氧枪设计说明书

（1（1）冶炼钢种及成分。见表3-3。表3-3 钢种成分一、概述氧气转炉炼钢在大型的钢铁企业中处于整个钢铁生产的中间环节，起到承上启下的作用，炼钢是决定钢材产量、质量的关键所在。 氧气转炉炼钢环节的任何延误或产量、质量变化都会影响前后生产工序的协调运转。 这都与转炉炼钢的设备、工艺、组织管理等因素有关。所以在设计转炉炼钢车间时， 应当处理好各种设计问题， 为正常生产，保持良好的生产秩序打下基础。它是建立在物质与能物料平衡与热平衡计算是氧气转炉冶炼工艺设计的一项基本计算。它是建立在物质与能量守恒的基础上的。它以氧气转炉作为考察对象，根据装入转炉内或参与炼钢过程的全部物质数据和炼钢过程的全部产物数据， 来进行物料的质量和热量平衡计算。 其主要目的是比较整个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。应当指出，由于炼钢是复杂的高温物理化学过和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。应当指出，由于炼钢是复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算，尤其是热平衡，只能近似计算。尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。二、设计任务转炉工作方式为三设计一座年产800万吨良坯的转炉炼钢车间的顶底复吹转炉的氧枪,转炉工作方式为三吹二点，铁水条件为:1300Co[C]=4.1%；[Si]=0.35%；[Mn]=0.42%；[P]=0.064%；[S]=0.01%;1300Co三、物料平衡热平衡计算3.1.1.基本数据铁水和废钢的成分及温度。见表 3-1.表3-1铁水和废钢的成分兀素CSiMnPS温度/C铁水/%4.100.350.420.0640.011300废钢/%0.180.250.550.030.0325造渣剂及炉衬成分。见表 3-2o表3-2 造渣剂及炉衬成分成分/%CaOSiO2MgOAl2QFe2Q CaEP2QSCQHbO 烧减石灰91.01.501.60 1.500.500.100.063.640.10矿石1.05.610.52 1.1061.8FeO=29.40.070.50轻烧白厶石50.150.4641.8 0.746.85炉衬1.00.9279.8 0.281.60C=16.4为保护环境，现在转炉不再米用萤石造渣，可米用铁矶土，铁矶土加入量为铁水量的0.50%o铁矶土成分CaOSiO2MgO Al2QFezQPOSTiO27.228.62.01 48.9911.390.060.061.69

（2） 铁合金成分。见表 3-4。表3-4 铁合金成分兀素CSiMnPSFe硅铁/%-700.70.050.0429.21锰铁/%7.5205750.380.0314.59铁合金中的元素收得率： Mn的收得率为80%Si的收得率为75%C的收得率为90%其中10%勺C被氧化成CQ。P,S,Fe全部进入钢中。（3） 操作实测数据。见表 3-5表3-5 实测数据名称参数名称参数终渣碱度R=%CaQ/%SiO喷溅损失为铁水量的（0.1〜0.3）%取0.2%计算铁矶土加入量为铁水量的0.50%渣中铁损（铁珠）为渣量的（1〜2.5）%取2.5%计算矿石加入量为铁水量的1.0%氧气纯度99.5%02,0.5%N2炉衬侵蚀量为铁水量的（0.1〜0.3）%取0.1%计算炉气中自由氧含量为炉气体积的0.5%终渣T.Fe含量取13%计算，其中炉渣中的（%FeQ）=1.35（%卩辺）气化脱硫量占总去硫量的1/3烟尘量为铁水量的（1.3〜1.5）%取1.5%计算 （其中FeO为75%,Fe2O为20%金属中[C]的氧化80%〜85%勺C氧化成CO,取80%计算，则20%的C氧化成CO元素钢种235/%SiMn元素钢种235/%SiMn0.14-0.22 0.12-0.30 0.3-0.7<0.045 <0.0453.1.2计算过程（以100kg铁水为基础）（1）炉渣量及成分。炉渣来自金属料元素氧化和还原的产物，加入的造渣剂以及炉衬侵蚀等。