转炉炉型设计计算

1、2.转炉炉型设计及计算2.1转炉容量的计算2.1.1根据生产规模和产品方案计算出年需要钢水量:年需钢水量=年需良坯量良坯收得率年需不同钢种的连铸方坯250X104t，连铸板坯200X04t。连铸收得率99%,则:年需钢水量=e50=450x104t99%2.1.2计算年出钢炉数：（按2吹2计算）年出钢炉数=2年炼钢时间冶炼周期日历时间x转炉作业率冶炼周期压仍阵n* 转炉有效作业大效290转炉作业率= 100% = 100% =79.5%日历大效365转炉有效作业天数：日历天数扣除大丁 20min以上的一切检修和故障时间总和，转炉工艺设计技术规范规定，当转炉与单台连铸机配合全连铸时为275300

2、天。本设计取290天。冶炼周期按容量大小确定，大丁 100t为3845min,本设计取40min,则：年出钢炉数=2X3659.5%X24>0/40=20880 炉每天出钢炉数=年出钢炉数年作业大数20880=72炉290平均产钢水量=年产钢水量二些丝=215.5t年出钢炉数 208802.1.3按标准系歹0确定炉子容量：选定250t转炉2座，按照2吹2方式生产。核算车问年产量：250>20880*9%=495.9X04t良坯。2.2转炉炉型设计2.2.1原始条件炉子平均出钢量为250t，铁水密度6.8g/cm3，铁水收得率为92%2.2.2炉型选择顶底复吹转炉的炉型基本上与顶吹和

3、底吹转炉相似；它介丁顶吹转炉和底吹转炉之间。为了满足顶底复吹的要求炉型趋丁矮胖型，由丁在炉底上设置底吹喷 嘴，炉底为平底，所以根据原始数据，为了便丁设置底部供气构件，选择截锥形 炉型。2.2.3炉容比炉容比指转炉有效容积Vt与公称容量T之比值Vt/T(m3/t)。Vt系炉帽、炉身 和熔池三个内腔容积之和。公称容量以转炉炉役期的平均出钢量表示，这种表示 方法不受操作方法 和浇注方 法的影响。转炉新砌 炉衬的炉容比推荐 值为 0.85-0.95m3/t,大转炉取下限，本设计取 V/T=0.95。2.2.4熔池尺寸的计算2.2.4.1熔池直径的计算式中D一熔池直径，m；G一新炉金届装入量，t;t一垂

4、杨时问,min；K一比例系数；(1)确定初期装入量G:取B=15%2 2501 八乂=25 0)金 2 15% 92%2526.8=37.2( m3)式中B一老炉比新炉多产钢系数;金一钢水收得率；V金一新炉装入量占的体积；(2) 确定吹氧时间：吨耗氧量：57m3/t,吹氧时间14min供养强度吨耗氧量吹氧时间573=4.07m3/.m in)14取 K=1.50 则:D=1.5X252=6.36m142.2.4.2熔池深度的计算。熔池深度h=匹一2 = 1.602m0.574D0.574 6.362.2.4.3炉帽尺寸的计算确定(1) 炉口直径 do:取 d0=0.43 D=0.43 636=

5、2.73 (m)。(2) 炉帽倾角0:选9 =4°。(3) 炉帽高度 H 帽：H 膛=1 (D-d0)tan640210=-X (6.36 2.73) Xtan60°=3.72 (cm)取H 口 =400 mm,则整个炉帽高度为：H帽=H膛+ H 口=3.72+0.4=4.12 (m) 炉帽体积为：V帽=V 口+V锥=><dH 口 + >H 膛 X (D+Dd0+d) 412=兰 >2.732R.4+三 >3.72 x( 6.362+6.36 次.73+2.732) 412=63.9 (m3)2.2.4.4炉身尺寸的确定(1) 炉膛直径D膛=D

6、 (无加厚段)。(2) 根据选取的炉容比为0.95,可算出炉子的总容积为：V 总=0.95 >250=237.5 ( m3)V 池=V 金=T/ p 252.8/6.8=37.2 (m3则：V身=V总-V池-V帽=237.5-37.1-65.87 =134.13 (m3)(3)炉身高度：H身=上-D24134.13二 26.3624=4.22 (m)则炉型内高：H内=h+H帽+H身=1.602+4.22+4.12 =9.946 (m)2.2.4.5出钢口尺寸的确定出钢口尺寸的确定。出钢口一般都设在炉帽与炉身交界处， 以便当转炉处丁 水平位置出钢时其位置最低，可使钢水全部出净。出钢口的主要

