120T转炉炼钢课设

1、学号：201230090河北联合大学成人教育毕业设计说明书论文题目：120转炉炼钢设计学 院：河北联合大学继续教育学院专业：大专班级：12冶金姓名：张强河北理工大学成人继续学院指导教师：刘増勋2014年.月20日目录1序言2120T转炉炉型设计21. 设计步骤22. 炉型设计与计算23. 炉衬简介5120T转炉氧枪喷头设计71. 原始数据72. 计算氧流量73. 选用喷孔参数74. 设计工况氧压75. 设计炉喉直径86. 计算87. 计算扩张段长度88. 收缩段长度89. 装配图8120T转炉氧枪枪身设计91. 原始数据92. 中心氧管管径的确定93. 中层套管管径的确定104. 外层套管管径

2、的确定105. 中层套管下沿至喷头面间隙的计算106. 氧枪总长度和行程确定II7. 氧枪热平衡计算II8. 氧枪冷却水阻力计算II结束语13参考文献141河北理工大学成人继续学院致谢15序言现在钢铁联合企业包括炼铁，炼钢，轧钢三大主要主产厂。炼钢厂则起着承 上启下的作用，它既是高炉所生产铁水的用户，乂是供给轧钢厂坯料的基地，炼 钢车间的生产正常与否，对整个钢铁联合企业有着重大影响。目前，氧气转炉 炼钢设备的大型化，生产的连续化和高速化，达到了很高的生产率，这就需要足 够的设备来共同完成，而这些设备的布置和车间内各种物料的运输流程必须合 理，才能够使生产顺利进行。转炉是炼钢车间的核心设备，设计

3、一座炉型合理满足工艺需求的转炉是 保证车间正常生产的前提，而炉型设计乂是整个转炉设计的关键。120T转炉炉型设计1. 设计步骤1.1列出原始条件：公称容量，铁水条件。废钢比，氧枪类型以及吹氧时间等。1. 2根据条件选炉型1.3确定炉容比1.4计算熔池直径，熔池深度等尺寸1. 5计算炉帽尺寸1.6计算炉身尺寸1.7计算岀钢口尺寸1.8确定炉衬卑度1.9确定炉壳厚度1. 10 校核 H/D1. 11绘制炉型图2. 炉型设计与计算2. 1本次设计任务：设计120T转炉炉型7河北理工大学成人继续学院(1) 原始条件 炉子平均出钢量为1201 ,钢水收得率为90% ,最大废钢比取 10% ,采用废钢矿石

4、法冷却。铁水采用P80低磷生铁W,：si>0. 85%,W,:f)0. 2%WWO. 05%;氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1. Ompa(2) 炉型选择根据原始条件采用锥球形炉型作为此次设讣的转炉炉型(3) 炉容比，取 V/T=O. 9892. 2炉型尺寸的计算(1) 熔池尺寸的计算A：熔池直径计算：计算公式：D = K算熔池直径式中：K-常数，取1.57 ； G-金属装入量，t ； T-吹氧时间，min。确定初期金属装入量为G=2T/2+B*l/2式中：T 平均出钢量为，120t ； B 常数，取1概；Q金金属收得率为90% :2T 弋 12x1201”、* =x =120.1

5、7(f)2 + 15% 上 2 + 15% 0.9V 沪G/ P 金=120. 17/6. 8=17. 67 (m3)B：确定吹氧时间：根据生产实践，吨钢耗氧量一般低磷铁水约为5057则供氧强度二吨钢耗氧量/吹氧时间=57/14=4. 07m3/(t*min)l(m)炉深度计算锥球型熔池深度的计算公式为：V金+0.04D' 17.67+0.04 x4.63 、 h = =；=1.46(?)0.7D20.7x4.62熔池其他尺寸的确定球冠的弓形高度:ht=0. 15D=0. 15X4. 6=0. 69 (m)炉底球冠曲率半径:R=0.91D=0.91X4. 6=4. 19 (m)23炉帽

