40t钢包设计设计说明书毕业论文文档

需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）35毕业设计（论文）任务书1.毕业设计(论文)题目： 40t钢包设计 2.题目背景和意义： 本本题目来自工程实际，具有很高的实用价值，涉及到机械、液压和结构设计方面的知识，学生通过本毕业设计，能够将大学中学到的机械、电子、液压方面的知识很好的用到实际工程中，培养学生进行实际工程设计的技能。3.设计(论文)的主要内容(理工科含技术指标)：本题目的主要内容为精炼炉钢包设计，钢包容量为40t，包括钢包包体、滑动水口、吹氩口等。图纸要求有三维和二维图。4.设计的基本要求及进度安排(含起始时间、设计地点)：开题报告完成时间 2018年12月25日前（完成内容：论文综述，方案确定，外文翻译，毕业设计工作管理手册及撰写规范），中期报告完成时间2019年4月5日前（完成内容：论文或设计内容完成的基础工作报告），论文答辩时间2019年5月25日前（完成内容：按要求完成所有应完成的工作），设计地点：学校 。5.毕业设计(论文)的工作量要求：所写论文除满足学院论文的基本规定外，还需要达到以下要求：1、根据提供的总图及技术要求读懂机构并进一步完善总图 1张2、根据所给出的总图设计钢包滑动水口 1套3、需要对钢包的起吊轴编工序卡片 1套4、毕业设计说明书 1份（2万字以上）5、绘图量为 3张（折合成A0号图纸计算）以上 实验（时数）或实习（天数）： 图纸（幅面和张数）： 绘图量为3张（折合成A0号图纸计算）以上 其他要求： 按照学校毕业设计进度和质量完成该毕业设计、完成三维建模，最终形成二维工程图。 指导教师签名： 年 月 日学生签名： 年 月 日系主任审批： 年 月 日 3640t钢包设计摘要钢包是盛钢水的容器，主要在浇铸时练钢炉和浇筑钢包间的中间转运容器 。随着现代炼钢技术的发展对炼钢每个环节把控都非常严格，钢包满足中间容器的同时还有炉外精炼的功能，减少容器之间的转换能节约大量的能源和节约炼钢成本。钢包质量和可靠性的好坏直接影响了钢水的质量从而影响钢铁的质量。钢包具有较高的研究价值。本课题以40t钢包为研究对象对钢包结构以及工艺性能展开了研究。本文主要介绍了钢包的结构功用，对钢包的结构进行了设计计算。针对钢包水路系统提出了设计方案。通过AutoCAD软件进行钢包的二维图纸设计。关键词:40t钢包设计；钢包设计；加工工艺Design of 40t ladleAbstractLadle is a container for ladle, which is mainly used for intermediate transfer between steelmaking furnace and ladle during casting. With the development of modern steelmaking technology, every link of steelmaking is strictly controlled. Ladle can satisfy the function of intermediate vessel and refining outside the furnace. Reducing the conversion between vessels can save a lot of energy and steel-making cost. The quality and reliability of ladle directly affect the quality of molten steel and thus affect the quality of steel. Ladle has high research value. In this paper, the structure and technological properties of 40t ladle are studied.In this paper, the structure function of ladle is introduced, and the structure of ladle is designed and calculated. The design scheme of ladle waterway system is put forward. The two-dimensional drawing of ladle