畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-設(shè)計(jì)一座3×150t的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間

PAGEi設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一座3×150t的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間河北理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書目錄目錄摘要 1引言 21設(shè)計(jì)方案的選擇確定 31.1車間生產(chǎn)規(guī)模、轉(zhuǎn)爐容量及座數(shù)、產(chǎn)品方案的確定 31.1.1車間生產(chǎn)規(guī)模及座數(shù)的確定： 31.1.2產(chǎn)品方案的確定： 31.2車間各主要系統(tǒng)所用方案的比較及確定 31.2.1鐵水供應(yīng)系統(tǒng) 31.2.2散狀料供應(yīng)系統(tǒng) 41.2.3煙氣凈化系統(tǒng) 61.2.4爐外精煉系統(tǒng) 81.2.5澆注系統(tǒng) 81.2.6出渣系統(tǒng) 101.3煉鋼車間工藝布置 111.3.1車間跨數(shù)的確定 111.3.2各跨的工藝布置 111.4車間工藝流程簡(jiǎn)介 121.4.1工藝流程框圖 121.4.2工藝流程說(shuō)明 121.5轉(zhuǎn)爐冶煉指標(biāo)及原材料消耗 131.5.1轉(zhuǎn)爐冶煉作業(yè)指標(biāo) 132設(shè)備計(jì)算 142.1轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì) 142.1.1爐型設(shè)計(jì) 142.1.2轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩計(jì)算及電機(jī)功率確定 172.2氧槍設(shè)計(jì) 212.2.1氧槍噴頭設(shè)計(jì) 212.2.1氧槍槍身設(shè)計(jì) 222.3煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)與計(jì)算 262.4爐外精煉設(shè)備設(shè)計(jì)與計(jì)算 393車間設(shè)計(jì) 403.1原料供應(yīng)系統(tǒng) 403.1.1鐵水供應(yīng)系統(tǒng) 403.1.2廢鋼廠和廢鋼斗計(jì)算 403.1.3散狀料供應(yīng)系統(tǒng) 403.1.4合金供應(yīng)系統(tǒng) 403.2澆注系統(tǒng)設(shè)備計(jì)算 413.2.1盛鋼桶及盛鋼桶車 413.2.2連鑄機(jī) 413.3渣罐(盤)的確定 413.4車間尺寸計(jì)算 423.4.1爐子跨 423.4.2加料跨 423.4.3澆鑄跨 423.5天車計(jì)算 42致謝 44河北理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要PAGE1摘要本設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)一座3×150噸的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼車間，主要產(chǎn)品是低碳鋼。就設(shè)計(jì)部分而言，首先，初步確定設(shè)計(jì)方案及平面布置。車間包括八個(gè)跨，有渣跨、加料跨、爐子跨、精煉跨、澆注跨。經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲、修改、盡量做到平面布置的合理、美觀。其次，對(duì)轉(zhuǎn)爐、氧槍、煙氣凈化系統(tǒng)等進(jìn)行了設(shè)備計(jì)算；最后，進(jìn)行了車間計(jì)算，包括連鑄生產(chǎn)能力和車間各部分的尺寸。并用CAD畫出車間的平面布置圖、爐子跨的縱剖圖和車間橫剖圖。關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)爐煉鋼；精煉；設(shè)計(jì)河北理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)引言引言 鋼鐵是人類社會(huì)最主要的結(jié)構(gòu)材料和功能材料材料,它以其諸多的性能優(yōu)點(diǎn),至今仍有其不可代替的戰(zhàn)略地位。但是從上世紀(jì)七十年代中期以來(lái),世界年產(chǎn)鋼量在七億噸上下浮動(dòng),增長(zhǎng)很慢，表明市場(chǎng)需求達(dá)到飽和，但期間發(fā)展中國(guó)家的鋼產(chǎn)量卻在逐年增長(zhǎng)，尤其我國(guó)，去年鋼產(chǎn)量已達(dá)到2.1億噸，已連續(xù)幾年成為世界上鋼產(chǎn)量第一的國(guó)家。但是應(yīng)該看到，我國(guó)鋼材質(zhì)量和品種與世界發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距，尤其特殊鋼等對(duì)技術(shù)含量要求較高的產(chǎn)品。成本高，質(zhì)量較低，產(chǎn)品單一等已成為制約我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展的阻力，只要我們?cè)阡撡|(zhì)量和品種方面提高自己的競(jìng)爭(zhēng)力，處理好“投入—產(chǎn)出”的關(guān)系，我國(guó)鋼鐵企業(yè)仍有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?。特殊鋼是鋼鐵工業(yè)的一個(gè)重要領(lǐng)域，特殊鋼應(yīng)用范圍廣，從經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)到日常生活用品都與特殊鋼有密切的關(guān)系。因而通常把特殊鋼品種、質(zhì)量、產(chǎn)量作為衡量一個(gè)國(guó)家鋼鐵工業(yè)科學(xué)技術(shù)和工業(yè)化水平的重要標(biāo)志。河北理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1設(shè)計(jì)方案的選擇確定1.1車間生產(chǎn)規(guī)模、轉(zhuǎn)爐容量及座數(shù)、產(chǎn)品方案的確定1.1.1車間生產(chǎn)規(guī)模及座數(shù)的確定：3×150噸的轉(zhuǎn)爐車間，三吹三，爐齡為12000爐轉(zhuǎn)爐年作業(yè)天數(shù)取290天，則確定轉(zhuǎn)爐平均冶煉周期：兌鐵水加廢鋼吹氧測(cè)溫取樣補(bǔ)吹搖爐打出鋼口出鋼倒渣堵出鋼口濺渣護(hù)爐輔助時(shí)間3.5分鐘2分鐘15分鐘2分鐘2分鐘1分鐘5分鐘2分鐘3.5分鐘1分鐘年產(chǎn)鋼水量=150×34821=5223150(噸)=522.3(萬(wàn)噸)連鑄坯收得率取η=99%，則年產(chǎn)良坯522.3×99%=517(萬(wàn)噸)1.1.2產(chǎn)品方案的確定：主要生產(chǎn)低碳鋼，全部為薄板坯(連鑄連軋)。