氧枪课程设计之210t

1、氧枪课程设计一. 课程设计题目金属装入量屮铁水占90%,废钢占10%,吹炼钢种是Q235B, 渣量是金属装入量的7.78%；吹炼过程中，金属料中93%的碳 氧化生成CO, 7%的碳生成CO:,试设计公称容量为210吨的复 吹转炉冶炼的氧枪并写出设计说明书。二. 吨钢氧消耗量的计算12g的C生成CO消耗16g氧气，生成C02消耗32g氧气，设100kg金属料U) C二1%生成CO消耗氧气量为X kg,生成C02消耗氧气量y kgoC+1/2 02=CO12g16gl%*100*93% kgX得到：x二1.240kgC+1/2 O2=co12g16gl%*100*7%kgy得到:y=0. 187k

2、g因此，100kg的金属料0) C二1%氧化消耗的氧气消耗量为1. 427kg o同理计算出 100kg 下金属料中0) Si二 Mn二 1%、U) s二 1%、U) p=l% U)Fe二 1%的氧耗量。渣中U)FeO二9%, U) FaOs二3%,吹炼过程中氧化进入炉渣的Fe元素数量,FeO 中U) Fe=0. 544kg, Fe2()3 中U) Fe=O. 163kgo100kg金属料各元素氧化量和氧耗量如下表所示。100kg金属料各元素氧化量和氧耗量项目元素成分3/%CSiMnPSFe铁水4.300. 500. 300. 040. 04废钢0. 100. 250. 400. 020. 0

3、2平均3.880. 4750.310. 0380. 038终点0. 15痕迹0. 1240. 0040. 025FeOFe2()3烧损量/kg3. 730. 4750. 1860. 0340.0130. 5440. 163每1%元素消耗氧气量/kg1.4271. 1430. 2911.290l/3Ss0. 2860. 429为s：总脱硫量。这样每100kg金属料需氧量为：1. 427*A U) cj+1.143*A co tsu+O. 291*4 U) uw+1. 290*A U)pj+l/3*A U) s+0. 286*A U) Fe-Feo+0. 429*A U)阴云心其中， U) C、A

4、 U) Si、 U)血、 U) P、 U)、 U) Fe-FeO 分 別为钢中C、Si、Mn、P、S、Fe的氧化量。铁水 U) 口二4. 3%,占装入量的90%；钢水中 U) 口二0. 1%,占装入量的 10%；平均碳含量为 4. 3%*90%+0.1%*10%二3. 88%o同理可计算出Si、Mn、P、S的平均成分。每100kg金属耗氧量为:1. 427*A U) cj+1.143*A 0) su+0. 291*A U) cjm+1. 290*A U) pj+l/3*A U) s+0. 286*A U) Fe-Feo +0. 429*A U)窗云心二6. 194kg这是转炉过程屮的主要氧耗量

5、。另，由于还有小部分的氧耗量是随生产条件的变化而变化的。例 如，炉气中部分co燃烧生成CO?所需要的氧气量，炉气中含有一部 分自由氧，还有烟尘中的氧含量等。其数量随氧枪枪位、氧压、供氧 强度、喷嘴结构、转炉炉容比、原材料条件等的变化而波动，波动范 围较大。例如，炉气中CO?含量的波动范围是屮C02 =5%30%:自由 耗氧量屮02二0.1%20%。这部分的耗氧量是无法精准计算的。因此 使用一个氧气的利用系数加以修正，根据生产经验任务氧气的利用系 数一般在80%95%o每100kg的金属料耗氧量为：6.194/ (80%95%) =7. 7426520kg若采用铁矿石或氧化铁皮作为氧化剂时，将带

6、入熔池一部分氧, 这部分氧量与矿石的成分与加入量有关。若矿石用量是金属量的 0. 148%o根据矿石成分计算，每100kg金属料由矿石带入熔池的氧量 为0.096kg,若全部用来氧化杂质，则每100kg金属料由矿石带入熔 池的氧量为0.096kg,若全部用来氧化杂质，则每100kg金属料的耗 氧量为：（7. 7426 520） -0. 096=7. 646飞.424kg氧气纯度为99. 6%,其密度为1. 429kg/m3,则每吨金属料的氧 耗量（标态）为45.1253. 72m3/t, 一般转炉炼钢实际的耗氧量（标 态）为5060m3/t之间。供氧强度I是每吨钢在单位时间（每min）内的耗氧

