炼钢设计基础作业

炼钢设计基础作业

1.基本建设项目的设计类型有哪些？

答：(1)新建项目设计。(2)改建项目设计。(3)扩建项目设计。(4)迁建项目设计。(5)恢复建设项目设计

2.目前炼钢设计指导思想是什么？

答：冷态下模拟实验，借助经验公式、生产实践考察和计算机进行模拟设计。

设计思想：投资省、经济效益最佳、多品种高质量、生产安全、操作顺利、维修方便的原则。因此在设计中采取参照条件相似，转炉容量相近，生产技术指标先进，厂房布置设计合理的车间，进行比较、分析改进，在设计中应采用先进的新技术和新工艺，但不应在设计中采取全面照搬的做法。

3、关于新建炼钢厂国家有哪些规定？

1.新建钢厂一定要有铁水预处理。

2.设计顶底复合吹炼转炉，吹氧时间小于16min 。

3.炉外精炼设施齐全，提高钢质量。

4.全连铸钢厂。

5.经济指标先进，生产效益高。

4、炼钢车间设计一般应包括哪些基本内容？

答：（1）车间的工艺设计；（2）车间机械设备设计；（3）供电设施设计，电讯系统设计，照明设计；（4）给水、排水（包括污水处理）设计；（5）厂房通风与局部的采暖、通风设计；（6）厂房与设备基础及其他构筑物设计；（7）环境保护与安全卫生设计

5、何为炼钢厂生产规模与产品大纲？

答：炼钢厂生产规模：该厂年产原钢的数量，即合格钢锭或合格连铸坯或二者之和的年产量。还应区分它的“生产能力”和“实际（或计划）产量”

炼钢厂的产品大纲：企业的产品计划（即钢材产品的产量、品种、产品规格等）；

6、如何确定转炉的容量和座数？

答：容量和座数，主要决定于车间的各项作业指标。

Q=365×1440×n×T×η/τ(1)

式中Q：车间生产能力，吨钢/年。n：车间经常吹炼转炉座数。

T：每座转炉平均产钢量，吨。τ：每一炉钢的冶炼周期，min。

η：车间年有效作业率。n：车间经常吹炼转炉座数。

两座炉子可取1.5，三座炉子可取2.5

由Q=365×1440×n×T×η/τ可得出

n×T = Q ×τ/(365×1440×η) (2)

根据(2)式可以确定n和T。

例Q=150万吨/年

可得出4×30，3×50，2×80，1 ×150 四种方案，

要依据以下两个条件确定n和T：完成任务书(2)调度管理，生产互不干扰。

第二章

1、何为转炉炉型？按熔池形状转炉炉型如何分类？转炉炉型种类选择的原则是什么？结合我国已建成的转炉的设计经验，针对转炉具体公称容量如何选择炉型？

答：转炉炉型：指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状尺寸，即为炉膛的几何形状。炉帽、炉身、炉底三部分组成。按熔池形状主要分为筒球型、锥球型和截锥型三种。

选择原则：①炉型应能适应炉内钢液、炉渣和炉气的循环运动规律，使熔池得到激烈而又均匀的搅拌，从而加快炼钢过程的物理化学反应；

②有利于提高供氧强度（B），缩短冶炼时间，减少喷溅，降低金属损耗；

③新砌好的炉子的炉型要尽量接近于停炉以后残余炉衬的轮廓，减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的冲刷侵蚀及局部侵蚀，提高炉龄，降低耐火材料的消耗；

④炉壳应容易制造，炉衬砖的砌筑和维护要方便，从而改善工人的劳动条件，缩短修炉时间，提高转炉

作业率。

总之应能使转炉炼钢获得较好的经济效益，优质、高产、低耗。

我国炉型选择：结合我国已建成的转炉的设计经验，在选择炉型时，可以考虑：

100～200t以上的大炉子，采用筒球型，

50～80t的中型炉子，采用锥球型；

30t以下的小炉子，采用截锥型。

但是也不绝对，还要根据当地的铁水条件，主要是[P]、[S]含量，来考虑确定最合适的炉型。对于顶底复吹转炉，可以采用截锥型炉型

2、何为转炉公称容量？何为转炉炉容比？转炉炉容比过小和过大有何危害？影响炉容比大小的因素有哪些？复合吹炼转炉一般选取炉容比为多少？

答：公称容量：炉子容量，指新设计的转炉耐火材料内衬尺寸时的产钢量。

指有效容积与公称容量的比值（V/T),也称容积系数或容积比。

过大或过小的危害：①炉容比过小（即反应空间小）

A 因为反应空间过小，满足不了冶炼反应所需要的空间，容易喷溅和溢渣，金属收得率金降低，操作困难，工人的劳动强度增加。

B 加剧钢、渣对炉衬的冲刷侵蚀，使得炉龄降低。

C 不利于提高供氧强度（B），强化冶炼，限制了生产率的提高，因为供氧强度大，炉容比小，易喷溅。

②炉容比过大：炉容比大势必增加炉子高度H（H还受H/D的影响），增加厂房高度和倾动力矩。实践证明，炉子高度H增高1m，厂房增高2m，将导致投资增大、设备庞大和电耗增加。

