵水含碳量w(C)=4%,鋼水含碳量w?(C)=0.1%,冶煉周期為38min,吹氧時間為2)煙氣及煙塵有關(guān)參數(shù)3)供水溫度一文用不經(jīng)冷卻循環(huán)水為40℃,二文用循環(huán)水經(jīng)冷卻為30℃,供水壓力為2.3.2參數(shù)計(jì)算1)爐氣量計(jì)算2)煙氣量的計(jì)算采用未燃法，燃燒系數(shù)α=0.08,燃燒后的干煙氣量為：河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部3)煙氣濃度修正根據(jù)回收中期，煙氣量為爐氣量的76796/68000=1.1293倍，故進(jìn)口煙塵濃4)回收煤氣量的計(jì)算每噸鋼產(chǎn)生的爐氣量等于：按煙氣生成倍率為1.1293倍，則每噸鋼產(chǎn)生的煤氣量等于1.1293×75.8=85.6Nm3,考慮到前后期不回收煤氣，定回收率為70%,即每噸鋼可以回收的煤5)煙氣的物理數(shù)據(jù)的計(jì)算先求煙氣相對分子量M=0.7006×28+0.1495×44+0.1455×28河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部氣溫為900℃時，6氣溫小于100℃時：采用全濕法未燃法凈化回收系統(tǒng)，在抽風(fēng)機(jī)上裝備液力偶合器，以降低非吹煉期的電耗，并使抽風(fēng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速下得以進(jìn)行沖水。調(diào)速比為2900/750=3.87。氧氣轉(zhuǎn)爐→活動煙罩→固定煙罩→汽化冷卻煙道→連接管→溢流定徑文氏管→重力擋板脫水器→矩形滑板調(diào)徑文氏管→180度彎頭脫水器→復(fù)擋脫水器→流量孔板→風(fēng)機(jī)前切斷閥→抽風(fēng)機(jī)(配備液力偶合器)→三通切換閥→①水封逆止閥→煤氣主管道→煤氣儲氣柜②放散煙囪→點(diǎn)火器按照流程順序，對一文，重力脫水器，二文，彎頭脫水器，復(fù)擋脫水器，五個設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算分列于后，并作貯氣柜和抽風(fēng)機(jī)的選擇。2.3.4主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇1)溢流定徑文氏管(一文)喉口氣速Vr=60m/s,水氣比Ly=0.55L/m3(按進(jìn)口氣溫900℃時的煙氣量),喉口長度Lr=Dr,排水溫度twp=排氣溫度tgp-5℃,河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部進(jìn)口氣溫下煙氣量一級文氏管用水不經(jīng)冷卻進(jìn)水水溫tw?=40℃,取一文前管道阻力損失為196Pa,一文出口負(fù)壓△P=-2940Pa。(1)熱平衡計(jì)算進(jìn)入一級文氏管的總熱量為：=76796×1.516×900+18148A.試用出口溫度tgp=70℃,作熱平衡計(jì)算：1gp=70℃時，水汽分壓Pa=31.12kPa,twp=70-5=65℃,9=9m-9m=181483.5-25364=1水汽熱焓：lw=(0.46t?p+595)×4.186=(0.則出一文總熱量為：即小于進(jìn)口熱量。B.試用75℃為排氣溫度，作計(jì)算：qm=181483.5-39780.3Iw=(0.46×72+595)×4.1869=181483.5-32484.708A.收縮管入口管徑河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部一級文氏管入口前負(fù)壓為0.196Kpa入口處工況煙氣量：入口氣速取25m/s,則入口直徑為：B.喉口直徑Dr及喉口長度Lr一級文氏管出口負(fù)壓△P=-2.94kPa,在喉口的氣量取飽和至72℃時的氣量即：喉口直徑：喉口實(shí)際氣速：喉口長度Lr=0.9m。A.收縮段長度L?:取收縮角α?=23°B.擴(kuò)散管出口管徑：出口氣速取20m/s;河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部C.擴(kuò)散管長度L?:取擴(kuò)散角a?=7°取14t/h。1-溢流水箱，2-手孔，3-噴嘴，4-喉口按L?