is designed by AutoCAD software.Key Words: 40t Ladle design;Ladle design; Processing technology目录1 绪论11.1概论11.2选题背景11.2.1题目背景11.2.2国内外相关研究现状21.3选题意义22 钢包设计要求与参数42.1 主要工艺条件42.2转炉出钢条件42.3冷却排水方案42.4供气方案52.5生产纲领62.6生产工艺流程62.7钢包的尺寸计算72.7.1 钢包容量的计算72.7.2 钢包内渣量的计算72.7.3 钢包容积的计算72.8钢包质量的计算102.9钢包重心计算123 钢包耐火材料的选择143.1钢包耐火材料的要求143.2钢包耐火材料的选用163.2.1钢包隔热层和永久层163.2.2钢包工作层173.2.3滑动水口用耐火材料184 钢包结构设计204.1钢隔热结构设计204.2钢包工作层设计204.4钢包吊耳设计224.4.1吊耳结构224.4.2起吊轴工艺设计224.5钢包滑动水口设计235 结论265.1 总结265.2 体会26参考文献27致谢28毕业设计（论文）知识产权声明29毕业设计（论文）独创性声明30附录31主要符号表N 牛顿m 米T 吨mm 毫米dB 分贝kg 千克r/min 转/分KW 千瓦Mpa 兆帕Nm 牛米需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）1 绪论1.1概论中国是钢铁生产大国。在钢铁的生产中，钢包是炉外精炼的主要设备，主要作用是连接炼钢和连轴的中间容器。可以说，钢包的作用是至关重要1。现如今，社会对生产效率和安全问题都特别重视，所以在我们设计的同时，一定要注意安全问题和生产效率问题。一个炼钢厂，钢包是特别重要的部分，因为人们所要求的质量问题和效率问题，都和它有着特别重要的关系。虽然可能在纸上计算的可以，但是实际上，会遇到各种各样的问题，有些东西一个人是不可能考虑全面的，所以呢，要尽可能的把现实中存在的问题要考虑到自己的设计里面，多借鉴之前的钢包设计，问题尽可能的考虑全面，合适的是特别重要的，必须要保证合适，还有安全，优化钢包的每个系统，才能保证人们要求的效率问题和最重要的安全问题。1.2选题背景现在社会发展的及其迅速，之前的一些炼钢厂可能因为技术不先进，现在肯定都是处于落后阶段，所以为了以后的发展，必须放弃之前的的运作模式，要引进新的更先进的技术，所以要设计好的钢包，才能使之前的炼钢厂有新的面目，同样，自动化的水平也是要提升上去的，作为一个当代合格的大学生，学了这么多年的书，也不能白学，当然是要贡献出自己的一份力量的。1.2.1题目背景钢铁是国民经济的支柱，这是很显而易见的，这代表着一个国家的发展基础，每个国家的发展都离不开钢铁工业，钢铁工业的发展就代表着这个国家发展的程度。我国现在正大力发展国民经济，就使我国对钢材的需求不断增加。同时，中国也是世界上最大的钢铁生产大国。今天，随着国民经济的快速发展，对钢材特别是优质钢材的需求日益增加，做为一个有理想与抱负的大学生，这就要求我们要为建设一个钢铁强国的伟大目标而奋斗。20世纪以来，机械、建筑、航运、汽车等行业一直广泛使用的是钢材。因此，国民经济的基础产业很重要的一部分是钢铁。日前，虽然是有许多新的材料，比如高分子复合材料、陶瓷、竹钢等，由于其自身的特点和性能，在一定程度上已经取代了钢，不过钢材有它不可代替的一面，你就是他的综合性能别的强大。而且呢，它的价格也是比较合理的。这算是很重要的因素，因此，钢铁材料依旧是目前最重要的材料之一。随着市场经济的持续快速发展，许多企业的产值和领域越来越大。钢铁工业也已经通过不断提升自身的优点，加快结构优化调整，来满足国民经济对钢材产量、品种、质量和成本等总体要求的能力。然而，现在市场的竞争在不断的变大，生产制造商家也面临着产品质量、生产环境、环境污染以及商家利润方面的巨大压力。一个生产商家要想一直处于安全发展的境地，那就必须要将生产效率变大的同时减少原材料的使用以及成本的控制，同事要注意环境保护，达到质量要求，这样才能使得此生产厂家能适应大环境，拥有生存的能力。1.2.2国内外相关研究现状我国是钢铁生产大国，随着炉外精炼的迅速发展，我国的钢包市场也迅速发展。由于国家针对钢包出台了许多的鼓励性政策，再加上钢包投资项目的增多，使得钢包产业向着高技术方向迅速发展。钢包市场同时也吸引了越来越多的投资者，这使得钢包的市场越来越受到多方的关注。