7、量。目前国 内3050t转炉的供氧强度（标态）采用2. 84. 0ni3/（t min）； 120150t 转炉的供氧强度（标态）采用2. 33. 5m3/ （t -min）o然后，日本 300t转炉采用5孔喷头的供氧强度（标态）为4. 44m3/ （t min）； 德国350t转炉采用7孔喷头的供氧强度为4.29m3/ （t -min）,另德 国个别转炉达到56m3/ （t三. 氧枪设计过程1. 喷头类型的选择（1）喷头孔数：马赫数取2. 10,公称容量为2101,所以采 用四孔。（2）喷头结构：采用拉瓦尔喷孔。2. 喷孔尺寸设计（1）计算气流量吹炼上述铁水：5060m3/t,选择忆二55n

8、】3/1吹氧时间：1624min,选择rO2=20minQ%2G/“2其中：Vo2吨钢耗氧量G公称容量“2一一吹氧时间Q二(55*210) /20550(2) 选用喷孔出口马赫数血对于210t转炉喷头出口马赫数取2. 10；四孔喷头喷孔 夹角14。(3) 设计工况氧压理论设计氧压应根据查等爛流表(气体绝热函数表)来 确定，查表，当 Ma二2. 10, P/Po=O. 10935, P二0.0981, 得p0-0 098SloM. 897*106&0.10935a(4) 喷孔形状设计及尺寸计算采用拉瓦尔喷孔，它由收缩段，喉口和扩张段组成，为 了便于加工制造，一般将拉瓦尔喷孔的收缩段和扩张段 设计

9、成截圆锥形。计算喉口直径每孔氧流量(标态)q=Q/4二550/4二 137. 5&/niin,令 Cd二0. 93,心=273+35二308k, Po二0. 897*1()6巳，得到： 137. 5=1. 782*0. 93*泄工64y/308二0. 0357m35. 7mm计算出口直径依据Ma=2. 10,查等爛流表得A/A=l. 83691d2- (A/儿)2*dx=48. 4mm收缩段长度L农二 1. 2*右二42. 9mm43mm计算扩展段长度。取半锥角5。时L= （48. 4-35. 7） /2tan 5 =72. 5mm73mm喷嘴喉口长度的确定L 够二 1 Onun!1!枪身各层

10、管径尺寸的确定（1）计算内存管直径d內选定供氧强度（标态）I二2.75m3/ （t - min）,理论设计氧压 Po二0. 897*106“,出 口氧压 p二o. 0981*1064。转换公称吨位G=210t,氧气进口速度w2二50m/s，计算喷口进口面积F1；F二竺二0.098Wo6;22275_o 02n92m2 Pqw0.897* 106 *50 60d 13VF1-0. 16304m 163mm家标准无缝钢管产品规格中选择规格为屮168*6,及管外径为168mm,壁厚6mm,内径162mm,这种规格 基本符合计算吃才能，所以决定采用。（2）中层管直径d中选定高压冷却水进口量V久二210

11、t/h,高压冷却水进水流量w 次二5 m/s,贝！| ：F2二V,/w水二0. 0117m2=117cni2dlf=區,外 + 乎二20. 7cm二207mm 在国家标准无缝钢管产品规格中选择规格为屮219*7 及管外径为219mm,壁厚7mm,内径212mm,这种规格 基本符合计算吃才能，所以决定采用。（3）计算外层内径d外已知V后210t/h,选定水流速w=6 m/s,贝I：F3二l,/w木二0. 009722m2二97. 22cm2根据岀水面积得：d 外二外 + 学二24. 56cm二245. 6mm在国家标准无缝钢管产品规格中选择规格为屮273*28,及 管外径为273mm,壁厚28m

12、m,内径245mm（4）计算结果得出，枪身三层管的尺寸分別为：屮168*6mm, 屮219*7mm,屮273*28mm。符合无缝管产品系列国家标准。五.氧枪全长及有效行程氧枪全长计算公式为：H1 二 hl+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8m式屮：hl氧枪喷头端面最低位置至炉口距离，取8.0m；h2一一炉口至烟罩下沿的距离，取0. 50m；h3烟罩下沿至斜烟道拐点的距离，取3. 5m；h4一一斜烟道拐点至氧枪密封口上缘的距离，该距离与烟道直径D1和斜烟道倾角p有关，取5. Om；h-5氧枪密封口上缘至氧枪喷头上升至最高点位置时的距离，取0. 8m；10h6氧枪把持器下段要求的距离，一般0.80左右；h7一一把持器两个卡座中