转炉炼钢车间设计

第1章 绪论

1.1 钢铁工业的发展

钢铁工业是原材料工业，也是基础工业。它的发展是和整个经济发展规模和速度相适应的。钢铁工业又是用途广、用量大的材料，钢铁工业和各经济部门的发展密切相关，各经济部门使用钢材的数量和品种质量是不尽相同的，因此产业结构的变化和发展将直接影响到钢铁工业的发展速度和产品结构。一般情况，在经济发展初期，基础设施、基础工业、建筑业发展较快，钢材消费量增长较快，产品结构条钢型材比例较大。加工制造业快速发展时期，例如：汽车制造业、造船、农业机械、家用电器等等，板材扁平材比例增长较快。而当第三产业和高技术产业发展到一定比例时，钢材消费量便相对下降。

钢铁是经济建设和科学发展必不可少的基础材料。我国粗钢产量由2000年的12850万吨上升到2010年的6.9432亿吨，见表1.1和图1.1。由于我国经济飞速发展的需要，相当长的时期内看不出钢产量会出现萎缩或锐减的征兆；我国在继续发展基础设施、基础工业、加工制造业的同时也要努力发展高新技术和高新技术产业，改变经济结构，参与世界市场的竞争。因此，我国钢产量的增长势态也将减缓。当然我国的钢铁业虽然从1996年以来已成为世界第一钢产量大国，但改革和调整我国钢铁产业结构的任务还相当繁重，因此今后我国钢铁工业的发展和实现现代化，重点是大力改造老钢厂和重点增建现代化新钢厂。 现在我国钢铁企业面临的问题：

（1）受一度时期国家扩建基础设施、房产投资快速增长等市场因素和研发投入不足的影响，导致结构不合理，高端产品、新产品比重偏低。 （2）联合重组进展不快，产业布局有待优化。 （3）资源保障程度低，节能减排水平尚需提高。

（4）清洁生产、污染治理、节能降耗等方面与世界水平还有明显的差距。 （5）产能过剩与成本上升并存，经济效益水平偏低。

表1.1 2000-2010年中国钢铁年产量统计

年代 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 1

粗钢产量(万吨) 12850 15163 18237 22234 27280 35310 42266 48966 50049 57357/56784 69432 钢材产量(万吨) 13146 15745 19200 23500/24119 29739 37117 46685 56461 58177/58434 69626/69244 79627 湖南工业大学专科毕业设计

图1.1 2000-2010年中国钢铁年产量示意图

中钢协对中国钢铁工业提出的转变要求：

（1）在生产经营上，由追求产量扩张，靠资源投入的粗放经营，向注重品种质量效益提高，靠技术进步、科学管理、人才成长的集约化经营转变。

（2）在企业发展上，有只注重钢铁主业发展，向既做强钢铁主业，又向钢铁上游产业链延伸的一业为主，适度发展相关多元产业转变。

（3）在新增产能和产业布局调整上，要由过多在内陆发展，向沿海和靠近原料、靠近用户的地方发展转变。

（4）在科技创新上，要由消化引进技术集成创新，逐步向更多的原始发明创新、能引领行业发展转变。

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1.2 炼钢工艺流程（图1.2）

废钢 废钢槽 高炉 铁水 混铁车 铁水罐 称量 氧气 氧枪 转炉 挡渣出钢 烘烤炉 铁合金 保温剂 钢水 钢包 吹氩 LF炉 喂丝 中间包 保护渣 结晶器 二冷区 拉矫机 火焰切割机 回炉 废钢 铸坯 精整 合格坯 初轧 精轧 钢材 图1.2 转炉车间工艺流程图

渣液 渣罐 渣场 废气 气化冷却 烟罩 烟道 一级文氏管 二级文氏管 喷淋塔 抽气机 烟囱 煤气 排空 储气罐 废水 沉淀池 泥浆 石灰 萤石 矿石或铁皮 地下料仓 全胶带上料系统 高位料仓 称量漏斗 汇集漏斗 焦炭

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第2章 设计概述

2.1 设计原则及内容

2.1.1 设计原则

（1）贯彻执行党和国家经济建设的方针、政策及其有关规定，在选择厂址和进行工厂总平面布置时，应尽量避免或少占用现有耕地，节约土地；三废(废气、废水、废渣)的处理和排除不应有害于农业生产，且应综合利用。不应单纯追求产品的数量和速度，要特别注意保证产品的质量与厉行节约，降低生产成本，注重经济效益和社会效益。在确定企业规模和产品方案时，则要考虑到国家当前发展钢铁工业对建厂规模和发展远景的要求，适当留有余地。

（2）设计中的重大技术决定和方案必须紧密结合我国的具体情况，保证技术先进与经济合理相结合，在技术方案可靠的前提下，尽量节省基建投资。如对生产工艺流程和机器设备(装备水平)的选择必须考虑我国现有生产技术水平和提高机械化、自动化程度的可能性和必要性，即工艺流程要可靠，装备水平要合理，以保证企业建成投产后能够高产、优质、高效与低消耗地进行生产。

（3）加强协作建厂，加强联合，促进经济区域合作，以减少用于解决供水、供电、供气、交通运输及职工文化生活福利等方面的投资。

（4）充分利用当地物质资源和发挥现有工业基地的潜力。如生产和基建所需的一切物资应尽可能在当地或国内取得供应。考虑靠近现有工业基地建厂，以促进对原材料、动力和半成品的供销协作与生产协作，并有利于组织废料利用的生产。

（5）设计应充分体现社会主义制度对劳动者安全与健康的关怀，应把环境保护提到重要的位置。所有的生产流程、车间布置的设备等的设计都必须考虑应有的安全措施和劳动保护。特别是“三废”的排除不应影响职工住宅区和附近居民点的生活与健康。严格按环境保护法办事，严禁污染环境。 2.1.2 设计内容

设计内容包括：产品方案确定，转炉炉型设计（转炉公称容量及座数确定、炉型尺寸计算等），氧枪设计，转炉主厂房的设计（车间设备选择及布置，各跨间的设计），辅助系统的设计等。

2.2 建厂地理条件

衡阳市位于湖南省东南部，湘江中游，东邻株洲，南抵郴州，西南接永州，西北挨邵阳，北达娄底、湘潭，面积15310平方公里。衡阳景色优美、气候温和

衡阳是一座有着二千多年历史的名城，地处五岳独秀南岳衡山之南，传说“北雁南飞、至此歇翅停回”，故衡阳又称“雁城”。衡阳历来是“南北要冲，两广咽喉”，交通极为发达，京广和湘桂两条铁路干线在此交汇，京珠高速公路、107和322国道以及连接湘、赣、闽三

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省的“三南公路”贯穿全境。湘江航道建成后，千吨级货船可常年直达长江。航空方面，衡阳机场正在筹建之中，衡阳距长沙黄花国际机场200公里，长沙与国内主要城市都有直达航班，并已开通长沙至香港、澳门、曼谷直达航班。

2.3 产品方案

炼钢产品方案主要取决于轧钢对坯料的要求，同时也要考虑到目前转炉所能冶炼的品

种，连铸所能浇铸的铸坯断面及尺寸(坯重)，以及它们各自在技术上和经济上的合理性，使炼钢能力与轧钢能力相平衡。另外，也要考虑炼钢对铁水成分及温度、废钢以及其它原材料的要求。在制定产品方案时必须把技术上的先进性、可靠性和经济上的合理性很好地统一起来。一般来说，炼钢产品方案尽量希望品种单一，批量大，产量相对稳定，并留有一定的生产潜力。在制定金属平衡时。要考虑各个工序相应的合格产品收得率，其方法一般是根据钢材产品方案按轧钢-炼钢-炼铁的顺序逆向逐步推算出来。为了制定炼钢产品方案，首先要把钢铁联合企业三大主体车间的生产计划流程作出，然后根据轧材要求，最终确定炼钢产品方案。当然，炼钢产品方案中铸坯的总产量必须保持在上述生产计划流程中的总产量之内。 2.3.1 冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分

本设计冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分见表2.1所示。

表2.1 冶炼的钢种、代表钢号及其化学成分

钢种 普碳钢 低合金钢 钢号 Q235 Q275 16Mn 20MnSi 热轧硅钢 冷轧硅钢 化学成分w/% C 0.14～0.22 0.28～0.38 0.12～0.20 0.17～0.23 ≤0.08 ≤0.07 Si 0.12～0.30 0.15～0.35 0.20～0.60 0.40～0.70 3.80～4.40 2.8～3.20 Mn 0.35～0.55 0.5～0.8 1.2～1.6 1.3～1.6 ≤0.20 0.05～0.08 P ≤0.045 ≤0.045 ≤0.050 ≤0.045 ≤0.20 0.015～0.025 S ≤0.05 ≤0.05 ≤0.05 ≤0.045 ≤0.02 0.05～0.025 Cu ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 ≤0.30 － － Al － － － － 0.05～0.12 ≤0.02 硅钢 2.3.2 产品方案

本设计的产品方案见表2.2所示。

钢 种 普 碳 钢 低合金钢 硅 钢 总 计

表2.2 产品方案

-1

连铸坯产量/(万t·a) 生产比例/%

100 120 40 260

38.46 46.15 15.39 100

精炼方式 LF LF+VD LF+VD

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2.3.3 金属平衡（见图2.1，图中数据单位：万t）

预处理铁水309.5 废钢33.7 入转炉铁水303.3（98.0%） 铁水损失6.2（2.0%） 精炼前钢水310.1（92.0%） 吹损27.0（8.0%） 精炼后钢水279.1（90.0%） 精炼损失31.0（10.0%） 中间包钢水273.5（98.0%） 注余钢水3.3（1.2%） 事故及回炉钢水2.3（0.8%） 原坯265.3（97.0%） 氧化铁皮1.9（0.7%） 切头切尾3.0（1.1%） 中间包损失3.3（1.2%） 合格坯260（98.0%） 废品1.8（0.7%） 图2.1 金属平衡图

清理损失3.5（1.3%）

2.4 转炉车间作业指标

2.4.1 转炉冶炼周期

指每炼一炉钢所需要的总时间，即两次出钢之间的时间。它包括吹炼时间（即吹氧时间，与供氧强度有关），辅助时间（兑铁水、加废钢、取样、测温、倒渣、出钢和补炉等），以及耽误时间（检查炉衬、清理炉口、因调度不及时的等待，设备临时故障）等三部分。

炼周期一般为30～40min，最快25min，其中吹氧时间14～18min。冶炼周期是决定转炉

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生产率的最主要的因素。推荐值见表2.3。

按照产品方案中各品种的生产比例，可求出转炉炼一炉钢的平均冶炼时间，见表2.4。

表2.3 转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值

转炉公称吨位/t 冶炼周期/min 吹氧时间/min ＜30 28～32 12～16 30～100 32～38 14～18 ＞100 38～45 16～20 备 注 结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定 表2.4 转炉炼一炉钢的平均冶炼时间 平均冶炼时间/min 装料 5 吹氧 18 辅助时间 8 出钢 倒渣 合计 5 3 39 炼一炉钢的时间/min 39 2.4.2 转炉作业率

转炉作业率：指转炉一年的有效工作天数与日历天数之比。

转炉作业率转炉一年有效作业天数365-18100％=100%95%

365365炉子非作业天数，包括计划停炉（指定期检修），准备（指修补出钢口及贴补炉衬渣线处，清除炉口结铁、更换氧枪等），等待（指吊车对准，等铁水以及调度的不平衡）和设备故障。由于采用溅渣护炉技术，转炉作业率可显著提高。一般非作业天数波动在10～35天，即作业率为90%～97%。本设计选取转炉作业率95%。 2.4.3 铸坯收得率

铸坯收得率：指炉产合格铸坯与炉产钢水量之比。

铸坯收得率合格铸坯260100％100%93.1％

连铸钢水量279.12.4.4 转炉寿命及炉子冷修时间

转炉寿命是指转炉在一个炉役期内炼钢的炉数。主要取决于炉衬材料和吹炼过程中的维护情况。设计时炉龄可取20000～25000炉。

上修炉方式炉底采用固定式死炉底，适用于大型转炉，下修炉方式采用可拆卸活动炉底。可拆卸炉底又有大炉底和小炉底之分。转炉的冷修过程，包括冷却、拆炉、检修烟罩、砌炉、烘炉等几个步骤。按设计部门推荐，每个环节所需的时间如表2.5所示。

表2.5 转炉冷修计划 h

冷 却 8

7

拆 炉 8

检修烟罩

5

砌 炉 24

烘 炉 0.5

合 计 45.5

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2.5 转炉容量和座数的确定

按转炉“一吹一”方案考虑，年出钢炉数为：

年 出钢炉数1年炼钢时间年日历时间转炉作业率1炼一炉钢的平均冶炼时间炼一炉钢的平均冶炼时间

3652460转炉作业率365246095％ 1＝12803炉炼一炉钢的平均冶炼时间39每天出钢炉数平均炉产钢水量年出钢炉数12803＝37炉

年日历天数转炉作业率36595%年产钢水量279.110000＝218.0t

年出钢炉数12803根据上面计算结果并参照转炉系列，确定转炉公称容量为250t。炉子容量应和国家标准浇注起重机的起重能力相适应。即吊车的起重能力必须大于转炉最大出钢量和钢包（有衬）的重量之和，并应有一定的富余能力。参见表2.6所示。

表2.6 与转炉配套的钢包容量和浇注起重机的配合

转炉公称容量/t 最大出钢量/t 钢包容量/t 浇注起重机/t

50 60 60 100/32 100 120 120 180/63/20 120 150 150 225/63/20 150 180 180 280/80/20 200 220 220 360/100/20 250 275 275 400/100/20 300 320 320 450/100/20 转炉座数的确定。为了减少车间内的设备互相干扰，炉子座数不宜太多，但必须保持车间内始终有固定数目的炉子在吹炼，以发挥生产潜力。本设计选定1座公称容量为250t的顶底复吹转炉，采用“一吹一”方案。

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第3章 炉型及氧枪设计计算

3.1 转炉炉型设计

3.1.1 炉型的选择

转炉炉型是指转炉砌筑后的内部形状。

炉型的选择和各部位尺寸确定得是否合理，直接影响着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率。

选择炉型要根据生产规模所确定的转炉吨位、原材料条件，并对已投产的各类型转炉进行调查，了解生产情况，炉衬侵蚀情况和供氧参数与炉型的关系，为炉型选择提供实际数据。选择炉型应考虑因素如下：

(1)要求炉型有利于炼钢物理化学反应的顺利进行，有利于金属液、炉渣、炉气的运动，有利于熔池的均匀搅拌；

(2)有较高的炉衬寿命；

(3)炉内喷溅物要少，金属消耗要低；

(4)炉衬砌筑和维护方便，炉壳容易加工制造； (5)能够改善劳动条件和提高作业率。

随公称吨位的增大，炉型由细长型向矮胖型方向发展。

a-筒球型；b-锥球型；c-截锥形 图3.1 顶吹转炉常用炉型示意图

转炉炉型按金属熔池的形状可以分为筒球型、锥球型和截锥型三种。宝钢300t转炉、首钢210t转炉均为锥球型。本设计转炉的公称容量是250t，选用锥球型死炉底。 3.1.2 炉型的主要参数

3.1.2.1 炉容比

转炉的炉容比又称为容积系数，以V/T表示，即转炉的工作容积与公称吨位之比。它表示每单位公称吨位所需转炉有效冶炼空间的体积，其单位是m3/t。

合适的炉容比，能够满足吹炼过程中炉内激烈的物理化学反应的需要，从而能获得较好的技术经济效果和劳动条件。炉容比过大，增加设备重量、厂房高度，耐火材料消耗也增加，

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因而使整个车间费用增加，成本较高；而炉容比过小，炉内没有足够的反应空间，势必引起喷溅，对炉衬的冲刷加剧，操作恶化，导致金属消耗增多，炉衬寿命降低，不利于提高生产率。

选择炉容比时应考虑以下因素：

(1)铁水比、铁水成分。随着铁水比和铁水中Si、P、S含量增加，炉容比应相应增大。若采用铁水预处理工艺时，炉容比可以小些；

(2)供氧强度。供氧强度增大时，吹炼速度较快，为了不引起喷溅就要保证有足够的反应空间，炉容比相应增大些；

(3)冷却剂的种类。采用铁矿石或氧化铁皮为主的冷却剂，成渣量大，炉容比也需相应增大些；若采用废钢为主的冷却剂，成渣量小，则炉容比可适当选择小些。

炉容比还与氧枪喷嘴结构有关。由于顶底复吹转炉吹炼比较平稳，喷溅较少，因此，复吹转炉的炉容比可以比顶吹转炉稍小。最近我国设计部门推荐的转炉新砌炉衬的炉容比为0.90～0.95m3/t，小转炉取上限，大转炉则取下限。本设计取0.90m3/t。