1.2車間各主要系統(tǒng)所用方案的比較及確定1.2.1鐵水供應(yīng)系統(tǒng)1、鐵水罐車供應(yīng)鐵水，其工藝流程為：高爐—鐵水罐車—鐵水罐—稱量—轉(zhuǎn)爐此種方法的優(yōu)點(diǎn)： 供應(yīng)鐵水與混鐵車相比投資省。缺點(diǎn)： 鐵水罐散熱損失要更嚴(yán)重，倒灌時(shí)溫降很大，且因罐的容積小，隨高爐出鐵成分的變化而變化，從而使轉(zhuǎn)爐的操作難于穩(wěn)定，不利于組織生產(chǎn)，易粘包不易處理，車間污染也非常嚴(yán)重。2、混鐵爐供應(yīng)鐵水，其工藝流程如下：高爐鐵水—鐵水罐車—混鐵爐—鐵水包—稱量—轉(zhuǎn)爐優(yōu)點(diǎn)：此種方式鐵水成分和溫度都均勻，尤其對(duì)于高爐與轉(zhuǎn)爐之間調(diào)節(jié)和均衡鐵水有利。供應(yīng)的鐵水其成分和溫度比較均勻，有利于組織生產(chǎn)。缺點(diǎn)：其設(shè)備體積大，并需要增設(shè)鐵水吊車，占地大，投資大。但多倒一次鐵水，溫度損失比較大，因此要設(shè)加熱系統(tǒng)。3、混鐵車供應(yīng)鐵水，其工藝流程如下：高爐—混鐵車—鐵水罐—稱量—轉(zhuǎn)爐優(yōu)點(diǎn)：兼有儲(chǔ)存和運(yùn)輸雙重作用，熱損失小，尤其適用于高爐與煉鋼車間距離遠(yuǎn)時(shí)，切實(shí)用與高爐大型化發(fā)展的要求。基礎(chǔ)建設(shè)投資省，便于操作，維修費(fèi)用低！缺點(diǎn)：仍受高爐鐵水成分和溫度的影響，要求高爐生產(chǎn)穩(wěn)定。因受軌距和彎曲軌道曲率半徑的因素而使擴(kuò)容受到限制。鑒于此，作為一個(gè)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)本設(shè)計(jì)采用混鐵車供應(yīng)鐵水。其容量的計(jì)算如下：按慣例混鐵車的容量應(yīng)滿足兌一爐或兩爐考慮，采用取150噸混鐵車。1.2.2散狀料供應(yīng)系統(tǒng)散狀料主要包括：煉鋼過(guò)程中使用的造渣材料和冷卻劑如活性石灰、礦石、螢石、鐵皮、輕燒白云石及烘爐用焦炭。供應(yīng)特點(diǎn)：要求迅速、準(zhǔn)確、連續(xù)及時(shí)。其系統(tǒng)包括：高位料倉(cāng)、插板閥、電振斗、稱量斗、扇形閥、匯總斗、下料管、氮封運(yùn)送路線：從主廠房外邊的貯料倉(cāng)提升到爐頂料倉(cāng)其工藝流程如下：地下料倉(cāng)→固定膠帶運(yùn)輸機(jī)→轉(zhuǎn)運(yùn)漏斗→可逆膠帶運(yùn)輸機(jī)→高位料倉(cāng)→分散稱量漏斗→電磁震動(dòng)給料器→匯總漏斗→轉(zhuǎn)爐散裝料供應(yīng)系統(tǒng)包括散裝料堆場(chǎng)、地面（或地下）料倉(cāng)，由地面料倉(cāng)向主廠房的運(yùn)料設(shè)施、爐上料倉(cāng)及其稱量和加料設(shè)備。散裝料的供應(yīng)要求迅速、準(zhǔn)確、連續(xù)、及時(shí)。1、散裝料堆場(chǎng)根據(jù)外部供料條件及企業(yè)的總圖布置通常有三種布置方式：①轉(zhuǎn)爐車間自設(shè)單獨(dú)的散裝料堆場(chǎng)一般要求盡量靠近轉(zhuǎn)爐，以實(shí)現(xiàn)“貯用合一”，從而減少原料的倒運(yùn)和損耗，同時(shí)還可以減少地面料倉(cāng)的容積，甚至將料場(chǎng)與料倉(cāng)合并從而降低投資和成本。適用于大型轉(zhuǎn)爐車間。②轉(zhuǎn)爐車間的原料場(chǎng)與煉鐵車間的原料場(chǎng)合并與煉鐵車間的原料場(chǎng)相比，轉(zhuǎn)爐車間的原料場(chǎng)小的多，二者合并可利用煉鐵原料場(chǎng)的卸車、貯存及加工設(shè)施，而不過(guò)分增加負(fù)擔(dān)，此種方式比較經(jīng)濟(jì)。③轉(zhuǎn)爐車間與石灰窯合用料場(chǎng)石灰窯通?？拷D(zhuǎn)爐車間，石灰用量大而礦石、螢石等用量少，合用料場(chǎng)可統(tǒng)一解決各種原料的裝卸、貯存和加工問(wèn)題。鑒于本廠距高爐車間較遠(yuǎn)，且與石灰窯合用料場(chǎng)不方便，故采用第一種方式以便簡(jiǎn)單調(diào)度原料供應(yīng)設(shè)施。2、地面料倉(cāng)：其作用為貯存和轉(zhuǎn)運(yùn)散裝料，以消除來(lái)料時(shí)間的波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)爐的影響。一般貯存3~10天的散裝料。地面料倉(cāng)分地下式、地上式、半地上半地下式。由于地下式可采用底開車或翻斗汽車直接把料卸入料倉(cāng)，卸車較方便，故本廠采用地下式。3、從地面料倉(cāng)向爐上料倉(cāng)供料方式有四種：①全皮帶運(yùn)輸：運(yùn)輸量大，安全可靠，可連續(xù)供料，使用較多。適用于大中型轉(zhuǎn)爐車間及總圖布置不受限制的情況。②斜橋料車—皮帶運(yùn)輸：其特點(diǎn)是將垂直提升方式與皮帶運(yùn)輸結(jié)合起來(lái)，從而減少了占地面積及投資，但供料不連續(xù)，且易粉碎、可靠性差。一般只適用于總圖布置受限制的情況。③翻斗提升機(jī)—皮帶運(yùn)輸：以翻斗提升機(jī)代替斜橋料車與皮帶運(yùn)輸結(jié)合起來(lái)，其缺點(diǎn)與斜橋料車—皮帶運(yùn)輸方式類似。④皮帶(或垂直提升機(jī))—振動(dòng)管運(yùn)輸方式：其優(yōu)點(diǎn)是占空間小，運(yùn)輸可靠，密封性好，灰塵少。缺點(diǎn)是振動(dòng)管維修量大，石灰粉較多，且要考慮震動(dòng)對(duì)廠房結(jié)構(gòu)的影響。鑒于全皮帶運(yùn)輸方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于自動(dòng)化控制且原料破損少等優(yōu)點(diǎn)，本廠采用全皮帶運(yùn)輸方式。4、高位料倉(cāng)：又稱爐上料倉(cāng)，其作用為臨時(shí)貯料，保證轉(zhuǎn)爐重力給料，既及時(shí)又可靠的滿足轉(zhuǎn)爐正常冶煉，按其布置形式分有三種：①共用料倉(cāng)：優(yōu)點(diǎn)是料倉(cāng)數(shù)目少，停爐后能處理料倉(cāng)中剩余的石灰;缺點(diǎn)是稱量及下部給料器的作業(yè)率太高，出現(xiàn)臨時(shí)故障會(huì)使轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)受影響。②部分共用料倉(cāng)：料倉(cāng)數(shù)目增加基本可消除下部給料器作業(yè)負(fù)荷過(guò)高的缺點(diǎn)，且轉(zhuǎn)爐兩側(cè)加料能保證成渣快，改善對(duì)爐襯侵蝕的不均勻性，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求做到爐料應(yīng)落在中心部位上。