6、尺寸的确定(1) 炉口直径 dO： do=O. 48D=0. 48X4. 6=2.21 (m)(2) 炉帽倾角0取64°； 炉帽高度(H 帽) H侑=*(6.74 2.4)x urn64° =4.45 (m)式中：比一一炉口高度，取0.4m整个炉帽高度为：H 沪H 悴+H “二4. 45+0. 4二4. 85 (m)在炉口设置水箱式水冷炉口=x2.45x(4.62 + 4.6x2.4 + 2.42) + -x2.42 x0.4124= 26.1(")2.4炉身尺寸确定(1) 炉膛直径(无加厚段)(2) 根据选定的炉容比为0. 989 ,可求出炉子总容积为V 总二0

7、.989X120二 118. 68 (m3)V 沪V ©V 金一V 沪 118. 6817. 6726. 1=74. 91 (m3)V,j. 74 91(3) 炉身高度：H尸一=一 = 4.51(加)-xD2 -x4.6244则炉型内高:H 内二h+H+H 沪1.46+4. 85+4. 51=10.82 (m)2.5出钢口尺寸计算(1) 出钢口直径:山=J63 +1.77 = 16.52(如)=0.17(加)(2) 出钢口衬砖外径 d5t=6dT=6X0. 17=0. 72 (m)(3) 出钢口长度 LT=7dT=7X0. 17=1. 19 (m)出钢口倾角0取18°2.6

8、炉衬疗度确定炉身工作层选700(mm),永久层115(mm),填充层取100(mm )总厚度为700+115+100= 915(mm)。炉壳内径为:D 蒯=4. 6+0.915X2=6. 43 (m)炉帽和炉底工作层均选600mm ,炉帽永久层150mm ,炉底永久层用标准镁砖立 砌一层230mm ,黏土砖平砌三层65X3= 195mm ,则炉底砖衬总厚度为： 600+230+195= 1025mm 故炉壳内型高度为：H 伽二 10. 82+1. 025二 11. 845 (m)工作 层材质全部用镁碳砖。2. 7炉壳厚度确定炉身部分选75mm，惊的钢板，炉帽和炉底部分均选用65mm片的钢板，则

9、 Hfi=ll. 845+0. 065=11.91 (m)Dft=6. 43+2X0. 075=6. 58 (m)炉壳转角半径SRt=SR：=900 (mm)SRs=0. 5 3底=0. 5 X 1025=510 (mm)H ,11.912. 8验算高宽比= 1. 81D 壳6.58符合高宽比的推荐值，因此认为所涉及的炉子尺寸是基本合适的。3. 炉衬简介3. 1炉衬组成转炉炉衬由永久层，填充层和工作层组成。永久层紧贴着炉壳钢板，通常是 用一层镁砖或铝砖侧砌而成，其作用是保护炉壳。修炉时一般不拆除炉壳永久层 填充层介于永久层和工作层之间，一般用焦油镁砂或焦油口云石料捣打而成。工 作层直接与钢水，

10、炉渣和炉气接触，不断受到物理的，机械的和化学的冲刷，撞 击和侵蚀作用，另外还要受到工艺操作因素的影响，所以其质量直接渎关系到炉 龄的高低。国内外中小型转炉普遍釆用焦油白云石或焦油镁砂质大砖砌筑炉 衬。为提高炉衬寿命，目前已广泛使用镁质白云石为原料的烧成油浸砖。我国大 中型转炉多采用镁碳砖。3. 2炉衬砌筑砌筑顺序：转炉炉衬砌筑顺序是先测定炉底中心线，然后进行炉底砌筑， 在进行炉身，炉帽和炉口的砌筑，最后进行岀钢口炉内和炉外部分的砌筑。(2)砌筑要求 背紧，靠实，填满找平，尽量减少砖缝； 工作层实行干砌，砖缝之间用不定型耐火材料填充，捣打结实; 要注意留有一定的膨胀缝。3. 3提高炉衬寿命的措施

