钢包允许浇注时间
设计年产550万吨转炉炼钢车间,产品板材
学院毕业设计说明书设计（论文）题目：设计一座年产550万吨良坯的转炉车间，产品以板坯为主学生姓名：**学号：2009********专业班级：09冶金*班学部：材料化工部指导教师：赵**2012年05月31日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。
本设计主要任务是设计一座年产550万吨良坯的转炉炼钢车间，设计从物料平衡和热平衡计算开始，主要包括以下几部分：物料平衡和热平衡计算、转炉炼钢车间设计、连铸设备的选型及计算、炉外精炼设备的选型与工艺布置以及炼钢车间烟气净化系统等。
其中的重点和核心是转炉炼钢车间设计。
本车间的炉外精炼采用了LF精炼方式。
本车间的浇注方式为全连铸，最终产品为板坯。
转炉的原料供应主要有铁水、废钢以及其它一些辅助材料。
关键词顶底复吹转炉；氧枪；车间设计；连铸AbstractAbstractWith 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.This workshop is designed to produce 5500 thousand tons qualities ingots. the design starting from the material balance calculations, including the following components: basic material balance and heat balance calculation, converter steelmaking plant design, selection and calculation of continuous casting equipment, Refining outside the furnace equipment selection and proces arrangement and steel workshop flue gas purification system, etc . One of the focus and core is steelmaking plant design. The workshop adopted the LF refining refining means. This workshop pouring way is full continuous casting , the final product is the slab. The main materials supply of Converter are the molten iron, scrap steel and other auxiliary materials .Keywords examination system; automatic test paper; database; genetic algorithm目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章物料平衡计算 (1)1.1计算原始数据 (1)1.2物料平衡基本项目 (2)1.3计算步骤 (2)第二章热平衡计算 (13)2.1计算所需原始数据 (13)2.2计算步骤 (14)第三章转炉炉型设计及计算 (18)3.1转炉炉型及其选择 (18)3.2转炉熔池尺寸的确定 (19)3.3炉帽尺寸的确定 (21)3.4炉容比及炉身尺寸的确定 (22)3.5出钢口尺寸的确定 (22)3.6炉衬厚度的确定 (23)3.7炉壳钢板材质与厚度的确定 (24)3.8高径比的验算 (25)第四章转炉氧枪设计及相关参数计算 (26)4.1喷头主要参数计算公式 (26)4.2250T转炉氧枪喷头尺寸计算 (27)4.3250T转炉氧枪枪身尺寸计算 (29)4.4中心氧管管径 (30)第五章连铸设备的选型及计算 (32)5.1连铸机的选型 (32)5.2连铸机的主要工艺参数 (32)5.2.1 钢包允许的最大浇注时间 (32)5.2.2 铸坯断面 (32)5.2.3 拉坯速度 (33)5.2.4 连铸机的流数 (34)5.2.5 铸坯的液相深度和冶金长度 (35)5.2.6 弧形半径（按经验公式确定） (36)5.3连铸机生产能力的确定 (36)5.3.1 连铸机与炼钢炉的合理匹配和台数的确定 (36)5.3.2 连铸浇注周期计算 (37)5.3.3 连铸机的作业率 (37)5.3.4 连铸坯收得率 (38)5.3.5 连铸机生产能力的计算 (38)第六章转炉炼钢车间设计及计算 (41)6.1转炉车间组成与生产能力计算 (41)6.1.1 转炉车间组成 (41)6.1.2 转炉容量和座数的确定 (41)6.2转炉车间主厂房工艺布置 (42)6.2.1 原料跨间布置 (43)6.2.2 炉子跨布置 (43)6.2.3 浇注跨布置 (46)6.3原材料供应设计和计算 (48)6.3.1 铁水供应和预处理 (48)6.3.2 废钢的供应 (50)6.3.3 散状材料的供应 (50)6.3.4 铁合金的供应 (51)第七章炉外精炼设备与工艺布置 (53)7.1炉外精炼技术的选择 (53)7.2钢水吹氩搅拌 (53)7.3喂丝 (53)7.4LF精炼炉 (53)第八章炼钢车间烟气净化系统的选择 (55)8.1转炉烟气净化方法 (55)8.2烟气净化系统 (55)8.3烟气净化系统主要设备 (55)结论.......................................................................................... 错误！未定义书签。
板坯连铸机工艺技术操作规程
1600板坯连铸机工艺技术操作规程一、连铸机基本技术参数：1）连铸机机型：直弧形连续弯曲连续矫直板坯连铸机2）连铸机流数： 1 流3）铸坯规格：厚度： 170、210mm宽度： 700～1600mm铸坯定尺长度： 9～12m部分短定尺： 4.8m～5.8m最大坯重：～31.5t4）铸机速度：拉速范围： 0.2～4.5m／min工作拉速： 0.6～2.2m／min5）基本圆弧半径： 8000mm6）垂直段高度： 2426mm7）弯曲区长度： 1400 mm8）矫直区长度： 3150 mm9）铸机长度: 27259mm10）浇注准备时间：～55min11）平均连浇炉数： 7～8(15～20)炉12）铸机配合年产量： 102(～130)万吨13）出坯辊面标高： +800mm14）浇注平台标高：～+11350mm15）钢包回转台：蝶型、单臂独自升降承载能力： max.2x200(100)t回转半径： 4900(~4500)mm升降行程： 800mm该回转台可以适应60t和120t钢包的生产。
16）中间罐车：半门型,载重量：～60 t17）中间罐：矩形结构中间罐容量：正常 30t/1000mm，溢流 35t/1100mm18）钢流控制方式：电动塞棒式；涡流液面检测19）结晶器：铜板材质： CuCrZr铜板长度： 900mm足辊直径：φ100mm；宽面1对，三节式；窄面4对结晶器调宽：手动调宽20）结晶器振动装置形式：四连杆式振动装置振幅：0±5mm (可调)振频： 0～200次/min21）弯曲段（扇形0段）辊子数量：内、外弧各15个22）弧形扇形段扇形段个数：5个辊子数量：每段内、外弧各7个23）矫直扇形段扇形段个数：2个辊子数量：每段内、外弧各7个24）水平扇形段扇形段个数：4个辊子数量：每段内、外弧各7个25）脱引锭装置：液压冲顶式26）铸坯切割自动火焰切割机：切割行程：～9m27）窜动辊道：窜动行程：～600mm28）引锭杆引锭杆型式：链式、下装、侧存放引锭杆长度：～11 m引锭杆厚度：～160 mm引锭杆身宽度：～1450 mm引锭杆头宽度： 700～1300 mm1250～1600 mm29）升降挡板：1#机：2个；2#机3个。