③獨(dú)用料倉(cāng):優(yōu)點(diǎn)是使用的可靠性較大，缺點(diǎn)是停爐后料倉(cāng)剩余石灰不好處理且料倉(cāng)數(shù)目太多。本設(shè)計(jì)為150噸轉(zhuǎn)爐車間，實(shí)行三吹三操作，為保證轉(zhuǎn)爐正常冶煉采用獨(dú)用料倉(cāng)以保證及時(shí)保質(zhì)保量的上料。5、稱量及加料設(shè)備保證散狀料分批定量且按順序向轉(zhuǎn)爐加料有兩種稱量方式：①集中稱量：其特點(diǎn)是設(shè)備少，布置緊湊，適用于中小型轉(zhuǎn)爐。②分散稱量：其特點(diǎn)是稱量準(zhǔn)確，便于操作和控制，臨時(shí)補(bǔ)加方便，適用于大中型轉(zhuǎn)爐。本設(shè)計(jì)為150噸轉(zhuǎn)爐，采用電磁振動(dòng)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(shí)間并適應(yīng)轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間短和批料加入的間隔時(shí)間短的特點(diǎn)，且電磁振動(dòng)給料器可比較準(zhǔn)確的給料。1.2.3煙氣凈化系統(tǒng)1、轉(zhuǎn)爐煙氣凈化處理方法主要有：未燃法和燃燒法①燃燒法將含有大量CO的爐氣在出爐口進(jìn)入除塵系統(tǒng)時(shí)與大量空氣混合使之充分燃燒，燃燒后的煙氣經(jīng)冷卻和除塵后排放到大氣中去。缺點(diǎn)：由于不回收煤氣，吸入大量空氣后使煙氣量增大了幾倍，從而使凈化系統(tǒng)龐大基建投資大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用大，而且煙塵粒度細(xì)小，煙氣凈化效率低優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，系統(tǒng)運(yùn)行安全，適用于小型轉(zhuǎn)爐。②未燃法定義：爐氣出爐后絕大部分不燃燒，煙氣主要成分為經(jīng)冷卻和除塵后將煙氣回收利用或點(diǎn)燃放散到大氣中去。缺點(diǎn)：整個(gè)系統(tǒng)需要嚴(yán)密，對(duì)防爆和防漏要求高，以防引起煤氣中毒，另外需要增設(shè)升降煙罩機(jī)構(gòu)和控制空氣吸入量裝置。優(yōu)點(diǎn)：能回收煤氣，煙氣量小，煙塵粒度大，除塵效率高。2、控制爐口與煙罩間隙吸入空氣量的方法有三種形式：①I—C法此法的煙罩大約為爐口的直徑的二倍，罩內(nèi)形成一個(gè)較大的空間，對(duì)爐口煙氣量的波動(dòng)起著較大的緩沖作用，集煙效果好。但實(shí)際運(yùn)行中，回收煤氣的質(zhì)量較差，同時(shí)結(jié)構(gòu)龐大，因此，本設(shè)計(jì)不采用。②氮幕法：此法的基本原理是在活動(dòng)煙罩與爐口之間設(shè)置氮?dú)饷芊馊ο蛲獯档?，將空氣與煙氣隔絕，此法在活動(dòng)基本上不吸入外界空氣，所以煙氣量少，回收系統(tǒng)容量小，設(shè)備費(fèi)用低，但要消耗大量氮?dú)?。③爐口微壓差控制法：此法是通過(guò)爐口微壓差裝置控制在未燃狀態(tài)下進(jìn)行處理，以最大限度地回收煤氣，并提高煤氣質(zhì)量。此法技術(shù)安全可靠，自動(dòng)化程度高，綜合利用好，因此本設(shè)計(jì)采用此法。3、根據(jù)從煙氣中分離出來(lái)的煙塵的干濕狀態(tài)，將煙氣凈化設(shè)備分為全干法和全濕法及干濕結(jié)合法。①全濕法定義：煙氣進(jìn)入第一級(jí)凈化設(shè)備立即與水相遇，叫全濕法除塵優(yōu)點(diǎn)：未燃的全濕法可回收煤氣和煙氣余熱，除塵效率高。缺點(diǎn)：回收煤氣僅能在吹煉中進(jìn)行，回收時(shí)要求控制爐口壓力(調(diào)二文喉口直徑)防爆防毒，要有較完善的控制系統(tǒng)和較好的操作管理水平，同時(shí)兩個(gè)文氏管串聯(lián)使用阻力損失大，需高功率風(fēng)機(jī)，電耗高，葉輪磨損也較快。②全干法定義：凈化過(guò)程煙氣完全不與水相遇。③干濕結(jié)合法定義：煙氣進(jìn)入次凈化設(shè)備才與水相遇，叫干濕結(jié)合法。優(yōu)點(diǎn)：污泥處理較少，車間可不建污泥處理系統(tǒng)，阻力損失少，可用低壓風(fēng)機(jī)，磨損小。缺點(diǎn)：效果不如全濕法，對(duì)環(huán)境有一定影響，車間需設(shè)兩套除灰系統(tǒng)(干法和濕法)。本設(shè)計(jì)采用全濕法，對(duì)于一個(gè)現(xiàn)代的轉(zhuǎn)爐車間，完善的控制和高的管理水平都是必備的，所以本設(shè)計(jì)思想符合全濕法操作的要求。4、煙罩的類型和結(jié)構(gòu)未燃法煙氣凈化系統(tǒng)中，煙罩由固定煙罩和活動(dòng)煙罩兩部分組成水平連接。固定煙罩與煙道連接，而活動(dòng)煙罩可以上下升降。活動(dòng)煙罩按結(jié)構(gòu)的不同可分為單煙罩和雙煙罩，單煙罩又有閉環(huán)式和敞口式兩種。①閉環(huán)式活動(dòng)煙罩：煙罩下部裙罩口內(nèi)徑略大于水冷口爐口外沿，縫隙的最小尺寸約為50mm左右，此類煙罩回收的煤氣CO的含量高，并對(duì)連續(xù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定碳創(chuàng)造了條件。②敞口式活動(dòng)煙罩：下口為喇叭形狀，特點(diǎn)是能容納瞬時(shí)變化較大的爐氣量，使之不至于外逸。雙煙罩法：爐口不用密封由主副煙罩組成，兩煙罩同步升降，自成一個(gè)較小的排氣系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：煙罩煙氣中CO含量大，對(duì)爐口壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)，不像單煙罩要求過(guò)高，可改善車間環(huán)境，但設(shè)備耗電量大，維護(hù)工作大，且顯著增加車間廠房高度，使基建投資很大。5、煙氣的冷卻：轉(zhuǎn)爐的爐氣溫度在1500℃左右，爐氣離開爐口進(jìn)入煙罩時(shí)，由于吸收空氣使?fàn)t氣中的CO部分燃燒，煙氣溫度可能更高，高溫?zé)煔怏w積大，如在高溫凈化，使凈化系統(tǒng)的設(shè)備體積龐大，此外單位體積含塵量低，不利于提高凈化效率，所以在凈化前和凈化過(guò)程中都要對(duì)煙氣進(jìn)行冷卻，有兩種方式；水冷煙道：耗水量大，熱量無(wú)法回收，易漏水壽命低。汽化冷卻煙道：它設(shè)有對(duì)流段，只有輻射段煙道出口的煙氣溫度在800-1000℃左右，故回收熱量較少，煙道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適于未燃法回收煤氣系統(tǒng)。1.2.4爐外精煉系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用RH、CAS-OB兩種處理方式。