炼钢厂建筑设计(architectural design of steel making plant)

炼钢厂(车间)房屋和构筑物及其群体的建筑设计。炼钢厂建筑设计是炼钢厂设计的组成部分。有关炼钢厂工艺和工厂的组成见炼钢厂设计。炼钢是炼铁和轧钢的中间环节，其厂房多毗邻布置，亦有独立布置的。连铸工艺的发展，使连铸热坯直接进入热轧线成为可能，减少了铸锭、脱模、冷却、堆放、运输、装炉加热和初轧等工序，大大节约了投资、占地，提高了生产能力。厂房布置由单体发展为连成一片的群体建筑。

炼钢厂分为：平炉炼钢厂、转炉炼钢厂和电炉炼钢厂(见图)。平炉炼钢厂已很少新建。炼钢车间的平面布置及体形因炉型不同而异。炼钢主厂房一般由原料间、炉子间、浇注间组成。不同的铸锭方式(如坑铸、小车铸、大车铸和连铸)决定了跨间的布置与组成。无连铸设施的炼钢厂尚须设钢锭库、整模和脱模工段。由于原料类型不同，其储存、运输方式和相应的建筑物、构筑物(如料仓、料槽、胶带输送通廊、转运站和提升机等)亦有所不同。

炼钢辅助生产建筑物、构筑物包括：供排水设施及水塔、供配电设施、空压站、氧气站、余热利用设施、煤气回收设施和烟气净化除尘系统等。

炼钢厂建筑设计主要内容包括建筑环境、建筑配置、自然通风的组织、建筑形式及材料选择和建筑防护与安全卫生。建筑环境其特点是：(1)高温。车间内炉体、设备以及热钢坯的冷却过程均散发大量余热，如50t转炉散热量约为18．84GJ／h，热钢锭冷至400℃的放热量约为1．09GJ／t。余热如不能借助于自然通风及时散发，尤其在夏季，会造成车间高温环境。

(2)强辐射热。距转炉炉口5m处，辐射强度可达31．4J／(cm²•m)。距热钢锭1．5m处，辐射强度可达31．4J／(cm²•m)。辐射热源有的是持续性，有的是间歇性，后者对建筑物构件破坏性更大。

(3)烟尘。冶炼过程产生大量烟尘和有害气体。虽有消烟除尘系统，但不能控制冶炼全过程(例如当炉口转出烟罩兑铁水、加废钢、排渣和出钢时或除尘系统出现故障时)，部分烟尘会散发到车间内。据测定：转炉每生产1t钢就要产生约11b的灰尘。

烟气中主要含有CO、CO₂、N₂和SO₂等有害气体。

(4)振动。鼓风机、振动筛、给料器、重型吊车频繁操作均会引起厂房振动，如不采取减振、隔振措施，会影响仪表、检测设备的准确性。

(5)噪声。鼓风机、吊车运行、转炉吹炼，尤其是电炉熔炼过程，其噪声级远远超过85dB(A)，影响正常工作和生活。

建筑配置炼钢系统的主要生产、辅助生产、生产管理和生活设施等建筑物均可按统一化柱距、跨度和层高进行设计并尽可能地采用标准构、配件。炼钢主厂房边柱柱距一般为12m，中柱柱距按工艺要求扩大至18m、24m、30m和36m。确定柱网既要考虑工艺要求，又要考虑经济指标和地基条件。

氧气顶吹转炉炼钢车间为一单层与多层组合厂房。炉子跨设有多层平台，上设胶带输送机、高位料仓、给料装置、除尘系统、余热锅炉等设施。氧气管提升通道纵贯多层跨问。炉子间厂房高度可达60～70m。在中国，氧气顶吹转炉炼钢车间的平面参数一般如表1所示。

电炉炼钢车间基本为单层多跨厂房，炉子间设操作平台。大电炉采用胶带输送机上料，附建多层上料跨间。原料间多设有废钢储槽，以磁盘吊车起卸装运。在中国，电炉炼钢车间的平面参数一般如表2所示。

