毕业设计（论文）-公称容量2×220t氧气转炉炼钢车间设计

PAGEPAGE75设计题目：设计一座2×220吨的转炉炼钢车间产品自定学生姓名：学号：专业班级：学部：指导教师：年月日摘要本设计题目为设计一座2×220t的氧气转炉炼钢车间。本说明书是在广泛参考相关专业书籍的基础上结合.实习经历对专业知识的综合运用。该车间主要设备为两座公称容量为220t的氧气顶底复合吹转炉，两座LF炉，两座RH炉和一座铁水预脱硫站。该设计对转炉以及与转炉生产相协调的一些辅助系统的设计方案进行了比较和确定，且均达到了国内外平均先进水平。这些系统包括铁水供应系统、废钢供应系统、散装料供应系统、铁合金供应系统、氧气供应系统、烟气净化系统、炉外精炼系统，浇注系统和炉渣处理系统等。同时，本设计还对各系统的相关参数进行了计算。主要包括转炉炉型计算、氧枪计算、烟气净化系统计算、车间设备的计算和各跨间跨度的计算。另外溅渣护炉、铁水预处理、炉外精炼技术以及钢液面的控制均采取了国际先进水平。本设计得到氧气转炉炼钢车间设计说明书一份，车间平面工艺布置图、纵剖面图、横剖面图各一张，为转炉车间详细的工艺设计提供了重要的依据。关键字：转炉；设计；炉外精炼；铁水预处理ABSTRACTThedesignofthesubjectforthedesignofa2×220tBOFsteelmakingshop.ThespecificationinawiderangeofreferencebooksrelatedtoprofessionalbasedonthecombinationofTangshanIronandSteelPlateinternshipexperiencesoftheintegrateduseofexpertise.Themainequipmentoftheworkshopforthetwonominalcapacityof220tTopandBottomoftheoxygen-blownconverter,twoLFfurnace,RHtwopre-heatersandahotmetaldesulphurizationstations.Thedesignoftheconverter,aswellascoordinationwiththeconverterproductionofsomeofthedesignsupportsystemforthecomparisonandidentification,andhavereachedtheadvancedleveloftheaveragehomeandabroad.Thesesystemsincludethehotmetalsupplysystem,scrapsupplysystem,bulkmaterialsupplysystem,ferroalloysupplysystem,oxygensupplysystems,fluegaspurificationsystems,andsecondaryrefiningslaghandlingsystem.Atthesametime,thedesignofthesystemcalculatedtherelevantparameters.Mainlyincludetheconverterfurnace,theoxygenlance,thefluegaspurificationsystem,thecalculationofworkshopequipmentandthecalculationofcross-inter-span.Inaddition,slagsplashing,hotmetalpretreatment,secondaryrefiningtechnologies,aswellasthecontrolofsteelsurfaceweretakentotheinternationaladvancedlevel.Thedesignofoxygenconvertersteel-makingworkshop,adesignspecification,processplantlayoutplane,profilemap,acrosssectionofthemapfortheconverterdetailedprocessdesignworkshopprovidedanimportantbasis.Keywords:converter;design;secondaryrefining;hotmetalpretreatment目录目录TOC\o"1-3"\u前言 11.设计方案的选择的选择与确定 21.1车间生产规模、转炉容量及座数的确定 21.1.1有关资料的选择 21.1.2生产规模的确定 21.1.3产品方案 31.2车间各主要系统所用方案的比较及确定 31.2.1铁水供应系统 31.2.2废钢供应系统 41.2.3散状料供应系统 51.2.4铁合金供应系统 71.2.5铁水预处理系统 81.2.6烟气净化系统 91.2.7炉外精炼系统 171.2.8浇注系统 191.2.9炉渣处理系统 271.3车间主厂房工艺布置 281.3.1车间跨数的确定及各跨的工艺布置 281.3.1车间跨数的确定及各跨的工艺布置 282.设备计算 352.1转炉计算 352.1.1炉型计算 352.1.2转炉倾动力矩计算及电机功率确定 392.2.氧枪设计 452.2.1喷头设计 452.2.2枪身设计 462.3烟气净化回收系统设备设计与计算 512.4.炉外精炼设备的选择及主要参数 582.4.1主要设计及其特点 582.4.2主要工艺设备技术性能 593.车间计算 683.1原材料供应系统 683.1.1铁水供应系统 683.1.2废钢厂及废钢斗计算 683.1.3散装料供应系统 703.1.4合金料供应系统 713.2浇铸系统设备计算 713.2.1盛钢桶及盛钢桶车 723.2.2连铸机 743.2.3中间包的主要参数确定 823.3渣罐的确定 833.4车厂房主要尺寸的确定 843.4.1炉子跨主要尺寸的确定 843.4.2加料跨主要尺寸的确定 883.4.3精炼跨 893.4.4浇铸跨的标高、跨度和长度的确定 893.5天车 914新技术使用与说明 934.1顶底复合吹炼技术 934.2溅渣护炉技术 944.3转炉煤气全干法静电除尘技术 95参考文献 97谢辞 98引言前言材料技术、能源技术和信息技术是构成人类现代文明的三大支柱。材料是人类社会发展的物质基础和先导。钢铁产品作为国民经济重要的基础原材料，是当今世界各国追求工业文明和提高经济实力的重要标志之一。钢铁是用途广泛的金属材料，人类使用的金属中，钢铁占90％以上。人们生活离不开钢铁，人们从事生产或其他活动所用的工具和设施也都要使用钢铁。钢铁产量往往是衡量一个国家工业化水平和生产能力的重要标志，钢铁的质量和品种对国民经济的其他工业部门产品的质量，都有着极大地影响。从金融危机之后，10年以后，2011年、2012年初期，中国钢铁呈现了三个特点：第一个是钢铁行业已进入微利周期，去年的百元销售收入不足3%，今年一季度比去年还低，也不超过三。当然这里面由于品种、企业不一样，由于企业养人的多少，各自可能不太一样。但总的来说，钢铁行业进入了微利时期。第二个是固定资产投资虽然投资量很大，但是增速已经降下来了。在高能耗行业，钢铁行业是去年唯一一个一位数的增长。今年一到四月份有所提高，增长了13%左右。但是在我们原材料司分管的钢铁、有色、建材和石化行业里面，它增速也是最低的。并且我们对一到四月份进行了分析，炼钢和炼铁的投资增长还是比较高，但是轧钢的投资是一个负增长，这个我们分析主要是现在国家要求淘汰落后，所以大家可能关小高炉上大高炉，这个也有一些。