RH在設(shè)備費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用方面優(yōu)于RH-OB，但降碳速度要低，處理周期長(zhǎng)，其顯著優(yōu)點(diǎn)是能提高鋼水溫度，還可以提高鋼水循環(huán)和氬氣量來(lái)彌補(bǔ)，由于真空泵抽氣能力限制，有一定局限。經(jīng)CAS-OB處理后的鋼液純凈度高，成分精度高(碳的精確度可達(dá)15×10-3%；錳的精確度可達(dá)30×10-2%)，并且有很強(qiáng)的脫氧能力，適合生產(chǎn)夾雜物少的產(chǎn)品。1.2.5澆注系統(tǒng)1、一般煉鋼車間的澆鑄系統(tǒng)分三種：①縱向車鑄煉鋼車間②橫向車鑄煉鋼車間③全連鑄煉鋼車間目前世界都已實(shí)現(xiàn)了全連鑄與氧氣轉(zhuǎn)爐配合。對(duì)于一個(gè)3×150噸轉(zhuǎn)爐車間，為了適應(yīng)鋼材市場(chǎng)和自身競(jìng)爭(zhēng)能力的要求，使連鑄和煉鋼切實(shí)的配合起來(lái)，行之有效的生產(chǎn)，本設(shè)計(jì)采用3臺(tái)連鑄機(jī)，均為薄板坯連鑄機(jī)(FTSC)。連鑄比傳統(tǒng)的鋼錠模鑄相比具有很大的技術(shù)優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在：①提高金屬的收得率。②節(jié)省能量消耗，節(jié)省627-1046kJ/t(鋼)。③簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，省去初軋開坯工序，不僅節(jié)約均熱爐加熱的能耗，而且也縮短了從鋼水成坯的周期時(shí)間，趨向接近成品斷面尺寸。④改善勞動(dòng)條件，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。⑤鑄坯質(zhì)量好。連續(xù)冷卻速度快，連續(xù)拉坯，澆鑄條件可控，穩(wěn)定。內(nèi)部組織均勻致密，偏析少。2、連鑄機(jī)的分類：①按結(jié)構(gòu)可為：立式連鑄機(jī)，立彎式連鑄機(jī)，帶多點(diǎn)彎曲式連鑄機(jī)，帶直線段式連鑄機(jī)，弧形連鑄機(jī)，多半徑橢圓形連鑄機(jī)，水平連鑄機(jī)，輪式連鑄機(jī)，薄板連鑄機(jī)。②按斷面可分為：板坯連鑄機(jī)，小方坯連鑄機(jī)，大方坯連鑄機(jī)，圓坯連鑄機(jī)，異形斷面連鑄機(jī)，薄板連鑄機(jī)。③按一個(gè)鋼包下所能澆鑄的鑄坯流數(shù)可分為：?jiǎn)瘟鬟B鑄機(jī)，雙流連鑄機(jī)，多流連鑄機(jī)④按拉速可分為：高速連鑄機(jī)，低速連鑄機(jī)。⑤按可澆鑄的種類可分為：復(fù)合式連鑄機(jī)，特殊方坯連鑄機(jī)，不銹鋼板坯連鑄機(jī)。立式連鑄機(jī)的特點(diǎn)：鑄機(jī)主設(shè)備布置在垂直中心線上，從鋼水澆注，到鑄坯切割定長(zhǎng)，整個(gè)工序是在垂直位置完成的。從工藝上，鋼水在起立結(jié)晶器和二冷段逐漸結(jié)晶，有利于鋼水中非金屬夾雜的上浮，坯殼冷卻均勻。在凝固過(guò)程中不受任何彎曲矯直的作用，更適合對(duì)裂紋敏感性高的鋼種的澆鑄。但其有如下缺點(diǎn)：設(shè)備高，建設(shè)費(fèi)用大，維護(hù)和鑄坯的運(yùn)輸困難倒，鋼水靜壓力大，鼓肚變形較突出。立彎式連鑄機(jī)的特點(diǎn)：它是連鑄機(jī)中的過(guò)渡式，上半部和立式相同，不同的是在鑄坯完全凝固后，把坯頂彎90°使出坯在水平方向?？煽s小高度，鑄坯定尺不受限，水平出坯運(yùn)送也不成問(wèn)題。但只適于澆鑄斷面小于100×100mm的。厚度增加相應(yīng)的冶金的長(zhǎng)度也增加，高度也就和立式相差不多了，設(shè)備也很龐大，且易產(chǎn)生裂紋。帶直線段的弧形連鑄機(jī)：主要用于澆鑄板坯，采用直結(jié)晶器，有2-5mm直線段夾輥，帶有液芯的鑄坯經(jīng)直線段后，被連續(xù)彎曲成弧形鑄坯矯直，再切成定尺。特點(diǎn)：a.在工藝上保留有立式連鑄機(jī)特點(diǎn)，鋼水在垂直結(jié)晶器和二冷的直線段凝固，而非金屬夾雜有充分上浮的時(shí)間有利于特殊鋼的澆鑄。b.帶液芯彎曲成弧形，又具有弧形連鑄機(jī)設(shè)備低建設(shè)費(fèi)用低的特點(diǎn)。c.采用連續(xù)彎曲和多點(diǎn)矯直右保證鑄坯在兩相不產(chǎn)生裂紋，是這種型的技術(shù)關(guān)鍵。d.此種機(jī)型比弧形連鑄機(jī)要高，設(shè)備重量大，設(shè)備的安裝，調(diào)整難度大，是此類連鑄機(jī)的主要缺點(diǎn)。弧形連鑄機(jī)(低頭連鑄機(jī))：此結(jié)晶器為弧形，二泠區(qū)夾錕安裝在四分之一圓弧內(nèi)，鑄坯在垂直中心線切點(diǎn)位置被矯直，后割成定尺，從水平方向上出鋼，因此其高度基本上等于圓弧半徑。特點(diǎn)：由于1/4圓弧內(nèi)，高度比立式，立彎式低，因而其設(shè)備重量輕，投資少，安裝與維修方便。高度低，重壓小，降低了鼓肚變形而產(chǎn)生的內(nèi)裂和偏析，有利于提高質(zhì)量，和提高拉速。此和方法的特點(diǎn)是：非金屬夾雜有向內(nèi)弧聚集的傾向，易造成鑄坯內(nèi)部夾雜分布不均，另外內(nèi)外冷卻不均易造成中心偏析降低鑄坯的質(zhì)量。水平連鑄機(jī)：優(yōu)點(diǎn)：高度低，投資省，速度快，適合中小企業(yè)。無(wú)二次氧化，質(zhì)量好，無(wú)須鋼液檢測(cè)和控制，不受彎曲矯直的影響，適用于特殊鋼種如高合金鋼。維護(hù)和處理事故方便。缺點(diǎn)：受拉坯時(shí)慣性力的限制，適于斷面在200mm以下的鑄坯，分離環(huán)的價(jià)格昂貴。本設(shè)計(jì)采用薄板坯連鑄機(jī)1.2.6出渣系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐冶煉的渣量大，占生產(chǎn)鋼量的10%以上，主廠房?jī)?nèi)不允許出現(xiàn)爐渣堆積現(xiàn)象。1、運(yùn)出方式：在出渣跨用吊車更換渣罐，再用載重汽車將渣罐運(yùn)出主廠房?？拷鼱t子垮單獨(dú)平行設(shè)一出渣跨，在出渣跨設(shè)置專門的換渣罐吊車，用載重汽車運(yùn)出主廠房。2、爐渣處理方法：①固體渣破碎法：轉(zhuǎn)爐渣罐車運(yùn)往中場(chǎng)，泠凝后吊車將其翻出落于破碎法坑內(nèi)，用吸盤吸錘頭將渣坨砸碎選出廢鋼，其余碎渣拋棄或待用。②熱潑法：將轉(zhuǎn)爐渣運(yùn)往熱潑間，熱潑在平地或預(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)是工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，安全，但占地面積大，作業(yè)周期長(zhǎng)，勞動(dòng)條件差。③水淬法：是利用壓力水將鋼渣流擊散粒化的快速冷卻方法，也叫水利沖渣。其特點(diǎn)是工藝流程簡(jiǎn)單，占地面積小，能快速排渣，且運(yùn)輸方便，但耗水量大，如果渣水比控制不當(dāng)，容易引起爆炸事故。③淺盤水淬法(即ISC法)：是一種新的處理渣的方法，他采用多次噴水快速的工藝過(guò)程。