3.1.2.2 高宽比

高宽比指转炉总高与炉壳外径之比，用H总/D壳表示。一般是在炉型设计完成以后，对H

总

/D壳进行核算。必须防止两种倾向：转炉炉体过于细长，必然导致厂房高度和相关设备的高

度有所增加，使基建投资和设备费用增加；过于矮胖的炉型，炉内喷溅物易于喷出炉外，热量和金属损失较大。因此，高宽比是转炉设计是否合理、各参数选择是否恰当的一个尺度。

复吹转炉由于顶吹射流的一部分反射二次动能为底吹气流所抵消，因此，钢渣的喷溅高度相应地比顶吹转炉低，从而使复吹转炉的高宽比比顶吹转炉可以稍小些。复吹转炉的高宽(径）比的通常取1.25～1.45，小转炉取上限，大转炉取下限。 3.1.3 炉型主要尺寸的确定

新转炉的炉型和各部位尺寸可根据经验公式计算，结合现有转炉的生产实际，并通过模型试验来确定。锥球型转炉主要尺寸如图3.2所示。

图3.2 转炉炉型的尺寸标志

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3.1.3.1 熔池直径D

熔池直径指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。它主要与金属装入量和吹氧时间有关。我国设计部门推荐的熔池直径计算的经验公式为：

DKG0 （3.1） t式中 D——熔池直径，m； G0——新炉金属装入量，t；

K——比例系数，可参考表3.1来确定； t——吹氧时间，min。 Friedl由统计得到如下公式：

D＝（0.660.05）G0.4 （3.2）

式中 G——转炉公称吨位，t。

公式3.1适用于小转炉的炉型计算。公式3.2适用于大型转炉炉型的计算。

本设计计算 D＝0.69×2500.4＝6.281 m 选取D为6290mm。

表3.1 比例系数K的推荐值

转炉公称吨位/t 比例系数K值 3.1.3.2 熔池深度h0

＜30 1.85～2.10 30～100 1.75～1.85 ＞100 1.50～1.75 备 注 大吨位取下限、小吨位取上限 熔池深度指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的高度。对于一定吨位的转炉，炉型和熔池直径确定之后，可根据几何公式计算熔池深度h0。 锥球型熔池

D-熔池直径；d1-倒锥台底面直径；h1-锥台高度；h2-球缺体高度

图3.3 锥球型熔池各部位尺寸

熔池由倒锥台和球缺两部分组成，见图3.3a，其体积为：

πh12πh2h2V熔(DDd1d1)2(R1)

1233根据统计，球缺曲率半径R1.1D，h20.09D，d10.895Ｄ，h1h0h2，则

d12h2(2Rh2)。在上述条件下，熔池深度为：

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V熔0.70h0D20.0363D3

因而：

h0h0计算如下：

V熔0.0363D30.70D2

V熔公称容量/钢水收得率装入量250/92.0％39.382m3

钢水比重钢水比重6.939.3820.03636.2903h01.748m1748mm

0.70D20.706.2902h20.09D0.096290566mm

V熔0.0363D3h1h0h217485661182mm

R1.1D1.162906919mm

d12h2(2Rh2)2566(26919566)5482mm

3.1.3.3 炉帽尺寸

氧气转炉一般都采用正口炉帽，其主要尺寸有炉帽倾角、炉帽高度和炉口直径。 A 炉口直径d口

在满足兑铁水和加废钢的前提下，应尽量减少炉口直径，以降低热损失，减少空气吸入，避免影响炉衬寿命和改善炉前操作条件。一般炉口直径为：

d口(0.43~0.53)D

大转炉取下限，小转炉取上限。

本设计 d口0.45D0.45×6290=2830.5mm 选取d口为2830mm。

B 炉帽倾角

倾角过小，炉帽砌砖容易塌落；倾角过大，出钢时易从炉口流渣。一般为60°～68°，大转炉取下限，小转炉取上限。本设计取60°。

C 炉帽高度H帽

炉帽的总高度是截锥体高度与炉口直线段高度之和。直线段H直一般为300～400 mm。其

计算公式如下：

H

帽

＝H斜+H直＝1/2（D-d口）tg+(300～400)

V帽V台V直ππ22H台(D2Dd口d口)d口H直 124炉帽容积为：

本设计计算选取H直=400mm，则 H帽=H斜+H直=1/2（D-d口）tg+400

=1/2（6290-2830）tg60+4003396mm

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124 ππ2 (3.3960.4)(6.2906.2902.8302.8302）2.83020.41243 53.76m

3.1.3.4 炉身尺寸

转炉在熔池面以上炉帽以下的圆筒柱体部分称为炉身。炉身高度H身可按下式计算：

V帽222Ｈ帽Ｈ口ＤDｄ0ｄ口0ｄ0Ｈ转炉有效容积V总＝公称容量×炉容比＝250×0.90＝225 m3 V身＝V总－V帽－V熔＝225－53.76－39.382＝131.858 m3 4V4131.858H身身4.246m4246mm 22πDπ6.293.1.3.5 出钢口尺寸

出钢口主要参数包括出钢口位置、出钢口角度及出钢口直径。

A 出钢口位置

出钢时出钢口应处于钢液最深处，这样钢水容易出净，又不易下渣。出钢口位置设在炉帽和炉身内衬的交界处。 B 出钢口角度

出钢口角度是指出钢口中心线与水平线的夹角，其大小应考虑缩短出钢口长度，有利维修、减少钢水二次氧化及热损失，所以出钢口角度在15°～25°，国外不少转炉采用0°。本设计采用15°角的出钢口。 C 出钢口直径

可按下列经验公式计算：

d出＝631.75G

式中 d出——出钢口直径，cm； G——转炉的公称吨位，t。

本设计计算 d出＝631.75G631.7525022.37cm 选取d出为224mm。

3.1.3.6 炉衬材质及炉衬厚度的确定

炉衬材质一般分为工作层、填料层和永久层（有的没有填料层）。本设计无填料层。材质分别为焦油白云石砖或焦油镁砂砖、镁砂、镁砖。各部分炉衬和炉壳钢板厚度可参照表3.2和表3.3所示。

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表3.2 转炉炉衬厚度

炉衬各部位名称 ＜100 炉帽 永久层厚度/mm 工作层厚度/mm 永久层厚度/mm 工作层厚度/mm 永久层厚度/mm 工作层厚度/mm 永久层厚度/mm 工作层厚度/mm 60～115 400～600 115～150 550～700 115～150 500～650 300～450 600～650 转炉公称吨位/t 100～200 115～150 500～600 115～200 700～800 115～300 600～700 350～450 600～650 ＞200 115～150 550～650 115～200 750～850 115～200 650～750 350～450 600～750 本设计250 150 650 200 750 200 700 450 750 炉身（加料侧） 炉身（出钢侧） 炉底

表3.3 转炉炉壳钢板厚度

部 位 尺寸/mm

炉帽 炉身 炉底 转炉吨位/t 50 45 55 45 100 55 70 60 150 60 70 60 200 60 75 60 本设计250 65 80 65 炉壳钢板常用的材质有16Mn、15MnTi、14MnNb等低合金高强度钢。本设计选取钢板材质为14MnNb。

3.1.3.7 炉子的高宽比核定

H总＝H帽+H身+h0+炉底炉衬厚度+炉底钢板厚度 ＝3396+4246+1748+1200+65＝10655 mm

D壳＝D+炉身两边炉衬的厚度+炉壳钢板厚度＝6290+1850+160＝8300 mm H总/D壳=10655/8300=1.28 在设计推荐值范围内。 3.1.4补炉

采用溅渣和喷补相结合的工艺措施，从而提高炉龄。

溅渣是通过氧枪使用氮气将炉渣溅起，使其粘补至炉衬上。常用的调渣剂有：轻烧白云石、生白云石、轻烧菱镁球、冶金镁砂、菱镁矿渣和含MgO较高的石灰。

转炉热喷补是热态时对转炉内衬损毁部位进行喷补的方法，热喷补分为半干法、湿法两种方法。

半干法：是将喷补料放入压力罐，压送到喷射嘴时在其附近和水混合的一种方法。 湿 法：是将细颗粒和大量粒度小于0.1mm的粉料放入罐内加水混合后，压送到喷嘴进行喷补的方法。

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我国使用的喷补料是冶金镁砂，常用的结合剂有固体水玻璃，即硅酸钠（Na2O·nSiO2）、铬酸盐、磷酸盐（三聚酸钠）等。湿法和半干法喷补料成分如表3.4所示。

表3.4 补炉料成分

喷补方法 湿 法 半干法 喷补料成分w/% MgO 91 90 CaO 1 5 SiO2 3 2.5

各种粒度所占比例/% ＞1.0mm 10 25 ＜1.0mm 90 75 水分/% 15～17 10～17 3.2 氧枪设计

氧枪又称喷枪或吹氧管，它是转炉吹氧设备中关键性部件。其构造如图3.4所示。 氧枪是由喷嘴和枪身两部分组成。转炉内反应区的温度高达2000～2600℃。在吹炼过程中，氧枪不仅要承受熔池中炉气、炉衬的辐射、对流和传导的复杂热交换作用，而且由于熔池内激烈的化学反应造成了钢液、炉渣对氧枪的冲刷作用。所以要求氧枪要有良好的水冷系统和牢固的金属结构，保证氧枪能够耐高温、抗冲刷侵蚀和振动，加工制造方便等。

从图3-4可知，枪身是由三层同心钢管组成。内管是氧气通道，内层管与中层管之间是冷却水的进水通道；中层管与外层管之间是冷却水的出水通道。

1-吊环；2-内层管；3-中层管；4-上卡板；

5-外层管；6-下卡板；7-喷嘴 图3.4 氧枪结构示意图

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3.2.1 喷嘴类型的选择与主要尺寸计算

3.2.1.1 喷嘴的类型

本设计选用的是拉瓦尔型的喷嘴，喷孔数确定为四孔，整个喷嘴由收缩段、喉口段、扩张段三部分构成。喉口处于收缩段和扩张段的交界，此处截面积最小，通常把喉口直径称为临界直径，把该处的面积称为临界断面积。

3.2.1.2 喷嘴主要尺寸的确定

（1）供氧量计算 根据物料平衡热平衡计算得，每吨金属氧耗量（标态）为45.67m，

3

氧气利用率取85%，转炉金属收得率为92%，则转炉吨钢氧耗量由计算可得约为60m3/t，吹氧时间为18min，则供氧量（标态）：

供氧量即：Q＝

每吨钢氧耗量出钢量

吹氧时间60250＝833 m3/min 18（2）选用喷嘴出口马赫数 马赫数Ma的大小决定喷嘴氧气出口速度，即决定氧射流对熔池的冲击能力。选用过大，则喷溅大，清渣费时，热损失增大，增大渣料消耗及金属损失，而且转炉内衬及炉底易损坏；选用过低，由于搅拌作用减弱，氧的利用率低，渣中TFe含量高，也会引起喷溅。当马赫数Ma＞2.0时随马赫数的增长氧气的出口速度增加变慢，要求更高理论设计氧压，这样，无疑在技术上不够合理，经济上也不划算。目前国内推荐马赫数Ma=1.8～2.1。50～100t转炉，Ma=1.95～2.0；大于120t转炉，Ma=2.0～2.1。

本设计中马赫数选用Ma＝2.1。

（3）喷孔夹角 三孔喷嘴，为9°～11°；四孔喷嘴，为10°～13°；五孔喷嘴，

为13°～15°。本设计采用四孔喷嘴，选用喷孔夹角为12。 （4）确定理论设计氧压

查等熵流（等熵流——氧气由理想喷嘴流出时的超音速流。实际氧流通过时必定有摩擦，不能全绝热。）表（表3.5），当Ma＝2.1，p/p0＝0.1094，p＝0.0981MPa

p0＝

0.09811060.9106 Pa 0.1094(5)计算喉口直径 每孔氧流量（标态）qq1.782CDA喉p0T0Q833209 m3/min，应用公式 44

令CD＝0.93（喷嘴流量系数），T0＝273+35＝308K[注：T0为氧气滞止温度K，一般按当地夏天温度选取，T0=273+（30～40）K],p0=0.9MPa，代入上式：

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0.9106209＝1.782×0.93× 43082＝d喉2d喉209430822＝0.003131 m31.31 cm 61.7820.933.14160.910表3.5 等熵流的实验数据

则d喉＝5.60cm≈56mm

Ma p/p0 /0 T/T0 A/A0 Ma p/p0 0.1278 0.1220 0.1182 0.1146 0.1094 0.07997 0.05853 0.04295 /0 T/T0 A/A0 1.80 1.83 1.85 1.88 1.90 1.93 1.95 1.97 1.99

0.1740 0.1662 0.1612 0.1539 0.1492 0.1425 0.1381 0.1339 0.1298 0.2868 0.2776 0.2715 0.2627 0.2570 0.2486 0.2432 0.2378 0.2326 0.6068 0.5989 0.5936 0.5859 0.5807 0.5733 0.5680 0.5630 0.5589 1.430 1.472 1.495 1.531 1.555 1.593 1.619 1.646 1.674 2.00 2.03 2.05 2.07 2.10 2.30 2.50 2.70 3.00 0.2300 0.2225 0.2176 0.2128 0.2058 0.1646 0.1317 0.1056 0.5556 0.5482 0.5433 0.5385 0.5313 0.4859 0.4444 0.4068 1.688 1.730 1.760 1.790 1.837 2.193 2.637 3.183 4.235 0.02722 0.07623 0.3571 表中 Ma——马赫数；

p——转炉炉膛内气体压力，Pa；

p0——理论设计氧压，在设计喷嘴按理论设计氧压选取，Pa；

——进入喷嘴前氧气的体积密度，kg/m3；

0——离喷嘴前氧气的体积密度，kg/m3； T——进入喷嘴前氧气的温度，K；

T0——氧气滞止温度，K；

A——喷孔出口总断面积，m；

A0——喷嘴喉口总断面积，m2。

2

(6)计算出口直径

依据Ma＝2.1，查等熵流表得A/A喉＝1.837

3.1416562＝1.8374524.56 mm2 A＝1.837×44d出＝

2d喉44524.56＝75.90 mm76 mm

3.1416（7）计算扩张段长度 取半锥角为5°：

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7656/L 27656L/tg5＝57.15 mm57 mm

2（8）计算收缩段长度

tg5°＝

L收＝1.2×d喉＝1.2×56＝67.2mm≈67mm

收缩段半锥角希望为18°～23°，最大不超过30°。 收缩段的长度L收(0.8～1.5）d喉。

收缩段入口处的直径，一般希望为喉口直径的2倍左右。 收缩段入口处的直径可由下列公式确定：

tgd入d喉 2L收取收缩段半锥角为22°，有

d入56 d入＝110.14 mm110 mm 267(9)喷嘴喉口长度的确定 tg22＝喉口长度推荐为5～10mm。取L喉＝10mm 3.2.2 氧枪枪身各层管径尺寸的确定

氧枪枪身由三层无缝钢管套装而成，内层是氧气通道，内层管和中层管之间的环缝是进水通道，中层管和外层管之间的环缝是出水通道。 选定供氧强度(标态)为I＝3.3m3/t·min 理论设计氧压为 p0＝0.9MPa 出口氧压为 p＝0.0981MPa

转炉公称吨位为 G＝250t 氧气进口速度为 w1＝60m/s （1）内层管直径d1

内层管是氧气通道，直径应等于或略大于喷嘴进口直径，其计算方法与喷嘴的进口直径一样。其计算如下所示：

喷嘴进口面积F1

pGI0.09811062503.3＝0.02498 m2 F160.9106060p0w1（p：大气绝对压力，0.981×105Pa） 内层管直径d1

d1＝1.13×F1＝1.130.02498＝0.1786m≈179mm

查常用钢材手册GB2270-80不锈钢无缝钢管热轧钢管系列P688页，取壁厚为12mm，则d1外＝179+12×2＝203mm

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（2）中层管内径d2

中层管直径主要根据冷却水的流速和流量来确定。高压冷却水从内层管与中层管之间的环缝进入，以喷嘴顶部转弯180°后经中层管与外层管之间的环缝流出。中层管径尺寸的选择，应保证中层管与内层管之间的通道有足够的断面积，以通过一定流速，一定压强，足够流量的冷却水，使喷嘴和管体得到良好的冷却，中层管尺寸计算如下：