自然通风的组织按工艺布置，一般出钢线、排渣线、小车铸绽线及连铸线多为横向布置，通风天窗亦以横向布置为宜、天窗可为敞开式避风型。当转炉倾动转出烟罩兑铁水、加废钢、排渣和出钢时，产生的烟尘需借助于上料跨间及炉子跨间的天窗共同排除。多层的炉子跨间比上料跨间高，为此，转炉口上方设置的排气口宜高出炉子跨问屋盖。由于烟尘的喷出是周期性的和骤发性的，故转炉上方排气口要有足够的喉口面积。在考虑风向影响时，要防止高跨挡风形成涡流，影响低跨天窗的避风性能。电炉烟尘影响范围较大，抽烟排尘系统有的设在吊车运行净空之上，距离尘源较远，必须确保整个系统正常运行而不间断。亦有的在电炉区做活动罩，在吹炼时关闭活动罩，启动排烟除尘系统。二种方式各有利弊，但后者在屋面配合设置天窗使生产具有一定的灵活性。炼钢主厂房的通风换气总体布置要结合投资环境、设备条件、热源位置、车间方位、主导风向等因素综合考虑。在南方地区，中小型炼钢厂在防飘雨的条件下可考虑全敞开式或部分敞开式，以迅速有效地排除余热。

建筑形式与材料选择炼钢主要生产厂房净空高、跨度大、吊车起重量大且操作频繁、温度高、工作环境较差，属于非采暖厂房。厂房承重结构与围护结构大多采用钢结构。围护结构可以不考虑保温，但在南方炎热地区要注意减少日辐射影响。炼钢厂建筑形式及材料选择所涉及的主要范围有屋盖、墙皮和地坪。

屋盖炼钢车间屋面存在积灰问题。为了便于清灰，屋面宜平整。大坡度(1／2～1／3)屋面有利于灰尘的自然排除，但不便于施工和维修。对连续多跨厂房是不经济的。在炼钢排烟除尘系统日益改善的条件下，近代炼钢厂房屋面日趋平缓(坡度为1／10、1／20、1／50)。这类屋盖具有构造简单、经济、便于维修等特点。但小坡度屋面的避风处和低洼处存在积灰问题。屋面须按有关规定考虑灰荷载及清灰设施。炼钢主厂房屋面一般宜采用3～4mm厚钢板或其他耐磨损材料。檐口处理可采用有组织外排水，不宜设女儿墙。按规定，须考虑灰荷载的屋面均需考虑清灰设施。当必须设置内排水时，内落水管尽可能直接伸入排水地沟中，在其转弯处要设检查井，以便于定时清灰。

墙皮炼钢主要生产厂房大多不考虑采暖，墙皮均可采用轻型材料，如压型钢板、铝板、加筋石棉瓦等。60年代前后采用大型钢筋混凝土墙板较多。由于车间污染严重，且炉子间、浇注间尚有爆炸危险，所以墙皮不宜设置玻璃窗。单独以采光为目的的洞口可设透明的玻璃钢瓦。冬季寒冷地区墙下部进风口须能关闭，一般采用通风阻力小的垂直旋转板窗。敞开的洞口均需设置挡雨板。

地坪炼钢车间原料及成品的运输采用有轨车辆时，轨面一般要高出室内地面150mm。厂房地面多采用粘土加碎石夯实或混凝土块。上料操作平台，在炉子区附近一般多为耐火砖和钢板地坪。

建筑防护与安全卫生主要内容有：隔热防喷溅炼钢浇注平台的梁、板、柱，热源附近厂房的承重柱，转炉上部吊车梁，转炉前后平台梁，转炉下部基础侧壁等部位，均须采取不同形式的防喷溅及隔热措施。对于间歇热源，如电炉的揭盖期、混铁炉的注入期和倾出铁水期、钢包浇注期散发的热源，其附近的屋盖系统、吊车梁等均须采取防强辐射热措施。对于持续热源要采取隔热与散热、降温相接合的保护措施。

防撞击由于钢锭和钢锭模的倾倒、吊车频繁地吊运物件，难免会与车间内的某些建筑构、配件发生撞击，以致造成损坏。为此，除采取抗撞击措施外，对于凸出物和移动设施均须涂以鲜明色彩。如黄色或黄黑相间的条色。吊车与建筑构、配件之间的尺寸不得小于允许的净空。

防腐蚀烟尘中含有酸性、碱性介质，若附着于构配件表面，与水汽结合，则会加速其腐蚀。因此一般承重构件不宜采用冷弯薄壁型钢制作，且须涂以防腐涂料。

防爆一般炉子间与浇注间不允许设置天沟内落水，以防液体钢和液体渣覆盖积水时会引起爆炸。

防噪声为了减小电炉噪声的影响范围，厂房设计须考虑吸声、隔声和消声措施，有的电炉设置了活动罩，封闭冶炼，同时也防止了烟尘扩散。一般炼钢主厂房均须在车间内单独设置具有良好的采暖、降温、隔声条件的操作室、工人休息室和值班室。