7、尺寸是其中心线 的水平倾角和直径。(1) 出钢口直径：dT=/63 + 1.75T =(63+1.75x250 =0.2m(2) 出钢口衬砖外径：dsT=6dT=6X0.2=1.2 ( m)(3) 出钢口长度：LT=7dT=7>0.2=1.2 (m)(4) 出钢口倾角：出钢口角度是指出钢口中心线与水平显得火角，其大小应考 虑缩短出钢口长度，有利维修、减少钢水二次氧气及热损失，大型转炉的出钢口 角度趋向减小。国外不少采用18°，但0°倾角使钢流对钢包内金届的冲力变小。 本设计取9 48°2.2.4.5炉衬厚度确定查表知，炉身工作层选 700mm,永久层选115

8、mm,填充层选100mm。总厚度为：800+115+100=915 (mm)炉壳内径为:D 壳内=6.36+1.015 2=8.19 (m)炉帽工作层选600mm,永久层选150mm,炉底工作层选600mm,永久层230mm,黏土砖平砌三层 65彳=195mm。则炉底砖衬总厚度为：600+230+195=1025 (m)故炉壳内型高度为：H壳内=9.946+1.025=10.971 (m)表2.1转炉炉衬厚度的设计值转炉容量炉衬各部位名称250t炉帽永久层厚度(mm)150工作层厚度(mm)600炉身永久层厚度(mm)115工作层厚度(mm)700炉底永久层厚度(mm)230工作层厚度(mm)

9、6002.2.4.6炉壳厚度确定查表选择：炉帽：65mm厚钢板炉身：75mm厚钢板炉底：65mm厚钢板2.2.4.7验算高宽比：由以上数据可计算得：H总=11036+65=11036 (m)D 壳=8190+2X75=8340 (m)m H 咨 11036贝U: =1.32D壳 8340由此可知，W的比值符合高宽比的推荐值，因此所设计的炉子尺寸基本D壳上是合适的，能够保证转炉的正常冶炼。2.3材质的选择选用镁碳转，含碳量为14%。镁碳砖具有耐高温、耐渣侵和耐剥落等优良的使用性能。与其他镁砖相比，在使用过程中变质层变薄，不至于引起砖体结构的 剥落，加入相当的数量的石墨改善了砖的导热性能，具有良好

10、的抗震性。用镁碳砖砌筑炉衬，大幅度的提高了炉衬的使用寿命， 再配合溅渣护炉等护炉技术，炉 衬寿命可达1万次以上。但由于镁碳砖成本较高，因此根据在冶炼过程中，工作层不同部位受损情况 的不同，采用不同档次的镁碳砖，这样整个炉衬的受损情况较为均匀， 就是综合 砌炉。2.3.1炉口部位该部位温度变化剧烈，熔渣和高温废气的冲刷较严重，在加料和活理残钢、残渣时。炉口受到撞击，因此用于炉口的耐火砖必须具有抗热震性和抗渣性，耐熔渣和高温废气的冲刷，且不易粘钢的易于活理的镁碳砖。2.3.2炉帽部位该部位是受熔渣侵蚀最严重的部位，同时还受温度急变的影响和含尘废气的 冲刷，故使用抗渣性强和抗热震性好的镁碳砖。2.3

11、.3炉衬装料部位该部位除受吹炼过程熔渣和钢水时的直接撞击与冲刷、化学侵蚀外，还要受 到装入料废钢和兑铁水时的冲蚀，给炉衬带来严重的机械性损伤，因此应砌筑具 有较高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。2.3.4炉衬出钢侧面此部位主要是受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用， 损坏速度低于装料侧，所 以可砌筑档次低一些的镁碳砖，并且砌筑厚度可薄一些。出钢口除受高温钢水的 冲刷外，还经受温度急变的影响，蚀损严重，需要经常更换，影响冶炼时间，而 出钢口则采用等静压成型的整体镁碳砖出钢口，整体结构方便更换。2.3.5渣线部位此部位在吹炼过程中，炉衬与熔渣长期接触受到严重侵蚀而形成。在出钢侧 渣线位置的变化并不明

12、显，但在排渣侧受到熔渣的强烈侵蚀，再加上吹炼过程中 其他作用的共同影响，衬砖损毁较为严重，应砌筑抗渣性良好的镁碳砖。2.3.6两侧耳轴部位该部位出受吹炼过程的蚀损外，其表面乂无保护渣层覆盖，砖体中的碳素极 易被氧化，并难于修补，因而损坏严重。故此部位应砌筑抗渣性好、抗氧化性能 强的高级镁碳砖。2.3.7熔池和炉底部位此部位炉衬在吹炼过程中受钢水强烈冲蚀， 并且采用顶底复吹工艺，炉底中 心部位容易损毁，可与装料侧砌筑相同材质的镁砖。2.4炉衬由永久层、填充层和工作层组成无绝热层时，永久层紧贴炉壳，修炉时一般不予拆除，作用是保护炉壳，常 用镁砖砌筑。填充层介于永久层与工作层之间，一般用焦油镁砂捣打