第三个是钢铁行业企业之间的生产业绩拉开了很大差距。2011年我国大中型钢铁企业实现利润实现900亿，其中前20名占了83%，宝钢就占了26%，这样实际上优强企业，以宝钢为代表的，这个还是有一定利润的，但是有不少企业都在微利和盈亏平衡线上下波动。所以，我们现在就是要保证政策的连续性和稳定性，创造有利于钢铁工业市场调节环境。771.设计方案的选择的选择与确定1.1车间生产规模、转炉容量及座数的确定1.1.1有关资料的选择表1—1平均冶炼时间（min）转炉兑铁加废吹氧测温打出出钢、堵出平均总时公称容量水钢取样钢口倒渣钢口辅助间220t41.51421.54.51.5232炉龄取8000炉炉子作业率85%作业天数310天板坯收得率96%1.1.2生产规模的确定每天出钢炉数（24×60）÷32＝45炉役天数8000÷45＝177.7修炉时间10天每炉年修次数310÷﹙177.7＋10﹚＝1.65次每个炉子年修炉天数10×1.65＝16.5天冶炼比﹙310－16.5﹚÷310＝0.947一座年出钢炉数﹙310×24×60÷32﹚×0.947＝13210.65炉／年选转炉公称容量220t，2座，转炉的冶炼比为0.947即2吹为1.894实际出钢量220÷96%×13210.65=303万吨303×2=606万吨1.1.3产品方案生产钢种主要有优质碳素钢、管线钢、冷轧用钢、硅钢等。主要用于汽车板、焊管、钢结构、冷轧、机械加工、等领域。表1—2产品方案表钢种钢号年产/104t断面形状断面尺寸/mm×mm比例优质碳素钢45200矩形220×160050%碳素工具钢T10120矩形220×160020%T8Mn110矩形220×1600碳素结构钢Q235120矩形220×160030%1.2车间各主要系统所用方案的比较及确定1.2.1铁水供应系统钢铁联合企业中铁水从高炉直接装入转炉一共有三种方式﹙1﹚混铁炉方式：其流程为高炉→铁水罐→混铁炉→铁水灌→预处理→称量→转炉采用混铁炉供应铁水，对高炉与转炉之间的调节和供应铁水有利，铁水成分和温度比较均匀稳定，有利于生产组织，稳定转炉操作。但它比混铁车多倒一次铁水，且占地较大投资较多，污染环境严重且耗能，适用于中型转炉。﹙2﹚铁水罐（一包到底）方式：其流程为高炉→铁水罐→铁水预处理→称量→转炉此种方式供应的铁水，此方式供应铁水倒包次数少，有利于前期扒渣和铁水的预处理，不过此方式温降大，且不利于铁水成分的稳定。﹙3﹚混铁车方式:其流程为高炉→混铁车→铁水罐→预处理→称量→转炉混铁车又叫鱼雷罐车，此方案适应于远距离运输铁水，其运输过程中热损失小，铁水温度能够保证。但一次性投资较大，运送混铁车的铁轨曲率半径及坡度不宜过大，混铁车在轨道上要求有较多的存放面积。本设计采用铁水罐供应铁水。因为设计的车间为大型车间，随着高炉转炉大型化，铁水包散热已经不成为主要矛盾，采用“一包到底”的技术，此技术倒包次数少，有利于扒渣级前期预处理。1.2.2废钢供应系统废钢作为转炉吹炼过程的冷却剂加入炉内。目前国内各转炉厂废钢间的布置方式有：﹙1﹚设置单独的废钢间:用火车或汽车向料坑或料仓卸入本厂或外来之废钢，按照轻重类型不同分类堆放，用磁盘吊车或大钳向废钢料斗装入废钢，然后用热力或电力料斗平车运送废钢料斗到加料跨。﹙2﹚和装料跨相端连在其一端设废钢间：废钢间和加料跨的起重机轨道线在一水平线上，设双起重机。其流程为:火车或汽车→料坑→磁盘或大钳吊车→废钢槽→称量→废钢加料天车→转炉。本设计采用第一种废钢间布置方式，可以保证废钢供应，且使车间清洁，改善劳动条件。1.2.3散状料供应系统散状料供应系统包括散状料堆场、地面料仓、由地面料仓向主厂房的运输提升设施、高位料仓，给料及称重装置和加料设施等。散装料的供应要求迅速、准确、连续、及时。1﹚散装料堆场根据外部供料条件及企业的总图布置通常有三种布置方式：﹙1)转炉车间设立单独的散状料堆场一般要求尽量靠近转炉，以便实现“贮用合一”，从而减少原料的倒运和损耗，同时还可以减少地面料仓的容积，甚至将料场与料仓合并从而降低投资和成本。通常适应于大型转炉车间。﹙2）转炉车间的原料场与炼铁车间的原料场合并与炼铁车间的原料场相比，转炉车间的原料场小的多，二者合并可利用炼铁原料场的卸车、贮存及加工设施，从而不过分增加负担。﹙3）转炉车间与石灰窑合用料场石灰窑一般靠近转炉车间，石灰用量大而矿石、萤石等用量少，合用料场可统一解决各种原料的装卸、贮存和加工问题。本设计采用第一种方案，一方面鉴于本厂距离高炉车间较远，且与石灰窑合用料场不方便，另一方面所需散装料也相对较多，故采用第一种方案，以便简单调度原料供应设施。2﹚地面料仓贮存和转运散状料，贮存可使用若干天的散状料（一般3～10天），以消除来料时间波动对转炉生产的影响。地面料仓分为地上式、地下式、半地上半地下式。由于地下式有利于底开车或翻斗汽车直接把料卸入料仓，卸车较方便，故本设计采用地下式。从地面料仓向炉上料仓供料此种供料方式有四种：﹙1﹚全皮带运输运输能力大，供料过程连续，安全可靠，有利于实现自动化操作，原料破损少，利于自动化。适用于大中型转炉车间和总图布置不受限制的车间。﹙2﹚斜桥料车—皮带运输将垂直提升方式与皮带运输结合起来，减少了占地面积及投资，但供料不连续，且易粉碎、可靠性差。一般只适用于总图布置受限制的情况。﹙3﹚翻斗提升机—皮带运输以翻斗提升机代替斜桥料车与皮带运输结合起来，其缺点与斜桥料车—皮带运输类似。﹙4﹚皮带（或垂直提升机）—振动管运输方式其优点是占空间小，运输可靠，密封性好，灰尘少。缺点是振动管维修量大，石灰粉较多，且要考虑振动对厂房结构的影响。鉴于全皮带运输方式结构简单，运输量大，有利于自动化控制且原料破损少等优点，本厂采用全皮带运输方式。3﹚高位料仓设置高位料仓的作用是临时贮料，保证转炉的重力供料既及时又可靠，保证转炉正常生产。使之不因加散状料而影响转炉的正常冶炼。按布置分有三种：﹙1﹚共享料仓：优点是料仓数目少，停炉后能处理料仓中剩余的石灰；缺点是称量及下部给料器的作业率太高，出现临时故障会使转炉生产受影响。﹙2﹚部分共享料仓：料仓数目增加基本可消除下部给料器作业负荷过高的缺点，且转炉两侧加料能保证成渣块，改善对炉衬侵蚀的不均匀性，但设计时应力求做到炉料应落在中心部位上。﹙3﹚独用料仓:优点是使用的可靠性较大，缺点是停炉后料仓剩余石灰不好处理。本设计为大型转炉车间，为保证转炉正常冶炼采用独用料仓，以保证供料可靠。4﹚给料称量及加料设备保证散装料分批定量且按顺序向转炉加料。有两种称量方式：﹙1﹚集中称量：几个料仓共用一个称量漏斗，各种料迭加称量。特点：设备少，布置紧凑，中、小型转炉使用较多.﹙2﹚分散称量：每个料仓配一个称量漏斗，各种料单独称量。特点：称量准确性髙，便于操作和控制，特别对于临时补加料较为方便。大、中型转炉采用较多。本设计为220吨转炉，采用电磁振动给料器向称量漏斗给料，利用分散称量方式把料加入汇总漏斗，再由旋转溜槽从转炉两侧加入。因为汇总漏斗可缩短加料时间并适应转炉吹炼时间短和批料加入的间隔短的特点，且电磁振动给料器可比较准确的给料。1.2.4铁合金供应系统铁合金的供应由铁合金贮料间、车间铁合金料仓、溜槽、称量、输送设施和向钢包加料设施等几部分组成。在铁合金间贮存、烘烤及加工成合格块度，由铁合金间运入转炉车间，铁合金供应系统有三种方式：﹙1﹚对于用量不大的小型转炉车间，一般是把自卸式料罐用汽车或火车运到转炉跨间。再用吊车卸入车间铁合金料仓，需要时经称量后用铁合金料车经溜槽卸入钢包。﹙2﹚中型转炉一般采用单斗提升机将铁合金提升到设在转炉跨间的铁合金料仓上方，再用皮带机输送卸入料仓暂存，需要加铁合金时，经称量后通过加料小车或溜槽卸入钢包内。﹙3﹚大型转炉车间采用类似于散状料系统的全皮带（或斗式提升）供料系统。其特点是可靠，运送量大，机械化程度高等，适用于铁合金品种多、用量大的大型车间。本设计属于大型转炉车间，采用第三种方式，以便于控制转炉原料的供给及车间调度，使冶炼连续。1.2.5铁水预处理系统采用铁水预处理工艺，是现代化炼钢厂的重要标志。可保证转炉扩大品种，稳定生产，提高钢质量，改善经济指标，实现少渣炼钢，提高生产率，实现自动化。1﹚铁水预处理的分类和选择：铁水预处理可归纳为单一脱硫和三脱(即脱硅、脱磷、脱硫）两大类型。﹙1﹚脱硫剂的选择:目前较为普遍应用的脱硫剂有：苏打、碳化钙、镁基、石灰粉等，一般轻脱硫采用石灰粉（[S]〈0.03﹪)，深脱硫采用碳化钙或镁基（[S]〈0.01﹪)，苏打因为利用率低，劳动条件差，现已基本不用。﹙2﹚脱硫方法的选择：到目前为止，脱硫的方法有很多种，主要应用的有搅拌法、喷吹法(不含镁基)、喷镁法三种。其比较如下：