选定高压冷却水进口流量：V水＝150t/h 高压冷却水进口流速：W水＝5m/s 进水环通道截面积：

V1500.008333 m283.33 cm2 F2水=

w水53600d1，外203mm

d2d12，外4F2＝20.32483.33＝22.8 cm228 mm

3.1416查常用钢材手册GB2270-80不锈钢无缝钢管热轧钢管系列P688页，取壁厚为16，则

d2，外228+16×2=260mm

（3）外层管内径d3

外层管主要是供出水用，冷却水经过喷嘴后温度升高10～15℃，体积略有增大，一般出水流速为6～7m/s，外管尺寸的计算及选择方法与中层管相同。

已知：V水150t/h，d2，外260mm 选定出水流速W水＝7m/s 出水环通道截面积：

F3V水150＝＝0.005952 m2＝59.52 cm2 w水736002外层管内径：d3d2，外4F3＝262459.52＝27.4 cm274 mm

3.1416查常用钢材手册GB2270-80不锈钢无缝钢管热轧钢管系列P688页，取壁厚为19 mm，则274+19×2＝312mm

∴枪身三层管尺寸分别为：20312；26016；31219。

3.2.3 氧枪长度的确定

如图3.5所示，氧枪全长是下部枪身年度和尾部长度之和。氧枪尾部装置有氧枪把持器、

冷却水进出管接头、氧气管接头和吊环等。

氧枪下部长度取决于转炉公称吨位和烟罩尺寸。

H氧枪＝h1h2h3h4h5h6h7h8

h1——氧枪头部最低位置至炉口的距离，它等于钢液面距炉口距离减去钢液面距氧枪喷

头端面距离h0，所以本设计h1h身h帽h0=4246+3396-400=7242mm,一般

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h0=200～400，取h0=400m；

h2——转炉炉口至烟罩下缘的距离，考虑到活动烟罩提起后，便于观察火焰，一般取

350～5OOmm，大转炉取上限，小转炉取下限，本设计取400mm;

h3——烟罩下缘至烟道拐点的距离。这段距离与拐点的角度、烟罩直线段的长度以及转

炉吨位大小有关，一般取3000～4000mm,本设计取4000mm；

h4——斜烟道拐点至氧枪密封口上缘的距离本设计取值为3000mm，

h5——氧枪喷嘴部位需要清渣，或发生故障进行处理时，氧枪应提出烟道氧枪插入孔边

缘一定距离。氧枪头部底面距氧枪插入孔上缘的距离一般取500～800mm,本设计取值为800mm；

h6——根据氧枪把持器设备的要求确定,本设计取500mm；

h7——氧枪把持器中心线的距离，根据把持器设备要求确定,本设计取4000mm； h8——氧枪把持器中心线至氧枪接头法兰盘的距离，本设计取1000mm。

氧枪的行程是h1、h2、h3、h4、h5之和。

图 3.5 氧枪长度的确定

本设计的氧枪长度：

H氧枪＝h1h2h3h4h5h6h7h8

=7242+400+4000+3000+800+500+4000+1000 =20942mm

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氧枪的行程： H行＝h1h2h3h4h5=15442mm 3.2.4 氧枪升降和更换机构

3.2.4.1 对氧枪升降和更换机构设备的要求

转炉在吹炼过程中，氧枪需要多次升降以调整枪位。对氧枪的升降机构和更换装置提出以下要求：

（1）应具有合适的升降速度，并且可以变速。为了缩短冶炼周期，在吹炼过程中氧枪应快速提升，在炉口以上可快速下降；当氧枪进入炉口以下时，应慢速下降，以便控制熔池的反应和保证氧枪安全。在设计中转炉氧枪升降速度的快速为50m/min，慢速为5～10m/min。

（2）应保证氧枪升降平稳、控制灵活、操作安全、结构简单、便于维护； （3）能快速更换氧枪； （4）应具有安全连锁装置；

为了保证安全生产，氧枪升降机构设有下列安全连锁装置：

1）当转炉不在垂直位置（允许误差3°）时，氧枪不能下降。当氧枪进入炉口后，转炉不能作任何方向的倾动；

2）当氧枪下降到炉内经过氧气开、关点时，氧气切断阀自动打开，当氧枪提升通过此点时，氧气切断阀自动关闭；

1-氧枪；2-升降小车；3-导轨；4、10-钢绳 5、6、7、8-滑轮；9-平衡锤；11-卷筒

图 3.6 氧枪升降机构

3）当氧压或冷却水水压低于给定值，或冷却水升温高于给定值时，氧枪能自动提升并报警；

4）副枪与氧枪也应有相应连锁装置；

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5）车间临时停电时能使氧枪自动提升。

3.2.4.2 氧枪垂直升降机构

如图3.6是重锤提升装置，它包括氧枪、氧枪升降小车、导轨、平衡锤、卷扬机、横移装置、钢丝绳滑轮系统、氧枪高度指示标尺等部分。

氧枪1固定在氧枪小车2上，氧枪小车沿着用槽钢制成的轨道3上下移动，通过钢绳4将氧枪小车2与平衡锤9连接起来。

3.2.4.3 氧枪各操作点的控制位置

转炉生产过程中，根据生产情况氧枪处于不同的控制。图3.7转炉氧枪在行程中各操作点的标高位置。

1-最低点；2-吹氧点；3-开、闭氧点（变速点）

4-等候点；5-最高点；6-换枪位置 图3.7 氧枪在行程中各操作点的位置

氧枪各操作点标高的确定原则：

(1)最低点。最低点是氧枪下降的极限位置，其位置取决于转炉的公称吨位，喷嘴端面距熔池液面一般为200～400mm。大转炉应取上限，本设计取值为400mm；

(2)吹氧点。此点是氧枪开始进入正常吹炼的位置，又叫吹炼点。这个位置与转炉公称吨位、喷嘴类型、供氧压力等因素有关，一般根据生产实践经验确定；

(3)变速点。在氧枪提升或下降到此点就自动变速，此点位置的确定主要是保证安全生产，

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又能缩短氧枪提升、下降所占用的辅助时间；

氧气开、关点。氧枪降至此点自动开氧，氧枪升至此点自动关氧。过早地开氧或过迟地关氧都会造成氧气的浪费，若氧气进入烟罩也会引起不良影响；过迟地开氧或过早地关氧也不好，易造成氧枪粘钢。一般氧气开、关点可与变速点在同一位置；

(4)等候点。等候点位于炉口以上。此点位置不影响转炉的倾动为准，过高会增加氧枪升降所占用的辅助时间；

(5)最高点。氧枪在操作时的最高极限位置，应高于烟罩氧枪插入孔的上缘。检修烟罩和处理氧枪粘钢时，需将氧枪提升到最高位置；

(6)换枪点。更换氧枪时，需将氧枪提升到换枪点，换枪点高于氧枪操作最高点的位置。

3.3 副枪设计

1-旋转机构；2-升降机构；3-定位装置；4-副枪 1-压盖环；2-样环；3-进样口盖；4-进样口保护管 5-活动导向小车；6-装头装置；7-拔头机构；8-锯头 5-脱氧铝；6-定碳；7-测温热电偶

机构；9-溜槽；10-清渣装置及枪体矫直装置组成的集合体热电偶； 8-补偿导线； 9- 保护纸管 图3.8 下给头副枪装置示意图 图3.9侧注式测稳定探头

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为提高控制的准确性，获取吹炼过程的中间数据，实现计算机自动化控制，其有效的方法是采用副枪。它也是一支水冷枪。副枪和氧枪是并列位置插入转炉内的，副枪有测试副枪和操作副枪之分。

测试副枪是在不倒炉的情况下快速检测转炉熔池钢水温度、碳含量和氧含量的液面高度，它还可用以获得熔池钢样和渣样。本设计采用测试副枪（如图3.8所示）。 3.3.1 副枪的功能和要求

(1)副枪的功能

测试副枪在吹炼进程和终点均能进行测温、取样、定碳定氧和测试液面高度等，并留有开发其它功能的余地。

(2)对副枪的要求

1）探头自动装卸，方便可靠；

2）与计算机连接，具有实现计算机-副枪自动化闭环控制的条件；

3）既能自动操作，也能手动操作；既能集中操作，也能就地操作；既能弱电控制，又能强电控制；

4）副枪升降速度应能在较大范围内调节（0.5～90mm/min），而且调速平稳，能准确定位； 5）当探头未装上，或未装好；二次仪表未接通或不正常；枪管内冷却水断流或流量过低，水温过高等的任一情况，副枪均不可运行并报警；

6）如遇突然停电或电机拖动系统出现故障，或者断绳、乱绳时，通过风动马达能迅速提升副枪。

(3)副枪结构与类型

副枪装置主要由副枪枪身、导轨小车、卷扬传动装置、换枪机构等部分组成。 副枪探头的供给方式分为“上给头”和“下给头”。此设计采用“下给头”。下给头测试副枪是由三层同心圆管组成的水冷枪体，内管中心装有信号传输线，并通保护气体氮气；二层与外层分别为进出冷却水通道；在枪体的下部底端装有导电环和探头固定装置。

(4)测试探头

测试头又称探头，分为单功能探头和复合探头。目前应用广泛的是测温与定碳复合探头。 测温定碳复合探头的结构形式，主要取决于钢水进入探头样杯的方式而分，有上注式、侧注式、和下注式，侧注式是普遍采用的形式。本设计采用侧注式测温定碳复合探图，其结构如图3.9所示。

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4 车间主厂房工艺布置

氧气顶吹转炉炼钢工艺主要由以下四个系统构成：

①原料供应系统，即铁水、废钢、铁合金及各种辅原料的贮备和运输系统；铁水预处理； ②氧气顶吹转炉的吹炼与钢水的精炼、浇铸系统； ③供氧系统；

④烟气净化与煤气回收系统。

炼钢车间的各主要作业是在车间的主要跨间及辅助跨间内完成的。因此一个氧气顶吹转炉车间包括：

①主要跨间

主要跨间是由转炉跨、浇铸跨、加料跨组成，又称为主厂房。它要完成加料、吹炼、出钢、出渣、精炼、浇铸、烟气净化与回收等任务，所以是车间的主体和核心部分。

②辅助跨间

辅助跨间包括原料的准备、浇铸前的准备、铸坯的精整等。 ③附属跨间

包括炼钢所需的石灰、白云石等原料的焙烧；机修、制氧、供水等系统，还有炉渣的处理、烟尘的处理等系统。

设计主厂房首先应在已通过批准的高阶段设计文件所确定的车间生产规模、转炉容量和座数、产品大纲、炉外精炼和浇注方法的前提下，从整个钢铁企业的全局出发，考虑原材料和产品运输流程及运输方式，各种动力管线的路径以及企业今后的发展，确定主厂房的总图位置。

依据主厂房的总图位置进行主厂房内部布置时，要考虑以下几点：

①确定合理的生产工艺流程，并满足每项设备的工艺操作要求，各工序紧密联系，顺行通畅。

②注意进出主厂房的物料流向和各种管线的去向，做到物料流动均衡、顺畅简捷，避免折返、迂回及交叉运输。

③对铁水、钢锭或钢坯特种运输铁路，尽可能短捷并呈直线运行，最大限度地减少曲线的长度和偏角，严禁弯道或铁路信号进入主厂房内布置。

④充分利用造价很高的转炉跨各层平台及其跨间高度，把一些占空间较高的工艺设备，尽量布置在该跨内，以靠近转炉和节省投资费用。

⑤对大中型转炉必须上而暂缓上的新技术，可采用同时设计、分步实施的办法，避免后上的新技术施工困难甚至不能实施。

⑥转炉炼钢的辅助设施，应尽量靠近主厂房集中布置。

⑦在大中型转炉车间应设置参观和人行安全架空走道，以保证安全。

⑧整个布置应符合生产和施工的安全、卫生、防火、防震和环保等要求和规定。

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转炉车间主厂房一般采用多跨毗连的布置形式，在布置中主要是确定加料跨、转炉跨和浇注跨等基本跨间的相互位置，及其相应的设备布置和作业内容。

一般将加料跨和浇注跨分别布置在转炉跨两侧，优点是避免主要工艺操作互相干扰。转炉可实行双向操作，即从加料跨一侧兑铁水和加废钢及出渣。而对应的浇注跨一侧进行出钢，使炉衬浸蚀均匀而延长寿命，钢水和炉渣运输分开，避免干扰或产生碰撞。

4.1 原料跨间布置

在原料跨（又称加料跨）内主要完成兑铁水、加废钢和转炉炉前的工艺操作。一般在原料跨的两端分别布置铁水和废钢工段。 4.1.1 铁水供应系统

对于容量≥100t的转炉应优先采用混铁车，容量＜100t的转炉可采用混铁炉。所以本设计采用250吨鱼雷式混铁车。混铁车的尺寸参考表4.1。

（1）混铁车容量及台数

混铁车容量根据转炉的容量而定，一般为转炉吨位的整数倍，大体上应按一台混铁车的铁水兑一炉或两炉考虑，并与高炉出铁量相配合。我国目前使用的混铁车最大公称吨位为300t和260t，国外最大公称吨位为600t。

表4.1 混铁车系列参考数据

公 称 容 量 装铁水量 新衬时 旧衬时 t t mm mm mm 个 个 t 150 150 180 3850 3200 15400 4 8 36 250 250 290 4330 3500 21000 4 12 42 300 300 345 4330 3400 25400 8 16 38 350 350 400 4950 3916 24700 8 16 42 400 400 460 5200 4120 24600 8 16 49 600 600 690 6200 4770 32000 8 24 48 铁水车全高 铁水车最大宽度 挂钩间距 转向架数 轴 数 最大轴重 转炉炼钢车间所需混铁车台数N（台）计算式如下：

NPmaxP2N2 Qnc式中 Pmax——高炉铁水最高日产量，t/d；

Q——混铁车容量，t；

n——混铁车装满系数，可取0.9；

c——混铁车日周转次数，一般取2～3次/d；

——混铁车作业率，约取0.75；

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P2——铸铁车间所需铁水量，t/d； N2——铸铁车间所需混铁车台数。

由上式计算出的混铁车台数，还应考虑定期检修的因素，并最后对总共需要的混铁车台数进行校正。若工厂没有铸铁车间，则P2、N2/两项略去。

我国还未形成混铁车容量系列，可参考表4.1数据选择。 （2）铁水的供应与铁水预处理

采用混铁车(又称鱼雷式铁水车或铁水车)供应铁水时，应设铁水倒罐站，如图4.1示。铁水倒罐站4一般布置于原料跨5一端的外侧，混铁车在此将铁水倒入铁水坑内的铁水罐中，通过移送车6将铁水罐运入原料跨。

若采用混铁车方案进行铁水预处理时(图4.1)，一般包括铁水预处理间2，倒渣站3和铁水倒罐站4。铁水预处理间(脱硫或同时脱硫磷)和倒渣站大多位于炼铁车间与铁水倒罐站之间，且彼此平行布置。一般情况，经处理后的混铁车，每隔2～3次送到倒渣站倒渣，倒渣站扒渣机布置见图4.2。铁水预处理站见图4.3所示。不需预处理的混铁车每隔10次左右送到倒渣站倒渣。铁水倒罐站内一般设有二条运输线和与其垂直布置的受铁坑(又叫铁水坑位于铁水线下面)，一个受铁坑有两个铁水转注位置。

在高炉和转炉中间应该增加铁水预处理工序，进行脱硫或同时脱硫脱磷处理。我国在生铁矿资源利用方面，还发展了提钒，提铌等。预处理程度和数量决定于原料条件和产品质量要求。在车间工艺设计中，要根据产品设计规定的预处理产量，并适当留出扩大预处理比例的余地。

当前，最有效的处理方法是喷粉处理。例如脱硫用石灰粉配加少量石灰石粉。脱磷有石灰系和苏打系两类，各有优缺点。石灰系处理后渣较粘，可用机械扒渣法除渣；苏打系处理时渣稀，用真空吸渣法除渣效果较好。

图4.1 混铁车供应铁水

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图4.2 倒渣站扒渣机布置

图4.3 铁水预处理站

4.1.2 废钢

废钢的供应有两种布置方式：1)在原料跨的一端设废钢工段，废钢由火车或汽车运入，用电磁盘吊车装入废钢料斗，称量后待用；2)当加入转炉的废钢量大时，特别是大型炼钢厂，在原料跨一端的外侧另建废钢间(一般垂直于原料跨)，在废钢间内加工处理后的废钢装入料斗并称重，然后，料斗由地面或高架台车送进原料跨待用。