13、而成，厚度约80100 mm。工作层与金届、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件相当恶劣，用高、中、 低不同档次的镁碳砖砌筑。炉帽可用二步燧烧镁砖。2.5砖型选择尽可能使用大砖，以提高筑炉速度，减少砖逢，减轻劳动强度。力争砌筑过程中不打砖和少打砖，以提高砖的利用率和保证砖的质量。对用小砖组合起来有困难或难以保证砌筑质量的部位，如出钢口和炉底，则选用异型砖。尽量减少砖型种。炉壳由炉帽、炉身和炉底三部分组成。炉帽制成截圆锥型。由于炉帽，特别是炉口部位受高温作用易变形， 所以采 用水冷炉口，这样既提高了炉帽的寿命，乂减少炉口粘渣。采用埋管式水冷炉口 结构，将通冷却水用的蛇形钢管埋铸在铸铁的炉口圈内。虽

14、然制作难度大，但使用安全，也比水箱式寿命长。水冷口采用适合于中、小型转炉的卡板连接方式， 将炉口固定在炉帽上，即可拆式的，便于修理。炉身制成圆柱型，它是整个炉子的承载部分，受力最大。转炉的整个重量通 过炉身钢板支撑在托圈上，并承受倾动力矩，因此用于炉身的钢板要比炉帽和炉 底的钢板适当厚些。为防止炉壳受热变形，延长其使用寿命，可将炉帽外壳上盘旋焊上角钢，内通冷却水；将炉身焊上盘旋槽钢，内通冷却水2.6支撑装置支撑装置承载着转炉炉体的全部重量。 其中主要部件有托圈，炉体与托圈的 连接装置，耳轴及其轴承。2.6.1托圈托圈是转炉的重要承载和传动部件，材质选用Q235钢板制作。托圈断面为箱形。为增加托

15、圈刚度，在其中间焊有垂直筋板。托圈内通水冷却，以降低热应 力。托圈的高宽比为3,托圈与炉壳之间有一定的空隙，以改善炉身的散热条件， 并留有炉壳受热膨胀变形之空间。2.6.1.1托圈基本尺寸参数的确定托圈的内径Dn ：Dn =Dl +2.：=Dl+2>0.03 Dl=8340+2 >0.03 8340=8840 mm托盘的外径Dw :Dw =Dn+2B=Dl+2B+2 ：=10510.4mm式中Dl 一炉壳外径，mm；一炉壳与托盘之间的间隙，mm；B 一托盘断面宽度，mm；2.6.1.2断面宽度转炉托圈高度H和宽度B 一般为：H= (0.220.24) Hl=0.24 11036=2

16、648.6mmB= (0.11只0.135) Dw=0.135 10510.4 =1418.9mm式中 Hl 炉体全高(即包括水冷炉口)托盘上、下盖板厚度6 1和内、外腹板厚度d 2 一般为5 1 = (0.0460.052)H=0.052 2648.6=137.73mm52 =(0.08 0.095)H =0.095 2648.6 =251.62mm2.6.2炉壳与托圈的连接装置托圈与炉壳连接必须牢固可靠，同时乂要适应炉壳和托圈热膨胀时在径向和 轴向产生的相对位移，以免造成炉壳或托圈严重变形或破坏。薄带连接装置是在两侧耳轴的下部各装有五组薄钢带，每组钢带均由多层薄钢片组成，钢带的下端通过螺丝钉固定在炉壳的下部；钢带的上端固定在托圈的下部，在耳轴处托圈上部装有一个皎接连杆，它是辅助支撑装置。当炉体直立时， 10组多层薄钢带想一个 托笼”一样托住炉体，支撑炉体全部重量，炉体的倾动 是由离耳轴轴线最远的钢带传递扭矩；若炉体倒置时，炉体的重量由钢带压缩变形与托圈上部的辅助支撑装置来平衡。该装置是将炉壳的主要承重点放到托圈下 部炉壳温度较低的部位，这可以消除炉壳与托圈间连接处热膨胀的影响，也减少炉壳连接的热应力。由丁采用了多层挠性薄钢带做连接件，它能适应炉壳与托圈 受热变形所产生的位移，