本法克服了水淬渣法容易引起爆炸和干法處理作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大的缺點(diǎn)。此法的工藝流程如下：根據(jù)流動(dòng)行不同，爐渣分為A、B、C、D四級(jí)渣，A、B、C、渣采用淺盤水淬法處理，D渣為流動(dòng)性差的塊渣，不經(jīng)淺渣盤水淬處理，而在塊渣處理場(chǎng)進(jìn)行噴水冷卻，粗破碎，磁選等工藝進(jìn)行處理。爐渣間與主廠房平面布置，跨度為30米，廠房面積為5040平方米，吊車軌面標(biāo)高15米，設(shè)三條渣罐線，爐渣內(nèi)設(shè)有7組淺軋盤臺(tái)架，每組臺(tái)架上設(shè)有淺渣盤3個(gè)，共21個(gè)淺渣盤。爐渣間的一端為淺盤修理區(qū)，另一端為快渣處理場(chǎng)。渣盤的主要參數(shù)：面積25.4平方米組數(shù)：2組/爐，3個(gè)每組自重：24t/個(gè)各部位厚度：地板80mm,側(cè)面板mm，后側(cè)板50mm1.3煉鋼車間工藝布置1.3.1車間跨數(shù)的確定采用多跨式車間，布置為加料出鋼同側(cè)，共有：渣跨、爐子跨、加料跨、精煉跨、澆鑄跨、出坯跨和預(yù)熱跨。1.3.2各跨的工藝布置渣跨布置渣盤；爐子跨包括轉(zhuǎn)爐，轉(zhuǎn)爐耐材，氧槍維修區(qū)和鐵水接收間；加料跨包括轉(zhuǎn)爐操作室，化驗(yàn)室，廢鋼間；精煉跨包括CAS-OB、RH設(shè)備，冷熱鋼包維修、存放區(qū)；澆鑄跨包括中間包存放維修區(qū)，結(jié)晶器維修存放區(qū)；預(yù)熱跨設(shè)置鑄坯均熱爐。1.4車間工藝流程簡(jiǎn)介1.4.1工藝流程框圖1.4.2工藝流程說(shuō)明對(duì)于轉(zhuǎn)爐車間的整個(gè)工藝流程，依照不同的轉(zhuǎn)爐車間的轉(zhuǎn)爐車間設(shè)計(jì)模式而形成自己獨(dú)特的工藝流程。為了減輕煉鋼車間轉(zhuǎn)爐的冶煉任務(wù)，達(dá)到提高轉(zhuǎn)爐的生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和降低成本，開發(fā)新產(chǎn)品的目的，于是對(duì)鐵水進(jìn)行鐵水預(yù)處理。為了減少煉鋼車間的污染，在車間外單獨(dú)設(shè)脫硫間，在混鐵車中噴吹脫硫劑，以降低[S]的含量，并預(yù)留鐵水三脫。降低硫、磷、硅的含量。主要由以下過(guò)程：高爐鐵水用混鐵車運(yùn)至鋼廠的鐵水接收間，并兌入鐵水包中，然后由轉(zhuǎn)爐加料跨的起重機(jī)兌入轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐吹煉完畢，出鋼至鋼水包中并經(jīng)合金化后，由鋼包車運(yùn)至鋼水接收跨，根據(jù)冶煉鋼種及鐵水成分和鋼水溫度測(cè)量結(jié)果決定鋼水的精煉程序。合格鋼水由鋼水跨起重機(jī)送至連鑄回轉(zhuǎn)臺(tái)上待用。1.5轉(zhuǎn)爐冶煉指標(biāo)及原材料消耗1.5.1轉(zhuǎn)爐冶煉作業(yè)指標(biāo)轉(zhuǎn)爐作業(yè)率：79.5% 爐齡：12000爐鑄坯合格率：99% 鋼鐵料消耗：152噸/爐

2設(shè)備計(jì)算2.1轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)2.1.1爐型設(shè)計(jì)1、原始條件爐子平均出鋼量為150噸鋼水，鋼水收得率取92%，最大廢鋼比取20%，采用廢鋼礦石法冷卻。鐵水采用P08低磷生鐵(ω(Si)≤0.85%，ω(P)≤0.2%，ω(S)≤0.05%)。氧槍采用4孔拉瓦爾型噴頭，設(shè)計(jì)氧壓為1.0MPa2、爐型選擇：根據(jù)原始條件采用筒球形爐型作為本設(shè)計(jì)爐型。3、爐容比取V/T=0.954、熔池尺寸的計(jì)算A.熔池直徑的計(jì)算確定初期金屬裝入量G：取B=15%則確定吹氧時(shí)間：根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，噸鋼耗氧量，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，故取噸鋼耗氧量為57m3/t(鋼)，并取吹氧時(shí)間為15min。則取K=1.62則B.熔池深度的計(jì)算筒球型熔池深度的計(jì)算公式為：確定D=5.157m,h=1.366m。C.熔池其他尺寸確定球冠的弓形高度h1=0.15D=0.15×5.157=0.774(m)爐底球冠曲率半徑R=0.91D=0.91×5.157=4.693(m)5、爐帽尺寸的確定A.爐口直徑d0：取d0=0.48D=0.48×5.157=2.48(m)B.爐帽傾角θ：取θ=64°C.爐帽高度H帽：取H口=400mm,則整個(gè)爐帽高度為：在爐口處設(shè)置水箱式水冷爐口爐帽部分容積為：6、爐身尺寸確定A.爐膛直徑D膛=D(無(wú)加厚段)B.根據(jù)選定的爐容比為0.95，可求出爐子總?cè)莘e為V總=0.95×150=142.5(m3)C.爐身高度則爐型內(nèi)高7、出鋼口尺寸的確定A.出鋼口直徑B.出鋼口襯磚外徑C.出鋼口長(zhǎng)度D.出鋼口傾角β：取β=18°8、爐襯厚度的確定爐身工作層選700mm,永久層115mm,填充層100mm,總厚度為700+115+100=915(mm)。爐殼內(nèi)徑為：D殼內(nèi)=5.157+0.915×2=6.99(m)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)鎂磚立砌一層230mm，黏土磚平砌三層65×3=195(mm)，則爐底磚襯總厚度為600+230+195=1025(mm)。則爐殼內(nèi)型高度為H殼內(nèi)=8.596＋1.025=9.621(m) 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SR1=SR2=900(mm)SR3=0.5δ底=0.5×1025=512(mm)10、驗(yàn)算高寬比可見≥1.3，符合高寬比的推薦值。因此可以認(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：2.1.2轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩計(jì)算及電機(jī)功率確定1、爐襯重心(以爐殼底為原點(diǎn))①帽錐圓柱體體積公式為圓柱體重心公式為截錐體體積公式為截錐體重心公式為由以上公式求得V柱=1.932m3y柱=2.940mV小錐=32.663m3y小錐=1.062mV大錐=80.202m3y大錐=1.326mV帽=V大錐-V小錐-V柱=45.607m3②爐身(圓筒)V大柱=156.952m3y大柱=2.045mV小柱=85.429m3y小柱=2.045mV筒=V大柱-V小柱=71.496m3y筒=1.859+2.045=3.904m③爐身(底)球缺體積公式為球缺重心公式為V柱=52.420m3y柱=0.683mV球缺=24.777m3y球缺=0.898mV爐身(底)=V柱-V球缺=27.643m3④爐底V底=17.709m3y底=0.060+0.678mV襯=V帽+V筒+V爐身(底)+V底=162.455m3G襯=V襯×2.85×103=462.997t2、爐殼重心(以爐殼底為原點(diǎn))①爐帽V大=88.023m3y大=1.337mV小=80.202m3y小=1.326mV帽=V大-V小=7.821m3②爐身V大=217.843m3y大=2.728mV小=209.372m3y小=2.728mV身=V大-V小=8.471m3y身=1.085+2.728=3.813m③爐底V大=19.322m3y大=0.717mV小=17.709m3y小=0.678mV底=V大-V小=1.613m3V殼=V帽+V身+V底=17.905m3G殼=V殼×7.8×103=139.659t則耳軸位置定為4.561+0.100=4.660m3、傾動(dòng)力矩G爐=G襯+G殼=602.656t4、空爐重心位置和傾動(dòng)力矩角度/° x/mm