=8.175m,D?=0.950m,求出L?=L?/Dr=5.722/0.950=6.02,連同河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部ur米/秒1.L=0.3升每立方米2.L=0.5升每立方米3.L=0,75升每立方米4.1=1.0升每立方米5.L=1.25每立方米溢流阻力系數(shù)ζk河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部=279.27pa(5)除塵效率和塵濃度計(jì)算一級文氏管的除塵效率為95%,出一文煙氣的游離塵濃為：出一級文氏管的水中塵濃：2)重力擋板脫水器(1)結(jié)構(gòu)尺寸A.取入口氣速為一級文氏管擴(kuò)散管出口氣速為20m/s,B.筒體內(nèi)氣速取5m/s,筒體直徑D為：?、?.3m。C.出口管徑取φ1670×10mm,其氣速等于入口氣速。D.為降低除塵設(shè)備的高度，將一文擴(kuò)散管直接插入重力脫水器內(nèi)部。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部B.被沉降的最小水滴直徑do:在文氏管喉口霧化的水滴直徑為96μm,出喉管后將逐步凝聚增粒，因缺乏實(shí)測數(shù)據(jù)，不能與上式的d0作比較。現(xiàn)按一般實(shí)測數(shù)據(jù)的脫水情況，取脫水效率為C.按脫水效率為85%,計(jì)算重力脫水器后塵濃度：進(jìn)入煙氣中的污水量(重力脫水器出口)為：其中Cr即為進(jìn)入二文的煙氣中包括污水的塵濃。一級文氏管與重力脫水器的總除塵效率為：取ξ=2.85,則阻力為：3)矩形滑板調(diào)徑文氏管(二級文氏管)二級文氏管主要設(shè)計(jì)參數(shù)定為：喉口氣速：最小截面處取vr=100m/s,即P=-(0.196+2.94+0.03I?=(0.46×65+595)×4.816=2615.8kJ/kg河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部即：100720178+125.58qm=72958237.25+259.532q水氣比L=207266.828/152623.8=1取φ740mm二級文氏管系調(diào)徑，故阻力值可以隨意在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)中在回收期河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部阻力為10000Pa,放散期為16000Pa。(4)除塵效率及塵濃二級文氏管除塵效率取99%,二文出口的游離塵濃C?為：出二文的污水量qms為：=22439.819+2072266.828+76796×水中塵濃Cw為：采用碗型噴嘴，其個數(shù)，水壓，水量等參數(shù)均與一文相同。4)180°彎頭脫水器進(jìn)口氣速取10m/s,葉片間距采用200mm,進(jìn)口面積為：F進(jìn)=152623.8/(10×3600)=4.25m2出口氣速取8m/s,出口面積為：F=152623.8/(8×3600)=5.3m2(3)脫水效率與塵濃脫水效率取95%,二級文氏管排水量為qms=237693.431kg/h,則帶出彎頭脫水器的水量為：9m=9m(1-nkz)=237693.431×(1-煙氣中的塵濃為：5)復(fù)擋脫水器河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部進(jìn)口氣速取25m/s,進(jìn)口面積為：B.筒體及各層擋板直徑取芯管外徑為Dy=1500mm=1.5m,筒體內(nèi)徑為De=2D;+Dr=2×1.472+1.5=6.084m,取De=4.5m,筒體外徑為4500mm,即4.5m,C.筒體及各層擋板高度則筒體高度為：使用厚度為δ=50mm的鋼板。氣流回轉(zhuǎn)角θ=15°,氣流回轉(zhuǎn)系數(shù)f=0.78H?=πDtanO+D,+h=0.78×π×4.30×tan15°+H?=5.971m,H?=5.827m,H?=5.683m,Hs=5.538m,H?=5.394m,H?=5.249m,Hg=5.10,芯管高H?=5.971m。D.排氣管內(nèi)徑De取出口氣速為15m/s,則排氣管面積：E.