废钢应尽量分类存放，特别是含合金元素的废钢更应注意分类存放。对废钢中的易爆炸物和封闭容器要十分注意清除及处理，保证生产安全。

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废钢堆场的面积决定于废钢储存定额，当企业内有自己的废钢加工站时，可考虑储存1～3日，否则需储存10～15日。废钢堆场面积A（m2）可按下式估算：

AQx

1.2H式中 Q——每日所需废钢量，t/d；

x——废钢储存定额，d；

H——废钢储存允许高度，有坑时包含坑的深度，可按平均堆高1.0～1.2考虑；

——废钢堆积密度，t/m3,可参考表4.2选取。

废钢料斗容积的大小决定于每炉废钢的加入量。对于废钢比较大的大型转炉，也可考虑分成几个料斗。但一般是废钢一次一斗装入。废钢料斗容积V（m）计算式如下：

qV

nf式中 q——每炉加入废钢量，t；

n——料斗装满系数，取0.8；

3

f——每炉加入废钢的斗数；

——废钢堆积密度，t/m3。

表4.2 不同类型废钢的堆积密度 t/m3 废 钢 类 型 切削及捆扎的轻废钢 中小型废钢 重废钢 生铁块 料 场 内 1.1～1.7 1.8～2.5 3.2 3.0 料 斗 内 1.0～1.5 1.5～2.2 2.8 2.7 4.1.3 散状材料的供应

氧气转炉散状材料包括石灰、白云石、萤石、铁矿石、氧化铁皮、焦炭等。品种多，批量小，批数多，要求迅速、准确、可靠地供料。供应系统包括散状料堆场、地下(地面)料仓、由地下料仓送往主厂房的运料设施、转炉上方高位料仓、称量和向转炉加料的设施。

为保证转炉正常生产，应设散状料堆场。大型转炉炼钢车间一般自设散状料堆场，并尽可能靠近转炉。此外，还有与炼铁车间或转炉车间石灰窑料场共用的。其布置方式可根据外部供料条件和总图布置确定。各种散状材料的储存量可根据具体情况按1O～3O天考虑。

转炉车间大多在靠近主厂房附近设置地下料仓，它兼有部分储存和转运作用。地下料仓有地下式、地上式和半地下式三种，以前者较多，可便于火车或汽车或运输带自动卸料。料仓的容积和个数，决定于各种原料的贮存量及分批堆放的要求。各种原料的料仓容积可按下式计算：

Vbk每种原料每天消耗量贮存天数

0.8该种原料的堆比重29

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在计算各种料仓的尺寸时，其长度要与铁路车皮的长度相适应，其宽度要保证料仓下部锥形部分的倾角（与水平的夹角）必须大于各种原料的自然堆角，以保证卸料方便。

各种散状料储存天数视具体情况而定，其中石灰料如本厂自产，以8～24h的储量即可，若外运入石灰一般为2～3天，以防变质。

从地下料仓向高位料仓供料的方式，对大中型转炉车间多用全胶带运输。采用运输带的优点是：结构轻便，运输能力大；工作可靠；有利于自动化；原料破损少。如图4.4所示。采用全胶带运输时往各高位料仓布料，可用可逆活动胶带运输机或胶带卸料机。由于全胶带运输占地面积大，中小转炉车间由地下料仓向高位料仓的供料方式还有：皮带(或垂直提升机)-振动管运输、翻斗提升机-胶带运输，斜桥料车-胶带运输等。各种运输设备能力，一般按每日工作一个班(约7h)来考虑。

图4.4 全胶带上料系统

设置高位料仓在于起到临时储料的作用，并利用重力方式向转炉及时和可靠地供料，保证转炉正常生产。

表4.3 各种散状材料的堆积密度和自然堆角

散 状 材 料 石 灰 白云石 萤 石 磁铁矿 赤铁矿 烧结矿 氧化铁皮 焦 炭

30

堆积密度/（t·m） 0.8～1.1 1.7 1.7 2.5～3.5 2.1～2.4 1.7～2.0 1.9～2.1 0.6 -3自然堆角/（°） 30～35 40 45 45 45 30～35 45 湖南工业大学专科毕业设计

从炉上料仓向转炉加料的主要设备包括电磁振动给料器、称量漏斗、汇总漏斗以及加料溜槽等部分，它们均布置在转炉跨的高架厂一房内，依各个设备的标高要求分别设置在各层平台上。其供应系统如图4.5所示，应保证散状料分批定量且按顺序向转炉加料。

称量漏斗供称量散状料用。一般大型转炉采用分散称量，而中小型转炉则采用集中称量或分散称量和集中称量相结合的方式。分散称量的优点是称量的准确性高，便于操作和控制，特别对于临时补加料较为方便；而集中称量则称量设备少，布置比较紧凑。称量一般采用电子称，其漏斗容量由该种原料的批料(最大)加入量决定；由此选定相应的电子称量程。

汇总斗的作用是不同种类的散状料汇总暂存，其容量根据批料最大加入量选取。这样，当批料经称量之后，可以不经称量漏斗贮存而预先落入汇总斗暂存，需要时，打开汇总斗的阀门，批料在很短时间内即可加入转炉，从而缩短了加料时间，并可适应转炉吹炼时间短以及批料加入之间隔时间亦短的特点。所以，汇总斗的作用是汇总批料，集中一次加入散状料。也有不经汇总斗，直接由称量漏斗连续地加料，但其批料所需的全程时间就很接近于各次批料之间的间隔时间，势必影响转炉正常的加料操作。

图4.5 散状料和铁合金供应系统图

在布置该系统时，先以加料流槽的下口置于烟罩的蹄形段为起点，以不妨碍活动烟罩提升为原则，根据各个设备的尺寸和必要的操作空间要求，依次向上反推来决定有关尺寸。加

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料溜槽和转炉中心线的夹角一般≤4O°。 4.1.4 铁合金供应系统

它包括铁合金贮料间、转炉跨铁合金料仓及其输送设施，以及由料仓向钢包的加料设施。 (1)铁合金贮料间 专为贮存铁合金用，一般按铁合金牌号和品种分类堆放，其贮存面积主要决定于铁合金的日消耗量、堆积密度及贮存天数，堆积密度可参考表4.4数据。有时，铁合金的块度不合要求，还应考虑铁合金的破碎问题。铁合金从贮料间运入转炉车间炉子跨可以采用汽车(料罐)或火车运输，再用吊车把铁合金卸入铁合金料仓内。也有的大型转炉车间采用类似于散状料系统的“地面料仓-皮带-炉上料仓”的方式。

表4.4 铁合金的堆积密度

铁 合 金 FeSi(Si45) FeSi(Si75) MnFe(Mn76) SiMn(Si20，Mn65)

高碳FeCr 低碳FeCr FeW FeMo FeV(V40)

FeTi(Ti20) FeNb(Nb50) FeB(B15) 镍板 Al

堆积密度/(t·m)

2.5 1.5 3.5 3.0 4.0 3.0 7.2 4.7 3.5 3.0 3.2 3.1 2.2 1.5

-3

(2)炉上料仓及其运输和称量设施 典型的大型转炉车间铁合金供应系统如图4-9所示。铁合金从料仓中用电磁振动给料器卸入称量漏斗，经称量后卸到皮带运输机上，然后借它把铁合金运到中间料斗，再通过电磁振动给料器运到或直接卸入铁合金溜槽，落入钢包内。此种系统工作可靠，运输量大，机械化程度高，特别适用于铁合金用量大的情况。 4.1.5 转炉渣罐的转运

转炉渣罐的转运有两种方式：（1）在原料跨内转运，渣罐运输线一般与废钢线在跨间的同一端或为贯通线；（2）转炉容量大、渣量大时，可将渣罐车横穿原料跨，在主厂房之外的中间渣场倒运或处理。 4.1.6 原料跨厂房尺寸的确定

原料跨厂房的长度为铁水供应区，废钢供应区和转炉加料区三者长度之和，并加入两端检修吊车所需的长度。

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原料跨厂房的宽度取决于转炉容量及工艺布置，在21～27m之间。若采用混铁车，取决于兑铁水、加废钢以及受铁坑所占的宽度。

原料跨厂房的高度：

兑铁水吊车轨面标高应保证能把铁水包中的铁水全部兑入转炉，如图4-6所示。此时铁水吊车的轨面标高H为：

Hh1h2h3h4

式中 h1——铁水吊车的升高极限，m； h2——安全距离，一般取1m；

h3——铁水包兑铁水时（例如最高位置，铁水包约倾翻100°左右，转炉约45°左右），铁水包耳轴中心至转炉耳轴中心的距离，m； h4——转炉耳轴中心标高，m。

图4.6 铁水吊车轨面标高及转炉中心线

与厂房柱列线间的距离a的示意图

本设计将混铁车和废钢场布置在加料跨的两端，中间为转炉前方操作区。 加料跨厂房尺寸的确定

(1) 加料跨采用单跨布置形式；

(2) 废钢间的布置，其布置在加料跨的一端； (3) 加料跨厂房尺寸的确定。

1）吊车轨面标高27m。 2）加料跨宽度为24m。 3）加料跨长度为216m。

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4.2 转炉跨间布置

转炉跨是炼钢车间主厂房的主要跨间。跨内主要布置有转炉及其倾动机构、氧枪和副枪的升降及更换系统、散状材料供应系统、铁合金的供应和烘烤、烟气净化回收系统、出钢和出渣及转炉内衬拆修等设备和设施。 4.2.1 转炉位置的确定

氧气顶吹转炉车间内，转炉通常是靠厂房柱子纵向排成一行。确定转炉位置主要是确定转炉在厂房纵向上的位置和几座转炉之间的距离、转炉中心线与厂房柱子纵向行列线的距离。

4.2.1.1 转炉中心线与厂房柱子纵向行列线距离a的确定

图4.7所示a值的大小应该考虑两方面因素，一是为了满足氧枪升降机构的布置，希望a值大些；一是向炉内兑铁水时，a值小些较为方便，所以a值必须满足这两方面的要求。

a值与图中其他尺寸的关系为：

aRr(l1l2l3)

式中 R——转炉倾动到接受铁水的位置，一般取倾动角=30°～45°时炉口内缘（新炉衬

时）与直立转炉中心线的距离；

r——铁水包内铁水全部兑入转炉（倾角为104°左右）时，包嘴前缘与铁水包耳轴中

心线的水平距离；

l1——厂房纵向柱列中心线与吊车轨道中心线的距离； l2——兑铁水吊车主钩中心线至吊车轨道中心线的极限尺寸；

l3——向转炉兑铁水时，吊车主钩中心线至其水平极限位置的富余尺寸。

表4.5是国内已投产的不同吨位转炉其中心线与厂房柱子纵向行列线的距离a值的大小，可供参考。

表4.5 不同公称吨位转炉的a值

公称吨位/t 50 1.15～1.25 120 1.75 150 1.90 210 2.10 300 2.70 a/m 本设计a的取值为2.5m

4.2.1.2 转炉耳轴中心线标高的确定

转炉耳轴中心线的标高H必须保证炉下钢包车、渣罐车顺利通行。在转炉转动360°时，转炉不致与钢包相碰的条件下尽量降低标高，以减少厂房高度，节约投资，缩短出钢钢流长度，减少钢水的二次氧化。表4.6是国内已投产顶吹转炉耳轴中心线标高的数值。

表4.6 国内转炉耳轴中心线标高值

公称吨位/t H50 8.0～8.15 120 10.40 150 10.95 210 10.35 300 12.30 /m 耳轴中心线的标高是按转炉的最大回转半径高出炉下钢包一定安全距离来确定的。当采

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用下修转炉炉衬时，还要考虑到炉底车和修炉车的通过和在炉下操作。如图4.7所示，转炉耳轴中心线标高H（m）的计算如下：

图4.7 转炉耳轴中心的标高H

Hh1h2h3R

式中 h1——钢包车的台面标高，m；

h2——钢包车的台面至塞棒最到点（采用滑动水口时为钢包的上沿）的距离，m； h3——钢包最高点到转炉最大旋转位置的最小安全距离，一般取0.2～0.3m，若考虑

到为改造成顶底复吹转炉和扩大钢包时留有余地，可取0.3～0.5m；

R——转炉最大回转半径，m。可用下述方法确定，如图4-13示，当OA＞OB时，

ROFOAAF；当OA＜OB时，ROEOBBE。

2222参考国内耳轴标高的值，取本设计耳轴中心线标高为12m。

4.2.1.3 转炉在主厂房纵向的位置

氧气顶吹转炉车间，一般都是把转炉集中布置在转炉跨纵向的中央位置。这样可以使加料跨的两端分别布置混铁炉工段或混铁车倒罐站和废钢工段。这种布置方案，向转炉供应铁水、废钢及钢水浇铸吊运钢包的距离较短，减少车间设备相互干扰。

转炉之间的距离根据转炉吨位的大小，倾动机构所占面积、高位料仓的情况，炉前操作条件和厂房柱子间距离来确定。同时还要考虑两座转炉同时吹炼时，互不干扰，有足够的作业面积。不同公称吨位的转炉中心线的间距可参考表4.7。

表4.7 不同公称吨位转炉中心线的间距

转炉座数及公称吨位/t 转炉中心距/m 2×50 18 2×120 24 2×210 30 3×300 27～30 本设计采用一吹一的方案，其设置在转炉跨纵向的中心位置。 4.2.2 转炉跨各层平台标高的确定

从炉下钢包车行走线的轨面起，要布置转炉、氧枪、副枪、烟气净化系统、供料系统等有关设备。为了布置、操作和检修这些设备，需要在不同的标高上设置工作平台。按照作业系统和工艺操作要求，一般需要设置转炉操作平台、散状材料平台、烟气净化系统平台、氧枪平台、副枪工作平台以及其他特殊需要的平台等，如图4.8所示。

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4.2.2.1 转炉操作平台

转炉操作平台包括炉前与炉后操作平台，供冶炼操作取样、测温、开堵出钢口、挡渣出钢、补炉和进行脱氧加合金料等操作使用。

操作平台标高取决于平台下通过钢包车外缘的标高和耳轴的标高，同时在转炉倾动90°时，操作人员能顺利地进行人工取样和观察炉况。因此，要求操作平台的标高与耳轴标高相差不要过大和过小，一般波动在800～1500mm范围内。大吨位转炉取上限，小吨位转炉取下限。表4.8是不同吨位转炉平台标高范围。

表4.8 不同吨位转炉平台标高

公称吨位/t 操作平台标高/m 50 7.0 120 9.00 210 9.4 300 10.80

图4.8 转炉跨主要平台示意图

该设计的操作平台标高为10.5m。

4.2.2.2 散状材料系统平台

散状材料系统的平台布置与供料方式有关，对于大、中型氧气顶吹转炉车间一般应有三层平台。

(1)加料溜槽平台。它用来检修加料溜槽。平台的标高应低于溜槽口，以便操作。本设计取值为30m。

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(2)称量漏斗平台。它供检修称量漏斗、阀门或给料器用。其标高应根据称量漏斗、高位料仓给料器的尺寸确定。本设计取值为35m。

(3)高位料仓平台。它供检修高位料仓、检查存料情况及检修运料设备用。其标高一般与料仓口标高相同。本设计取值为40m。

4.2.2.3 氧枪系统平台

对大、中型车间应设三层平台。

(1)氧枪口平台。用来检修氧枪孔密封装置或清除氧枪粘钢。其标高应与烟罩上的氧枪插入孔标高相同。本设计取值为

(2)氧枪传动机构安装平台。其标高取定于氧枪长度、行程以及传动机构的尺寸和类型。 (3)氧枪软管平台。用于安装氧枪的软管、给排水管道及与软管的接头阀门。其标高位于氧枪管身上的软管接头行程的中点处。

4.2.2.4 副枪平台

副枪的升降传动机构、副枪检修、探头贮备、更换、杯样的风动输送等作业都应设有相应的平台。

4.2.2.5 烟气净化系统平台

烟气净化系统应有供清灰、检修设备用平台；汽化冷却汽水分离器、蒸汽包应设有相应的平台。采用未燃法净化回收系统时，应有供安装、检修活动烟罩传动设备及密封设施的作业平台以及供活动烟罩移出停位的平台。从以上看来，在转炉跨的不同标高上需要设置许多平台，实际上有不少平台可以共用，或采用局部平台。