y/mm 空爐力矩/kN·m45 70.71 -70.71 418.0547 73.14 -68.20 432.3849 75.47 -65.61 446.1951 77.71 -62.93 459.4553 79.86 -60.18 472.1655 81.92 -57.36 484.2957 83.87 -54.46 495.8359 85.72 -51.50 506.7661 87.46 -48.48 517.0863 89.10 -45.40 526.7765 90.63 -42.26 535.8167 92.05 -39.07 544.2169 93.36 -35.84 551.9471 94.55 -32.56 559.0073 95.63 -29.24 565.3775 96.59 -25.88 571.0677 97.44 -22.50 576.0579 98.16 -19.08 580.3481 98.77 -15.64 583.9383 99.25 -12.19 586.8085 99.62 -8.72 588.9687 99.86 -5.23 590.4089 99.98 -1.75 591.1291 99.98 1.75 591.1293 99.86 5.23 590.4095 99.62 8.72 588.9697 99.25 12.19 586.8099 98.77 15.64 583.93101 98.16 19.08 580.34103 97.44 22.49 576.05105 96.59 25.88 571.06注：以耳軸中心為原點(diǎn)，向上為y軸正向由以上計(jì)算結(jié)果可之，空爐(耳軸上)的最大傾動(dòng)力矩為591.12N·m，摩擦力矩為14.6N·m。2.2氧槍設(shè)計(jì)2.2.1氧槍噴頭設(shè)計(jì)1、原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)爐公稱容量150t，低磷鐵水，冶煉鋼種以低碳鋼為主；轉(zhuǎn)爐參數(shù)：爐容比V/t=0.95，熔池直徑D=5157mm，有效高度H內(nèi)=8596mm，熔池深度h=1366mm。2、計(jì)算氧流量取噸鋼耗氧量57m3，吹氧時(shí)間15min，則氧流量qV=57×150/15=570(m3/min)3、選用噴孔出口馬赫數(shù)為M=2.0，采用四孔噴頭，噴孔夾角為12°。4、設(shè)計(jì)工況氧壓查等熵流表，當(dāng)M=2.0時(shí)，p/p0=0.1278，定p膛=1.3×105Pa，則5、計(jì)算喉口直徑每孔氧流量q=qV/4570/4=142.5(m3/min)利用公式，令CD=0.90，T0=290K，p設(shè)=10.17×105Pa，則求得dT=0.043m=43mm。取喉口長(zhǎng)度LT=20mm。6、計(jì)算d出依據(jù)M=2.0，查等熵流表A出/A喉=1.6887、計(jì)算擴(kuò)張段長(zhǎng)度取半錐角為5°，則擴(kuò)張段長(zhǎng)度8、收縮段長(zhǎng)度取收縮α收=50°，則收縮半角為25°，收縮段的長(zhǎng)度由作圖法確定，L1=86.5mm???。2.2.1氧槍槍身設(shè)計(jì)1、原始數(shù)據(jù)冷卻水流量qmw=200t/h，冷卻水進(jìn)水速度υj=6m/s，冷卻水回水速度υp=7m/s，冷卻水噴頭處流速υh=9m/s，中心氧管內(nèi)氧氣流速υ0=50m/s，吹煉過(guò)程中水升溫Δt=20℃，其中回水溫度t2=45℃，進(jìn)水溫度t1=25℃；槍身外管長(zhǎng)Lp=20.264m，槍身中層管長(zhǎng)Lj=21.364m，中心氧管長(zhǎng)L0=23.764m，180°局部阻損系數(shù)ξ=1.5。2、中心氧管管徑的確定中心氧管管徑的公式為管內(nèi)氧氣的工況體積流量中心氧管的內(nèi)截面積中心氧管的內(nèi)徑根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為φ168×6mm的鋼管驗(yàn)算氧氣在鋼管內(nèi)的實(shí)際流速符合要求。3、中層套管管徑的確定環(huán)縫間隙的流通面積中層管的內(nèi)徑為根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為φ203×5mm的鋼管驗(yàn)算實(shí)際水速符合要求。4、外層套管管徑的確定出水通道的面積為外管內(nèi)徑為根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為φ245×12mm的鋼管驗(yàn)算實(shí)際水速符合要求。5、中層套管下沿至噴頭面間隙h(見下圖)的計(jì)算該處的間隙面積為又知，故6、氧槍總長(zhǎng)度和行程確定(見下圖)根據(jù)公式氧槍總長(zhǎng)為式中h1—氧槍最低位置至路口距離，m；h2—爐口至下沿的距離，取1.074m；h3—爐口下沿至煙道拐點(diǎn)的距離，取3.901m；h4—煙道拐點(diǎn)至氧槍空的距離，m；h5—為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取0.800m；h6—根據(jù)把持器下段要求決定的距離，m；h7—把持器的兩個(gè)卡座中心線間的距離，m；h8—根據(jù)把持器上段要求決定的距離，m。氧槍行程為7、氧槍熱平衡計(jì)算冷卻水消耗量計(jì)算qV<qmw，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(gè)平面的實(shí)際氣體柏努力方程式，及其能量平衡關(guān)系來(lái)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pⅠ，pⅡ—進(jìn)、出口壓力，Pa；ZⅠ，ZⅡ—面高度，m；υj，υp—進(jìn)回水速度，m/s；ρ—水的密度，1000kg/m3；g—重力加速度，m/s2。因?yàn)閆Ⅰ≈ZⅡ，υj≈υp，pⅡ≈0，所以pⅠ≈h失1-2，即氧槍冷卻水的進(jìn)水壓力近似等于氧槍冷卻水的阻力損失。其阻力損失為式中l(wèi)j、lp—進(jìn)、回水管的長(zhǎng)度，m；λj、λp—進(jìn)、回水管的摩擦阻力系數(shù)，λj=0.036，λp=0.038υj、υp、υh—進(jìn)、回水管和底部的水速，m/s；ξ—180°局部阻力系數(shù)，ξ=1.5；ρ—水的密度，1000kg/m3；dej，dep—進(jìn)、回水管的有效直徑，也叫當(dāng)量直徑。