3、何为转炉高宽比？目前大型转炉的高宽比一般都波动在多少之间？

答：转炉的总高度（H总）和炉壳外直径（D壳）的比值（或H内/D堂）。新设计的转炉，完成设计后都必须校核其高宽比的大小

目前大型转炉的高宽比一般都波动在1.2~1.4之间，设计推荐值顶吹取1.2~1.6，顶底复合吹炼1.25~1.45。大炉子取低限，小炉子取高限。

4、何为供氧强度？我国转炉的供氧强度多少？供氧强度可根据哪些条件进行计算？

答：单位时间内冶炼一吨钢水所需的氧气量,单位：Nm3/(min t)。我国转炉的供氧强度为 2.5~4.5 Nm3/(min t)。供氧强度由供氧量、供氧时间、氧气流量等条件计算。

5、试计算公称容量为250t（新炉出钢量）转炉的炉型尺寸。D=K [(G/t)开方] G=公称容量 K=1.55 t=平均每炉钢的出钢时间

6、转炉出钢口的位置应如何确定？何为出钢口倾角？减少出钢口倾角有何好处？

答：位置确定：出钢口倾角;炉子处于直立位置时，出钢口中心线与炉子水平线之间的夹角

好处：（1）可以缩短出钢口长度，便于维护；

（2）可以缩短钢流长度（出钢口至钢包的距离），减少钢流的的吸气、散热损失和二次氧化；

（3）出钢时炉内钢水不发生漩涡运动，避免钢流夹渣；

（4）出钢时钢包车行走距离短，出钢口倾角大，则行车距离长。

7、转炉炉衬由哪几层组成？各层分别采用何种材质耐火材料？

炉衬由工作层、填充层、永久层和绝热层构成。

工作层：材质采用镁碳砖

填充层：工作层和永久层之间，由镁砂和焦油捣打成

永久层：保护炉壳，在靠近炉壳内壁砌上一层或多层标准砖，修炉时一般不拆除。一般用标准镁砖修砌绝热层：镁碳砖炉衬特有，紧贴在炉壳内壁，垫上几层石棉板

8、何为转炉拐弧炉壳？答：大、中型炉子为了减少应力集中，增加炉壳的坚固性，以圆弧相接，称为拐弧炉壳，其圆弧半径叫转角半径

9、水冷炉口的结构有哪两种？采用水冷炉口有哪些好处？

答：a.隔板焊成的水箱。b.蛇形管（埋管式）。

采用水冷炉口的好处：1）温度低，渣易冷却破碎，从炉口落下，利于清渣。2）保持炉口尺寸，利于烟气回收。3）转炉上部炉壳高温变形小。4）炉口修砌、维修方便。

水冷炉口尺寸：d口+200~300 mm =d水即各边大出100~150 mm。

10、顶底复吹转炉炉型的特点是什么？

答：（1）在相同容量和熔池深度的条件下，熔池直径比筒球型的大些；而在相同容量和相同熔池直径的条件下，熔池深度又比筒球型的深些。因此，有利于缩小炉子的高宽比，同时又能有合适的熔池深度。（2）顶底复吹转炉的熔池深度的确定一方面要保证顶吹氧气射流不致穿透炉底；另一方面要发挥底吹的作用，即熔池搅拌激烈而又均匀、吹炼过程平稳、炉内反应迅速、渣、钢间反应更趋于平衡等。因此熔池深度还与炉底喷嘴的直径和供气压力有关。供气压力一般变化不大、而喷嘴的数目取决于炉底的大小(即炉容量的大小)。因此当熔池深度与喷嘴直径一定时，为保证熔池深度不致太浅，对于小炉子选用截锥型熔池尤为重要。3）采用截锥型熔池，单位金属的熔池表面积比筒球型的大，不仅有利于冶金反应及提高炉衬的寿命，而且便于做成可拆卸式活炉底，改善炉底的结构强度。（4）顶底复吹转炉的高宽比介于顶吹转炉与底吹转炉高宽比之间，至于炉帽形状和出钢口位置均与顶吹转炉的要求相同。

11、根据顶底复吹转炉的冶炼特点，底吹气体类型有哪些？

答：1）强化冶炼型：顶枪吹氧，底部也吹氧，同时吹入保护性燃料和中性气体、石灰粉。

2）增加废钢比型：顶枪设有上下孔，上孔为CO完全燃烧成CO2提供氧气，下孔为氧化金属中的杂质供氧；底枪为氧燃喷枪加热废钢并搅拌熔池。

3）加强搅拌型：顶枪吹氧，底吹惰性气体或中性气体N2。

底吹气体用量

12、顶底复吹转炉底吹供气元件有哪些类型？底吹喷嘴有单管式、套管式、实心环缝式。

第三章

1、什么是马赫数？答：马赫数M=w/a=1.9~2.3

2、多孔拉瓦尔型喷头的优点有哪些？

答：多孔拉瓦尔型喷头的优点：1）供氧强度大、生产率高、冶炼操作稳定。

2）炉内反应均匀，喷溅少，钢水收得率可提高1.5~3.5%。3）延长炉衬寿命，缩短修炉时间。4）枪位稳定，化渣速度快，作业率高。5）热效率提高20% 6）炉口等粘渣少，改善了劳动条件。