表1—3脱硫的方法方法脱硫效率适用特点搅拌法70—90﹪[S]≤0.005—0.002超低硫钢用铁水投资小，上马快，操作方便，铁水温降小，铁水有喷溅喷吹法80﹠以上[S]≤0.01—0.02低硫钢用铁水脱硫能力强，渣量小，时间短，铁损少，烟气污染大，价格昂贵，技术复杂喷镁法90﹪以上[S]≤0.005—0.001超低硫钢用铁水三脱(即脱硅、脱磷、脱硫)，其流程为：高炉出铁厂脱硅→铁水罐→前扒渣→铁水预处理(即脱硅、脱磷、脱硫)→后扒渣→称量→转炉本设计采用三脱铁水预处理方式，因为此方式有利于少渣冶炼，有利于提高金属收得率，在资源日益紧缺的今天，采用此方式显得尤为重要。1.2.6烟气净化系统1﹚.转炉烟气净化处理方法﹙1）按吸入的气量多少主要分两类：燃烧法：将含有大量CO的炉气在出炉口进入除尘系统时与大量空气混合使之完全燃烧。燃烧后的烟气经过冷却和除尘后排放到大气中去。燃烧法由于未能回收煤气，吸入大量空气后，使烟气量比炉气量增大几倍，从而使净化系统庞大，建设投资和运转费用增加，烟尘的粒度细小，烟气净化效率低。因此，国内新建大中型转炉一般不采用燃烧法除尘。但是燃烧法操作简便，系统运行安全，对于不回收煤气的小型转炉仍可采用。未燃法：炉气出炉口后，通过降下活动烟罩缩小烟罩与炉口之间的缝隙，并采取其它措施控制系统吸入少量空气(α＝0.08～0.1)；使炉气中的CO只有少量(约8～10％)燃烧成CO2，而绝大部分不燃烧，烟气成分主要是CO，然后经冷却和除尘后将煤气回收利用。未燃法具有能够回收煤气，烟气量小，因而设备体积小，烟尘粒度较大，除尘效率高的优点，所以目前国内外采用未燃法除尘的甚多。但是，未燃法烟气是一种CO含量很高的可燃性气体，要求整个除尘系统必须严密，防止爆炸和系统漏气引起煤气中毒。﹙2﹚在操作工艺上分为全湿法、干湿结合法或全干法三种形式。全湿法：烟气进入一级净化设备立即与水相遇，叫全湿法除尘系统。全湿法除尘系统有双塔－文式，两极文氏管。虽然型式不同，但整个除尘系统中，都是采用喷水的方式来达到烟气降温和除尘的目的。除尘效率与文氏管的用水量有关。这种系统耗水量大，且需要有处理大量泥浆的设备。干湿结合法：烟气进入次级净化设备才与水相遇。叫做干湿结合法(或半干半湿法)除尘系统。前者采用旋风除尘器，后者采用文氏管除尘，这是部分小型转炉曾用过的一种除尘方式，新建转炉不采用。全干法：净化过程中烟气完全不与水相遇，叫全干法除尘系统。全干法除尘所得的烟尘是干灰，布袋除尘是全干法除尘。静电除尘与颗粒层除尘分为干法与湿法两种。用干法静电除尘时，清除沉积板上的集尘，采用喷入少量的水，保持烟尘的湿润，用机械震动的方法除去。而湿法除尘清除集尘，则用机械震动和用水冲洗相结合的方法。因此除尘后需要有污水处理设备。颗粒层除尘，颗粒层中的集尘用反吹风的方法可以得到干灰，用水反冲洗集尘则得到的是湿泥。﹙3﹚按使用的主要设备又分为文氏管全湿法除尘系统、静电除尘系统、平旋器除尘系统。控制路口—烟罩间隙吸气量的方法有三种：①氮幕法：此法的基本原理是在活动烟罩与炉口之间设置氮气密封圈向外吹氮，将空气与烟气隔绝，此法在炉口基本上不吸入外界空气，所以烟气量少，回收系统容量小，设备费用低。但要消耗大量氮气(仅炉口氮消耗15～20Nm3/吨钢)。②炉口微压差控制法：此法是通过降下活动烟罩，缩小烟罩与炉口之间的缝隙，并调节可调喉口文氏管的喉口流通面积来调节烟气系统阻力，使烟罩内外压差为零或微正压(一般为~10Pa)。从而控制α值，即控制系统吸入的空气量。国内转炉基本上都是采用这种方法控制α值。③双烟罩法:此法的优点在于烟气中一氧化碳含量较高，对炉口压力的自动调节也不像单烟罩要求的高，车间的环境也有所改善，但由于设备耗电量、维护工作量都显著增加，厂房高度也有所增加，故此法应用不多。2﹚烟气净化系统烟气净化系统可概括为收集与输导，降温与净化，抽引与放散三部分。﹙1﹚烟气的收集烟罩：在未燃法烟气净化系统中，烟罩由固定烟罩和活动烟罩两部分所组成，二者之间用水封连接。固定烟罩与烟道连接，而活动烟罩可以上下升降，其主要作用是使转炉烟气顺利地进入烟罩，并能很好地控制吸入的空气量，以提高回收煤气的质量。活动烟罩按结构的不同有闭环式(如：OG法活动烟罩)和敞口式(如：微压差控制法活动烟罩)之分。①闭环式活动单烟罩，这是在未燃法中目前采用较多的用于控制炉口CO燃烧的OG法，其特点是，烟罩下部裙罩口内径略大于水冷炉口外沿，缝隙的最小尺寸约为50mm左右。当活动烟罩下降至最低位置，使烟罩下沿与炉口之间处于最小距离。以利于控制罩口微压差，直至进而实现闭罩操作；同时也不致使炉口的少量粘钢而焊住罩裙使其抬不起来。此类烟罩回收的煤气CO含量高，并对实现自动连续定碳创造了有利条件。②敞口式活动单烟罩。下口为喇叭状，其特点是能容纳瞬时变化较大的炉气量，使之不致外逸。由于烟罩较大，对于控制罩口吸入空气量，需要设置较精确的微压差自动调节系统，控制烟气流量调节阀使烟罩内外的压力差为零或微正压(一般为0～＋9.806Pa)，以提高煤气质量。敞口式活动单烟罩如图5－4所示。其主要尺寸的确定如下：本设计中控制炉口—烟罩缝隙吸入空气量采用炉口微压差调节法，故在此选用敞口式活动单烟罩与之配合提高煤气质量。固定烟罩的冷却有箱型水冷、排管水冷和汽化水冷等形式。本设计采用气化冷却固定烟罩，因耗水量小（水冷的1∕30—1∕60）不易结垢，且使用寿命长，在生产中使用效果良好。活动烟罩冷却一般采用排管式或外淋式水冷。本设计采用矩形无缝钢管拼焊水冷活动烟罩。﹙2﹚烟气冷却烟道的作用是将烟气导入除尘系统，冷却烟气，回收余热。烟道的冷却形式有：水冷烟道、废热锅炉和汽化冷却烟道三种。①水冷烟道：耗水量大，余热未被利用，易漏水，寿命低，现在很少采用。②废热锅炉：适用于燃烧法，可充分利用煤气的物理热和化学热生产蒸汽，出口烟气温度在300℃以下，其缺点是锅炉设备复杂，体积庞大，不能回收转炉煤气且需存在转炉停吹时燃烧燃料的装置，故采用的也不多。③汽化冷却烟道：一般由无缝钢管排列围成，出口温度在800—1000℃左右，回收热量较少，烟道结构简单，适用于未燃法回收煤气操作。本设计采用强制循环气化冷却烟道系统，与未燃法回收煤气配合。﹙3﹚车间除尘新型氧气转炉炼钢车间除专门设置转炉烟气净化设备外，还要对车间各个产生烟气和粉尘的场合设置相应的除尘设备进行除尘以净化整个车间环境，又称二次除尘，可分为局部除尘和厂房除尘两种。局部除尘常用的有干法布袋除尘器和旋风除尘器。厂房除尘要求厂房上部为密封结构，其天窗部分作为排烟吸引部。