11、(1) 提高耐火材料的质量；(2) 采用均衡炉衬 提高砌炉质量；(3) 改进操作工艺；(4) 转炉热态喷补：()激光监测；(6)采用溅渣护炉技术。120T转炉氧枪喷头设计氧枪是氧气转炉炼钢的关键设备，氧枪管直径取决于转炉大小，有较规范的 设定尺寸。而氧枪喷头的形状和孔数各异，就成为设计的重要内容。经多年的炼 钢实践，收缩一扩张的拉瓦尔型三孔喷头已为许多炼钢车间所普遍釆用，而大型 转炉对4孔、5孔等多孔喷头改善吹炼操作有更大的兴趣。喷头每个孔的氧流量 从最小20Nm3/1 min到最大283Nm3/1 min,氧射流速度在457518m/s之间变 化，取决于使用时的工况氧压和喷出口面积对喉口面积

12、之比。进行氧枪喷头设计之前，必须十分慎重地确定氧枪喷头设计所需要的初始数 据，包括氧流量、氧气压力、纯吹氧时间、输氧管道的圧力范圉、熔池深度、铁 水成分等。山于一些炼钢车间缺乏准确的汁量仪表，往往给出的数据不准确。就 应当到冶炼现场去观察具体条件，结合实践经验确定出儿个最关键的初始数据。氧枪是氧气顶吹转炉炼钢的关键设备氧气是通过形状复朵的氧枪喷头供给 转炉熔池进行冶炼操作的。合理的氧枪喷头参数可以获得最佳的冶炼操作.容易 化渣.吹炼过程平稳.减少喷溅.金属收得率高.并提高了氧气利用率。1. 原始数据转炉公称容量120t,低磷铁水，冶炼低碳钢；转炉参数：炉熔比V/T二0.989,熔 池直径D二4

13、600mm,有效高度H内二9960mm,熔池深度h二1460mm。2. 计算氧流量吨钢耗氧量57mX吹氧时间14min,则氧流量qv=57X 120/14=488. 57 (m7min)3. 选用喷孔参数出口马赫数为M=2.0,采用三孔拉瓦尔型喷头，喷孔夹角为10° o4. 设计工况氧压查等爛流表，当 M=2.0 时，p/po =0.1278，定 P 澤=1.3 X 108Pa,则p 汝1 3x1°-1O.17x1O5(P6/)丄 p/ p(0.12785. 设计炉喉直径每孔氧流量 qpv/3二488. 57/3二 162. 86 (m7min)利用公式纟=1.784C令

14、Cd二0.9, T。二290K, p 设=10.17X10% 则Trxd； xlO.17 xlO5162. 86=1. 784X0. 9Xt=3xV290求得 dT =0. 04m=40mm取喉口长度Lt =20mmo6 计算依据M=2.0,査等墻流表A岀/A *=1. 6887. 计算扩张段长度d 出二d：X jA/州貞二40X 1. 3二52 (mm)取半锥角为5。，则扩张段长度“如_心)=丁巴)=68.97 (mm)r ，扩、2 tan (5 ) 2tan( )28. 收缩段长度取收缩十50。，则收缩半角为25。，收缩段的长度由作图法确定，J二68. 97mm。9. 装配图山上面计算岀的

15、尺寸绘制氧枪喷头图。120T转炉氧枪喷头装配图120T转炉氧枪枪身设计1. 原始数据冷却水流量qm、v =120t/h,冷却水进水速度Mj=5m/s,冷却水回水速度儿二6m/s, 冷却水喷头处流速人二8m/s,中心氧管内氧气流速人二50m/s,吹炼过程中水温升At=19°C,其中回水温度t3=45°C,进水温度t产19°C；枪身外管长匚二12. 964m, 枪身中层管长L尸13. 4m,中心氧管长L。二14. 76m, 180°局部阻损系数21.5。2. 中心氧管管径的确定中心氧管管径的公式为州=呂丄管内氧气的工况体积流量qv=814x " %

16、_ = 85.02（”, /min ） = 1.42（加'/s） 几卩标10.17x2731 42中心氧管的内截面积4）=新=°°284（"）中心氧管的内径山=、：二亘=0.27 （加） 根据热轧无缝钢管产品LI录，选择标准系列产品规格为203mmX8mm的钢管验算氧气在钢管内的实际流速"=如=38.38（$）符合要求。儿£x（0.18 7）233. 中层套管管径的确定环缝间隙的流通面积=池=二 男、=0.007伽2）vj 5 X 3600中层管的内径 “2 =、闵）2 + 尹= （0.203）2 + "（；°