dej=d2-d′1，dep=d3-d′2冷卻水進(jìn)水壓力p1=1573369.223Pa≈16×105Pa。2.3煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)與計(jì)算1、吹煉條件轉(zhuǎn)爐公稱容量為150t，3吹3，金屬最大裝入量G=172.5t，鐵水含碳量ω1(C)=4%，鋼水含碳量ω2(C)=0.1%，冶煉周期為36min，吹煉時(shí)間為15min。2、煙氣及煙塵有關(guān)參數(shù)爐氣成分：φ(CO)=86%，φ(CO2)=10%，φ(N2)=3.5%，φ(O2)=0.5%煙氣進(jìn)口塵濃度為：c0=0.109kg/m3供氧強(qiáng)度B=3.8m3/(t·min)空氣燃燒系數(shù)α=0.08進(jìn)入凈化系統(tǒng)的煙氣溫度tgj=900℃3、供水強(qiáng)度一級(jí)文氏管用不經(jīng)冷卻循環(huán)水為40℃，二級(jí)文氏管用循環(huán)水經(jīng)冷卻為30℃，供水壓力為pw=0.3MPa(送至用戶最高點(diǎn))。參數(shù)計(jì)算如下：①爐氣量計(jì)算。故②煙氣量計(jì)算采用未燃法，空氣燃燒系數(shù)α=0.08，燃燒后的干煙氣量假定燃燒后煙氣仍殘留有氧氣，則煙氣成分為：4、煙氣濃度修正根據(jù)回收中期，煙氣量為爐氣量的102770/91000=1.1293倍，故進(jìn)口煙塵濃度應(yīng)做修正，即cD=0.109/1.293=0.0965(kg/m3)5、回收煤氣量的計(jì)算每1t鋼產(chǎn)生的爐氣量等于1000×(4%-0.1%)×22.4÷12×1÷(0.86+0.1)=75.8(m3)按煙氣生成倍率為1.1293倍，則每1t鋼產(chǎn)生的煤氣爐等于1.1293×75.8=85.6(m3)，考慮到前后期不回收煤氣，定回收率為70%，即每1t鋼可以回收的煤氣量為0.70×85.6=59.92(m3)。6、煙氣的物理數(shù)據(jù)的計(jì)算①密度ρ0。先求煙氣相對(duì)分子質(zhì)量Mρ0=M/22.4=30.4096/22.4=1.361(kg/m3)②定壓比熱容cp。氣溫為900℃時(shí)，氣溫小于100℃時(shí)，流程簡(jiǎn)介如下：采用全濕法未燃法凈化回收系統(tǒng)，在抽風(fēng)機(jī)上裝備液力耦合器，以降低非吹煉期的電耗，并使抽風(fēng)機(jī)在底轉(zhuǎn)速下得以進(jìn)行沖水。調(diào)速比為2900/750=3.87。流程：氧氣轉(zhuǎn)爐→活動(dòng)煙罩→固定煙罩→汽化冷卻煙道→連接管→溢流定徑文氏管→重力脫水器→矩形滑板調(diào)徑文氏管→180°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)(配備液力耦合器)→三通切換閥→①水封逆止閥→煤氣主管道→煤氣貯氣柜②放散煙囪→點(diǎn)火器按照流程順序，對(duì)一級(jí)文氏管，重力脫水器，二級(jí)文氏管，彎頭脫水器，復(fù)擋脫水器五個(gè)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。主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和選擇如下。1、溢流定徑文氏管(一級(jí)文氏管)一級(jí)文氏管主要設(shè)計(jì)參數(shù)定為：喉口氣速vT=65m/s，水氣比LT=0.55L/m3(按進(jìn)口氣溫900℃時(shí)的煙氣量)，收縮角α1=24°，擴(kuò)散角α2=7°，喉口長(zhǎng)度LT=DT，溢流水量qT=5000kg/(喉口延米長(zhǎng)·h)，排水溫度twp=排氣溫度tgp-5℃進(jìn)口氣溫下煙氣量供水量，一級(jí)文氏管用水不經(jīng)冷卻，進(jìn)水水溫tw1=40℃，取一級(jí)文氏管前管道阻力損失為196Pa，一級(jí)文氏管出口負(fù)壓Δp=-2940Pa。①熱平衡計(jì)算。進(jìn)口一級(jí)文氏管的總熱量為：a.試用出口溫度tgp=70℃，做熱平衡計(jì)算：tgp=70℃時(shí)，水汽分壓pH=31.13Pa，twp=70-5=65℃，含濕量限度蒸發(fā)水量排水量水汽熱焓則出一級(jí)文氏管總熱量為：即小于進(jìn)口熱量。b.試用75℃為排氣溫度，做計(jì)算：出一級(jí)文氏管的總熱量為：根據(jù)以上兩次計(jì)算，用插入法求tgp：求得：tgp=71.8℃，取72℃。相應(yīng)pH=33.99(kPa)。出一級(jí)文氏管的飽和煙氣量qV為：飽和煙氣密度②結(jié)構(gòu)尺寸。a.收縮管入口管徑：一級(jí)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b.喉口直徑DT及喉口長(zhǎng)度LT。一級(jí)文氏管出口負(fù)壓Δp=-2.94kPa在喉口的氣量取飽和至72℃是的氣量即設(shè)υT=65(m/s)；喉口直徑，取DT=1.230m喉口實(shí)際氣速喉口長(zhǎng)度LT=1.230mc.收縮段長(zhǎng)度L1：取收縮角α1=24°d.擴(kuò)散管出口直徑：出口氣速取20m/s取外徑為φ2240mm×10mm，即內(nèi)徑為φ2220mm。e.擴(kuò)散管長(zhǎng)度L3：取擴(kuò)散角α2=7°③噴水裝置。a.溢流水量qT=5000kg/(喉口延米長(zhǎng)·時(shí))，總溢流水量為5000×π×1.230=19321(kg/h)，取20t/h。b.噴嘴噴水量為242865-20000=222865kg/h=222.865t/h，水壓pW=0.3MPa，選用碗形噴嘴，噴口口徑φ26mm，流量系數(shù)b=16.5，外徑DB=48mm，每個(gè)噴水量qmw為：共用噴嘴數(shù)為222.865/28.6=7.8(個(gè))，取8個(gè)。一級(jí)文氏管結(jié)構(gòu)見下圖：④阻力計(jì)算。按L3=8.093m，DT=1.230m，求出I3=L3/DT=8.091/1.230=6.580，連同α2=7°，在下圖中找出ξ0=0.084ξξ0α2/(°)按α2及I3求ξ0值β=DT/D2=1.230/2.220=0.554則干阻力系數(shù)ξc溢流阻力系數(shù)已知L=0.55L/m3，υT=64.87m/s，自下圖中找出濕阻系數(shù)ξW=0.662，ξξwυT/(m/s)按υT及L求ξW值1-L=0.3L/m3；2-L=0.5L/m3；3-L=0.75L/m3；4-L=1.0L/m3；5-L=1.25L/m3文氏管阻力⑤除塵效率和塵濃計(jì)算。一級(jí)文氏管的除塵效率為95%，出一級(jí)文氏管煙氣的游離塵濃度為：c1=c0(1-η)=96.5×(1-95%)=4.825(g/m3)出一級(jí)文氏管的水中塵濃度為2、重力脫水器①結(jié)構(gòu)尺寸。a.取入口氣速為一級(jí)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：，取φ4.6m。c.出口管徑取φ2240mm×10mm，其氣速等于入口氣速。d.