排污水口內(nèi)徑De=Dc/8=4.50/8=0.556m河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部F.上下錐體角度定為α=45°,a'=60°復(fù)擋的阻力為：進(jìn)入復(fù)擋的煙氣重度：(3)脫水效率，一般為99.5%,出復(fù)擋的污水量為：煙塵最終塵濃：6)貯氣柜選擇轉(zhuǎn)爐每爐最大產(chǎn)鋼量為最大鐵水量的94%,即G=138×0.94=129.72t,冶煉周期t?=38min,每噸鋼回收煤氣量為60Nm3,同時吹煉座數(shù)=2,選定每爐實(shí)際回收煤氣時間t?=10min,不平衡系數(shù)K=0.7,進(jìn)氣柜時煤氣溫度為60℃河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部貯氣柜容積：氣柜操作容積：7)風(fēng)機(jī)選擇設(shè)風(fēng)機(jī)入口溫度為65℃,Pn=24.98KPa機(jī)前負(fù)壓(回收期最大):Pg=(12.985+0.40+0.24+0.4905+2.94+0.981)煙氣含濕量限度為：風(fēng)機(jī)操作風(fēng)量：機(jī)前煙氣重度(回收期)放散期P=22.6905kPa選用D1850-11型雙進(jìn)風(fēng)渦輪鼓風(fēng)機(jī)，用液力偶合器進(jìn)行調(diào)速.風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為6000/3000r/min,電機(jī)功率為2950kW(67℃時)。河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部1)氣壓(阻力):kPa①負(fù)壓：一級文氏管前0.196+一級文氏管2.94+重力脫水器0.0385+二級文氏管9.81(回收期)或15.67(放散期)+180°彎頭脫水器0.40+復(fù)擋脫水器0.240+流量孔板0.4905+機(jī)前切斷閥0.981=-15.015～-20.875kPa②正壓：(回收系統(tǒng))水封逆止閥0.981+機(jī)后管道0.491+三通切換閥0.196+{0.4905+貯氣柜(含前后水封)4.4145=6.082kPa(放散系統(tǒng))管道及點(diǎn)火器1.175=1.371kPa總壓力：回收期15.015+6.082=21.097放散期20.875+1.371=22.2462)氣溫：℃一級文氏管前900℃,一級文氏管后72℃,二級文氏文后65℃,進(jìn)貯氣柜前60℃。2.4爐外精煉設(shè)備的選擇及主要參數(shù)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案，精煉系統(tǒng)配置2座LF鋼包精煉爐，2座RH真空精煉裝置，其中一座為預(yù)留RH真空精煉裝置。2.4.1主要設(shè)計(jì)及其特點(diǎn)1)基本工藝路線的確定從而可以用來生產(chǎn)低碳鋼([C]=0.01~0.03%,即：100~300ppm)。主要用于生產(chǎn)超低碳鋼([C]<20ppm))、無取向電工硅鋼等。2)精煉系統(tǒng)配置如下表； 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部表5精煉設(shè)備情況名稱單位數(shù)量備注LF鋼包精煉爐座2單工位RH真空精煉裝置座2單工位3)精煉設(shè)備組成潤滑系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、測溫取樣設(shè)備、煙氣處理設(shè)RH的爐精煉設(shè)備主要包括：脫氣室、真空系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備、加熱裝置、加4)先進(jìn)技術(shù)與新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用(2)RH真空精煉裝置選用頂氧槍、真空室快速更換型的RH真空脫氣裝置，具有以下先進(jìn)技術(shù)和河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部①具有對鋼液升溫和保溫功能；②具有對鋼液脫氧、脫硫功能；③具有合金化和微調(diào)鋼液成分功能；④具有吹氧攪拌、均勻成分和溫度、加速夾雜物上浮功能；⑤一旦透氣塞堵塞具有高壓吹開功能；⑥具有對鋼水進(jìn)行喂絲、深脫氧、深脫硫、改變夾雜物形態(tài)的功能；⑦具有自動測溫、取樣功能；⑨具有較高的生產(chǎn)率，能調(diào)節(jié)爐溫、RH和連鑄機(jī)之間的生產(chǎn)節(jié)奏，保證連鑄機(jī)能實(shí)現(xiàn)多爐連澆。