设计时应根据具体情况考虑。尽量简化平台的布置，以节省投资。 4.2.3 转炉跨厂房尺寸的确定

转炉跨厂房尺寸包括长度、跨度和高度。

4.2.3.1 转炉跨长度的确定

转炉跨的长度是由转炉的座数、转炉中心线之间的距离和两头空跨的长度来确定的，即：

转炉跨长度=(转炉座数一1)×转炉中心线间距离+两头空跨的长度

实际上转炉跨的长度一般都小于加料跨和浇铸跨。也可以与加料跨或浇铸跨长度取齐。 转炉跨的总长度一般与原料跨长度取齐。但是，其中高架厂房除转炉所在的部分外，在跨间的一端还应有长度如12～24m的厂房作为更换氧枪之用。转炉跨其它部分的厂房则可以与原料跨厂房同高。本设计转炉跨的长度设为216m。

4.2.3.2 转炉跨的跨度确定

从操作方面考虑，转炉跨应有足够的跨度，便于双面操作。从转炉跨设备布置考虑，转

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炉跨必须能布置下烟气净化系统设备、上料系统设备、吹氧系统设备、副枪系统设备等，主要取决于转炉的位置、倾斜烟道占用的宽度，同时结合氧枪、副枪、料仓胶带运输机的布置和设备维修时通行所占用的作业面积。转炉跨的跨度一般为12～24m，主要依据转炉容量大小和该跨内各设备的布置要求来确定。本设计的取值为24m。

4.2.3.3 转炉跨厂房高度

大、中型车间的转炉跨是主厂房最高、单位建筑面积投资最多的跨间。转炉跨的高度取决于吊运氧枪吊车的轨面标高。可参考以下情况考虑。

(1)氧枪要有足够的长度，以保证炉役后期，炉底被侵蚀下降的情况下，能够正常吹炼。 (2)氧枪要有足够的上下行程，以保证能够顺利的从烟道氧枪插入孔提出，进行清渣和更换。

(3)确定吊运氧枪吊车轨面标高的一些因素和数据为：操作平台标高、转炉耳轴标高、炉口标高、烟道氧枪插入孔标高、喷枪行程上限标高以及氧枪本身的各部位尺寸等。但也要参考同类型生产车间的实际数据。

炉子跨吊车轨面标高：

1）只设有氧枪系统时 当转炉只有氧枪系统时，炉子跨的吊车轨面标高H(m)取决于氧枪卷扬系统导向轮中心线的高度见图4.9和下式。

1-氧枪；2-副枪

图4.9 氧枪总长和行程示意图

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Hh1h2h3h4h5h6

式中 h1——氧枪在最低位置时喷头端面标高，它与炉役后期老炉钢液面至喷头的距离h0有

关,h0又由氧枪点火所需距离来决定，一般取h0=0.2～0.5m，大炉子取上限，小炉子取下限；

h2——氧枪最大行程，m，由相关设备具体尺寸决定，为便于吹炼后期提起活动烟罩观

察火焰，此时烟罩下缘至炉口距离一般取0.35～0.55m；

h3——氧枪孔密封口上缘至氧枪喷头上升到最高点位置的高度，为便于换枪和清渣，

一般取0.8～1.0m；

h4——氧枪总长，m；

h5——氧枪小车上升到最高点时氧枪吊环中心线至氧枪卷扬系统导向轮最高点的距

离，并留出适当的安全距离，m；

h6——吊车钩的极限位置至吊车轨面的距离，m。

2）同时设有氧枪和副枪系统时 此时炉子跨的吊车轨面标高是以副枪卷扬系统的导向轮最高点来确定。决定吊车轨面标高的各个因素与上述只设氧枪系统时基本相同。不同处有两点：一是副枪探头需插入熔池钢液面下一定深度，取O.3～O.6m。二是由烟道副枪出口处上沿至副枪上升到最高点端头端部的距离，应包括副枪孔压盖装置、清渣装置、接样装置、切割装置、拔脱探头装置以及探头装配平台等，可根据具体装置尺寸决定。

4.3 精炼跨间布置

4.3.1 炉外精炼技术的选择

4.3.1.1 炉外精炼的功能

精炼设备与工艺能够完成的冶金功能可概括如下：脱气(脱氢、脱氮)，脱氧，脱硫，清洁钢液(减少非金属夹杂物，提高显微清洁度)，脱碳(冶炼低碳、超低碳钢种)，真空碳脱氧，调整钢液成份(微调与均匀最终化学成份)，调整钢液温度。

4.3.1.2 选择炉外精炼技术的依据

选择精炼工艺，应考虑产量(及炉子容量)、钢的质量、钢种的特性以及采用炉外精炼的经济效果，其中尤以适应钢的质量要求为首要目的。有的炼钢车间为了适应多种钢的需要甚至设有两种以上的炉外精炼设备。

(1)几乎任何一种精炼工艺均需有钢水的搅拌以促进渣钢反应，均匀化学成份，均匀钢水温度以及加速添加料的熔化与均匀化。所以搅拌已成为精炼过程的必备手段。最常用的当推真空或非真空下的钢水吹氩搅拌处理，这也是钢水连铸之前必不可少的预备处理。不论是普碳钢类的连铸或特殊钢种连铸，也不论钢水量的大小均应进行钢包吹氩。

(2)真空精炼(或称钢水真空处理)对脱除气体最为有利，尤其对脱氢甚为有效。真空处理可以使大部份特殊钢脱氢、脱氧，脱除部分氮和降低夹杂，并且可以在真空下脱碳生产超低

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碳钢种。真空处理(包括DH、RH、VD)中DH、RH占有优势。DH设备较复杂，而且是间断性的，部分钢水交替经受处理，80年代以来采用者减少。而RH设备仍在发展，目前RH多于DH设备。

在日本，一些工厂多采用RH处理，无论电弧炉或转炉钢水大多采用初炼炉(EAF或BOF)→LF→RH→连铸流程。

在精炼效果上RH较优于VD，尤其RH更适合于超低碳钢种的精炼。由于现代RH装置的真空室高度达10m以上(比RH发展初期的真空室高度增大了)，能适应于精炼低碳钢时钢水的剧烈喷溅。故国内外许多生产硅钢、工业纯铁、深冲钢，镀层板等超低碳钢种的转炉厂大多采用RH法。对于一般特殊钢来说，采用VD处理均可满足要求，但须保证要求的真空条件，且与吹氩搅拌(控制吹氩流量以供适当的搅拌强度)相配合可得到良好的效果，在达到钢水质量要求条件下，VD法设备与操作及维修均较简单、容易，而且也不需要特种高质量耐火材料，故基本投资和日常操作费用均低于RH设备。

(3)真空吹氧脱碳，由日本发展的钢水循环真空处理过程吹氧脱碳RH-OB是真空下吹氧脱碳法的一种，此外还有RH-PB法，它是循环脱气过程中吹入粉剂，二者都是RH发展多功能的成功技术。前者的有效的脱碳功能使之更适于冶炼超低碳钢种，初炼炉可为转炉或电弧炉。

(4)VOD与AOD炉则是针对熔炼不锈钢发展起来的炉外精炼技术。前者又可与VAD设备联合，组成VOD—VAD两用装置，共用一套真空抽气系统和真空室(真空罐、坑)，使总体设备简化，既可以减少厂房面积，又可以适应不同钢种的工艺需要。我国特殊钢厂引进和自行设计制作的该种设备多是这种联合型式的。

有了这两种精炼技术之后，使不锈钢熔炼工艺为之改观，以EAF为初炼炉经VOD或AOD二次精炼，使熔炼超低碳型不锈钢更易成功。不仅提高Cr回收率，且节约低碳，微碳合金，降低炼钢成本，成为熔炼超低碳型不锈钢工艺的必用设备。

(5)具有电弧加热功能的精炼设备(精炼炉)。常用者有三种：ASEA—SKF钢包炉，LF型钢包炉，VAD真空加热脱气装置。由于具有加热调温作用，一则可以减轻初炼炉出钢时钢水提升的负担，使初炼炉发挥高生产率的特点(高功率，超高功率电炉的快速熔化与氧化精炼，转炉缩短吹炼时间)，二者使连铸可获得适当的浇注温度，使熔炼与浇注之间得到缓冲调节作用，提高连铸率与钢水收得率。

在有真空精炼的LF炉(LFV)情况下，三种方法的精炼效果基本上相近，而LF炉的设备与操作则简单得多，其投资几乎为其余二种的一半。故自1971年日本首先开发LF(LFV)以来，到1985年全世界已有47台，其中36台在日本。至90年代初全世界建设的LF精炼炉已171台，在各种加热精炼法中占绝对优势，目前各国新建LF炉的数量仍在增加。

(6)炉外精炼时调整钢水温度(即补偿热损失)的技术。钢水精炼过程中散热量较多，为了适应后期浇注的需要，补偿热量损失十分重要，上述几种带电弧加热的设备是电加热方法的一种，此外还有直流电弧加热与等离子弧加热方法。钢包中用化学热加热方法具有设备简便和热效率高的优点，而且升温较快。CAS—OB是化学法加热成功的技术，还有与之原理基本

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上相同的LT—OB、IR—UT方法。CAS—OB升温速度可达5～10℃/min。

CAS—OB法的发展比较受到重视，使用效果也很好。CAS—OB特别适用于转炉钢车间，与转炉和连铸配合生产低碳钢种是适当的。

精炼炉在炼钢车间的工艺布置原则：要使整体工艺流程通顺，避免吊运钢水或钢包车运行中的干扰；精炼炉与初炼炉之间的距离不宜过长，以减少钢水运输路途和途中降温。此外，还须考虑到真空系统（真空抽气管道与蒸汽喷射泵、冷却水等）的位置，真空系统的管道可能设于炼钢车间之内或设于车间厂房之外，视设备位置情况而定，应尽量缩短管道长度。

精炼炉在车间里的布置，因车间结构型式可有不同类型。有的各精炼工位布置在炉子跨，有的位于出钢—浇铸跨间内。新建炼钢车间精炼炉单设一跨间，介于初炼炉跨间与浇铸跨之间。此布置型式中按生产流程顺序平行布置三跨间组成冶炼—浇铸整个系统。精炼跨尺寸视设备与工艺布置情况及工艺要求确定。 4.3.2 钢水吹氩处理

4.3.2.1 钢水吹氩处理的功能

钢水吹氩搅拌与电磁搅拌比较，前者设备简单，设备费用低廉，易于控制。近年来在电弧熔炼过程中亦从炉底吹入氩气，可以促进炉料熔化及均匀钢水温度和成分，并缩短熔炼时间。广泛适用于转、电炉冶炼各钢种。

初炼炉出钢后，钢包中吹氩处理有以下功能： (1)均匀钢水温度和成份；

(2)钢水循环运动促进渣—钢间反应，有利于脱硫和熔渣吸收夹杂；

(3)由于强制钢水运动，在各种有加热功能的钢包精炼炉上有利于加强对流传热，提高加热升温速度和热利用率，加速熔化造渣料和合金料。

4.3.2.2 吹氩设备布置

钢包吹入氩气有两种方法：①吹氩枪由钢包上口插入至距包底一定距离，一般吹氩枪插入位置应是熔池中心部位。②通过装在钢包底部的透气砖(塞)，有各种形式的透气塞(砖)。一般在炉子出钢开始时随即通氩，以预防钢水在透气砖处冷凝堵塞透气孔。有的厂认为从出钢开始到出钢完毕并吊运到精炼工位这一段时间(约10′～20′)不会堵塞透气砖，自精炼开始再吹氩即可。

（1）钢包中吹氩点的位置

从顶部插入吹氩枪时，一般是从钢包中心部位插入。(而理想位置应偏离中心，在1/2钢包半径位置)。从钢包底部嵌入透气砖吹氩时，透气砖的位置一般是在钢包水口的对侧，位于钢包底部半径的1/2处。吹氩透气砖数(吹氩孔数)：100t以下钢水包设一个，200t以下设二个，≥300t钢包设三个。

（2）钢包吹氩设备布置

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1)吹氩枪吹氩。吹氩枪装在固定立柱上，有可升降与旋转的横臂握持枪体(外套耐火砖)插入或提出钢水，应设置固定枪位机构。出钢完毕，将钢包吊运到吹氩站或开动钢包车到吹氩站。因此，后一条件下吹氩站必须设在各台炉子出钢线上，立柱在铁路线的一侧，专供一台炉子出钢后使用，其布置如图4.10所示。

图4.10 顶吹氩处理站工艺布置

2)钢包底吹氩。底吹氩时在出钢过程及运送途中都要通入氩气。如图4.11所示，设有

两个底吹氩操作控制点，一在炉旁(A点)便于出钢过程中控制，一在处理站(B点)便于控制处理过程。这两点之间送氩管路互相联锁和自动切换，以保证透气砖不被堵塞。

图4.11 低吹氩处理站工艺布置

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4.3.3 LF精炼炉

4.3.3.1 LF法的冶金功能

LF法的功能是在常压下埋弧加热，高碱度合成渣精炼和底部吹氩搅拌。如图4.12所示。钢水到站后将钢包移至精炼工位，加入合成渣料，降下石墨电极插入熔渣层中对钢水进行埋弧加热，补偿精炼过程中的温降，同时进行底吹氩搅拌。

如果配有真空盖可进行真空处理，则称为LF-VD精炼法。LF-VD法可以完成钢水再加热，调整温度，合金成分微调、脱气、脱氧、脱碳、脱硫和去除夹杂物等多项任务。如果在真空盖上再配以氧枪在真空下吹氧，还可以精炼超低碳不锈钢种。

LF-VD法具有功能齐全、设备简单、操作灵活方便等优点，因此在特殊钢、普通钢和铸钢生产中得到广泛应用，已成为我国生产纯净钢的主要炉外精炼方法之一。近些年，在转炉车间设置LF—VD炉的厂家越来越多。

LF-VD法通常由座包工位、加热工位和真空工位组成。可以先加热后真空处理，也可以先真空处理后加热。真空处理可采用真空室或真空盖，真空盖与带凸肩的钢包用耐热橡胶密封圈加以密封。

图4.12 LF法原理图

LF炉具有工艺灵活性强的特点(不同工艺组合)，对不同精炼要求的钢种可采用不同的工艺过程：

转炉钢水—LF(无真空)精炼一浇注

转炉、电炉钢水—LF(无真空)精炼—RH或DH处理—浇注 电炉钢水—LFV精炼—浇注

转炉作为初炼炉时，因原始含氢量较低，主要任务是脱硫与合金化，（一般情况下）则只进行埋弧、密封下加热进行还原精炼，吹氩搅拌即可，可使[S]≤0.005％，Σ[O]≤30×10。

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-6

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而电炉钢水（冶炼特殊钢）则应经过真空脱气精炼，钢水在较长时间的炉渣与真空精炼作用下，例如轴承钢的Σ[O]可＜20×10-6。

所以设计者要根据车间计划生产的钢种、各钢种生产批量的大小来选择工艺方案，进而确定熔炼设备的配置与容量选择，亦即解决精炼设备的选型问题。

4.3.3.2 LF炉设备与工艺布置

LF炉整体结构多为台车(钢包车)移动式，钢包由座包扒渣工位向固定于一定位置的加热炉盖、精炼炉盖处移动，分别完成各项工艺过程。有的还将LF精炼与喷粉处理相连接，即将喷粉设备也装设于钢包台车的移动线上，实现钢水的喷粉处理。或者因钢水质量要求不同，在同一条线路上有选择地通过几个精炼环节，得到需要的成品钢水。

图4.13是LFV精炼设备总体布置之一例，是具有多功能的成套精炼设备，包括除渣、加热换渣精炼、脱气及喷粉处理等工作位置。

LF炉在车间内的布置可有多种排放位置，视车间具体情况而定。设备布置的原则与其它方法的布置相同。

图4.13 LF精炼炉设备总体布置

4.3.4 钢水喂线处理

4.3.4.1 钢水喂线处理的冶金功能

钢水喂线处理工艺用在炉外精炼工序的最后环节，喂线的同时并伴有钢包底吹氩搅拌。 喂入线材有单一元素的(如喂铝线终脱氧)，有含合金粉料的包芯线，如CaSi合金线(含Ca～30％，Si～60％，Al～2％)、Fe—Ti、Fe—B、……等合金线。Ca-Si合金线用来脱氧和使夹杂物变性处理，其它合金线则主要是为了精确调整钢水成份。