关于铸钢件浇注速度和时间的探讨
关于铸钢件浇注时间及浇注速度问题的探讨摘自《铸造手册五》P174~205及《铸造工程师手册》1. 转包式钢包浇注时间的确定转包浇注铸钢件时，浇注时间按下式计算t = 311G S ⨯⨯δ式中：t ：浇注时间，量纲S S 1：系数 见表AG ：型内金属液总量，量纲Kgδ：铸件平均壁厚，量纲mm 。
对于宽度大于厚度4倍的铸钢件，δ可取铸件主要部位壁厚；对于圆形或正方形铸钢件，δ可取直径或边长的一半；对于复杂形状的铸件，δ取铸件主要部分的壁厚。
注：技术要求低且形状简单的铸钢件，S 1加大0.1~0.2；技术要求高或大型薄壁件S 1减0.1。
对于G>15t 的铸件，t 按下式计算：t = G S 2 式中：t ：浇注时间，量纲SS 2：系数 见表BG ：型内金属液总量，量纲Kg注：1. 技术要求高或大型薄壁件S 2可减少0.1；2. d 为铸件的相对密度 d = G/V V 为铸件的轮廓体积，即铸件三个方向的最大尺寸的乘积，量纲Kg/cm 3。
2. 采用塞杆包(即底注钢包)浇注铸钢件时，应掌握的适宜浇注时间、金属液在型腔中的适宜上升速度及浇注系统匹配等技术参数要求(P204~) (1) 国外文献介绍的铸钢件适宜浇注时间表C 国外文献介绍的铸钢件适宜浇注时间(S)注：包孔(水口)直径ф40~65mm ，（）为双包孔浇注的适宜时间。
(2) 底注包孔浇注时重量/速度计算公式0F 248.0H g 2F H ⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=包包包ρμμ式中：：包μ钢包的浇注重量/速度，量纲Kg /Sμ：损耗系数，μ=0.8 F 包：包孔截面积，量纲cm 2ρ：钢液密度，ρ=0.007， 量纲kg/cm 2g ：重力加速度，g=980，量纲cm /S 2H 0：钢包金属液静压头高度，可取平均值，量纲cm 。
(3) 国外文献介绍的钢液在型腔中的适宜上升速度注：通常可根据钢液在型腔中的适宜上升速度，选择适宜的包孔直径和包孔个数，并设计浇注系统各组元的通径。
钢包使用管理规定（7页）
钢包使用管理规定一、范围本制度规定了花山钢厂炼钢钢包使用管理的质量职责、工作权限等内容。
本标准适用于花山钢厂炼钢钢包使用管理的质量责任的管理工作。
二、规范性引用文件2.1兴澄特钢《企业管理制度》T（第五版）2005年10月发布实施2.2兴澄特钢质量体系《程序文件》2007年5月28日发布，2007年6月1日实施。
2.3兴澄特钢《环境/职业健康安全管理体系》程序文件，2006年5月25日发布，2006年6月1日实施。
2.4《职业健康安全管理制度汇编》2007年9月20日发布，2007年10月1日实施。
三、职责确保钢包使用符合生产、质量要求四、管理活动的内容与方法4.1大包烘烤规定4.1.1新砌钢包烘烤4.1.1.1先用焦炭烘烤15小时以上，烘烤后必须将钢包内垃圾、焦炭等清理干净，防止出现因钢包原因造成跳碳事故。
4.1.1.2在新钢包使用前，保证两次烘烤，先预烘烤4小时以上，在将使用时再烘烤4小时以上，保证钢包温度在1000℃以上，另第二次烘烤完毕到初炼炉出钢必须控制时间在30分钟以内。
4.1.2冷钢包（包括换渣线钢包）在使用前烘烤4-6小时。
4.1.3钢包在线烘烤规定：钢包空载时间 90分钟，必须进行在线烘包，在线烘包时间规定为：4.1.3.1时间90--120分钟，在线烘烤时间15分钟以上。