经过局部除尘和厂房除尘二者结合，一般可使炼钢车间空气中含尘量降至5mg/Nm3以下，近似于通常环境空气中的含尘量，可大大改善车间内的作业环境。本设计采用脉冲喷吹布袋除尘器，因其有构造简单、基建投资小、除尘效率高(98﹪以上)且操作管理方便等优点，而旋风除尘器除尘效率较低(60—70﹪)且不够稳定。3﹚炉煤气净化回收的操作工艺﹙1﹚OG法(全湿法未燃法净化回收系统）OG法装置，是目前世界上湿法系统净化效果较好的一种。OG法装置的主要特点：A烟气冷却设备由裙罩，下烟罩，上烟罩及烟道组成。烟罩采用密封型温水冷却系统，烟道采用汽化冷却系统。B除尘设备采用两级文氏管除尘。在一文喉部装有两只手动调节闸板，为获得所需压力损失，在试车阶段设定开口度。在二文喉部有椭圆形的滑板形阀门控制罩内压力。其给水喷嘴的清洗，由氮气罐作远离操作。C排烟机上设置液力偶合器以控制风机转速，节约非吹炼时消耗电力。排气量小时，为防止可能发生的喘振现象，在风机入口处有远离操作阀门，并设置有振动计监视。转轴密封采用水封。D放散管采用钢制三角集合自立型，高度为80m，放散管中部设测定含尘量的取样孔，点火装置采用低电压直接点火方式，常燃点火用转炉煤气或焦炉煤气。E煤气回收装置由三通阀，水封逆上阀，旁通阀及V形水封阀。煤气柜所组成。该装置的运转全部按“OG”程序时间表自动地、安全地进行。﹙2﹚LT法（转炉煤气干法净化回收技术）当转炉吹氧冶炼时，氧气和铁水中的碳之间反应产生含高浓度CO的转炉煤气，采用干式工艺可回收能源，减少废气排放，获得高热值的转炉煤气，并可省去转炉废水处理系统。LT法具有以下显著优点：(1)利用电场除尘，除尘效率高达99％，可直接将烟气中的含尘量净化至10mg／N以下，供用户使用；(2)可以省去庞大的循环水系统；(3)回收的粉尘压块可返回转炉代替铁矿石利用；(4)系统阻损小，节省能耗。综上所述，本设计采用LT法。LT法与OG法相比的主要优点：(1)除尘净化效率高，粉尘质量浓度降至10mg／以下；(2)该系统全部采用干法处理，不存在二次污染和污水处理，可以省去庞大的循环水系统；(3)系统阻损小，煤气发热值高，回收粉尘可直接利用，降低了能耗；(4)系统简化，占地面积小，便于管理和维护。在我国能源日趋紧张，环保的要求越来越严格的今天，从发展的角度看，对于大型转炉煤气净化与回收，采用LT法是值得推广的最佳方案。4﹚LT的介绍和选择系统工艺流程为：本项目工艺范围是从烟气进入蒸发冷却器开始到煤气冷却器为止，主要由蒸发冷却器、圆筒电除尘器、风机、切换站、煤气冷却器等设备组成。工艺过程为转炉烟气通过活动烟罩、热回收装置及气化冷却烟道后，温度为800—1000℃，进入到蒸发冷却器，蒸发冷却器内采用双介质雾化喷嘴，用高压蒸汽将水雾化后冷却烟气，这时粗颗粒的粉尘在水雾的作用下团聚沉降，形成的粗粉尘通过粗灰输送系统到粗灰料仓；冷却后的烟气通过管道进人圆筒型电除尘器，温度为150—1肋℃，电除尘器设四个电场，采用高压直流脉冲电源，捕集剩余的细粉尘，将其通过电除尘器下的链式输送机、细灰输送系统到细灰料仓；经过电除尘器的烟气含尘量在10mg／m3以下，最终的合格烟气经过煤气冷却器降温到70℃进入煤气柜，不合格烟气放散。本项目粗、细灰通过汽车运输至烧结厂作为烧结原料再利用，未设置热压块装置。干法煤气净化回收的设备：（1）蒸发冷却器为获得圆筒形干式电除尘器的最佳烟气除尘效果，烟气在进入电除尘器之前在蒸发冷却器里进行调质和降温。蒸发冷却器通过雾状喷水直接冷却烟气，并根据烟气含热量精确调节喷水量，所喷的水完全变成蒸汽。致使烟气在任何时候下都是干燥的，而且在离开蒸发冷却器时经过适当调质，然后进入圆筒形电除尘器。喷水装置中的喷嘴、水量调节阀的质量很关键。在烟气冷却和调质的同时在蒸发冷却器里还发生粗粉尘的沉淀过程，大约占粉尘量40％~45％的粗粉尘沉淀在蒸发冷却器里，这些粗粉尘含铁很高，具有很好的回收价值。（2）圆筒型电除尘器圆筒型电除尘器安装在转炉车间外面，在电除尘器里烟气被净化到符合要求的程度。圆筒型电除尘器结构方面有以下特点：(1)电除尘器壳体耐压0．3MPa。(2)在电除尘器进出口装有可选择性启闭的安全泄爆阀，以疏导可能产生的压力冲击波，当压力超过5000Pa，安全泄爆阀打开。(3)电除尘器配有四个电场，烟气出口浓度可达到≤10mg/。(4)同极距为400mm，通道数16个。(5)收集的粉尘温度在150C左右。（3）风机、切换站和煤气冷却器风机、切换站和煤气冷却器位于净煤气侧，电除尘器的下游。干法除尘由于系统阻力小，采用轴流式风机，功率750kW，这种风机具有效率高和让烟气直接通过的优点(这优点对于防爆很重要)，风机采用变频调速，这意味着作业运行条件可无级改变。切换站是干法除尘系统的最重要的设备之一，它主要由两个严密密封的具有调节性能的钟型阀组成，切换站负责在火炬和煤气柜之间进行快速切换，以达到回收尽可能多的转炉煤气的目的，另外切换必须不会导致烟气压力的突然变化，否则在转炉烟气捕集段将产生干扰性的烟气喘振现象，为此钟型阀配有液压装置，这个液压装置同钟型阀的气流调节板协同保证在火炬和煤气柜之间阀门快速切换的同时而无压力突变现象。煤气冷却器的任务仅是把回收的转炉煤气体积尽可能减少到最小程度，这是通过使用过量的冷却水实现的，在这个过程中不存在废水问题，因为煤气在此之前已经过净化处理，冷却水循环使用。（4）粉尘的输送设备捕集到的粗粉尘和细粉尘有两种输送设备可供使用：(1)链式刮板输送机。(2)使用氮气作为输送媒介的气力输送机。输送机械的选择主要取决于具体的条件。本项目采用的是链式刮板输送机，简单可靠。同时由于整个系统的气密性要求较高，输送设备前的双层卸灰阀也很关键。1.2.7炉外精炼系统炉外精炼也称二次精炼或钢包冶金。它是提高冶金产品质量、扩大品种的重要手段；是优化冶金生产工艺流程、进一步提高生产率、节能降耗、降低生产成本的有力手段；是保证炼钢—连铸—铸坯热送和直接轧制高温连接的必要工艺手段；是现代化冶金生产中不可缺少的生产环节。炉外精炼的手段有：渣洗、真空、搅拌、加热、喷吹、过滤。目前炉外精炼的方法主要有以下几种：（1）渣洗：快速脱硫，有效脱氧，去夹杂，减轻出钢过程中的二次氧化。有异炉渣洗、同炉渣洗、混合炼钢三种工艺。（2）吹氩：属于这类的精炼方法有：钢包吹氩、SAB(又称CAS)、CAB法。主要用于钢液脱气。（3）真空脱气：属于这类精炼方法有：真空浇注(又称VC法)、真空室钢包脱气法、倒包法(又称SLD法)、出钢过程中的真空脱气法(简称TD法)、连铸在线真空脱气法、芬克尔法(又称VD法)、ISLD法、VSR法。（4）大吨位钢液的真空脱气：有DH法、RH法、PM法。（5）带有加热装置的炉外精炼法：有LF、GRAF、ASEA-SKF、VAD、CAS-OB、铝氧加热法、LFV法等。（6）低碳钢液的冶炼方法：有VOD、SS-VOD、RH-OB、AOD、CLU法等。（7）固体料的添加方法：有IRSLD、TN法、SL法、ABS法、WF法(喂线法)、柱塞式料斗罩。目前生产中应用的炉外精炼设备大体上有三种类型：钢包﹑转炉型容器、专用设备。钢包是炉外精炼中应用广泛的一种设备，大多数真空装备和钢包炉都采用钢包；转炉型处理容器主要用于超低碳钢和高铬低碳合金；专用设备具有专门的精炼功能，用于特殊的处理目的如喷射冶金的TN法和SL法。现代炼钢车间不仅有作为初炼炉的转炉，还包括有可提供一种或多种精炼功能的炉外处理设备组成完善的炼钢生产工艺优化系统。初炼炉和炉外处理设备的选择和组合应该能够保证对钢液进行最佳的精炼处理，使最后的产品达到所要求的最大限度的纯净度，符合不同品种的质量要求和提高钢液的可浇性，并且在生产率、节能和降低原材料消耗等方面获得良好的社会效益。