中国也是钢铁生产的大国，现在这方面发展的越来越快，要想不落后，必须也要紧跟潮流，所以呢，国家多这方面也是很支持的，出台了许多政策，因此呢，投资项目也呈现增多的趋势，这就使得钢包的产业，会发展的越来越好，投资的多了，市场会越来越大的， 有了国家的支持，完全不用害怕了，会受到越来越多的关注的。最近几年，关于钢包的设计也是越来越多，但是考虑的问题不够充分。国内目前的现状是：利用自动控制和全液压传动的比较多。在国外呢，利用的东西就比较多，现在好多设计都会用到计算机，这已经是息息相关了，所以和国内的比，算是巨大而彻底的变化，如果是要计算强度和刚度的话，大部分采用的分析方法是有限元的分析方法，再利用计算机来完成3D的模拟实验，到最后呢，就像前面说的，要总结生产中发生的问题，然后进行更全面的分析。所以我将采用的方法是在原本的设计的基础之上，结合国内外目前的状态，通过CATIA进行完整的建模，按照不同的生产环境，还有不同的技术要求，结合实际情况，对钢包进行更完整的设计。1.3选题意义在现在的生产环境中，钢包的地位越来越高了，尤其是在生产的工艺中，钢包的结构需要做出非常大的改变。为了减少外表面的散热，钢包的外表面面积应尽可能小，都知道，一样的体积，因为球体的表面积相较于其他形状的表面积能够更小一些，所以不出意外的外表就会靠近球体。也就是说，圆包形状的钢包高宽之比（砌砖后的深度h与内径d之比）差不多就是1，也就是p（t）=1。要使得浇注完之后剩下的钢水以及钢渣能够快速的处理掉，并且冷却之后的钢渣块也能够及时的处理掉，通常，钢包的内部形状是由大而小的顶部和底部（倒锥）形成的锥形。同样，根据上述原则，锥度不应太大。一般情况下，取值15%，高度降低100cm时，直径减小15cm。钢包的内衬通常情况下都会使用轻质粘土砖或者是普通的标准粘土耐火砖当成是温度的隔离层。工作层一般都是粘土耐火砖。为了提高耐火材料的耐久性（延长其使用寿命），现将耐火工作层替代为高耐火、耐化学腐蚀性强、还要机械冲刷力强的优质耐火材料。如：全高铝质耐火砖衬里、全镁质耐火砖衬里、新开发的氧化铝-镁质碳砖衬里等，对于一些精炼钢包，有些厂家为了控制溶渣长时间的负面影响他们在使用镁砖以及镁铬砖修盖，另外还在渣线旁边添加衬砖。钢包的铸件通常由高铝、镁砂、镁硅砂或铁质耐火材料制成。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）2 钢包设计要求与参数2.1 主要工艺条件钢包精炼炉还可以代初炼炉在还原期进行运行操作。要提高钢水质并且提高产量，就要使得钢水成分均匀和温度均匀。这些要通过对钢水实行加热、脱硫、脱气、脱氧、合金化和吹氩搅拌才能实现。转炉座数1座，转炉公称容量40t，转炉平均出钢量30t，转炉最大出钢量50t，转炉平均冶炼周期300min设备具有以下功能：(1) 对钢水的成分进行调及精确控制；(2) 保证炉内气氛可控，并能在强还原气氛下精炼；(3) 钢水温度可精确调节，为连铸机提供准确的浇注温度；(4) 钢包底部必须要有吹氩搅拌，这样可保证钢水成分和温度均匀；(5) 通过氩气搅拌（结合渣精炼脱硫）和送丝去除杂质，改变杂物形态，提高钢水的纯度和质量；(6) 要求要保证转炉与连铸机的匹配生产，还要实现多炉连续铸造，必须在转炉与连铸机之间安装缓冲设备。2.2转炉出钢条件为了避免磷的反复利用，为了阻止钢液里面的氧一直吸收，使得很多金属元素都被氧化这样就会对元素的使用率减小，所以，转炉出钢的时候要尽最大的可能出现最少的无渣出钢的情况。那都是由于氧化渣中会有五氧化二磷（P2O5）以及氧化亚铁（FeO）这种物质，所以呢，转炉出钢时，必须尽量减少或者消除氧化渣进入钢包。2.3冷却排水方案40t钢包精炼炉冷却水量最大时约为50m3/h，设备冷却水的供水压力为0.50.6Mpa，一般采用闭式加压回水设备。40t钢包精炼炉设备用冷却水的技术参数：供水压力：0.50.6Mpa回水压力：0.20.3Mpa供水能力：150m3/h（最大供水量）2.4供气方案40t钢包精炼炉的设备在冶炼过程中需要压缩空气和惰性气体（包括氩气和氮气），以满足设备运行和工艺要求。1) 氩气系统40t钢包精炼炉冶炼工艺需要的氩气技术参数：气源压力：1.01.2Mpa纯度：99.9%（99.8%）正常工作压力：0.351.0 Mpa供气能力3501.5L/min（MAX.）2) 压缩空气40t钢包精炼钢炉设备用气技术参数：供气压力：0.40.6 Mpa供气能力：300NL/min（最大用气量）3) 除尘方案我们要找到一种既能保证精炼微正压还原气氛，又能保证输送环境的除尘方式，所以40t钢包精炼炉烟气处理采用大烟罩除尘方式。