4.1.3.2空载时间120--150分钟，在线烘烤时间20分钟以上。
4.1.3.3空载时间150--180分钟，在线烘烤时间25分钟以上。
4.1.3.4空载时间180--210分钟，在线烘烤时间30分钟以上。
4.1.3.5空载时间210--240分钟，在线烘烤时间40分钟以上。
4.1.3.6若空载时间超出240分钟，只能用在优碳钢或简单的合结钢上，并在线烘烤时间40分钟以上，重点品种上不能使用。
4.1.3.7原则上不安排浇注第一炉钢（重点品种严禁第一炉使用），尽量安排在一般钢种对接炉上使用。
4.1.3.8所有钢包（包括热钢包），在合金加入后不论是否需要烘烤，都必须停放在烘烤位，将烘烤盖盖上。
钢包的浇注及烘烤工艺规程
大包、中间包的浇注及烘烤工艺规程一、浇注前的准备1.1在砌筑前应对中间包、大包钢壳进行检查（耳轴、焊口），有无变形，确保钢壳的完好性，符合砌筑及使用要求。
1.2根据浇筑要求选择浇筑料，投入搅拌机的搅拌量不应超过搅拌机定量的50%。
1.3干料加入搅拌机内，应干混1～2分钟，按重量比加入8～10%的水，继续搅拌2～3分钟，混匀成水泥浆状即可出料。
1.4搅拌好的料应尽快使用，以在15分钟内用完为宜。
二、大包、中间包的浇注2.1在浇注前，将残留在包底的杂物清理干净，放正水口座砖位置。
2.2先浇注包底，浇注时，用插入式振动棒捣，振动以泥料充分泛浆无大的气泡冒出为宜，然后用泥刀将表面抹平。
2.3从浇注料中取出振动棒时，不宜过快，防止造成空洞。
2.4浇注完包底，待自然干燥2小时后方可支胎具，胎具安放要求中心定位，保证浇注后包墙厚度均匀。
2.5一次性浇注包墙，并用插入式振动棒捣，同时要求表面泛浆。
2.6浇注时应用边加料边振动的连续施工法，一次加料不宜超过300mm高。
2.7包壁浇注完毕，自然干燥24小时后，方可拆胎具，拆除胎具后需再自然干燥24小时。
2.8浇注后，在施工工作层前要依据浇注工艺进行烘烤干燥和烧结。
三、钢包干燥3.1拆除胎具后，要对中间包、钢包按升温曲线进行低温烘烤，温度达到200-300℃时烘24小时以上。
（中间包烘完后可直接投入生产）3.2烘烤升温曲线分三个阶段：先是小火，再是中火，后是大火升温（钢包烘烤曲线如下图）。
3.3烘烤3小时左右，温度达到800℃左右，停止加热。
待温度降低后，再进行烘烤3小时左右，即可投入使用。
中间包、大包干燥曲线图大包烘干曲线四、中间包水口砖和座砖的安装4.1不得使用有裂纹、变形或严重残缺的座砖和水口砖。
4.2座砖下面的包底钢板应平整、无杂物。
4.3座砖与对中器中心线偏差小于1mm。
4.4座砖与浇注料之间要打结密实。
4.5水口砖四周涂泥料要均匀，装入座砖用木锤定位，做到平正、紧密。
连续铸钢技术项目设计方案
连续铸钢技术项目设计方案1.1 连铸技术的发展概况连续铸钢是钢铁冶金领域内发展最快、最受重视和最为成功的技术之一，其原因在于连铸技术具有显著的技术经济优越性，是钢铁生产流程中结构优化的重要环节。
转炉的发明者亨利·贝塞麦(Herry Bessemer)于1846年首先提出了连续浇注的概念并于1857 年获得专利权。
从那时以来，近一个世纪的时间里，世界上的一些冶金工作者在连续浇铸技术方面进行了有益的探索，上世纪三十代，德国人容汉斯开创性的提出结晶器振动法，浇注铜铝合金获得成功，使有色合金的连续铸造应用于生产，金属(铜、铝)的连续铸造获得了工业应用。
但钢液的连续浇铸却始终没有获得工业化[1]。
钢的连铸取得突破性进展是由1945 年，容汉斯(S.Junghans)及其合作者罗西(I.Rossi)采用了振动式结晶器代替以前的固定式结晶器，解决了固定式结晶器拉坯漏钢的难题，钢水的连铸才首次获得成功。
1950 年容汉斯和曼内斯曼(Mannesmann)公司合作，建成了世界上第一台能浇铸 5 t 钢水的连铸机[2]。