17、76;7_= 0 219 伽）= 219 （皿）根据热轧无缝钢管产品LI录，选择标准系列产品规格为245mmX 7mm的钢管。验算实际水速匕=4. 34 (m/s) 符合要求。3600x-x(0.219)2 -(0.203)24. 外层套管管径的确定出水通道的面积灿厂悬刃0。6缶）二6。（歸外管内径为“3 = （2）= J（°245） + "°二° 066 （m） =66 （mm）根据热轧无缝钢管产品LI录，选择标准系列产品规格为299mmX16mm的钢管。120验算实际水速5= =3. 18 （m/s）符合要求。3600x-x（0.267）2 -（0.

18、245）235. 中层套管下沿至喷头面间隙的计算该出的间隙面积为念=75%x仏 = 75%x-=o.OO45 （m:）uh6 x 36004/r（d。+d°）又知 A,二-c _,10河北理工大学成人继续学院” 2Ah2 x 0.0045故 =77 = zn oin , n 0123 <m) =12. 3 (mm)龙(心+心)龙(°219 + 0.245)6. 氧枪总长度和行程确定根据公式氧枪总长为H 枪二 hi+hz+hs+hi+hs+hfi+lh+hg二& 160+1. 212+4. 403+5. 033+0. 800+0. 800+1. 000+0. 5

19、00=21. 908 (m)式中hi氧枪最低位置至炉口距离，m；h2炉口至烟罩下沿的距离，取1.212m：hs烟罩下沿至烟道拐点的距离，取4.403m；5烟道拐点至氧枪孔的距离，m；h5为清理结渣和换枪需要的距离，取0.800m：帕一根据把持器下段要求决定的距离，m：h?把持器的两个卡座中心线间的距离，m；hs根据把持器上段要求决定的距离，氧枪行程为H 行=h叶h2+h3+h4+h5=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800= 19.608(m)7. 氧枪热平衡计算冷却水消耗量计算q 0.983 x 106 x x 0.287 x 12.964,qv =-一 =；=105.5

20、2 (n?/h) <200 (m3/h)'c(t2-t)4.186x103x(45-19)qv<qmw ,证明前面设计中选择的耗水量是足够的，也是合适的。8. 氧枪冷却水阻力计算氧枪冷却水系统是由输水管路、软管和氧枪三部分串联而成的。冷却水系统 最大阻力损失部分是氧枪，大约占总阻力损失的80%以上。利用氧枪进水管入口 和回水管出口两个平面的实际气体的柏努力方程式，即其能量平衡关系来确定氧 枪冷却水的进水压力。设进水管入口为I面，回水管出口为1【面，则U；U1p【+Z P g+ P = Pn+Zn P g+ P 十+h 失ii河北理工大学成人继续学院式中Pi » P

21、ii 一进、出口压力，Pa；Zi , Zu I、II 面高度，m；円，人一进、回水速度，m/s；P水的密度，1000kg/m3；g 一重力加速度，m/s2因为Z|Q人，Pu=O,所以,即氧枪冷却水的进水压力近似等于氧枪冷却水的阻力损失。其阻力损失为229力失1-2 =心二0 036 X134x1000 x4.M-+0 038 x 12.9Mx1(Wx3J8-+15x2x(0.219 - 0.203 )2x(0.267 - 0.245 )2=283946. 67+485715. 45+48000=817662. 12Pa8X103Pa式中i.i-进、回水管的长度，m： X进、回水管的摩擦阻力系数

22、，二0.036, X =0. 038：u,进、回水管内和底部的水速，m/s；§180°局部阻力损系数，§二1.5；P水的密度，1000kg/m3；dej dcp进、回水管的有效直径，也叫当量直径。de尸d2-d、i, dep=d3-d'2 冷却水进水压力 pi=817662.12Pa8X105Pa。氧枪示意图结束语12T转炉炼钢的设计满足了现场的生产工艺要求。操作方式灵活，操作方式 有自动、画面手动和现场就地操作。发挥了其配置灵活、控制可黑和可现场调试 的优点，给整个系统的稳定给整个转炉生产带来了较大的作用。毕业论文是本科 学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的120T 转炉炼钢设讣，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我 的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅 文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他