主要技术参数如下：烟气量：Q150000m3/h烟气参数粉尘量：1.65g/Nm3粉尘流量：25kg/h烟气成份见表2.1。表2.1 烟气成分成分含量AI20311.6%Fe20330%Mn01.6%Si0217.3%Ca020.8%S021.83%Mg06.5%2.5生产纲领40T钢包精炼炉冶炼的是由优质碳素结构钢做成的钢种。生产规模如下表2.2所示。表2.2 40t钢包生产规模(1)平均每炉处理钢水量：60t(2)平均每炉处理周期：30min(3)LF炉座数：1座(4)精炼炉年作业率：90%(5)转炉、精炼、连铸配合率90%经计算：Q1=3652460/3040t/炉90%90%1=56万t/y2.6生产工艺流程LF炉与钢包回转台配合使用并工作时，不进行累计计算下表括号内时间。见表2.3。表2.3 生产工艺流程序号项目工序时间/（min）工序累积时间/（min）1钢包吊至回转台上（2.0）0.02连接吹氩管、试气1.01.03钢包旋至加热工位1.02.04炉盖和电极下落到位1.03.05测温取样确定加热制度及成分微调2.05.06加渣料及合金料2.07.07送电加热精炼21.028.08喂丝（2.0）28.09测温取样1.029.010炉盖、电极升起1.030.011包车开出加热工位（1.5）30.012加保温剂（1.0）30.013软吹氩及气洗（5.0-15.0）30.014断开吹氩管及吊出钢包（2.0）30.015合计30.02.7钢包的尺寸计算2.7.1 钢包容量的计算转炉的出钢量与钢包的容量应当匹配，如表2.4。表2.4 与转炉配套的钢包容量的配合表公称容量/t最大出钢量/t平均冶炼时间/min506060100120120120150150150180180200220220250275275300320320我们假设钢包的额定容量为P(t)。设计时我们一般需要考虑钢包10%的多余值，所以钢包内钢水的实际容量要变成：P+0.1P=1.1P (2.1)2.7.2 钢包内渣量的计算大多数情况下，渣量只是金属量很小的一部分，大概是35之间，我们在设计时应该取取较大值，大概为 15，所以渣量可以表示成：1.1P15=0.15P (2.2)2.7.3 钢包容积的计算根据实际钢包所能够的容纳金属液与熔渣量计算进行。钢液比容一般为0.14m3/t4，熔渣的比容一般为0.28m3/t6。因此，钢渣的总体积即钢包容积应该是：V =0.141.1P +0.280.15P =0.20P (m3)，如果使用D/H1，锥度用15，则钢包底端直径(钢包空间尺寸如图2.1所示)：DH=D-15%H=0.85D (2.3)图2.1 钢包内空间尺寸若钢包容积根据圆锥台来计算，即：V=H12(D2+DH2+DDH) (2.4)把H=D和DH=0.85D带入上式得到：V=0.637D3又钢和渣体积为V =0.20P，因此有0.637D3=0.20PD=(0.20P0.673)13=0.667P13 (2.5)可得到钢包的基本尺寸同容量的关系D=0.667P13H=0.667P13DH=0.567P13以上三个计算公式是基于一致条件下的衬砌厚度得出。各端分设计过程参考文献6得到各端分参数。如图2.2所示：1) 外壳内高 H1=H+Jd=D+0.1D=1.1DH1=H +Jd=D+0.1D=1.1D2) 外壳全高 H2=H1+d=1.1D+0.012D=1.112D3) 外壳上部内径 D1=D+2Jb=D+20.07D=1.14D4) 外壳下部内径 D3=DH+2Jb=0.99D 5) 外壳上部外径 D2=D+2Jb+2b=1.14D+20.01D=1.16D6) 外壳下部外径D4=D3+2b=1.01D图2.2 钢包各端分尺寸说明：钢包砖衬的厚度。钢包砖衬的组成结构是耐火工作层的保温层（内层）以及保温层（外层）。砖衬的总厚度通常都是100250mm。工作层砖的分类有很多种。不止有标准钢包衬砖型号，而且还可以由直径、高度、锥度这些参数进行专门的设计的衬砖6。针对专门设计的有特别性能的钢包，要使其砌体工程变得更加方便、流畅，砌体质量也变得相当高。具体数据见下表2.5。表2.5钢包各端分参数钢包上端内径/mD包壁的厚度（上下应一致）/mmJd0.07D钢桶桶壁厚度约等于包壁的厚度Jd0.07DJb:钢包底衬厚度/mmJb=0.10Db：钢包壳壁厚，mmb=0.01Dd：钢包壳底厚/mmd=0.012D对于砖衬端部的厚度需要扩大亦或是修正。