钢水连铸获得巨大成功的另一重要的技术关键是英国人哈里德(Halliday)提出的“负滑脱(Negative Slip)”的概念。
“负滑脱”能够有效地防止了凝固壳与结晶器的粘结和更好地改善润滑。
20 世纪40 年代，德国建成了第一台浇注钢水的实验性连铸机。
连铸技术在20 世纪50 年代初开始步入工业应用阶段，70 年代以后钢的连铸技术迅速发展，80 年代连铸技术日臻完善，一个国家的连铸技术水平的高低己成为衡量其钢铁工业现代化程度的重要标志。
20 世纪90 年代，随着钢的连铸技术的日益成熟，连铸技术又有新的重大发展。
从那时以来，薄板坯连铸(连轧)技术在世界上获得了重大发展;薄带连铸技术也受到广泛重视，进行了深入研究；高效连铸技术随之出现，并获得了迅速发展。
今天，钢的连铸技术无论从深度和广度上，都远远超过了20 世纪80年代的水平。
连铸机主要参数的确定
T
0.3
f
其中：G：钢包容量（t） f: 铸坯质量系数；其值为10-15 。
1.连铸机的生产能力
浇铸能力Q： 指每分钟注入结晶器内的钢水重量
Q n F vg
式中：n: 铸机流数 F：铸坯断面积；m2 vg：拉坯速度；m/min γ ：铸坯比重；普碳钢7.8t/m3
2）连铸机的作业率η
2 lm H 2 H R V 2 2 k 2
Lc >Le
即：
2.液心矫直弧形半径的计算
1）因固相矫直不可能实现高拉速，为提高铸机生产能 力，提出带液矫直方法。 2）随着拉速的提高，连铸坯带液心通过矫直点，而两 相区界面坯壳的强度和允许应变极低，如果采用单 点矫直，势必产生内裂。因此，开发了多点矫直技 术，将总的应变分散 到每一矫直点的应变分量中去。
理想弯曲变形
• 内弧坯壳伸长 • 外弧坯壳缩短 • 中性轴线与几何中心重合，长度不变
• 矫直变形时内弧坯壳两相区为 易裂区
矫直应变 计算
BC AB 1 0 0 % AB 由图可知 H AB R0 2 BC R0 AB BC H 由于 R0 2 H 2 R0
若取 [ ]2 则 Lc H H k 2 v 2 R0 [ ]2 [ ]2 [ ]2 0.1 0.2%
经过验证带液心一点矫直可 能出现裂纹/出现很大的弧形 半径
液心多点矫直
模型
取任意 两个矫 直段分 析
BC AB k 1 100% AB H AB Rk k k 2 H BC Rk 1 k 1 k 1 2 Rk k Rk 1 k 1
HRB400E钢生产工艺技术指标参数
炼钢厂技术通知单
编号：2602
连铸生产热轧带肋钢筋技术要求
制定
批准
日期
一、目的：为了指导方坯连铸生产工艺，提高铸坯质量特制订本规定。
二、适用钢种：HRB系列钢种（HRB400ED、HRB400EX、HRB400EP ）
三、浇注断面：150mm*150mm。
四、浇注方式：大包长水口+覆盖剂+浸入式水口+保护渣
1511
六、工艺参数：
1、结晶器润滑方式：低碳保护渣；中间包辅材:低碳覆盖剂。
2、浸入式水口采用：使用铝碳水口，使用前必须烘烤，特殊情况下可短时间使用熔融石英水口，铝碳水口烘烤时间要求：1-6h。
3、配水：HRB400ED采用16#配水曲线；HRB400EX、HRB400EP采用17#配水曲线。
七、拉速控制
3、大包不自流情况下，引流次数最多不超过3次 ，若未成功引流则退钢包。
4、中包各流次允许开浇引流2次，超过2次禁止该流再次开浇，中包浇注周期内每流允许更换6次滑块，超过6次该流严禁更换滑块同时对滑块的使用进行跟踪，防止穿钢。
5、大包长水口浇注：
1）、每炉浇注结束检查长水口碗部有无冷钢，如有冷钢清理干净后方可使用。
五、中间包温度最佳控制目标：
钢种
出钢记号
开机第一炉温度（℃）
最佳钢包温度（℃）
液相线温度（℃）
HRB400ED
GT5461C2
1610-1630
1580-1610
1510
HRB400EX