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Ca-Si熔入钢水，使钢中高熔点Al2O3夹杂物变成低熔点的钙铝酸盐，可以防止连铸过程水口堵塞现象。Ca-Si合金使夹杂物球化，氧化物、硫化物均呈球状，改善了钢的各向异性。生产实践证明，喂线法钙的回收率高于喷射法；喂Ca-Si线可改善钢的浇注性能，而且过程温降较小，有利连铸生产；喂线与喷粉比较钢水吸氮量减少；由于Ca的利用率较高，耗氩量少，所以喂线处理比喷粉处理成本降低。喂线法加入合金时，合金元素收得率高于块状(或棒状)合金料投入钢包的方法。实际生产检验结果表明：转炉钢水钢包中喂线(Ca-Si)处理后，其多项质量指标达到优质钢水平，所以喂线处理成为转炉钢提高等级的手段之一。

4.3.4.2 喂线机的选用

按同时供线根数有单线机和双线机两种。喂双线时可喂同种材料的线，也可以喂不同材料的线。个别情况也有喂六条线的，这样就需要有三台双线机同时工作。

喂线机位置依工艺来确定，例如，当钢水真空精炼结束后喂线处理时，则设在真空处理工位(钢包真空处理坑)附近；当在LF炉中完成多项精炼操作时，其中也包括终脱氧与微量调整成份，喂线机即设在LF炉精炼工位近旁。所以这些精炼设备近处需留出足够的空地，除放置喂线机本体外，还应有适当的场地存放绕线盘。连铸生产时已向中间包喂线，中间包冶金比钢包处理更接近于浇注阶段，有其优越性，但如何使喂入中间包的合金料能均匀分配到各结晶器的钢中，使连铸各流钢坯成分完全一致，还有待于研究。

4.4 连铸跨间布置

4.4.1 连铸机的机型及主要工艺参数确定

由于冶金技术的发展，特别是炉外精炼技术已成为炼钢炉与连铸机之间的工艺环节，在连铸过程中采用保护浇注、中间包冶金、电磁搅拌、压缩浇注等技术，从而形成了一个较完整的净化钢水的生产工艺流程。在此条件下，机型对钢中夹杂物分布的影响正在逐渐减少。因此，连铸机除满足产量要求外，从生产率、铸坯品种质量、铸坯断面、降低连铸机高度、节省基建和设备投资等方面综合分折，以弧形连铸机较为优越，它仍然是当前主要的机型。

本设计选用弧形连铸机机型。

4.4.1.1 钢包允许的最大浇注时间

钢包允许的最大浇注时间，可按下列经验公式计算：

tmaxlgG0.2f 0.3式中 tmax——钢包允许的最大浇注时间，min； G——钢包容量，t；

f——质量系数，主要取决于对浇注温度控制的要求。

对要求严格控制中心偏析和疏松的钢种，钢水过热度要小，取f=10；对于要求低的钢种，钢水过热度可高一些，取f=16；一般则取f=10～12。

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本设计根据经验公式算得：tmax=

4.4.1.2 铸坯断面

lg2500.210=73min 0.3铸坯断面的形状和尺寸可依据下列因素确定。

（1）根据轧材品种和规格确定铸坯断面。通常小方坯或大方坯用来轧成线材和型材或带材，圆坯或方坯制成管材，板坯轧成薄板、中厚板及带材。

（2）满足产品质量要求。

（3）适应轧机的能力与成材要求尺寸。本设计选用板坯200×900mm，

4.4.1.3 拉坯速度

拉坯速度是以连铸机每一流每分钟拉出铸坯的长度来表示，m/min。通常，拉坯速度有两种含意：一种是理论速度，又称最大拉速，它受连铸机设备能力的限制；另一种是工作拉速，它受铸坯质量的制约。通常生产上所指的就是工作拉速。

（1）理论拉速

它是指连铸机在理论上所能达到的最大拉速。 (2)工作拉速。

在实际生产中连铸机不能按理论拉速vmax进行，为改善铸坯质量(如内裂、硫偏析、表面质量等)，应使用比vmax值小一些的工作拉速v拉坯。因此，通常所说的连铸机的拉速就是指工作拉速，即工作拉速是指连铸生产操作中能顺利浇注，保证铸坯喷量相对稳定的平均拉速。

我国一些工厂连铸机浇注普通钢种时常用的工作拉速参见表4.9。

本设计参照鞍钢三炼钢，工作拉速为1.65m/min, 工作拉速一般为最大拉速的0.90～95倍，所以最大拉速为1.83m/min。

4.4.1.4 连铸机的流数

一定容量的钢包允许的最大浇注时间是一定的，一定断面铸坯的工作拉速也是确定的，为了使一个钢包的钢水能在规定时间浇完，往往需要一台连铸机同时浇注几根(流)铸坯。

当一台连铸机只浇注一种断面时，其流数N的计算式如下：

NG tFv式中 G——钢包容量，t；

t——钢包浇注时间，min，一般t≤tmax(钢包允许的最大浇注时间)，由炼钢炉与连铸的工艺配合而定；

F——铸坯断面面积，m2； v——该断面的工作拉速，m/min； ——铸坯密度，镇静钢取7.6～7.8t/m3。

若是一台连铸机浇多种断面时，应分别计算流数，取计算结果中的最大流数为该连铸机

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的流数。

本设计的浇铸流数：

N250G==2 tFv730.20.91.657.6表4.9 连铸机浇注普通钢种时用工作拉速

铸坯断面类型及尺寸/mm 方坯或圆坯（直径） 90×90 100×100 120×120 130×130 150×150 180×180 200×200 220×220 240×240 250×250 85×125 125×165 140×210 160×220 板坯 150×(800～1050) 170×(700～1600) 210×(700～1600) (170，210，250)×(700～1600) (200，300)×(900～1550) (210，230，250)×(900～1930) 工作拉速/(m·min) 3.6 3.3 2.8 2.5 2.1 1.65 1.40 1.20 1.00 0.90 2.5 2.0 1.5 1.0 0.7～0.9 1.4～1.6 1.3～1.5 1.0～2.0 1.65 1.3～1.5 -1备 注 昆 钢 上钢一厂 武钢二炼钢1～3 武钢二炼钢4 鞍钢三炼钢 宝钢一炼钢 ###每台连铸机的流数确定后，还要确定每台连铸机的机组数目。一般以一流配一机的多机多流连铸生产方式较好，也可以板坯以2流、方坯以2～4流为一个机组。一机多流设备轻，有利于发挥设备的生产能力，要求高水平操作，否则其中一流出事故，有可能造成整个该机组停产。多机多流的可靠性饺好，但设备较庞大。本设计采用两台连铸机，两机两流。

目前，小方坯连铸机最多可浇12流，大多数为4～6流；大方坯连铸机最多浇8流，多数为2～4流；大板坯连铸机最多2～4流，多数用1～2流。

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4.4.2 连铸机生产能力的确定

连铸机的生产能力与炼钢炉的类别、容量和座数、冶炼钢种、炉外处理工艺、铸坯断面、铸机台数和流数、连浇炉数、连铸机作业率等因素有关，应根据炼钢厂的实际情况，参考设计一般原则，作具体计算后确定。

4.4.2.1 连铸机与炼钢炉的合理匹配和台数的确定

一般情况下，大容量的炼钢炉与大板坯、大方坯、大圆坯连铸机相匹配(当然也可与多流小方坯连铸机相配合)，小容量的炼钢炉配中小板坯、小方坯或小圆坯连铸机，这样容易使炼钢冶炼周期(以及炉外处理周期)和连铸浇注周期相配合，有利于实现多炉连浇，提高车间年产量。实现多炉连浇的主要条件是：

(1)严格控制所要求的钢水成分、温度和质量(氧化性、洁净度等)，并保持稳定，为此，必需配置相应的炉外钢水处理设备。

(2)炼钢炉冶炼周期(及炉外处理周期)与连铸机的浇注周期时间应保持协调配合。 为此，要求严密的生产管理和质量保障体系；既充分发挥设备生产能力，又使炉机有效地协调匹配，具体可在车间调度作业图表上合理安排。

(3)连铸机小时生产能力应与炼钢炉小时出钢量相平衡(一般连铸机应有10%～20%的富裕生产能力)。设计时，可从铸坯断面，拉坯速度，连铸机流数等方面调整。

(4)钢包、中间包和浸入式水口等寿命要长，更换迅速。应采用优质耐火材料，采取快速更换措施。

(5)连铸的后步工序如出坯、铸坯精整以及运输能力等要能满足多炉连浇要求。 连铸机台数的确定：按车间所规定的铸坯年产量和所选连铸机的实际产量，就可求出车间应配置的连铸机的台数(应圆整成整数)。

4.4.2.2 连铸浇注周期计算

连铸浇注周期时间包括浇注时间和准备时间，如下式：

Tt1nt2

式中 T——浇注周期时间，min；

t1——准备时间，min；指从上一连铸炉次中间包浇完至下一连铸炉次开浇的间隔，

一般方坯连铸机约15′～38′，板坯连铸机约25′～45′(高限用于调宽)；

n——平均连浇炉数，

t2——单炉浇注时间，min，它是指从中间包开浇至浇完的时间，若连浇则为nt2。 单炉浇注时间按下式计算：

t2G BDvN式中 G——平均每炉产钢水量，t；

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B——铸坯宽度，m； D——铸坯厚度，m； ——铸坯密度，t/m3； v——工作拉速，m/min； N——流数。

就提高连铸机产量而言，连浇炉数愈多，铸机产量愈高。但是考虑到连铸机抗高温蠕变能力(延长连铸机寿命)，以及合理调配、均衡组织生产，当前我国常用的平均连浇炉数大约为3～6炉(深冲铝镇静钢、低合金钢取下限)。

4.4.2.3 连铸机的作业率

连铸机的作业率直接影响到连铸机的产量、每吨铸坯的操作费用和投资费用的利用率。欲获得较高的作业率，必须采用多炉连浇。作业率按下式计算：

TTT1T2100%03100% T0T0式中 ——连铸机年作业率，％；

T1——连铸机年准备工作时间，h； T2——连铸机年浇注时间，h；

T3——连铸机年非作业时间，h，它包括表4.10中各项目； T0——年日历时间，8760h。

表4.10 连铸机的非作业时间

项 目 年度大、中修 定期小修 更换结晶器 等 待 内部故障 外部故障 合 计 比例/% 3.5～4.5 5.0～6.0 2.5～3.0 2.5～3.0 3.5～4.0 3.5～4.0 20.5～24.5 时数/h 307～394 438～526 219～563 219～263 307～350 307～350 1797～2146 备 注 停产大修，更换和清洗部件等 辊子对中调整，铲除飞溅废钢、检修等 3～4h/次 浇完后，连铸机准备好等待钢水 包括漏钢在内的连铸机故障 炼钢炉、吊车和钢包等设备的故障 连铸机年作业率一般为：小方坯连铸机60%～80%，大方坯连铸机60%～85%，板坯连铸机70%～85%。特殊钢连铸机作业率值可偏低一些。

4.4.2.4 连铸坯收得率

在连铸生产过程中，从钢水到合格铸坯有各种金属损失，它包括钢包和中间包的残钢，铸坯的切头切尾、氧化铁皮、短尺和缺陷铸坯的报废等。通过多炉连浇可以减少金属损失，提高铸坯收得率。计算式如下：

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W1100% GWY22100%

W1W2 YYY100% 12GY1式中 Y1——铸坯成坯率，%；

W1——未经检验精整的铸坯量，t； G——钢水质量，t； Y2——铸坯合格率，%； W2——合格铸坯量，t； Y——连铸坯收得率，%。

连铸坯收得率一般按年统计。铸坯成坯率和合格率分别可达98%和98%左右。连铸坯收得率：单炉浇注约96%，两炉浇注约97%，三炉以上浇注约98%左右。

4.4.2.5 连铸机生产能力的计算

连铸机的产量概念有二：一是连铸机的浇注能力，用理论小时产量表示；另一是连铸机实际产量，它受车间合格钢水供应条件、设备、管理和操作水平等诸因素的影响，亦即受连铸机所可达到的作业率的影响。因此，同样一台连铸机在不同条件的车间内配置时，其年产量往往有较大的差别。

(1)连铸机的理论小时产量。

Q60NBDv

式中 Q——连铸机理论小时产量，t/h；

B——铸坯宽度，m； D——铸坯厚度，m； v——工作拉速，m/min； ——铸坯密度，t/m3； N——流数。

各类连铸机的小时产量估算值如表4.11。 (2)连铸机的平均日产量。

A1440GnY T式中 A——连铸机的平均日产量，t/d； T——浇注周期，min； G——每炉的平均出钢量，t； n——平均连浇炉数；

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Y——连铸坯收得率，%。

表4.11 各类连铸机的小时产量估算

铸坯断面/mm 圆坯：80～160 小方坯：80～160 大方坯和工字梁坯：160～350 板坯：700×150～2600×300 2222每流能力/t·h 8～22 10～35 90～180 -1每台铸机能力/t·h 60～170 60～200 120～350 -1最多流数 8 8 2 (3)连铸机的平均年产量。

P365A

此外，为计算后步工序、辅助系统及起重机等的配备能力和通过能力，还要计算连铸机最高日产量和最高日浇注炉数。

最高日浇注炉数z：

z1440n TT最高日产量Amax(t)：

AmaxGYz

式中符号同前。T为等待（钢液）时间，min，是炉子冶炼周期与连铸周期的时间差。在总体设计时，应通过车间调度图表的合理安排，以尽量减少该时间差。 4.4.3 连铸机在主厂房内的平面布置

连铸机在主厂房内的布置形式有横向布置、纵向布置及靠近轧钢车间布置形式，本设计采用横向布置形式。

横向布置是指连铸机的中心线与厂房纵向柱列线相垂直，如图4.14。

图4.14 横向布置示意图

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4.4.4 连铸区域内的布置

（1）区域总宽度

连铸区域内的总宽度决定于浇注平台的总长度，这又决定于连铸机的台数和台间距。每台连铸机的宽度主要由连铸机的流数、流间距而定。当车间内连铸机为2台或2台以上时，一般采用同一浇注平台。通常连铸机的流间距值见表4.12。

表4.12 连铸机的流数和流间距

连铸机机型 流间距/mm 2～4流 900～1300 6～8流 中央两流间距：1500～2600 边上各流间距：900～1300 中央两流间距：1500～2600 边上各流间距：900～1300 - - 小方坯连铸机 圆坯连铸机 大方坯连铸机 板坯连铸机 1000～1300 1300～1600 3500～7500 浇注平台的长度要考虑到中间包车的长度及其布置，而连铸机的流数及流间距决定了中间包车的长度。通常中间包的浇注位置和烘烤位置之间要有约3m的距离，烘烤区至平台外沿要有约2m空隙。因此，对于要求多炉连浇和快速更换中间包的连铸机，每台连铸机配置2个中间包车和2个烘烤区，这样浇注平台的长度应为3倍中间包车长度加10～12m的安全距离。

计算两台连铸机之间距时，要以连铸机的最大宽度来考虑。为此，还要相应计算拉矫机区宽度、切割区切头输出坑宽度(切头由铸机一侧或两侧输出)、出坯辊道区宽度以及其两侧的检修走道。另外，引锭杆存放装置等。本设计的连铸跨度为24m

（2）区域的总长度

沿连铸机纵向布置是以钢水包回转台至冷床固定挡板止的全部在线设备，它决定了连铸区的总长度。设方坯连铸机的车间，其区域总长度小于板坯连铸机；高拉速连铸机所需区域总长度大于低拉速连铸机。本设计的连铸厂房长度为216m。

4.5 其它设备的选择

4.5.1 复合吹炼底部供气元件的选择与布置

最早是喷嘴作为底部供气元件。曾用过单管式喷嘴、双层套管喷嘴和环缝管喷嘴等。这些供气元件各有特点。后来又开发了多微管透气砖，也称多孔塞砖。

底部供气元件的布置对吹炼工艺的影响很大，气泡从炉底喷嘴喷出上浮，抽引钢液随之向上流动，从而使熔池得到搅拌。喷嘴的位置不同，其与顶吹氧射流引起的综合搅拌效果也有差异。因此，底部供气喷嘴布置的位置和数量不同，得到冶金效果也不同。从搅拌效果来看，底部气体从搅拌较弱的部位对称地吹入熔池效果较好。在最佳冶金效果的条件下，使用

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喷嘴的数目最少为最经济合理。若从冶金效果来看，要考虑到非吹炼期如在倒炉测温、取样等成分化验结果时，供气喷嘴最好露出炉液面，为此供气元件一般都排列于耳轴连接线上，或在此线附近。 4.5.2 钢包需用量