(2)LF鋼包精煉爐主要設(shè)備組成如下表：表6LF鋼包精煉爐主要設(shè)備組成主要設(shè)備組成輔助設(shè)備組成水冷管式惰性爐蓋(包括排煙管)爐蓋升降機(jī)構(gòu)框架導(dǎo)電橫臂電極升降機(jī)構(gòu)冷卻水系統(tǒng)鋼包、鋼包車鋼包低吹氬裝置(兩個透氣磚單獨(dú)控制)喂絲機(jī)除塵系統(tǒng)添加料系統(tǒng)基礎(chǔ)自動化及其過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)①變壓器容量的確定最大處理鋼水量：120t因?yàn)樵?20LF鋼包精煉爐有兩一鋼包車，鋼包車單獨(dú)作業(yè)。根據(jù)生產(chǎn)需要，有的時候生產(chǎn)節(jié)奏較快，變壓器幾乎連續(xù)工作，容易過熱。因此變壓器額定容量河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部需要適當(dāng)加大，選用容量為20MVA。②LF框架LF框架為旋轉(zhuǎn)式，用于承載電極升降機(jī)構(gòu)和電極臂。③鋼包車鋼包車是鋼包承載設(shè)備，每輛鋼包車都設(shè)有兩套驅(qū)動裝置，其中任何一套出現(xiàn)故障時，另一套驅(qū)動裝置具有將滿載鋼水的鋼包車驅(qū)動運(yùn)行一個行程的能力。④鋼包爐蓋在LF精煉處理時，水冷爐蓋蓋在盛滿鋼水的鋼包上，用于保持鋼包液面的還原性氣氛。本鋼包爐蓋為水冷管式結(jié)構(gòu)。整個爐蓋升降由液壓缸驅(qū)動。⑤底部吹氬系統(tǒng)為了使鋼包中的鋼水成分和溫度均勻，便于加入鋼包中的散狀料快速熔化和溶解，在鋼襯底部的透氣磚吹入惰性氣體進(jìn)行攪拌。鋼包底部設(shè)置有兩個透氣磚。吹氬系統(tǒng)的氣體流量和壓力，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。氬氣和氮?dú)饪筛鶕?jù)需要相互切換。⑥自動測溫取樣及定氧裝置雙搶式自動測溫取樣槍，一根為測溫、定氧槍，另一根為取樣槍，分別由獨(dú)⑦喂絲機(jī)喂絲機(jī)可根據(jù)鋼種向鋼包中喂入Al絲，CaSi絲和Ti絲等。該120t鋼包爐采用1臺雙線喂絲機(jī)。鋼包爐加熱精煉后，鋼水溫度和成分合格時，為了使鋼水最終深脫氧，可通過喂絲機(jī)往鋼水中喂入Al絲；為了使鋼水最終深脫硫，也可通過喂絲機(jī)往鋼水硅喂絲導(dǎo)管與下部爐蓋的喂絲孔相接，包芯線(鋁線)通過喂絲導(dǎo)管喂入鋼水，這樣可利用除塵系統(tǒng)將喂絲過程產(chǎn)生的煙塵吸收，保護(hù)環(huán)境。喂絲速度為無級調(diào)速。喂絲機(jī)數(shù)量喂絲機(jī)型式雙線喂絲機(jī)喂絲速度最大至400m/min(4)LF鋼包精煉爐主要技術(shù)性能參數(shù)如下表：河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部表7LF主要技術(shù)性能參數(shù)序號項(xiàng)目名稱單位參數(shù)1公稱容量T2平均精煉鋼水量t/爐3最小精煉鋼水量t/爐4變壓器額定容量5變壓器一次電壓6電極直徑7電極行程8電極升降方式液壓缸驅(qū)動9電極升降速度電極臂形式銅鋼復(fù)合直接導(dǎo)電臂平均4,最大5爐蓋型式水冷盤管、間接排煙惰性爐蓋爐蓋升降方式液壓缸驅(qū)動爐蓋升降速度爐蓋行程控制系統(tǒng)基礎(chǔ)自動化和二級計(jì)算機(jī)過程控制2)RH真空精煉裝置(1)RH主要冶金功能RH真空脫氣裝置所完成的冶金過程如下：①真空脫碳真空脫碳用于非脫氧鋼水在真空狀態(tài)下的碳氧反應(yīng)。在鋼水中的自由氧不足于進(jìn)行脫氧反應(yīng)時，在處理的初級階段可通過氧槍向鋼水吹入氧氣以進(jìn)行強(qiáng)制脫碳，然后再進(jìn)行自然脫碳。脫碳的時間將取決于鋼水初始含碳量、要求的終點(diǎn)含碳量。一般情況下，脫碳15min可達(dá)25ppm,脫碳25min可達(dá)15ppm。