基于以上原则，本设计中转炉车间的产品基本定位在中厚板坯上，考虑到品种开发和以后的趋势，采用两套RH和钢包精炼法(LF)的精炼装置，以满足板材的生产需求，保证生产的顺利进行。LF法设备简单，冶金功能齐全，操作方便，投资少，所以能达到所要求的冶金效果，并实现最低成本控制，其比较经济，具有发展前景。介绍RH原理：当进行真空脱气处理时，将真空室下部的两根浸渍管插入钢液内100-150mm的深度后，启动真空泵将真空室抽成真空，于是真空室内、外形成压差，钢液便从浸渍管中上升到压差相等的高度（循环高度），此时，钢液并不循环，为了使钢液循环，与此同时从上升管下部约三分之一处吹入驱动气体，该气体进入上升管内的钢液后由于受热膨胀和压力降低，引起等温膨胀，在上升管内瞬间产生大量的气泡核，由于气泡核受热膨胀和压力降低而使体积成百倍的增大，钢液比重变小；又由于氩气泡内的氢气和氮气的分压力为零，所以钢液内溶解的气体向氩气泡内扩散，膨胀的气体驱动钢液以约5m/s的速度上升，成喷泉状喷入真空室内。气泡进入真空室后破裂，钢液被破碎成小的液滴，使脱气表面积大增加，加速了脱气过程，气体自钢液内析出被真空泵抽走，大大的加速了脱气过程。而脱气后的钢液汇集到真空室底部，由于重量的差异，经下降管以1~2m/s的速度返回到钢包内。未经脱气的钢液又不断从上升管进入真空室脱气，周而复始，从而形成连续循环过程。如此反复循环n(2~4)次后达到脱气目的，脱气过程结束。冶金效果：脱氢（脱50%-80%）、脱氮（约20%）、脱氧（约65%-70%）、脱碳（可降到0.0015%以下）和合金化条件都较好。多功能的RH真空精炼技术已经成为一种不可缺少的炉外精炼手段，其应用为炼钢厂实现优质、低耗、多品种、高效益奠定了可靠的础。介绍LF(V)法（钢包炉精炼法）这种方法是把电弧炉的还原精炼原样移到钢水包中操作，将电弧埋入钢液面以上的熔渣层中加热钢液，吹氩搅拌，在还原气氛下采用高碱度合成渣精炼，也叫做埋弧桶炉法。无真空工位的叫LF法，有真空工位的叫LFV法。特点：冶金功能齐全，结构简单，操作方便，投资少，在国内特殊钢，普通钢和铸钢等工业生产中得到广泛应用，已经成为我国纯净钢的主要炉外精炼方法之一；由于LF法用吹氩搅拌，在大气压下加热，而不采用真空加热，因此它比ASEF-SKF法和VAD法简单，其冶金效果与前两种基本相同。冶金效果：钢液温度满足连铸工艺要求；处理时间满足多炉连浇要求；成分微调能保证产品具有合格的成分及实现最低成本控制；钢液纯净度能满足产品质量要求。1.2.8浇注系统1﹚炼钢车间的浇注系统方式﹙1﹚纵向连铸炼钢车间。﹙2﹚横向连铸炼钢车间。﹙3﹚全连铸车间。目前，世界基本实现了全连铸氧气转炉车间的生产，在浇注跨内高有两台或两台以上连铸机时，连铸机宜采用横向布置，即连铸机的中心线与厂房柱列线相垂直，此种布置方式盛钢桶运送距离短，物流合理，便于增建和扩大连铸机生产能力，特别适于把不同的连铸机相关的作业分散在不同的厂房进行，使各项操作互不干扰。对于一个2×220吨转炉的大型车间，为了适应钢材市场和自身竞争能力的要求，使连铸和炼钢切实结合起来，行之有效的生产。本设计采用两台两流的中厚板坯连铸机。2﹚连铸机机型分类及特点连铸机可以按多种形式来分类。若按结构外形可把连铸机分为立式连铸机，立弯式连铸机，带直线段弧形连铸机，弧形连铸机，多半径椭圆形连铸机和水平连铸机。如果按照连铸机所浇铸的断面的大小和外形来区分，连铸机又可分为板坯连铸机、小方坯连铸机，大方坯连铸机、圆坯连铸机、异形断面连铸机和薄板坯连铸机。若按连铸机在共用一个钢水包下所能浇铸的铸坯流数来区分，则可分为单流、双流或多流连铸机。在一台连铸机上，跟据生产要求，既可浇铸板坯又能同时浇铸几流方坯的连铸机叫做方、板坯复合连铸机或简称为复合式连铸机。3﹚浇注系统中的主要设备﹙1﹚钢包回转台，其类型有：①直臂式钢包回转台：两个钢包支撑在同一直臂的两端，同时旋转运动，两个钢包可以同时作升降运动。②单臂回转式钢包回转台：承载臂分别安装，两个可以单独按浇注要求进行转动。③单臂升降回转式钢包回转台：两个承载臂可以单独回转、升降，也可同时回转和升降。本设计采用直臂式钢包回转台，因其具有结构简单，维修方便，制造成本低的优点。﹙2﹚中间包中间包是钢包与结晶器间的一个中间容器，其作用为：①稳定钢流，减少钢流对结晶器的冲击和扰动，稳定浇注操作。均匀钢度和成分。使脱氧生成物和非金属夹杂物分离上浮。②控制钢流，降低钢液静压力并稳定钢水液面。③在多流连铸机上起分配钢液的作用。在多炉连铸时，中间包能储存一定钢水，以保证在更换钢包时不停浇。中间包形状根据铸机流数和布置形式多种多样，有长方形、三角形、圆形和方形等，对于板坯—般是1～2流，对方坯是3～6流。使用梯形者较多。为了提高连铸坯的质量，防止钢水二次氧化，从钢包到中间包的注流采用长水口，或者采用气体保护浇铸。中间包容量主要是考虑浇铸时更换钢水包有足够的充裕时间和有利于夹杂物上浮。—般是取钢水包容量15～40％。中间包的容量要选择适当，尤其在多炉连浇时，在不降低拉速又要保证罐内必须的最低液面高度（大于250mm)的前提下，应使罐的容量大于更换钢包期间连铸机所必须的钢水量。罐内钢液深度不应小于400～450mm，一般为500～600mm以上，最大可达1000mm。罐内钢液面到中间包上口应留有200mm左右的高度。中间包长度主要决定于铸机流数和流间距，应使其边部钢流能注入到最外边—流的结晶器内，过长会使边部钢水温度降低，耐火材料消耗增加。流间距一般为l～1.3m。水口中心离中间包壁边缘约200mm。

中间包宽度应保证钢水冲击点到中间包水口的最短距离不小于500mm，又不要影响操作工的视线。罐壁以有10～20%的倒锥度为宜。本设计采用梯形中间包，中厚板坯两流。﹙3﹚中间包小车中间包小车是在浇铸平台上放置和运送中间包用的。在浇铸前，小车载着烘烤好的中间包开至结晶器上方。使中间包水口对准结晶器宽度方向的对称位置。浇铸完毕或发生事故不能浇铸浇铸时，它载着中间包迅速离开浇铸位置。此外小车上还应该设有中间包的称量装置，以控制包内钢液面。通常每台连铸机上配备两台中间包小车，交替使用。﹙4﹚结晶器对于连铸设备，设计结晶器目的可使从结晶器中出来的铸坯具有一定厚度的均匀坯壳，并且在机械应力和热应力的综合作用下既不会被拉断，也不致于产生歪扭变形和裂纹等质量缺陷。结晶器的形式：①按拉坯方向内壁的线型分为直结晶器和弧形结晶器。两种结晶比较：若采用直结晶器，从工艺上，钢水注入直结晶器时流股对称，且在铸坯断面相同的条件下浇注面积较大，因此，对坯壳冲刷均匀，易形成均匀坯壳，铸坯中非金属夹杂物分布也比较均匀。从设备角度看，其结构比较简单，加工制造容易，耗铜少，寿命长，安装时易对中。从导热性能看，由于弧形结晶器在其内弧中间部位和外弧下部形成气隙降低了导热性，但高温薄坯壳在直线段拐点处要承受带液芯弯曲容易产生内裂，而弧形结晶器避免了这一点，况且，由于大型连铸机曲率半径大，钢水注入结晶器时流股的不均匀性不突出，虽然内弧夹杂增多，但由于应用浸入式水口，非金属夹杂物不均匀分布并不严重，因此认为对一些裂纹敏感性较强的钢种，只要保证钢水的纯净度，还是采用弧形结晶器为好，而且目前采用弧形结晶器的较多。通过以上比较，故本设计采用弧形结晶器。②按结晶器结构分为整体式结晶器、套管式结晶器和组合式结晶器。整体式结晶器：优点：这种结晶器刚性大，易维护。缺点：制造费用高，冷却能力比套管式和组合式差；最大的缺点是当使用若干次后，由于要切削加工表面，故使铸坯尺寸增大，同时铜耗高，现在连铸机已极少采用。套管式结晶器：特点：结构简单，制造和维修方便，广泛用于浇铸中小断面的方坯和矩形坯。