GT54
1510
HRB400EP
GT5461P1
1610-1630
1580-1610
温度、拉速对应表
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钢包允许浇注时间
为了使钢包内的钢液不致因散热太多而形成包底凝壳，又能充分发挥其延长浇注时间的潜力，保证浇注的顺利进行，必须适当地确定不同容量的钢包允许浇注时间。
克伦纳及塔尔曼经验公式
f G T
⨯-=
3
.02
.0l g max
(7－1)
式中T max —— 钢包允许的最长浇注时间(min)
G —— 钢包的容量(t)
ƒ —— 质量系数，要求严格的钢种ƒ＝10，要求较低的ƒ＝16，ƒ的差别在于对浇注温度的控制要求不同，对于质量要求高的低温浇铸钢种，钢液过热度小，T max 必然短，反之过热度可大一些，浇注时间可延长。
不同容量钢包允许浇注时间的计算值及推荐值见表7－3。
表7－3 不同容量钢包所允许的浇注时间（min ） 钢包容量（t ）
20 30 50 60 70 120 130 300 允
许的
浇注时间
（ min ）
由经验公式计算值 37 42 50 53 55 63 64 76 实际达到的时间
国内 40～45 60～70 国外
40 45 50 60 75～90 ～120 设计推荐
24～26
28～32
40～50
45～50
～50
70～75
70～80
～120
（2）铸坯断面
铸坏断面尺寸以其冷态时的尺寸表示、称铸坯断面的公称尺寸。
铸坯断面的形状和尺寸主要根据铸坯的用途来确定，当铸坯供轧制钢材用时，它是根据轧钢机对坯料的要求确定，同时也要考虑到目前弧形连铸机所能浇铸的实际断面尺寸以及对铸坯质量的影响。
目前连铸机可以生产的连铸坯极限断面尺寸范围大致是：方坯（50×50）～（450×450）mm ，矩形坯（50×108）～（400×560）mm ，板坯最大为310×2500mm,圆坯Φ40～Φ450mm ，异形坯120×240mm(椭圆形)，Φ450×Φ100mm （中空形），460×400×120，356×775×100mm(工字形)。
从铸坯的内部质量看，椭圆形断面是一种比较理想的断面形状，这是因为： ①它的两个宽弧形外壳不易妨碍铸坯内部的收缩，因而产生内裂的倾向小。
②结晶过程终点不会集中在铸坯的中心而是沿断面的长轴分布，因而偏析、疏松等缺陷也是分散的。
但由于椭圆形的结晶器制造比较困难，椭圆坯在加热炉内移动也不方便，所以这种断面一般不采用。
矩形坯比较接近椭圆坯而又不存在结晶器制造方面的困难。
从生产能力上看，如果拉速相等，则矩形坯的生产能力要比厚度相当的方坯连铸机要高。
矩形坯的宽厚比不宜过大，其轴线比以l ：1.6为宜。
在满足质量要求的前提下，要使浇铸断面尽量接近成品规格的断面尺寸，实现一火成材。
钢材的组织结构及机械性能主要是通过轧制时的压缩比来保证的，压缩比是铸坯横断面积与轧材横断面面积之比。
中国冶金行业网
通常4：1～6：1的压缩比即能满足一般产品对机械性能的要求。
目前，比较普遍生产
的连铸坯是方坯，矩形坯和板坯，此外还有工字坯，圆坯等异形坯。
各种断面的铸坯与轧机的配合情况如表7－4所示。
表7－4铸坯断面与轧机的配合情况
铸坯断面（mm2）轧钢机
方坯扁坯
90⨯90～120⨯120 120⨯120～150⨯150 140⨯140～200⨯200 100⨯150
150⨯180
160⨯280
400/250 轧机
500/350 轧机
650 轧机
板坯120⨯600 120～200⨯700～1000 200～250⨯1200～1500
300⨯2000
100～110⨯600
140⨯1100 700，750 带钢轧机
2300中板轧机1450，1700热连轧机4200特厚板轧机700，1200 行星轧机。