對于目標(biāo)碳在100ppm的鋼種，總的脫碳時間~5min。在碳氧反應(yīng)達(dá)到平衡時，向鋼水中加入Al或Si進(jìn)行鎮(zhèn)靜處理以脫氧和均勻成分及溫度。②脫氫河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部RH真空脫氣裝置具有足夠的鋼水循環(huán)速度，只進(jìn)行脫氧和溫度及成分調(diào)整(3)RH設(shè)備選型與設(shè)計(jì)方案①鋼包運(yùn)輸臺車鋼包運(yùn)輸臺車用于將鋼包從鋼水接受跨或精煉跨運(yùn)至RH處理工位，并可通過位于處理工位軌道下的基礎(chǔ)坑內(nèi)的液壓頂升裝置將鋼包車上防漏盤內(nèi)的鋼包頂②鋼包升降系統(tǒng)鋼包升降裝置安裝在處理工位的真空室下方的基礎(chǔ)坑內(nèi)，在電源事故的情況下，鋼包可由人工操作手動閥降下。需要進(jìn)行脫氣的鋼水，通過鋼包運(yùn)輸臺車運(yùn)送到脫氣處理位置，用液壓缸帶動升降框架頂升鋼包承受臺，使真空室下部的循環(huán)管插入鋼水深度~500mm,進(jìn)行脫氣處理。脫氣處理結(jié)束后，鋼包復(fù)位座落在河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部頂槍系統(tǒng)主要由頂槍、頂槍升級裝置、頂槍密封頂槍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水冷多層管式，氧氣、氮?dú)饣驓鍤?、焦?fàn)t煤氣和冷卻水通過軟管與槍體法蘭連接。在真空處理過程中，氮?dú)饣驓鍤庾鳛楸Ｗo(hù)氣體從槍的噴嘴吹入真空室內(nèi)。同樣為了安全，槍在剛剛完成吹氧和焦?fàn)t煤氣加熱之后，槍桿內(nèi)必須馬⑤真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)由伸縮接頭、氣體冷卻器、主切割閥、真空管道、真空泵和高壓水⑥真空室烘烤裝置真空室烘烤裝置共計(jì)2套，分別設(shè)在兩個真空室臺車上。通過真空室上的開孔插入到真空式內(nèi)，可根據(jù)要求將真空式耐火材料烘烤或保持在1500℃,加熱速度為50℃/h。保溫劑和鋁渣投入裝置用于把保溫劑和鋁渣投入到RH真空處理后的鋼罐中，其中保溫劑用于減少鋼水溫度損失。鋁渣用于冶煉等低氧鋼種。保溫劑和鋁渣各設(shè)1個儲料倉。設(shè)置在RH處理位，破渣、測溫取樣槍是處理過程中對鋼液的溫度測量和取河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部序號項(xiàng)目名稱單位參數(shù)備注1公稱容量T2處理周期3型式雙真空室，快速交換型4鋼包運(yùn)載鋼包車5鋼包升降液壓缸頂升6真空泵能力7循環(huán)氣體氬氣8真空式型式整體式或分體式9鋼水循環(huán)率頂槍系統(tǒng)吹氧量真空室最高加熱溫度℃真空室加熱速度河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部3車間計(jì)算3.1原材料供應(yīng)系統(tǒng)3.1.1鐵水供應(yīng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐鐵水灌與高爐鐵水灌通用，采用鐵水灌進(jìn)行鐵水預(yù)處理利于扒渣操作，減少溫降，一罐鐵水兌一座轉(zhuǎn)爐。鐵水灌的參數(shù)如下表：表9鐵水灌的參數(shù)鐵水灌容量(噸)殼重(噸)內(nèi)襯重(噸)耳軸中心距(毫米底部形式球底綜合考慮修灌、運(yùn)輸和調(diào)度等因素，鐵水灌數(shù)量的確定為30個。3.1.2廢鋼場和廢鋼斗計(jì)算B一廢鋼比；n—車間晝夜出鋼爐數(shù)。2)廢鋼料斗容量及數(shù)量容積計(jì)算公式為：q-每爐廢鋼加入量，t;p一廢鋼堆比重，t/m3,n一裝滿系數(shù)，取0.8。廢鋼堆比重p:輕型廢鋼堆比重為1.0～1.5t/m3,所占比例為30%;重型廢鋼堆比重為2.0～3.0t/m3,所占比例為70%,廢鋼料斗數(shù)量：廢鋼料斗數(shù)量為車間周轉(zhuǎn)之料斗數(shù)再加上備用之料斗即為廢河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部鋼料斗所需總數(shù)?？紤]到兩座轉(zhuǎn)爐同時吹煉，取廢鋼斗數(shù)量為10個。