3、按照炼钢工艺设计技术规定要求，100t以下转炉采用

__三__孔拉瓦尔喷头。100t以上转炉采用_四___ 孔或

___五_ 孔喷头。进行喷头设计时M应选在_2.0___ 左右。

4、什么是多孔喷头的喷孔夹角、喷孔的间距？

答：多孔喷头的喷孔夹角是指喷孔中心线和喷头几何中心线之间的夹角。

喷孔的间距(A)是指喷头断面上喷孔出口处喷孔中心线与喷头轴线之间的距离。

5、氧枪的冲击半径决定于_喷孔夹角枪位 _M___、 _氧压_喷孔间距___。

6、计算题：试对250t转炉设计氧枪进行设计。

7、试写出转炉全皮带上料系统的工艺流程。流程：地面料仓—固定胶带运输机—转运料斗—可逆皮带运输机—高位料仓—称量漏斗—电磁振动给料器—汇集胶带运输机—汇总漏斗—溜槽—转炉

第四章

1、转炉烟气净化及回收的意义包括哪些内容？

答：（1）防止环境污染（2）回收煤气（3）回收蒸汽（4）回收烟尘（5）抽风机操作的需要

2、什么是空气燃烧系数？如何通过空气燃烧系数来区分“燃烧法”和“未燃法”？

答：空气燃烧系数

实际吸入的空气量

炉气完全燃烧所需理论空气量α=

所谓“未燃法”除尘和“燃烧法”除尘就是依据α1来区分的。当α1时，随着α的增大烟气量增大，烟气温度降低。

3、转炉烟气处理方法中“未燃法”烟气中主要成分是__co___；“燃烧法”废气中主要成分是_co2____。“未燃法”烟尘中主要成分是__FeO___；“燃烧法”烟尘中主要成分是Fe2O3___。

4、控制空气过剩系统α值方法有哪些？答：氮幕法炉口微压差控制法

5、“未燃法”与“燃烧法”相比有哪些优缺点？

答：1)未燃法较燃烧法所采用的空气燃烧系数α值小(α＝0.08～0.1)，即系统吸入的空气量少，产生的烟量少，因此未燃法除尘设备体积小，投资费用低(仅为燃烧法的50～60％)，需要的厂房高度低。

2)在能源利用方面，未燃法可以回收煤气节约大量能源。目前国内可回收100Nm3/吨左右钢煤气，燃烧法可用废热锅炉回收蒸汽，但设备庞大热效率低。

3)未燃法烟尘中FeO含量高，FeO颗粒大容易扑集，因此除尘效率高。而燃烧法烟尘的主要成分是Fe203，颗粒小不容易扑集，因此除尘效率低。

4)未燃法烟气的主要成分是CO，系统运行不安全，要求系统的密封性良好，防毒防爆。而燃烧法的烟气主要成分是CO2，系统运行安全，不容易发生爆炸事故。

总的趋势是采用未燃法湿法除尘，贯彻节能的方针。

6、“溢流”文氏管又称“降温文氏管_”文氏管“可调喉口”文氏管又称“除尘文氏管。

7、烟气净化方法包括_湿法_和_干法_两种。

8、转炉干法烟气净化方法包括__干法：静电除尘，袋式除尘器

第五章

1、连铸与模铸相比有何优越性？立式连铸机. 立弯式连铸机. 弧形连铸机、超低头连铸机和水平连铸机。

2、按铸坯运行轨迹连铸机如何分类？各有何特点？

答：立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、超低头连铸机和水平连铸机

特点：

3、连铸机中间包的作用有哪些？

作用：1）控制钢流注入结晶器内，减少出钢的静压力，使钢流保持稳定。

2）减少钢流冲击而产生的飞溅、钢水液面波动。

3）中间包钢水中夹杂物上浮。4）分流以实现多流浇注。5）多炉连浇。

4、连铸对结晶器有何要求？

答：1）均匀的坯壳厚度，在机械应力和热应力的作用下不拉断、歪曲、变形及裂纹。

2）导热性好。3）刚性好、耐磨、高温变形小。4）结构简单、制造加工容易，拆装和调整方便。

5）重量轻，振动时惯性小，运动平稳可靠。

5、连铸机二冷区的作用是什么？对二冷有何要求？

作用：1）加速凝固2）对铸坯起支撑和导向作用3）对引锭杆起支撑和导向作用4）直弧形连铸机，对铸坯顶弯。

要求：1）在高温铸坯的作用下，要有足够的强度和刚度。

2）结构简单，调整方便，能快速处理事故，各段要能整体快速的更换。

3）能按要求调节冷却区水量，以满足不同钢种、断面、浇注温度、拉速的需要。

6、为什么要进行多点矫直？

答：

7. 结晶器在线调宽的方式有哪两种？答：L与Y