为了保证实际体积为0.20P，我们需要将的值扩大如下：K0.367D3=0.20P。K是介于0.930.96之间的系数。其目的是将加厚砖衬的容积缩小4%7%。为了修正容积的不足之处，所以要将系数K相乘到公式中得到下端的内径。DH=0.85D-4 (2.6)（一般情况下为3060mm，这里取为45mm）。D=0.667P1/3(0.930.96)1/3 (2.7)D=0.6672501/30.941/3 =4.289m (2.8)DH=0.85D-4=3.466m (2.9)钢包各端分尺寸值见表2.6。表2.6 钢包各端分尺寸值参数名称数值/mm参数名称数值/mm外壳全高H24769钢包壳底厚d51外壳内高H14718外壳下端外径D44332深度H4289外壳下端内径D34246钢包壳底厚d43外壳上端外径D24975钢包底衬厚度Jb300外壳上端内径D14889包壁的厚度Jd429钢包上端内径D4289本次设计将采用钢包间隙高度为300400 mm，根据实际情况，必须相应增加间隙高度。设计的钢包间隙取为800mm。从而得到钢包的各端分尺寸如下表2.7所示表2.7 改进后钢包各端分的值参数名称数值/mm参数名称数值/mm外壳全高H25569钢包壳底厚d51外壳内高H15518外壳下端外径D44453深度H5089外壳下端内径D34365钢包壳底厚d43外壳上端外径D25114钢包底衬厚度Jb300外壳上端内径D15026包壁的厚度Jd429钢包上端内径D44092.8钢包质量的计算在对钢包的质量进行精确的计算之前，必须要完成钢包的支撑腿、滑动水口、吊挂耳抽、外壳等端件等计算，根据以上选定的材料和确定的尺寸可以大概的计算得出钢包的质量。(1) 包衬质量的计算砖衬总体积与总质量钢包壁砖衬体积计算为:Vb=D12(1.14D)2+(0.99D)2+0.99D1.14D-D2-(0.85D)2+0.85D2=0.219D3钢包底砖衬体积计算为：Vd=(0.99D)240.1D=0.077D3钢包砖衬总体积计算为:V衬=0.219D3+0.077D3=0.296D3钢包砖衬总质量计算为)：W衬=0.219D3+0.077D31.81=0.396D3+0.139D3=0.535D3 (这里取平均密度大约1.80t/m3(2) 钢包外壳钢板质量的计算钢包底钢板体积计算为：(1.01D)240.012D=0.01D3钢包壁钢板体积计算为：2(1.16D+1.01D)1.115D0.01D=0.039D3钢包外壳钢板质量计算为：W壳=0.039+0.01D37.85=0.384D3(3) 空钢包质量的计算W1=W衬+W壳=0.919D3，将式D=0.667P13代入得：W1=0.273P所以空钢包的质量约是钢包额定容量的27%28%之间的数值。这组数据呢，完全没有考虑其他钢结构件和耐火砖质的情况下测量出来的，如果把这些因素全部考虑进去的话结果应该会高出来十成的样子。则空钢包的质量应该为额定钢包容量值的3031之间。W1=（0.30.31）P（这里取为30%）W1=0.3250=75（t）（4） 盛满熔渣与钢水后的总质量的计算。钢包的渣量一般是金属量的15%，这里都要进行过量计算，所以容量则按过装量10%的进行计算，那么装满渣和钢水后的质量计算为：W2=1.1P+0.165P+0.273P=1.538P=1.538250=384.5t因此,在选择铸造起重机,其承载能力应大于添加门形状钩的质量。门户钩固定在钢包(与耳铀饺接)和分离型两种,应包括在总起重之内。2.9钢包重心计算钢包的重心计算是为了确定钢包耳轴位置,钢水和渣包的起重和浇注工艺稳定,没有倾翻的危险,让它在倾销出钢不需要太费力。重心是通过传统的力学方法计算的。只针对钢包的话，若是把铸造的操作装置（塞式或滑动浇道）的结构进行了简化的话，那就会使得重心不稳从而出现偏差，钢包、钢水、炉衬和熔渣在纵轴上完全对称。因此，只考虑直线方向计算重心是一个很好的距离。(1) 钢包包壁砖衬的重心点的确定经计算得知包壁砖衬重心与上口的距离为：y01=0.487D (2.10)(2) 钢包包底砖衬的重心点的确定经计算得知包底砖衬重心与上口的距离为：y02=1.05D (2.11)(3) 钢包外壳侧壁的重心点的确定经计算得知包底外壳侧壁重心与上口的距离为：y03=0.537D (2.12)(4) 包底底壳的重心点的确定经计算得知底壳重心与上口的距离为：y04=1.106D (2.13)(5) 钢包渣层的重心点的确定经计算得知渣层重心与上口的距离为：y05=0.099D (2.14)(6) 钢包内金属的重心点的确定经计算得知钢包内金属重心与上口的距离为：y06=0.581D (2.15)(7) 总重心的计算。