4.5.2.1钢包的设计

钢包是用于盛接钢液并进行浇注的设备，也是钢液炉外精炼的容器。 （1）尺寸确定 1）钢包容量确定 钢包容量取250t 2）钢包直径计算

钢包上口内径：Db0.6673p0.66732504.20m 钢包上口外径：D11.16Db1.164.20＝4.87 m 钢包下口内径：DH0.5673p0.56732503.57m 钢包下口外径：D21.01Db1.014.204.24m 3）钢包高度计算：

钢包内高：HbD24.24m

钢包总高：H21.112Db1.1124.204.67m 4）钢包容积：V0.673Db0.6734.20350m3

4.5.2.2钢包需用量计算

3车间需要的钢包数Q10的计算式如下：

Q10Q11Q12Q13 式中 Q11——车间每昼夜生产周转使用的钢包个数，Q11 Q12——车间每昼夜冷修的钢包数，Q12At； 24FAT1； 2460 Q13——车间备用的钢包数，取钢包总数的10%～20%； A——车间每昼夜出钢炉数；

T1——每炉钢使用钢包的作业时间，即周转时间（min），可参考表4.13数据； t——每个冷修钢包修理周转时间（h），参考表4-13中数据；

F——钢包使用寿命，视钢包容量、包衬材质及修砌方式等而不同，例如取20～50次

左右。

本设计使用钢包的容量为250t，根据表4-13选择T1=300min，t=40min,F=30，计算：

Q11AT137300==8 2460246053

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Q12At3740==2 24F2430Q13=20%Q=3 Q=

Q11Q80%12=13

表4.13 钢包作业时间表

项 目 1.使用周转时间 ①浇 注/min ②冷却、清理、装水口/min ③装色棒/min ④烤水口及待用/min 合 计 2.修理周转时间 ①冷 却/h ②拆 砖/h ③砌 砖/h ④烘 烤/h 合 计 钢包容量/t 30～50 30～50 70～90 10～20 40～50 150～210 6～8 2～3 4～5 8～10 20～26

80～120 50～70 90～120 20～30 50～60 210～280 8～10 3～4 5～6 10～12 26～32 150～200 70～90 120～150 20～30 50～60 260～330 10～12 4～8 8～10 12～14 34～44 ＞200 ≥90 120～150 20～30 50～60 260～330 10～12 8～12 12～16 14～16 44～56 4.5.3 渣罐（渣盘）和渣罐车

车间所需的渣罐（渣盘）数量Q20为：

Q20Q21Q22Q23

式中 Q21——车间每昼夜周转使用的渣罐或渣盘数量，Q21ZT2；

24 Q22——生产时常安放在炉下渣车上和其它指定位置上的渣罐或渣盘数(一般倒灌站

1～2个)；

Q23——车间渣罐备用数，约取总数的10%～15%；

Z——每昼夜车间生产需要的渣罐或渣盘数(先确定一炉或几炉渣装一罐，一般是1～

4炉渣装一罐，从而决定了渣罐的容积，再按每昼夜车间生产炉数即可算出昼夜需要数)；

T2—— 一个渣罐或渣盘的作业周转时间(外运渣罐与渣罐车作业时间基本相同)，

参考表4.14、4.15数据。

本设计采用每两炉装一罐炉渣，渣罐数量计算： Q21ZT2=

2437152=12 24 Q22=4，其中倒灌站停放两个，转炉停放一个，精炼停放一个。 Q23=15%Q=3

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Q21Q2219

85% 机动渣罐车所载渣罐系列有8、11、17、20m3等。

Q表4.14 渣盘周转作业时间

项 目 渣盘装上车 运行到渣场 卸下渣盘 冷 却 翻 渣 空渣盘装上车 运行返回 卸车待用 总的周转时间 项 目 换下或换上渣罐 运行到厂外停放场 停放冷却 运行到翻渣场 翻渣罐 处理难翻的渣罐 运行返回停放场 停放待用 运行至主厂房 总的周转时间 单 位 min/个 min min/个 h min/个 min/个 min min h 单 位 min/个 min min km/h min/个 min km/h min min h 表4.15 渣罐车周转作业时间

参考数据 2 10 120～180 15 6 20～60 15 30～40 10 6～8 参考数据 2 5～20 1 12～14 3 1 5～20 30 13～15 4.5.4 起重机的选用

炼钢车间各跨间、各场地(露天料场、仓库等)设置有许多不同起重能力和类型的起璧运

输机械，最常用的是可在厂房内、外设置的桥式起重机，又称吊车。其它还有轮胎起重机、履带起重机，斗式提升机，皮带运输机等，后两者多为运送散粒状料和给料使用。 起重机的选择依据是，根据工作场所与服务对象来选定起重机的类型，根据起重机的任务繁忙程度，即工作量的多少来选定其工作制度(轻、中、重、特重)类型和台数。 （1）起重机类型。根据起重机桥架结构和小车型式划分有：手动与电动单梁起重机，电动单梁悬挂式起重机，电动双梁桥式起重机，电磁桥式起重机，吊钩一磁盘一抓斗起重机(即三用起重机)，夹钳起重机等。露天作业场所则用电动门型起重机、露天栈桥用桥式起重机。 根据炼钢厂内生产场所与工作任务选择起重机的类型，在原料场和配料间多选用电磁、抓斗或料箱起重机等；炉前操作则用地面行走式或悬挂式装料机，兑铁水起重机，废钢装料机；出钢和浇注跨间使用普通桥式起重机或浇注专用起重机，连铸铸坯提升机等等。

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为了局部地区的需要，有的装设墙壁或立柱的旋臂起重机，在旋臂半径的工作范围内起吊重物，例如修砌钢包和中间包，以及短时堆存耐火材料或其它材料等。还有单轨起重机，其起重吊钩只能沿其吊挂轨道作直线或曲线运行。 （2）普通桥式起重机的基本参数

1)额定起重量Q(t)：是指吊钩所能吊起的最大质量，如果使用其它辅助取物装置和吊具(如抓斗、电磁盘、夹钳和盛钢桶等)时，也包括这些装置的自重。

2)提升高度H(m)：是指吊钩的最低位置刭最高位置之间的垂直距离，根据实际需要选定。 3)跨度LK(m)：是指桥式起重机大车运行轨道巾心线之间的距离。若厂房跨度为L，则L-LK=1.5或2.0m，由起重机设计制造厂因起重机的结构大小来决定。 4)工作速度v(m/min)：分为运行速度和提升速度。

a. 运行速度：指大、小车在驱动电机额定转速下水平运行的速度； b．提升速度：指提升机构在电机额定转速下吊钩上升的线速度。

5)工作制度(工作类型)：桥式起重讥的工作制度是表示各种机构可承受的繁忙程度。一般分为轻级、中级、重级和特重级四种工作制度。其机构的相对接合延续时间(即运转持续率

Jc%)，轻型为15%，中型为25%，重型为40%，特重型则为60%。

冶金车间主厂房内各生产跨间起重机的工作繁忙程度一般都较高，其昼夜利用系数、年利用系数都较大，因此，对起重机类型的选用大多是重级或特重级工作制度。一部起重机的结构特别是它的提升机构取决于它的工作制度，对厂房结构的要求又与起重机的工作特性有关，相同起重量的起重机其接合延续时间愈高，则起重机梁与厂房柱子等均应加强。另外，工作环境的要求将决定起重机的结构形式，例如有的是在露天环境下工作，有的是在厂房内高温作业区工作，不同环境因素均与选用起重机机型有关。

（3）起重机起重量的确定。起重机的额定起重量愈大则其价格愈昂贵(其价格随额定起重量Q、工作制度“%”和跨度LK的大小而不同)，同时也引起厂房建造费用的增减。所以原则上在同一跨间内应尽量不用或少用大起重量的起重机。例如：在生产中经常需用的起重量为Q1的工作次数占绝大多数，需要起重量为Q2的占很少数，而且Q2合抬；或改用其它工具。

但是必须注意，如果选用较小额定起重量的起重机，而造成工艺上的极端不合理，或者因此而限制了车间改装设备和生产的发展，就不应该单纯追求节省这一部设备的投资了。 转炉兑铁水超重机一般选用同级浇注起重机，也可以根据铁水量与兑铁水罐具体情况选用低一级的浇注起重机。

（4）起重讥台数的确定。在车间同一跨间内配置起重机的台数，原则上是按应完成的工作量及工作对象来确定。因而在同一跨间内起重机的型式和容量也可能是不一样的。还要考虑到在某一时间里必须同时工作的超重机台数，以及当某一台超重机临时因故停止工作所带给生产影响的大小，以及起重机的计划检修与生产计划安排的关系等。

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Q1，则应当选用较小起

重量Q1，而采取措施解决个别大件的吊运问题，如将大件解体，分别吊运；或使用二台吊车

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(5)起重机布置与设备布置的关系。一般双梁桥式起重机的宽度大约为5～6m，铸造起重机的宽度最大可达16m左右。因此，地面设备配置也要考虑到起重机的相互干扰问题，特别是两个作业同时进行，而分别需要各占用一台超重机时，如果它们的距离很近，则要注意地面上此两作业场地的间距，是否同时能容纳下两台起重机的位置，否则必须增大间距，或者在作业顺序的安排上加以解决。

在排列起重机位置时，应尽量使大容量起重机不要相邻，以减轻厂房结构。大容量起重机应位于其必须操作的岗位附近(如转炉兑铁水、电炉的顶装料或吊钢包出钢等作业)，小容量起重机则应布置在辅助作业区域和小重量装卸、搬运工作量较多的区域。另外，炼钢车间也有采用双层起重机布置的。此时，重型超重机多布置在上层，轻型起重机在下层，例如在出钢、浇注跨里必要时可考虑双层起重机布置，重型吊车只担负吊运盛满钢水的钢包，如吊钢包出钢，浇注钢水，转运钢包至连铸回转台等，而轻型起重机担负其它辅助工作。因为两种作业时间差别较大，所需起重能力差别也较大，双层布置就可以避免运行中的干扰。不过选用双层起重机布置时要慎重考虑，因为它会大大增加厂房高度和对强度的要求，起重机过高操作也不方便。

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5 辅助系统工艺布置

5.1 供氧系统

5.1.1 供氧系统工艺流程

氧气转炉炼钢车间的供氧系统是由制氧机、加压机、中压贮气罐、输氧管、控制闸阀、

测量计器、氧枪等主要设备组成。我国某钢厂供氧系统流程如图5.1所示。

图5.1 供氧系统工艺流程图

供氧系统主要设备如下：

(1)低压贮气柜。是贮存从制氧机分馏塔出来的压强为O.0392MPa左右的低压氧气，氧气柜的构造同煤气柜相似。

(2)压氧机。由制氧机分馏塔出来的氧气，氧压仅有O.0392MPa，而炼钢用氧要求的工作氧压为0.785～1.177MPa，需压氧机给氧气加压，氧压提高后，中压贮氧罐的贮氧能力也相应提高。

(3)中压贮气罐。加压为2.45～2.94MPa的氧气贮备起来直接供转炉使用。转炉生产有周期性，而制氧机要求满负荷连续运转，因此通过中压贮氧罐来平衡供求，解决了车间高峰用氧的问题。中压贮气罐由多个组成，其型式有球形和长筒形(卧式或立式)等。

(4)供氧管道。包括总管和支管，在管路中设置有控制闸阀、测量计器等，通常有以下几种：

1)减压阀。它的作用是将总管氧压减至工作氧压的上限。如总管氧压一般为2.45～2.94MPa，而工作氧压最高需要为1.177MPa，则减压阀就人为地将输出氧压调整到1.177MPa，工作性能好的减压阀可以起到稳压的作用，不需经常调节。

2)流量调节阀。它是根据吹炼过程的需要调节氧气流量，一般用薄膜调节阀。

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3)快速切断阀。这是吹炼过程供给氧枪的氧气开关，要求开关灵活、快速可靠、密封性好。一般采用杠杆电磁气动切断阀。

4)手动切断阀。在管道和阀门出事故时，用手动切断阀开关氧气。

氧气管道和阀门在使用前必须用四氯化碳(CCl4)清洗，使用过程中不能与油脂接触，以防引起爆炸。

5.1.2 车间需氧量计算

氧气转炉车间每小时平均耗氧量取决于车间转炉座数、吨位大小、每吨良坯(锭)耗氧定额和吹炼周期的长短。

氧气转炉吹炼的周期性很强，一般吹氧时间仅占冶炼周期一半左右。因此在吹氧时间内就会出现氧气的高峰负荷。故需根据工艺过程计算出转炉生产中的平均耗氧量和高峰耗氧量，以此为依据选择制氧机的能力(标态)m3/h和台数。

5.1.2.1 一座转炉吹炼时的小时氧耗量

A 平均氧耗量

平均氧耗量=炉产良坯量每吨良坯氧耗量定额60

平均吹炼周期3

式中 炉产良坯量—— 一般为炉产钢水量的98%，t；

每吨良坯氧耗定额——在生产实践中单位氧耗量(标态)一般波动在50～60m/t； 平均吹炼周期——指从本炉兑铁水到下炉兑铁水的时间，min； 60——换算系数，min/h。 B 高峰氧耗量

高峰氧耗量5.1.2.2 车间小时氧耗量

炉产良坯量每吨良坯氧耗量定额60

平均每炉吹氧时间A 平均氧耗量经常吹炼炉子数×每座转炉平均小时氧耗量

经常吹炼转炉座数炉产良坯量每吨良坯氧耗量定额60

平均吹炼周期 B 车间高峰氧耗量

指几座转炉同时处在吹氧期所需供应的氧气量，一般可以考虑两座转炉同时吹氧时间内有一半重叠，因此，车间高峰氧耗量就等于一座转炉高峰氧耗量的1.5倍。

该设计采用二吹一车间，转炉公称吨位为250t，良坯收得率92%，平均吹炼周期39min，平均吹氧时间18min，每吨良坯氧耗定额取60(标态)m3/t，则车间每小时氧耗量计算如下：

车间平均氧耗量(标态)：

125092%60Q平均6021230m3/h 3959

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车间高峰氧耗量(标态)：

Q高峰1.55.1.2.3 制氧机的选择

25092%606069000m3/h

18对于专供氧气转炉炼钢制氧机的生产能力必须根据转炉车间需氧量选择。

制氧机的总容量根据炼钢车间小时平均氧耗量确定，通过在制氧机和转炉之间设置贮气罐来满足车间高峰用氧量。在决定制氧机组的能力时，还需考虑制氧机国家标准系列。 目前我国可供氧气转炉车间选用的制氧机系列有：1000，1500，3200，6000，10000，20000，26000，35000(标态)m3/h等。

各种吨位氧气转炉配备制氧机时可参考表5.1中所列方案。

表5.1 不同吨位氧气转炉与制氧机匹配

转炉吨位/t 经常吹炼1座 50 1×6000 80 1×10000 120 20000 3×6000 2×10000 300 2×26000 全厂用 4×26000 全厂用 制氧机座 数及能力 经常吹炼2座 2×6000 2×10000 制氧设备的选择，除考虑转炉的用氧量外，还需要考虑车间其它工序的小额氧气用户，如铸坯切割、精整等。本设计采用2×35000m³/h供全厂使用。

5.2 净化回收系统

5.2.1 OG净化回收系统

图5.2 OG系统流程示意图

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图5.2是OG净化回收系统流程示意图。这是当前世界上未燃法全湿系统净化效果较好的一种。其主要特点为：

（1）净化系统设备紧凑。净化系统由繁到简，实现了管道化，系统阻损小，且不存在死角，煤气不易滞留，利于安全生产；

（2）设备装备水平较高。通过炉口微压差来控制二文的开度，以适应各吹炼阶段烟气量的变化和回收放散的转换，实现了自动控制；

（3）节约用水量。烟罩及罩裙采用热水密闭循环冷却系统，烟道用汽化冷却，二文污水返回一文使用，明显地减少用水量；

（4）烟气净化效率高。排放烟气(标态)的含尘浓度可低于100mg/m3，净化效率高； （5）系统安全装置完善。设有CO与烟气中O2含量的测定装置，以保证回收与放散系统的安全；

（6）实现了煤气、蒸气、烟尘的综合利用。

5.3 二次除尘系统及厂房除尘

车间的除尘包括二次除尘及厂房除尘。 5.3.1 二次除尘系统

二次除尘又称局部除尘。炼钢车间内需要经过局部除尘的部位如下： （1）铁水装入转炉时的烟尘；

（2）回收煤气炉口采用微正压操作冒出的烟尘； （3）混铁车、铁水罐等倾注铁水时的烟尘； （4）铁水排渣时的烟尘； （5）铁水预处理的烟尘； （6）清理氧枪粘钢产生的烟尘； （7）转炉拆炉、修炉的烟尘；