组合式结晶器：特点：由四块壁板组装而成，每块壁板都包括内壁和外壁两部分，用双对螺栓联结；为使冷却均匀稳定，一般各面实行独立冷却；通常四块复合壁板的组装方式大都采用宽面压窄面。大方坯和板坯连铸机一般都使用这种结晶器，而且采用可调宽度或宽厚均可调的组合式结晶器。通过以上比较根据本设计的产品方案中的产品为中厚板坯，因此采用组合式结晶器。综合以上本设计结晶器采用组合式的弧形结晶器。结晶器的振动机构现在普遍使用的有差动式、双摇杆式、四偏心式等。本设计采用高频率小振幅结晶器振动结构，其可使保护渣均匀流入结晶器和坯壳之间，使振痕减少，消除横裂纹，提高铸坯表面质量。⑸二次冷却装置二次冷却区通常是指结晶器以下到拉矫机前的区域，二次冷却装置是连铸机的重要组成部分。它对铸坯质量有着关键性的影响，因此，它的工艺和结构设计对连铸机性能将起至关重要的作用。二次冷却装置的作用与工艺要求：从结晶器里出来的铸坯虽已成形，但坯壳一般只有10～30mm厚，内部温度很高，因此钢液静压力对坯壳产生很大的力，使其产生鼓肚变形，甚至出现裂纹和发生漏钢，特别是大方坯和板坯更为严重。设置二冷装置的目的，就是对铸坯进行强制、均匀的冷却，促使坯壳迅速凝固变厚，预防坯壳变形超过极限，避免产生裂纹和发生漏钢事故，同时对铸坯和引锭杆予以支撑和导向，防止跑偏。在采用直形结晶器的弧形连铸机中，二冷装置还需要将直坯弯成弧形坯。在上装引锭杆的连铸机中，二冷装置中须设置驱动辊，以驱动引锭杆并实现拉坯；在多半径弧形连铸机中，二冷装置又起到将弧形铸坯分段矫直的作用；在多辊拉矫机中，二冷区的部分夹辊又是驱动辊，起到拉坯作用。⑹拉坯矫直机拉坯矫直装置的作用：①拉坯，并将铸坯矫直。②送引锭杆到结晶器内。③把铸坯拉至切割处，再把引锭杆脱掉。对拉坯矫直装置的要求：①应具有足够的拉坯力，能将铸坯顺利拉出。②能够在较大范围内调节拉速，适应不同断面尺寸和钢种的工艺要求，满足快速送引锭杆的要求。拉坯系统应与结晶器振动、液面自动控制、二次冷却实现计算机闭环控制。③应具有足够的矫直力，以适应可浇铸的最大断面和矫直的最低温度。④在结构上要考虑未矫直的冷铸坯能通过。采取合理的冷却措施，保证设备在高温条件下能正常使用。⑺引锭杆引锭装置的作用引锭装置包括引锭头、引锭杆和引锭杆的存放装置。引锭头作为结晶器的活底堵住结晶器的下口，并使钢液在引锭杆头部凝固，通过拉矫机从结晶器中拉出引锭杆及与引锭头连在一起的铸坯，经过二次冷却区，在通过拉矫机之后，铸坯被矫直，脱开引锭头，进入正常拉坯状态，引锭杆便离开连铸生产线，进入引锭杆存放装置，待下次开浇时使用。铸坯切割装置和后步工序其他设备已完成凝固的铸坯，需要按用户或下道工序的要求将铸坯按定尺或倍尺切割，因此在连铸生产线上都安装有切割装置。铸坯的切割是在铸坯的运动过程中完成的，因此要求切割装置能够与铸坯同步运动。目前常用的切割方法有两种，即火焰切割和机械剪切。本设计采用火焰切割，因其可实现自动定尺和最佳尺寸的自动切割，要求切割枪效能高，切割速度快，断面质量好，切缝小，工作稳定可靠，抗回火能力强，切割设备具有防热防尘措施，能在强烈辐射热和尘埃等恶劣工况条件下长期正常运转。后步工序其他设备：有输出辊道、铸坯横移设备、铸坯冷却设备。⑻连铸机连铸机型按结构分为立式连铸机、立弯式连铸机、直结晶器弧形连铸机、弧形连铸机、多半径弧形连铸机和水平连铸机。①立式连铸机优点：钢水是在直立结晶器和二冷段逐渐结晶，有利于钢水中非金属夹杂物上浮，坯壳冷却比较均匀，对浇铸优质钢和合金钢有利；铸坯在整个凝固过程中不受任何弯曲、矫直作用，更适合于裂纹敏感性高的钢种浇铸。缺点：设备高，建设费用大，设备的维护和铸坯的运送都比较困难；从工艺上来说，铸坯因钢水静压力大，鼓肚变形较为突出。②立弯式连铸机立弯式连铸机是连铸技术发展过程中的一种过渡机型，目前已很少采用。③直结晶器弧形连铸机优点：工艺上保留立式连铸机的特点，钢水在垂直结晶器和二冷直线段凝固，非金属夹杂物有充分时间上浮，有利于特殊钢的浇铸；设备高度低，建设费用较低；采用连续弯曲和多点矫直技术，可保证铸坯在两相区不产生裂纹。缺点：设备总质量大，安装，调整难度较大。④弧形连铸机优点：由于它布置在1/4圆弧内，因此，它的高度比立式、立弯式连铸机低，使得它的设备质量较轻，投资费用较低，设备的安装和维护方便，因而得到广泛应用；由于设备高度较低，铸坯凝固过程中承受的钢水静压力相对较小，可减小坯壳因鼓肚变形而产生的内裂和偏析，有利于改善铸坯质量和提高拉速。缺点：钢水在凝固过程中非金属夹杂物有向内弧侧聚集的倾向，易造成铸坯内部夹杂物分布不均匀；由于内、外弧形冷却不均匀，容易造成铸坯中心偏析而降低铸坯质量。⑤多半径弧形连铸机特点：弧形区采用多半径，其它与弧形连铸机相同，因此铸机安装调整较复杂，维护较困难。⑥水平连铸机优点：设备高度低，投资省，建设速度快，适合中、小企业技术改造；钢水无二次氧化，铸坯质量得到改善，无需液面检测和控制；铸坯在水平位置凝固成形，不受弯曲、矫直作用，有利于特殊钢和高合金钢的浇铸；设备维护简单，处理事故方便。缺点：拉坯时受惯性力限制，更适合浇铸200mm以下中小断面方坯、圆铸坯，铸坯定尺也受限制。比较以上连铸机的形式的优缺点，鉴于弧形连铸机设备投资费用低，安装和维护方便，应用也比较广泛，也可生产大断面尺寸的铸坯，因此，本设计采用弧形连铸机。1.2.9炉渣处理系统炉渣并不是一种废物，而是一种重要的原材料，特别是高炉渣，它是一种良好的建筑材料。炼钢炉渣的成分比较复杂，处理炼钢炉渣的主要目的之一是回收渣中的金属铁，也可用来铺筑沥青混凝土路面，用作铁路道渣，生产矿渣肥料、水泥和作为路面抗滑材料。转炉炉渣是在固态下进行破碎、筛分和磁选。转炉渣以外的钢铁渣，如钢水罐渣、连铸钢水罐渣及铁水包渣等的处理方法或采用落锤处理间进行处理。1)炉渣运出方式⑴在加料跨用加料天车更换渣罐，再用机车将渣罐运也厂房；⑵采用机车直接将炉下渣拉出主厂房；⑶靠近加料跨单独平行设一出渣跨，炉下渣罐车开到出渣跨，在出渣跨设置专门的换罐吊车；⑷在加料跨用特别摇臂吊车更换渣罐，用载重汽车运出厂房。由于方式⑴调度复杂；方式⑵不易处理回收渣；方式⑶和方式⑷类似，而方式⑶多为现代转炉车间采用，简单易行，对渣的回收利用处理较好，故本设计炉渣运出方式采用第⑶种方式。2﹚炉渣处理方法⑴热泼法：将转炉渣运往热泼间，热泼在平地或预留坑内，然后喷水冷却，待熔渣凝固龟裂后，用推土机堆集运出，经破碎、筛分、磁选后即可利用。优点：工艺和设备简单、安全。缺点：占地面积大，作业周期长，劳动条件较差。⑵水淬法：是利用压力水将钢渣流击散粒化快速冷却方法，也叫水力冲渣。优点：工艺流程简单，占地面积小，能快速排渣，且运输方便。缺点：耗水量大，如果渣水比控制不当容易引起爆炸事故。⑶浅盘水淬法（ISC法）：是一种新的处理钢渣的方法，采用多次喷水快速冷却的工艺过程。此法克服了水淬法容易引起爆炸和干法处理作业周期时间长，占地面积大的缺点。⑷新型滚筒法方法：高温液态钢渣在装置内急冷固化、破碎，渣与钢同时进行分离，得到稳定的、能直接利用的钢渣。流程：液态钢渣由渣罐倒入溜横槽，进入特殊装置内进行处理，并通水冷却。钢渣和废钢同时排出，蒸汽由烟筒中排放。效果：流程短，设备体积小，占地少，钢渣的冷却、破碎、处理一次完成。处理后的钢渣不需要长期堆放陈化，粒化性能稳定，可直接利用，粒度均匀，游离氧化钙含量低于国家标准4%的钢渣，污染小，蒸汽集中排放，排放蒸汽的含量小于100mg/m3，投资省，施工周期短。通过比较以上４种方法，鉴于新型滚筒法具有的效果比前３种更优，因此本设计采用第４种方法于新型滚筒法。1.3车间主厂房工艺布置1.3.1车间跨数的确定及各跨的工艺布置根据车间类型确定，车间类型主要根据生产规模、跨间布置、厂房结构等来划分按生产规模，转炉车间分为大型车间(转炉公称容量≥100吨)，中型车间(转炉公称容量50-80吨)，小型车间(转炉公称容量≤30吨)。