通过已知钢包各端分重心计算所得的数据，求出总重心。因为设计的钢包是对称的，所以他的重心都在对称轴上面，则有以下方程式：W0y0=W01y01+W02y02+W03y03.W0my0m (2.16)W0=W2=1.538P (2.17)盛满钢水的钢包质量：W2=1.5383.365D3钢水容量有:1.1P=1.13.365D3=3.702D3经化简得：y0=2.7955.175D=0.54Dy0=0.544.289=2.316m而且，要使得钢包能够稳定，那就必须要使得钢包上边缘与耳轴中心线的距离大于等于0.54D。一样的道理，空钢包的重心就必须是 y0=0.642D，即空钢包的重心比装满熔渣和钢水的钢包重心更低一点、更稳定一点、无倾覆风险。表2.8 钢包各端分参数参数名称数值/mm参数名称数值/mm外壳全高H25569钢包壳底厚d51外壳内高H15518外壳下端外径D44453深度H5089外壳下端内径D34365钢包壳底厚d43外壳上端外径D25114钢包底衬厚度Jb300外壳上端内径D15026包壁的厚度Jd429钢包上端内径D4409总重心y02.316需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）3 钢包耐火材料的选择3.1钢包耐火材料的要求随着节能减排,炉外精炼技术和连续铸造机发展,钢包的功能也在不断的扩大,炼钢工艺求对钢包包衬耐火材料的要求也非常严厉，所以就使得钢包的使用寿命越长越好。钢包内衬应符合下列要求：(1) 设计中，使用的是炉外精炼，还有连铸技术，这样呢，就能使内的温度增加，就能从80提高到100。(2) 由于采用喷涂粉末、真空处理、吹氩等工艺,使得钢水在钢包衬砖中的流动性较强烈，受到的冲刷加剧。(3) 周期性任务:砖缝开裂，频繁的热循环和散落。(4) 能使钢水的停放时间长。因为各种因素的影响，所以时间变为原来的大约两倍。(5) 发展到现在，钢包的功能大大提升，从之前的只能输送钢水，或者只能做到衔接功能，做到了现在两个部分都可以实现，如果工作环境太差的话，一定要延长钢包内衬的使用年限，降低钢包的使用数目，同时要减少耐火材料的使用。(6) 钢包内衬耐火材料的低导热性，这样就能大大的增加了钢包的使用寿命，能使温度传不过来，所以设计的时候，就能把钢包底部的材料变少，这样呢，就减少了钢包本体的成本。(7) 使用简易，可以让工作人员工作更加轻松。(8) 钢包内衬本身而言，要杂志特别少才可以，这样就可以减少对钢包内部钢水的破坏。表3.1为国内端分钢厂的包衬耐火材料的使用情况。表3.1 国内端分炼钢厂钢包内衬的使用情况厂名钢包容量（t）包衬材质平均寿命（次）鞍钢三炼200200高铝镁砖粘土砖3015包钢炼钢厂70一级高铝砖25武钢二炼8080高铝砖铝镁碳砖3850马钢一炼105105二级轻烧高铝砖高铝尖晶石浇注料2265首钢40粘土砖21攀钢135高铝砖20钢包内衬的选用非常重要，要考虑各种问题和各种因素，就比如说技术需求和经济方面的原因，具体应考虑到使用寿命、腐蚀率、吨钢的成本精炼工艺、耐火材料单耗、铸造工艺、安全性能、钢种冶炼、耐火砖的配砌、使用的端部位置和起重机吨位等各种因素。(1) 冶炼的钢种，耐火材料一定要达到的要求是：不同等级的钢材在冶炼过程中对于耐火材料的要求都会有一定的差别：就比如说超低碳钢、lF钢和铝镇静钢在冶炼过程中，就要么使用高铝尖晶石浇注料要么就使用高铝砖来代替含碳的镁碳砖以及铝镁碳砖。如果是含锰量和含氧量特别高的钢在冶炼的时候，就必须使用耐侵蚀的镁碳砖以及铝镁碳砖去替换高铝砖。那如果是锆英石砖就用于浇注含Ti和AL的不锈钢的冶炼中的合适。如果是在冶炼低磷（P）、低硫（S）这类型的钢或者是特殊的钢或者是对杂质含量要求过高的钢，都最好采取白云石质类型的碱性砖去顶替粘土砖以及叶腊石砖。对于要求含铬量极低的钢种，不适用镁铬质砖。(2) 使用端分要求耐火材料:不同的地方,耐火材料的使用也不同。通常在永久层、隔热层、工作层、渣线层以及包底层都会采取钢包耐火材料。钢包的隔热层要求的耐火材料导热系数低,保温性能好：表3.2为端分耐火材料的性能参数，从表3.2已知隔热砖的保温性能最好,所以隔热层可以使用轻质隔热砖。