（8）浇铸过程产生的烟尘，如连铸拆除中间包所产生的烟尘； （9）辅原料分配和中转部位产生的粉尘。

局部除尘可根据扬尘地点与处理烟气量大小分为：分散除尘系统与集中除尘系统两种形式。图5.3为局部集中除尘系统形式。

局部除尘装置使用较多的是布袋除尘器。布袋除尘器具有构造简单，基建投资少，操作管理方便等优点。

布袋除尘器是一种干式除尘设备。含尘气体通过织物过滤而使气与尘粒分离，达到净化的目的。过滤器实际上就是袋状织物，整个除尘器是由若干个单体布袋组成。

布袋一般是用普通涤纶制作的，也可用耐高温纤维或玻璃纤维制作滤袋。它的尺寸直径在150～300mm范围，最长在10m以内。根据气体含尘浓度和布袋排列的间隙，具体选择确

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定布袋尺寸。

图5.3 转炉车间局部集中除尘系统

由于含尘气体进入布袋的方式不同，布袋除尘分为压入型和吸入型两种，如图5.4所示。 从图5.4a可以看出，布袋除尘器的主要部分由滤尘器、风机、吸尘罩和管道所组成；附属设备存自动控制装置、各种阀门、冷却器、控制温度的装置、控制流量的装置、灰尘输送装置、灰尘贮存漏斗和消音器等。以压入型布袋除尘器为例简述其工作原理。

图 5.4 布袋除尘器构造示意图

布袋上端是封闭的，成排用链条或弹簧悬挂在箱体内；布袋的下端是开口的，用螺钉与分流板对位固定。在布袋外表面，每隔1m的距离镶一圆环。风机设在布袋除尘器的前面，通

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过风机，含尘气体从箱体下部丁字管进入，经过分流板时，粗颗粒灰尘撞击，同时由于容积变化的扩散作用而沉降，落入积灰斗中，只有细尘随气体进入过滤室。过滤室由几个部分组成，而每个部分都悬挂着若干排滤袋。含尘气体均匀地流进各个滤袋，净化后的气体从顶层巷道排出。在连续一段时间滤尘后，布袋内表面积附一定量的烟尘。此时，清灰装置按照预先设置好的程序进行反吸风，布袋压缩，积灰脱落。进入底部的积灰斗中，再由排尘装置送走。

与压入型布袋除尘器不同的是吸入型的风机设在布袋除尘器的后面，如图5.4b。含尘气体被风机抽引从箱体下部丁字管进入，净化后气体从顶部排气管排出。

布袋除尘器是一种高效干式除尘设备，可以回收干尘，便于综合利用。但是无论用哪种材料制作滤袋，进入滤袋的烟气必须低于130℃，并且不宜净化含有潮湿烟尘的气体。

压入型布袋除尘器是开放式结构，即使布袋内滞留有爆炸气体，也没有发生爆炸的危险；由于是开放式结构，所以构造比较简单；但风机叶片磨损较为严重。吸入型除尘器是处于负压条件下工作，因而系统的漏气率较大，导致系统风机容量加大，必然会提高设备的运转费用。吸入型风机的磨损较轻。局部除尘多采用压入型布袋除尘器。

局部除尘的各排烟点并非同时排烟，因此各排烟点都设有电动阀门，以适应其抽风要求。同时风机本身有自动调节风量与风压的装置，以节约动力资源。

5.3.2 厂房除尘

局部除尘系统是不能把转炉炼钢车间产生的烟尘完全排出的。只能抽走冶炼过程所产生烟气量的80%，剩余20%的烟气逸散在车间里。而遗留下来的微尘大多是粒径小于2m者，这种烟尘粒度对人体危害最大，因此在国际上采用厂房除尘来解决。厂房除尘还有利于整个车间进行换气降温，从而改善车间作业环境。但厂房除尘不能代替局部除尘，只有二者结合起来，才能对车间除尘发挥更好的效果。

厂房除尘要求厂房上部为密封结构。一般利用厂房的天窗吸引排气，如图5.5所示。 由于含尘量较少，一般采用大风量压入型布袋除尘器。

经过厂房除尘，车间空气(标态)中的尘含量可以降到5mg/m3以下，与一般环境中空气的含尘量相近。

图 5.5 厂房除尘

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5.4 钢渣及含尘污水处理系统

5.4.1 钢渣处理系统

钢渣占金属量的8%～10%，最高可达15%。曾经钢渣被当成废物弃之渣场，通过近些年的试验研究，钢渣可以进行多方面的综合利用。而且转炉终渣可作溅渣护炉使用。

5.4.1.1 钢渣水淬

用水冲击液体炉渣得到直径小于5mm的颗粒状的水淬物。如图5.6所示。

渣罐或翻渣间的中间罐下部侧面，设一个扁平的节流器，熔渣经节流器流出，用水冲击。淬渣槽的坡度应大于5%。冲水量为渣重的13～15倍，水压为2.94×105Pa。水渣混合物经淬渣槽流入沉渣池沉淀，用抓斗吊车将淬渣装入汽车或火车，运往用户。w(PO)在10%～20%的

25水渣，可作磷肥使用。一般水渣可用于制砖、铺路、制造水泥等。炉渣经过磁选，还可以回收6%～8%的金属铁珠，这部分金属珠可作为返回废钢使用。

5.4.1.2 用返回渣代替部分造渣剂

返回渣可以代替部分造渣材料用于转炉造渣，也是近年来国内外试验的新工艺。用返回渣造渣，成渣快、炉渣熔点低、去磷效果好，并可取代部分或全部萤石，减少石灰用量，降低成本，尤其是在白云石造渣的情况下，对克服粘枪有一定效果，并有利于提高转炉炉龄。

炼钢渣罐运至中间渣场后，热泼于地面热泼床上，自然冷却20～30min，当渣表面温度降到400～500℃，再用人工打水冷却，使热泼渣表面温度降到100～150℃。用落锤砸碎结壳渣块及较厚渣层，经磁选，分离废钢后，破碎成粒度为10～50mm的渣块备用。

返回渣可以在开吹一次加入，也可以在吹炼过程中与石灰等造渣材料同时加入，吨钢平均加入量为15.4～28kg/t。

图 5.6 水淬钢渣

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5.4.2 含尘污水处理系统

氧气转炉的烟气在全湿净化系统中形成大量的含尘污水，污水中的悬浮物经分级、浓缩沉淀、脱水、干燥后将烟尘回收利用。去污处理后的水，还含有500～800mg/L的微粒悬浮物，需处理澄清后再循环使用。其流程如图5.7所示。

从净化系统17排出的污水，悬浮着不同粒度的烟尘，沿切线方向进入粗颗粒分离器9，通过旋流器大颗粒烟尘被甩向器壁沉降下来，落降在槽底，经泥浆泵送走过滤脱水。悬浮于污水中的细小烟尘，随水流从顶部溢出流向沉淀池11。沉淀池中烟尘在重力作用下慢慢沉降于底部，为了加速烟尘的沉降，可向水中投放硫酸铵或硫酸亚铁或高分子微粒絮凝聚剂聚丙烯酰胺。澄清的水从沉淀池顶部溢出流入12，补充部分新水仍可循环使用。沉淀池底部的泥浆经泥浆泵14送往真空过滤机脱水，脱水后的泥饼仍含有约25%的水分，烘干后供用户使用。

污水在净化处理过程中，溶解了烟气中的CO2和SO2等气体，这样水质呈酸性，对管道、喷嘴、水泵等都有腐蚀作用。为此要定期测定水的pH值和硬度。若pH值小于7时，补充新水，并适量加入石灰乳，使水保持中性。倘若转炉用石灰粉末较多时，被烟气带入净化系统并溶于水中，生成Ca(OH)2。Ca(OH)2与CO2作用形成CaCO3的沉淀，容易堵塞喷嘴和管道。因此除了尽量减少石灰粉料外，检测发现水的pH值大于7呈碱性时，也应补充新水；同时可加入少量的工业酸，以保持水的中性。汽化冷却烟道和余热锅炉用水为化学纯水，并经过脱氧处理。

图5.7 含尘污水处理系统

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结 论

社会和经济可持续发展，新的价值和环保法规对转炉的设计与操作提出了越来越严格的要求。能否实现最大限度的节能和最小程度的污染，而且经济有效及其生存与发展可能性等要求。高效率、高质量、高寿命、低能耗、低污染，这是设计的目标。

通过翻阅查找相关资料，综合分析相关参数，不但让自己的知识结构进一步的系统化，全面的掌握了转炉炼钢厂的车间设计与炉型的设计过程以及氧枪喷头设计的原理和过程，而且在整个设计过程中学会了用新的思维方式对问题进行综合分析和处理。为以后的实践工作奠定了一个坚实的基础。

同时，在整个设计工作中，得到了贺道中老师及相关专业老师的精心指导，为本次设计的顺利进行提供了不少宝贵的建议，再此，本人深表谢意！

设计者：郭敏 2012年5月15日

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湖南工业大学专科毕业设计

参考文献

[1] 李传薪.钢铁厂设计原理（下册）[M].北京：冶金工业出版社，1995

[2] 王雅贞，张岩.氧气顶吹转炉炼钢工艺与设备[M].北京：冶金工业出版社，2001 [3] 万真雅，薛立基.钢铁冶金设计原理（下册）[M].重庆：重庆大学出版社，1992 [4] 王令福.炼钢厂设计原理[M].北京:冶金工业出版社,2009. [5] 陈家祥.连续铸钢手册[M].北京：冶金工业出版社，1995

[6] 戴云阁，李文秀，龙腾春.现代转炉炼钢[M].沈阳：东北大学出版社，1998 [7] 冯聚和.炼钢设计原理[M].北京：化学工业出版社，2005 [8] 贺道中.连续铸钢[M]. 北京：冶金工业出版社，2007

[9] 李光强，朱诚意.钢铁冶金的环保与节能[M].北京：冶金工业出版社，2008 [10] 贾凌云.转炉-连铸工艺设计与程序[M].北京：冶金工业出版社，2005 [11] 高泽平.炉外精炼教程[M].北京：冶金工业出版社，2011

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湖南工业大学本科毕业设计（论文）

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湖南工业大学本科毕业设计（论文）

致 谢

(空一行)

（三号黑体居中，段前0.5行，段后0.5行，单倍行距）

××××××××××××××××（小四号宋体，行距20磅，首行缩进2字符）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

学生签名：

日 期：

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附 录

（三号黑体居中，段前0.5行，段后0.5行，单倍行距）

(空一行)

××××××××××××××××（小四号宋体，单倍行距，首行缩进2字符）××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

（对需要收和书写与正文中的附加数据、资料、详细公式推导等有特色的内容，可做为附录排写，序号采用“附录1”、“附录2”等。）

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2012届

专科毕业设计（论文）资料

第二部分 过程管理资料

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湖南工业大学专科毕业设计（论文）过程管理资料

过程管理资料目录

一、2012届毕业设计（论文）课题任务书………………………………………………（31） 二、湖南工业大学本科毕业设计（论文）开题报告………………………………………（33）三、本科毕业设计（论文）中期报告………………………………………………………（37） 四、毕业设计（论文）指导教师评阅表……………………………………………………（38） 五、毕业设计（论文）评阅教师评阅表……………………………………………………（39） 六、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表……………………………………………（40）

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湖南工业大学专科毕业设计（论文）过程管理资料

毕业设计（论文）指导教师评阅表

学院（部）： 学生姓名 专 业 课题名称 学 号 指导教师 姓 名 班 级 评语：（包括以下方面，①学习态度、工作量完成情况；②检索和利用文献能力、计算机应用能力；③学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；） 是否同意参加答辩： 指导教师分值： 评定成绩 指导教师签字： 年 月 日 是□ 否□

湖南工业大学专科毕业设计（论文）过程管理资料

毕业设计（论文）评阅教师评阅表

学院（部）： 学生姓名 专 业 课题名称 学 号 班 级 评语：（对论文学术评语，包括选题意义；文献利用能力；所用资料可靠性；创新成果及写作规范化和逻辑性） 针对课题内容给设计者（作者）提出3个问题，作为答辩时参考。 1. 2. 3. 评 分： 是否同意参加答辩 是□ 否□ 评阅人签名： 年 月 日

湖南工业大学专科毕业设计（论文）过程管理资料

毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 学院（部）（公章）： 学生姓名 课题名称 成 绩 评 定 思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论课点正确，实验题方法科学，分介析归纳合理，绍 结论严谨，设计（论文）有应用价值。 思维敏捷,回答问题有理答论根据，基本辩 概念清楚，主表要问题回答现 准确、深入,知识面宽。 合 计 答 辩 评 分 分值 学号 班级 答辩 日期 指导 教师 计 评 定 教师 教师 教师 教师 教师 小1 2 3 4 5 30 70 100 分值： 答辩小组长签名： 答辩成绩a： × ％＝ 指导教师评定成绩b： × ％＝ 评阅教师评定成绩c： × ％＝ 指导教师评分 分值： 评阅教师评分 分值： 最终评定成绩： 分数： 等级： 答辩委员会主任签名：

年 月 日

湖南工业大学专科毕业设计（论文）过程管理资料

说明：最终评定成绩＝a+b+c，三个成绩的百分比由各学院（部）自己确定。

（2012届） 专科毕业设计

题 目 名 称： 年产260万吨钢的全连 铸转炉炼钢车间设计 学 院（部）： 冶金工程学院 专 业： 冶金技术 学 生 姓 名： 郭敏 班 级： 冶金091 学号 09395920111 职称 教授 指导教师姓名： 贺道中 最终评定成绩：

2012年 月

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摘 要

现代转炉炼钢要求采用大型、连续、高效设备先进生产工艺，布局合理、管理先进、节约能耗、减少污染、降低投资成本。

根据衡阳钢管厂的地理条件，并结合近几年国内转炉复合吹炼与炉外精炼等主要炼钢生产工艺的新技术，为其设计年产260万吨钢的全连铸转炉炼钢车间。

在炼钢车间的设计之前，计算出在生产过程中吨钢的原料加入量，并计算出炉型、氧枪等主体设备的尺寸，根据相关参数和生产实践资料完成主厂房工艺布置。

关键词：炉外精炼，炼钢，转炉，连铸

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ABSTRACT

With the rapid development of iron-steel industry now days, modern steel plants require adopting long-scale, continuous and high efficient equipment, advanced management. It should save energy, and make less pollution and reduce the investment cost.

According to the Hengyang steel plant geographical conditions, combined with the recent years domestic combined blowing on converter and secondary refining and other major steel production technology of new technology, designed with an annual output of 2600000 tons steel fully continuous casting of converter steelmaking plant.

In steelmaking workshop design, calculated in the production process of steel raw materials adding amount, and calculate the released oxygen gun type, such as the main dimensions of the device, according to the related parameters and production practice of data is done in main workshop layout.

Keywords: Seelmaking；Converter；Refining；Continuous casting

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目 录

第1章 绪论……………………………………………………………………………1

1.1 钢铁工业的展…………………………………………………………………1 1.2 炼钢工

艺

程……………………………………………………………………3

第2章 设计述………………………………………………………………………4

2.1 设计原则及容…………………………………………………………………4 2.2 建厂地理件……………………………………………………………………4 2.3 产品

案…………………………………………………………………………5 2.4 转炉车间作业标………………………………………………………………6 2.5 转炉容量及座数定……………………………………………………………8

第3章 炉型及氧枪设计算………………………………………………………9

3.1 转炉炉型计……………………………………………………………………9 3.2 氧枪

计…………………………………………………………………………15 3.3 副枪

计…………………………………………………………………………23

第4章 主厂房工

艺置……………………………………………………………25

4.1 原料跨

间置……………………………………………………………………26 4.2 转炉跨

间置……………………………………………………………………34 4.3 精炼跨

间置……………………………………………………………………39 4.4 连铸跨

间置……………………………………………………………………45 4.5 其他设备的

择…………………………………………………………………52

第5章 辅助系统工艺置…………………………………………………………58

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发流

概

内条方指确

计

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布

布布布布选

布

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5.1 供氧系统…………………………………………………………………………58 5.2 净化回收系统……………………………………………………………………60 5.3 转炉烟气净化与回收系统………………………………………………………61 5.4 炉下出钢出渣系…………………………………………………………………64 结

论…………………………………………………………………………………………66 参考文献……………………………………………………………………………………67

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