為降低除塵設(shè)備的高度，將一級(jí)文氏管擴(kuò)散管直接插入重力脫水器內(nèi)部②脫水效率與塵濃度。a.筒體上升氣速為：b.被沉降的最小水滴直徑d0：在文氏管喉口霧化的水滴直徑為96μm，出喉口后將逐漸凝聚增粒，因缺乏實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，不能與上式的d0做比較?，F(xiàn)按一般實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的脫水情況，取脫水效率為85%。c.按脫水效率為85%，計(jì)算重力脫水器后的塵濃度：水中塵濃度為進(jìn)入煙氣中的污水量(重力脫水器出口)為：煙氣中的塵濃cF為：cF即為進(jìn)入二級(jí)文氏管的煙氣中包括污水的塵濃。一級(jí)文氏管與重力脫水器的總除塵效率為：③阻力計(jì)算。取ξ=2.85，則阻力：3、矩形滑板調(diào)徑文氏管(二級(jí)文氏管)二級(jí)文氏管主要設(shè)計(jì)參數(shù)定為如下。喉口氣速：最小截面出取υT=100m/s，水氣比L=1.0L/m3(出口飽和狀態(tài))，收縮角α1=30°，擴(kuò)散角α2=10°，煙氣在二級(jí)文氏管內(nèi)降溫7℃，即tgp=72-7=65℃，排水溫度twp=65-3=62℃，循環(huán)水經(jīng)過(guò)冷卻，設(shè)噴水量為qm1，twj=30℃。先將二級(jí)文氏管阻力調(diào)至9.81kPa，二級(jí)文氏管后負(fù)壓pB等于一級(jí)文氏管、重力脫水器和二級(jí)文氏管之和，一級(jí)文氏管前負(fù)壓為0.196kPa，即pH=-(0.196+3.98+0.384+9.81)=-14.37(kPa)。①熱平衡計(jì)算。進(jìn)二級(jí)文氏管的總熱量為：tgp=65℃，對(duì)應(yīng)水汽分壓pH=24.99kPa含濕量限度水汽熱焓I2=(0.46×65+959)×4.186=2615.8(kJ/kg)cp2=cp1=1.363kJ/(m3·℃)排水量出二級(jí)文氏管熱量：由熱平衡式Qgj+Q′gj+Qwj+Q′wj=Qgp+Q′gp+Qwp即：求得供水量出二級(jí)文氏管飽和煙氣量：水氣比L=259727.6/209983.2382=1.24(L/m3)②結(jié)構(gòu)尺寸。a.空喉口直徑，取φ870mm采用無(wú)喉頸，空喉口截面積為b.收縮管管徑取φ2240mm×10mm，α1=30°收縮段長(zhǎng)度c.擴(kuò)散管：取υ2=11m/s，擴(kuò)散管管徑取φ2620mm×10mm擴(kuò)散管長(zhǎng)度③阻力選用。二級(jí)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)中在回收期阻力為10000Pa，放散期為16000Pa。④除塵效率及塵濃度，二級(jí)文氏管除塵效率取99%，二級(jí)文氏管出口的游離塵濃度c2為：c2=c1(1-η)=4.825×(1-99%)=0.04825(g/m3)出二級(jí)文氏管的污水量qm5為：水中塵濃cW為：⑤噴嘴選用。采用碗形噴嘴，其個(gè)數(shù)、水壓、水量等參數(shù)均與一級(jí)文氏管相同。4、180°彎頭脫水器①外形尺寸。進(jìn)口氣速取11m/s，葉片間距采用200mm，進(jìn)口面積為F進(jìn)=209983.2382/(3600×11)=5.303(m2)出口氣速取8m/s，出口面積為：F出=209983.2382/(3600×8)=7.291(m2)②阻力損失。Δp=0.4kPa③脫水效率與塵濃度。脫水效率取95%，二級(jí)文氏管排水量為qm5=299882.8(kg/h)，則帶出彎頭脫水器的水量為：煙氣中的塵濃度為：5、復(fù)擋脫水器①結(jié)構(gòu)尺寸。a.進(jìn)口管直徑Dj。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DI=2000mm=2.0m筒體內(nèi)徑為Dc=2Dj+DI=2×1.724+2.0=5.448(m)，定Dc=5400mm筒體外徑為5500mm，即5.5m，使用厚度為δ=40mm的鋼板。c.筒體及各層擋板高度。取h0=200mm，hb=h0/2=100mm，氣流回轉(zhuǎn)角θ=15°，氣流回轉(zhuǎn)系數(shù)f=0.78則筒體高度為各層擋板高H2=5.156m，H3=5.025m，H4=4.894m，H5=4.762m，H6=4.631m，H7=4.500m，H8=4.369m，H9=4.238m，H10=4.107m，H11=3.975m，H12=3.844m，H13=3.713m，H14=3.582m，H15=3.451m，H16=3.39m芯管高HL=5.156。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=5.4/8=0.675(m)f.上下錐體角度定為α=45°，α′=60°。②阻力計(jì)算。阻力系數(shù)進(jìn)入復(fù)擋的煙氣密度復(fù)擋的阻力③脫水效率，一般為99.5%。出復(fù)擋的污水量為：煙塵最終塵濃度為：此處的煙氣塵濃即為系統(tǒng)的最終排放煙氣塵濃度小于100mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。6、貯氣柜選擇①參數(shù)選定。轉(zhuǎn)爐每爐最大產(chǎn)鋼量為最大鐵水量的94%，即G=172.5×0.94=162.15t，冶煉周期t2=36min，每1t鋼回收煤氣量為60m3，同時(shí)吹煉座數(shù)=3，選定每爐實(shí)際回收煤氣時(shí)間t1=10min，不平衡系數(shù)K=0.7，進(jìn)氣柜時(shí)煤氣溫度為60℃。②容積計(jì)算。貯氣柜容積氣柜操作容積選用55000m3濕式螺旋式貯氣柜一座。7、風(fēng)機(jī)選擇設(shè)風(fēng)機(jī)入口溫度為65℃，pH=24.98kPa機(jī)前負(fù)壓(回收期最大)：pB=-(14.37+0.4+0.25+0.4905+0.294+0.981)=-16.79(kPa)煙氣含濕量限度為風(fēng)機(jī)操作風(fēng)量機(jī)前煙氣密度(回收期)系統(tǒng)全壓：回收期p=22.6685kPa放散期p=23.8175kPa選用2臺(tái)D1850-11型煤氣鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)，用液力耦合器進(jìn)行調(diào)速，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為600~1430r/min，電動(dòng)機(jī)功率為2950kW(60℃時(shí))。計(jì)算資料綜合如下。1、氣壓(阻力)(kPa)①負(fù)壓：一級(jí)文氏管前0.196+一級(jí)文氏管3.98+重力脫水器0.384+二級(jí)文氏管9.81(回收期)或15.67(放散期)+180°彎頭脫水器0.4+復(fù)擋脫水器0.345+流量空板0.4905+機(jī)前切斷閥0.981=-16.5865~-22.0865(kPa)。②正壓：(回收系統(tǒng))水封逆止閥0.981+機(jī)后管道。三通切換閥0.196