X一廢鋼貯存天數(shù)，企業(yè)內(nèi)部廢鋼之貯存天數(shù)為0.7天到3天，企業(yè)外部之廢鋼為15天；3.1.3散狀料供應(yīng)系統(tǒng)散狀料主要指煉鋼過程中所使用的造渣材料和冷卻劑(如白云石、石灰石、散狀料供應(yīng)系統(tǒng)包括散狀料堆場、地面料倉、提升機(jī)構(gòu)(由地面料倉向高位1)地下料倉(見表10)2)高位料倉(見表11)從地面料倉向爐上高位料倉供料采用全皮帶運(yùn)輸，向高位料倉卸料采用可逆河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部表10地下料倉參數(shù)容積(m3)個數(shù)(個)鐵皮1石灰鐵礦石螢石1白云石護(hù)爐保護(hù)渣4備用2表11高位料倉參數(shù)體積密度鐵皮11石灰石灰(1)石灰(2)鐵礦石螢石(1)1螢石(2)1白云石護(hù)爐保護(hù)渣4備用本設(shè)計(jì)采用的鐵合金料有：高碳錳鐵，中碳錳鐵，低碳錳鐵，硅鐵，錳硅及其它鐵合金質(zhì)量要求應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)爐鐵合金供應(yīng)系統(tǒng)流程為：河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部鐵合倉庫→自卸卡車→地下料倉→給料器→皮帶運(yùn)輸機(jī)→可逆活動皮帶→皮帶卸料小車→合金料倉→振動給料器→稱量漏斗→中間漏斗→振動給料器→溜槽→鋼包3.2澆注系統(tǒng)設(shè)備計(jì)算1)鋼包車容量確定：根據(jù)轉(zhuǎn)爐的出鋼量選取135噸鋼包(LG-135-1)。2)鋼包臺車的選型：依據(jù)鋼包容量選取的鋼包臺車，其參數(shù)如下，表12鋼包參數(shù)正常鋼水轉(zhuǎn)入量(噸)有效容積(m3)正常鋼渣裝入量(m3)吊軸尺寸(mm)鉤距(mm)桶高(mm)桶上口外徑(mm)耳軸至包頂高轉(zhuǎn)爐車間需要鋼包數(shù)(Q):Q?—車間備用的鋼包個數(shù)。根據(jù)設(shè)備的供應(yīng)情況，一般取鋼包總數(shù)的10~20%左右；R—車間一晝夜內(nèi)出鋼爐數(shù)(次);T—每爐鋼使用鋼包的作業(yè)時間，即周轉(zhuǎn)時間(分);t—每個冷修鋼包修理周轉(zhuǎn)時間(時);E—鋼包使用的壽命(次)。一股取14—18次，當(dāng)鋼水溫度偏高，氧化性能較強(qiáng)，或修砌的耐火磚質(zhì)量不夠好時，應(yīng)選較低的數(shù)值。反之，可取較大的數(shù)值。當(dāng)然這也與修砌質(zhì)量有關(guān)，須結(jié)合具體情況適當(dāng)選用。一般小容量鋼包河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部包底粘鋼較多，亦影響壽命偏低；24—一晝夜小時數(shù)；60—小時內(nèi)分鐘數(shù)。所以Q=11+8+3=22個鋼包作業(yè)時間(1)使用周轉(zhuǎn)時間(min)冷卻處理裝水口50烤水口待用60共計(jì)180min(2)修理周轉(zhuǎn)時間鋼包使用50次后進(jìn)行一次小修，再使用40次進(jìn)行一次中修，使用120次進(jìn)行一次大修。表13鋼包維修時間序號作業(yè)名稱時間(h)每個包役使用時間1小修2中修3大修共計(jì)1)生產(chǎn)規(guī)模、品種及規(guī)模(1)生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)合格鋼坯266.1萬噸(2)生產(chǎn)品種河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院材料化工部表14產(chǎn)品及牌號鋼種鋼牌號碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼鍋爐鋼橋梁鋼造船鋼管線鋼(3)鑄坯規(guī)格220mm×1800mm250mm×1800mm2)連鑄機(jī)主要參數(shù)的確定(1)鋼包允許澆注時間根據(jù)克倫納吉塔爾曼經(jīng)驗(yàn)公式要求嚴(yán)格的鋼種：要求較低的鋼種：設(shè)計(jì)推薦值70~75min(2)鑄坯斷面220mm×1800mm