按主厂房跨间布置分为三跨式车间和多跨式车间。三跨式车间由加料跨、炉子跨和浇铸跨组成，其各跨间作业的专业化程度比较高，天车作业的互相干扰大大减少，比较适应于操作频繁、运输量大的车间。多跨车间是在三跨基础上加设精炼跨及钢水接收跨，过渡跨，出坯精整跨等。按厂房结构可分为地坑式和高架式两种。地坑式车间，转炉布置在地面上，钢包放入地坑内出钢，劳动条件差，清渣时间长，转炉作业率低，所以此类车间忆被淘汰。高架式车间，是在转炉周围建专门的高架式平台，钢包和渣罐置于地面的平车上，这种布置主要解决了出钢、出渣的困难，改善了劳动条件，从而缩短了清渣时间，提高了炉座利用率，减少了天车的负担和互相干扰，缩短了冶炼周期，提高了车间的生产率。本设计采用高架多跨式车间，转炉车间主厂房共8跨，分别是炉渣跨、加料跨、转炉跨、精炼及钢水接收跨、浇注跨、连铸跨、出坯跨、连铸精整跨。(1)炉渣跨炉渣采用滚筒法处理。跨度取24m。(2)加料跨加料跨布置包括铁水供应与铁水预处理的布置、废钢供应布置、出渣方式、加料跨尺寸的确定。在加料跨两端分别布置铁水供应区和废钢供应区。加料跨跨度取27m。(3)转炉跨转炉跨是主厂房的核心部分，主要完成转炉吹炼作业、进行散状料加料、烟气的冷却和净化、出钢、加铁合金、出渣、吹氧管的更换和吊运以及维修作业。本设计中转炉跨设置两座300吨的顶底复吹转炉，跨度为24m。沿转炉跨度方向上设有6层平台：①转炉操作平台：主要布置转炉炉体及支座转炉倾动装置，炉前操作室和炉前操作设备。②修炉平台：布置有活动烟罩开出机构和提升机构，铁合金称量漏斗及振动给料器。③汇总漏斗平台：布置有汇总斗及称量斗之给料装置。④称量斗平台：布置有称量斗及炉顶料仓之给料装置。⑤炉顶料仓卸料车平台：布置炉顶料仓、卸料车、二次仪表室和卸料除尘设备。⑥吹氧管卷扬机平台：布置有吹氧管、卷扬机和横移小车。(4)精炼及钢水接收跨精炼跨主要完成钢水的精炼，钢包的冷修、热修，钢包的烘烤，以及连铸钢水的接收准备等工作，跨度为27m。(5)浇注跨浇注跨主要完成钢水的浇注，中间包烘烤与维修，结晶器存放等任务。连铸浇注跨一般设有1～2个操作区，操作区两旁用于中间包维修与烘烤，其余的区域根据具体要求作适当布置，跨度为30m。连铸跨主要任务是完成连铸设备的维修及存放。(7)出坯跨连铸出坯跨占1～2个跨间。板坯连铸机出坯流程：拉矫机末辊→切割机(火焰)→拉坯机→并流装置→去毛刺机→喷印机→横移台车→堆垛机→卸垛机→精整区。方坯连铸机出坯流程：拉矫机末辊→刚引锭机→切割机(剪切或火焰)→链引锭机(无刚引锭机时)→传送辊道(印号机)→出坯床→传送辊道→转坯机。(8)连铸精整跨连铸精整跨主要用于板坯的精整清理，主要用火焰清理和手工清理。1.3.2车间工艺流程1)生产工艺流程框图散状料堆场散状料堆场↓地下料仓地下料仓↓废钢皮带运输机废钢皮带运输机↓↓汽车高炉铁水制氧站高位料仓汽车高炉铁水制氧站高位料仓↓↓↓↓废钢间混铁车管道输送称量漏斗废钢间混铁车管道输送称量漏斗↓↓↓↓底吹气体废钢槽预处理阀门站汇总漏斗底吹气体废钢槽预处理阀门站汇总漏斗↓↓↓↓↓透气砖称量铁水包氧枪旋转溜槽透气砖称量铁水包氧枪旋转溜槽↓↓↓↓↓转炉转炉↓↓↓称量漏斗溜槽钢水炉渣烟气称量漏斗溜槽钢水炉渣烟气↓↓↓↑合金料仓精炼渣罐除尘系统合金料仓精炼渣罐除尘系统↓↓↓↓↑浇注皮带运输机滚筒处理放散煤气柜浇注皮带运输机滚筒处理放散煤气柜↓↑连铸成坯铁合金地下料仓连铸成坯铁合金地下料仓2)工艺流程说明对于转炉车间的整个工艺流程，按照不同的转炉设计模式而形成自己独特的工艺流程。对于本设计的工艺流程，简要介绍如下：(1)铁水供应：铁水是转炉的主要原料，在钢铁料中的比例约占80%~90%。为了减轻转炉的冶金任务，达到提高炼钢转炉的生产率，提高产品的质量和降低成本，对高炉出来的铁水在出铁场进行铁水脱硅，采用250吨混铁车向转炉供应铁水，扒渣后，运至铁水预处理站，进行脱硫、脱磷和深脱硅处理，然后称量运至转炉加料跨，经扒渣机扒渣后将铁水况入转炉。(2)废钢供应：转炉加废钢可以利用转炉富余的热能，对转炉中铁水进行冷却降温，炼钢过程中产生的渣量小，降低炼钢成本，提高效益。废钢由废钢间至加料跨的两端的废钢区，按轻重、类型不同分类堆放于地面，用磁盘吊车把转炉所需的废钢装入废钢料斗，然后用电力料斗平车运送废钢料斗到加料跨，最后用废钢装料起重机吊起废钢料斗，将废钢加入转炉。(3)散状料供应：散状料是转炉造渣的主要原料。除了活性石灰直接由石灰车间用皮带机送至地下料仓外，其余均采用汽车运输并送入地下料仓贮存，需要时通过皮带机运送至转炉高位料仓，经加料系统加入转炉或钢水罐中。供应方式为在转炉开吹时加入一些，剩余部分再分几次加入，以保证尽快化渣。(4)铁合金供应：铁合金用于调整钢液成分和脱除钢中杂质（氧、硫、氮等），一般在转炉出钢过程中加入钢包内，在真空处理时也可调整钢水成分；在冶炼优质钢或高合金时，加入的铁合金需加热烘烤。铁合金用自卸汽车从铁合金仓库送到地下料仓储存，经皮带机送至转炉跨中位料仓、RH和钢包炉料仓中。在转炉后的钢包吹氧站、RH钢包炉处理位置，铁合金均可通过加料系统加入钢水包内或真空室中，RH和钢包炉的铁合金料仓和加料系统是共用的。(5)出渣系统：处理转炉产生的炉渣，保证车间正常生产，同时回收炉渣中铁，提高资源利用率，降低生产成本。(6)除尘系统：设置除尘系统，防止污染环。本设计中转炉烟气采用未燃法处理，干法煤气交货回收利用，烟气的冷却采用汽化冷却，蒸气和烟尘回收利用。产生烟尘的地方均设有二次除尘，以改善工作环境。(7)出钢系统：出钢前，应用薄钢板把出钢口堵上，防止钢渣注入钢包，当转炉倾转到一定度时，薄钢板熔化，可安全出钢，出钢时加入铁合金，以便利用钢液的冲击力搅拌钢液，使铁合金更好的脱氧及去除钢中的杂质，用挡渣系统挡渣。出完钢后，溅渣护炉，提高炉子寿命。(8)精炼系统：转炉生产的钢水运送至精炼跨，加入LF炉内精炼，可完成钢水的升温、脱气、脱硫、去夹杂等任务，实现连铸对钢水的要求。(9)浇注系统：经二次精炼的钢水运至浇注跨进行浇注，采用全连铸形式，浇注时及时供应钢水，达到多炉连浇。浇注过程中注意保护钢水，防止钢水二次氧化，可采用浸入式水口浇注，和结晶器内加保护渣等措施。(10)连铸坯精整：主要用于板坯的精整清理，主要用手工清理和火焰清理。

2.设备计算2.1转炉计算2.1.1炉型计算原始条件炉子平均出钢量为220t，钢水收得率取92﹪，最大废钢比取20﹪，采用废钢矿石法冷却。铁水采用P08低磷生铁[ω(Si)≤0.85％,ω(P)≤0.2％,ω(S)≤0.05％]。氧枪采用四孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0MPa.炉型选择根据原始条件采用筒球形炉型作为本设计炉型。炉容比取V∕T＝1.05。﹙4﹚熔池尺寸的计算①熔池直径的计算。熔池直径的计算公式D＝K确定初期金属装入量G：取B＝15％则G＝m3b.确定吹氧时间：根据生产实践，吨钢耗氧量，一般低磷铁水约为50-57∕t(吨)，高磷铁水约为62-69∕t(钢)，本设计采用低磷铁水，取吨耗氧量为57∕t(钢)，并取吹氧时间为14min。则[∕(t·min﹚]取K=1.57则②熔池深度计算筒球形熔池深度的计算公式为：确定D=6.214m,h=1.447m。③熔池其他尺寸确定球冠的弓形高度：炉底球冠曲率半径：炉帽尺寸的确定①炉口直径②炉帽倾角θ：取θ=64°。