表3.2 几种常用耐火材料的性能参数耐火60种类体积密度/gcm3导热系数/W（mK）1测定温度/高铝质隅热砖0.41.00.20.50325375莫来石质隔热砖0.26325375粘上质隔热砖0.41.50.200.70325375高强轻质浇注料1.31.70.450.5350粘上质25A12O3（可塑）2.001.21100粘上质26(干的)2.101.401100高铝质6080A12O32.502.91.652.251100锆质6595ZrO23.74.701.102.351100碳化硅2.608.501100镁质2.964.001100镁铬质3.003.272.43.101100白云石质2.852.301100镁碳砖2.852.9510121000永久层的耐火材料，要求让温度保持在一个恒等的温度上的效果要比较好，所以要选用导热系数不是很大的材料。温度在13001400，再正常温度下或者是温度偏高的时候都要有很大的强度，而且要能在非常少的时间里承受得住钢水的冲击力，如果不这样的话，钢包就会发生磨损，那样子，就容易产生安全事故，所以永久层可以使用一种保温性能好的新型的高强度轻质浇注料浇注或黏土砖。3.2钢包耐火材料的选用3.2.1钢包隔热层和永久层在这次的设计中，要根据各种材料的优缺点，钢包的各部分要选用不一样的材料，所以根据隔热层的要求，就选择了高强的轻质浇注料，永久层也要选择高强轻质浇注料。那是因为它的优点是使用起来比较不难加工和方便、脱模的时间非常的短、也使得工人的工作也更加的简易，同时它的使用寿命也更大，灰尘更是减少了很多，更有利于好的工作环境的形成。其理化性能如下表3.3。表3.3 高强轻质浇注料的理化性能牌号Q1Q2GQJ1AL2O3/%5055耐火度/17901650耐压强度/MP折强度/MPa3568热导率/Wm110.460.5体积密度/gcm31.51.61.71.81.61.73.2.2钢包工作层包壁工作层以及包低工作层都是使用铝镁碳砖，然而渣线端位使用的是镁碳砖。铝镁碳砖有非常多的优点，就比如说它抵抗侵蚀和剥落的能力就非常好，而且还不粘，热稳定性也特别的好。铝镁碳砖的理化性能如下表3.4。表3.4 铝镁碳砖的理化性能牌号LMTALMTBLMTC武钢二炼AL2O3/%646465636363MgO/%1014101410121115111512 101281056101266气孔率/%5121657108常温耐压强度/MPa504530505050荷重软化温度/170016001450162016201600体积密度/gcm32.92.82.72.92.952.9使用寿命/次40605060镁碳砖对于炉渣的润湿性较小，有比较好的耐剥落、耐侵蚀、高温结构稳定和热稳定性能，适用于钢包渣线位置，尤其在很多炉持续铸造的时候。镁碳砖的一般情况下的使用寿命就是5060次。其理化性能如下表3.5。表3.5 镁碳砖的理化性能指标用户名称梅山武钢MgO/%76.576C/%15.514显气孔率/%24常温耐压强度/MPa4225体积密度/gcm332.85荷重软化温度/17503.2.3滑动水口用耐火材料(1) 滑板砖。滑板砖在由厂家制造出来以后，基本上要符合下列提出的这些要求；1) 一定要保证使用寿命的基本上相近；2) 一定要保证使用面满足光滑度的要求；3) 通常使用的场合里温度都是非常高的，即使在这样的情况下依然要有非常高的强度；4) 如果温度在很高的情况下，钢水就会沸腾，那么，在这样的情形下，依然不可以出现分离的情况；5) 抵抗腐蚀的能力一定要非常的好，而且还要不容易发生磨损的情况；6) 一定不能对环境有负面的影响，要注重环保。(2) 上水口砖。上喷嘴砖不需要拥有很强的发散能力的主要原因就是它一般工作的地方都在其他东西的里面。1) 水口的地方很容易会因为铝的含量过于的高而产生使出口不够通畅的情况；2) 为了能有更好的抵抗腐蚀的能力以及非常的不容易磨损，所以一定要采取氧化铝含量很高的刚玉质砖；3) 为了要保证都有差不多的使用时间，我们一定要好好考虑采取什么样的材料更加的合适。 (3) 下水口砖。通常情况下要么采取高铝要么采取锆质砖。如果说，在正在加工的钢里面有很多的乱七八糟的东西，不够纯净的时候，就还是要么选用高铝要么选用锆质的。它还一定要可以实现下面的这些要求：1) 一定要不容易出现洒落情况；2) 水口砖很容易就会出现腐蚀的情况，所以一定要保证它防腐蚀的能力一定要非常强；3) 水口在进行节流操作的时候时绝对不会让钢水黏上。(4) 水口的填料。在水口砖里面把填料放在前面是有一定的道理的，这样做可以非常有效的预防下面的情况：1) 钢水非常容易在水口转里面出现变成固态的情况，而这种情况我们也是坚决不允许出现的；2) 要延长它的使用寿命，必须要符合相应的要求；3) 一定要安全，毕竟安全第一，坚决不能出现有安全漏洞。 (5) 炼不一样的钢假如用不一样的处理方式的话，再加上装钢水的容器不一样大，那么，炼钢的原料就一定要进行重新选择，不过呢，一定要符合相对应的一些要求才可以的，下面有几点说明：1) 这种情况下，很容易就会把钢水弄的不干净，而这也是我们坚决不允许发生的情况；2) 钢水在温度非常高的时候很容易就造成填料化成液体的形态，而我们坚决不允许这种情况的发生；3) 钢水一定要在滑板一开的时候就立马能够跑出来：4) 买的时候一定还要足够便宜。4 钢包结构设计4.1钢隔热结构设计钢包常用的的绝热材料有硅酸铝纤维，主要用于大中型钢包隔热保温层。硅酸铝纤维导热系数低，能承受一定的压力，能起到加强钢包的作用。从而减少热能的损失保证钢水的质量，还能达到节能减排的效果。硅酸铝纤维材料性能见表4.1所示。保温层厚度根据钢包的大小可以设计不同的厚度，根据经验值取10mm。保温材料需要通过粘接剂粘贴在钢包内壁。粘接剂与火泥混合能提高沾结强度的同时提高保温材料的耐热性能。材料与材料之间需联合纸浆保证中间没有空隙使保温材料受力均匀。表4.1 硅酸铝纤维材料性能指标项目性能指标Al2O3+SiO298.30体积密度710 kg/m3加热线变化率,11006h-1.86导热率(热面1000)0.136 W/（mk）压缩强度(厚度方向压缩20)1.92 MPa耐火度18004.2钢包工作层设计钢包根据工作内容的不同有普通不精炼钢包和精炼钢包。再设计时应根据不同的要求加以区分。如图4.1，所示为40t钢包结构图，铝镁碳质浇注料的平均包龄在5080次之间，比黏土材料高出8倍左右。钢包结构相对复杂，除包体和工作层之外，还包括绝热体、保护层和永久层。包体的厚度需要达到20mm，材料为钢板。工作层为150160mm的镁碳砖。永久层选用浇注料厚度不能低于90mm。绝热层采用微孔绝热板作为绝热材料，厚度不低于5mm。需要全套设计联系Q 97666224（说明书CAD图等）图4.1 钢包结构设计把钢包内壁的工作层当成是一个圆台，再由圆台体积的计算方法去计算包壁的工作层所用的耐材的体积多少。工作层所用材料的质量：M=（V1+V2) (4.1)包壁的体积：V1=13HD24+Dd4+d24-13H(d124+d1d-D-d14+d-D-d124)-Sb (4.2)包底的体积：V2=13h(d-D-d124+d-D-d1d24+d224) (4.3)保温层面积：S=d+D2L (4.4) L=HSina (4.5)4.4钢包吊耳设计4.4.1吊耳结构吊耳的结构形式多种多样，常见有轴式吊耳、板式吊耳、管式吊耳等几种形式。由于钢包工作环境恶劣起重重量大，还需有非常高的可靠性所以选用的是轴式吊耳。固定端采用加强筋焊接与钢包本体分散应力。结构如图4.2所示。图4.2 起吊结构起吊轴选用285mm的圆钢为起吊轴。材料选择低合金高强度结构钢，材料牌号为16Mn。N P2圆钢吊耳的强度校核d23.14圆钢吊耳强度校核 = =1其中：N 安全系数，一般为5；P-起吊重量（KG），d-圆钢直径（CM），a-圆钢焊接长度（CM），见上图，1钢材的抗拉强度，一般为1000kg/cm22焊缝的抗拉强度，一般为1000kg/cm24.4.2起吊轴工艺设计如图4.3所示为起吊轴图纸。图4.3 起吊轴根据起吊轴使用要求和机械加工工艺规范设计起吊轴加工工序如下：(1) 下料；(2) 车360端面以及外圆至尺寸要求；(3) 车左端380端面及外圆和545倒角至尺寸要求；(4) 车285外圆以及R30圆角，保证长度尺寸200以及表面粗糙度Ra6.3；(5) 铣右端斜面保证角度尺寸2(6) 去毛刺；(7) 发黑处理；(8) 组合焊接。4.5钢包滑动水口设计钢包滑动水口是分厂重要的一个系统，他的主要作用是控制刚包内钢水的流量，如果在系统使用的过程中，发生了穿钢的问题，就会导致很严重的生产事故，比如会导致生产的不稳定和影响到生产的顺利进行，发生铸机断裂，或者连轴机设备被烧毁坏，这使得操作工人和设备的安全都会收到严重的威胁。目前，由于需求的增多，那就是得炼钢的速度要越来越快，所以对于钢包周转速度变高以及对生产中出现事故的频率的降低就出台了一系列的新要求，不过首先要确保硬件设备能够正常的工作，在正常情况下，漏钢的次数多基本上都是小钢包的滑动水口，这对于减少此类事故的发生有很大的帮助作用。滑动水口通常都是由耐火材料、机械部分以及驱动装置所构成的。滑动水口（见图4.1）工作的过程是把滑动砖错开，然后通过带动开闭流钢孔完成能调节钢水的流量