③炉帽高度H帽：取H帽=400mm，则整个炉帽高度为：H帽=H膛+H口=3.312+0.4=3.712m在炉口处设置水箱式水冷炉口，其主要优点：吹炼时喷溅到炉口上的炉渣能自动脱落，结渣也较易清除，减轻炉口变形，延长炉口寿命，保持炉口形状，烟气净化回收的正常操作。炉帽部分容积：炉身尺寸确定①炉膛直径D膛=D(无加厚段)②根据选定的炉容比为1.05，可求出炉子总容积为V总=1.05×220=231③炉身高度则炉型内高出钢口尺寸的确定①出钢口直径②出钢口衬砖外径③出钢口长度④出钢口倾角β：取β=18°。﹙8﹚炉衬厚度确定炉身工作层选750mm，永久层120mm，填充层80mm，总厚度为750+120+80=950mm。炉壳内径为炉帽和炉底工作层均选600mm，炉帽永久层150mm，填充层100mm，则炉帽总厚度为600+100+150=850mm，炉底永久层用标准镁砖立砌一层230mm，黏土砖平砌三层65×3=195mm，则炉底砖衬总厚度为600+230+195=1025mm。故炉壳内型高度为=9.704+1.025=10.729m。工作层材质全部采用镁碳砖。﹙9﹚炉壳厚度确定炉身部分选80mm厚的钢板，炉帽和炉底部分选用70mm厚的钢板，则=10729+70=10799mm=8114+2×80=8274mm炉壳转角半径SR1=SR2=950mmSR3=0.5δ底=0.5×1025=510mm﹙10﹚验算高宽比可见≥1.3，且在1.2﹣1.4之间，符合高宽比的推荐值，因此认为所设计的炉子尺寸基本上是合适的，能够保证转炉的正常冶炼进行。根据上述计算的炉型尺寸绘制出炉型图如图所示。

图2—1炉型图2.1.2转炉倾动力矩计算及电机功率确定⑴倾动力矩计算包括转炉的重量及重心计算和倾动力矩计算两部分。计算步骤为：A空炉重量及重心计算；B铁水重量及重心计算；C确定最佳耳轴位置，计算倾动力矩。本设计通过计算机程序计算，依据全力距原则确定最佳耳轴位置。⑵空炉重量及重心计算图2—2计算空炉重心预设耳轴位置坐标为（0，4980）。⑶铁水重心计算用计算机软件计算如下：

表2—1铁水重心计算角度X坐标mmY坐标mm预设位置合力矩4516261506-310.444716721554-270.664917181605-227.735117641659-181.875318091717-133.545518541779-82.965718981844-30.93591943191522.10611988199375.326319942130149.676520572198190.886721202271227.616921832349258.797122472431283.327323092518300.367523722610308.927724342710308.447924962818298.808125582936280.398326183065253.798526773213219.958727343381181.068927883576139.23912836381697.37932876411158.26952902448625.0597290749600.729928995397-10.5310128925700-12.5710328865930-11.1010528816115-8.33。由上表最小合力矩为0.22，角度为97度取得。最大合力矩为308.92，角度为75度取得。确定最佳耳轴位置坐标为（0，5093）。⑷电机功率的确定①倾动机构的选择一般大、中型转炉具有两种以上的倾动速度。炼钢工艺设计规定30t以下的转炉可以不调整转速，转速通常为0.7r/min。50-100t转炉用两级调速，低速0.2r/min，高速0.8r/min。容量不小于150t的转炉采用无级调速，转速为0.15~1.5r/min。本设计为220t转炉，采用无级调速，转速为1.2r/min。②倾动机构的配置形式本设计采用全悬挂式，并采用多点啮合柔性支撑传动，本设计中为8点啮合。因为全悬挂多点啮合柔性传动倾动机构结构紧凑、质量轻、占地面积少、运转安全可靠、工作性能好。全悬挂结构由于整套传动装置都挂在耳轴上，托圈的翘曲变形不会影响齿轮副的确正常啮合。③倾动电动机功率的确定转炉耳轴的扭矩。=308.92吨·米低速轴上的扭矩计算公式为=式中：——扭矩，;——低速轴上的功率，Kw;n——转炉转速，r/min。高速轴上的功率为=式中：——齿轮、轴承、万向联轴器等零件的传动效率。表2—2传动效率值轴承类型滚动轴承滚柱轴承齿轮万向联轴器0.990.980.97≤≥0.97~0.980.95~0.97本设计中转炉转速，慢速为0.2r/min，快速为1.4r/min；全悬挂式有17对轴承（滚动轴承），12次齿轮啮合，采用4个电机传动，转炉托圈及附件重量为360t，耳轴处悬挂齿箱组的质量为100t，耳轴直径为1200mm，耳轴处摩擦系数为=0.05。耳轴处的摩擦力矩：=（）=（78.879+300+360+100）=25166.37t·mm=25.17t·m转炉耳轴的扭矩：=308.92+25.17=334.09t·m低速轴上的功率：===148.03高速轴上的功率为===253.1采用4个电机传动,则每个电动机的功率为==63.275最后根据电动机型号，选择标准的电动机。2.2.氧枪设计2.2.1喷头设计﹙1﹚原始数据转炉公称容量220t，低磷铁水，冶炼钢种以低碳钢为主；转炉参数：炉容比V／T=1.05，熔池直径D=6214mm,有效高度H内=9704mm，熔池深度h=1447mm。﹙2﹚计算氧流量取吨钢耗氧量57m3，吹氧时间14min，则氧流量qV=57×220／14=895.7m3/min﹙3﹚选用喷孔参数出口马赫数为M=2.0，采用四孔喷头，喷孔夹角为11°。﹙4﹚设计工况氧压查看熵流表，当M=2.0时，p／p0=0.1278,定p膛=1.3×105Pa，则﹙5﹚计算喉口直径每孔氧流量利用公式求得dT=0.0545m=54.5mm。取喉长长度LT=20mm。﹙6﹚计算d出依据M=2.0，查等熵流表A出/A喉=1.688﹙7﹚计算扩张段长度取半锥度为5°，则扩张段长度﹙8﹚收缩段长度取收缩α扩=50°，则收缩半角为25°，收缩段的长度由作图法确定，L1=93.2mm。﹙9﹚由上面计算出的尺寸绘制的转炉喷头如图所示。图2—3转炉喷头2.2.2枪身设计﹙1﹚原始数据冷却水流量，冷却水进水速度，冷却水回水速度，冷却水喷头处流速，中心氧管内氧气流速，吹炼过程中水温升℃，其中回水温度℃，进水温度℃；枪身外管长，枪身中层管长，中心氧管长，局部阻损系数ξ=1.5。中心氧管管径的确定中心氧管管径的公式为

管内氧气的工况体积流量中心氧管的内截面积中心氧管的内径根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为φ212×5mm的钢管验算氧气在钢管内的实际流速符合要求。﹙3﹚中层套管管径的确定环缝间隙的流通面积中层管的内径为根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为Φ251×4mm的钢管。验算实际流速符合要求。﹙4﹚外层套管管径的确定出水通道的面积为外管内径为根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为Φ293×10mm的钢管。验算实际水速符合要求。﹙5﹚中层套管下沿至喷头面间隙h的计算该处的间隙面积为又知故氧枪在使用的过程中，因受热膨胀。会改变中层套管至喷头间隔最大值。为了防止中层套管摆动影响环缝间隙，通常是在中心氧管和中心氧管外焊置定位块，以便保持三层套管的同心度。﹙6﹚氧枪总长度和行程确定