①铁水中各元素氧化量。终点钢水的成分根据同类转炉冶炼 Q235钢种的实际数据选取。其中，[C]:根据冶炼钢种含碳量和与估计的脱氧剂的增碳量来确定终点钢水含碳量， 去0.10%;[Si]:在碱性氧气转炉炼钢法中，铁水中的硅几乎全部被氧化进入炉渣； [Mn]:终点钢水残锰量，一般为铁水中锰含量的50%-60%取50%[P]:采用低磷铁水操作，铁水中磷约85%—95%氧化进入炉渣，在此取脱磷率为 90%[S]:采用预处理脱硫的铁水的物料平衡计算，原料中的硫全进入钢水中。3-6。铁水中各元素氧化量见表3-6。表3-6100kg铁水各兀素氧化量兀素/kgCSiMnPS合计铁水/kg4.100.350.420.0640.01终点钢水kg0.10痕迹0.210.00640.01氧化量/kg4.00.350.210.057604.566其中，氧化成CO的C质量为4.0X80%=3.2kg，氧化成CO的C质量为4.0*20%=0.8kg。②铁水中各元素氧化耗氧量及氧化产物量。见表 3-7。表3-7 铁水中元素的氧化耗氧量及氧化产物量兀素反应产物耗氧量/kg产物量/kg备注C[C]7{CO}3.2*16/12=4.26673.2*28/12=7.467进入炉气[C]7{CQ}0.8*32/12=2.13330.8*44/12=2.933进入炉气Si[Si]-于(SiO2)0.35*32/28=0.40.35*60/28=0.75进入炉渣Mn[Mn]-9(MnO0.21*16/55=0.06110.21*71/55=0.271进入炉渣P[P]7(P2Q)0.0576*80/62=0.0740.0576*142/62=0.132进入炉渣Fe[Fe]-9(FeO)0.0990.572见表3-8[Fe7FeQ]0.1270.424见表3-8合计7.161矿石，炉衬带入的各组元质量。由矿石，炉衬侵蚀量和其中各组元的成分可计算出各组元的质量，见表=0.026Kg.轻烧白云石。的是提高炉渣中1-8,1-9。炉衬中C矿石，炉衬带入的各组元质量。由矿石，炉衬侵蚀量和其中各组元的成分可计算出各组元的质量，见表=0.026Kg.轻烧白云石。的是提高炉渣中1-8,1-9。炉衬中C的氧化耗氧量为0.1X16.4%x(16X80%/12+32X20%/12)为了提高炉衬寿命，在加入石灰造渣的同时，添加轻烧白云石造渣，其目MgC的含量，有利于提高炉衬寿命。渣中 MgO含量在1.0kg/100Kg铁水。其各组元质量见表经试算后轻烧白云石加入量为减为(MgCO・CaCO)分解产生的CO质量。6%^10%寸效果较好。1-8,1-9。其中的烧R=2.5。未计石灰带入C.炉渣碱度和石灰加入量。根据铁水的 ［P］、［S］R=2.5。未计石灰带入的SiO2量时，渣中现有的SiO2量为(见表1-7和表1-8):E(SiO2)=(SiO2)铁水+(SiO2)炉衬+(SiO2)矿石+(SiO2)轻白+(SiO2)铁矶土=0.75+0.001+0.056+0.005+0.143=0.955kg渣中现有的CaO的量为:E(CaO=(CaO)炉衬+(CaO)矿石+(CaO)轻白+(CaO)铁矶土=0.001+0.010+0.502+0.036=0.549kg则石灰加入量为:W石灰=[RXE(SiQ)-刀(CaO)]/[(%CaO)石灰-RX(%SiO2)石灰]=[2.5*0.955-0.549]/[91.0%-2.5*1.5%]=2.107kg表表3-9 气体来源及质量、体积表表3-9 气体来源及质量、体积石灰带入的各组元质量见表 3-7和表3-8。④终渣T.%Fe的确定。终渣中T.%Fe与终点碳含量和终渣碱度有关，根据生产数据，终渣T.%Fe取13%计算，渣中存在着(FeO)和(FezQ),按照(％FeO)=1.35(%Fe2Q)和T.%Fe=56X(%FeO)/72+112X(%FeO)/160的关系，求得(FeO)=10.03%和(Fe2^)=7.43%.终渣量及成分。终渣量及成分列于表 3-8。表中的FeO和Fe2O质量计算过程如下。不计(FeO)和(Fe2Q)在内的炉渣质量为WS=CaO+MgO+SiOAI2C3+MnO+EO+TiO2=2.466+0.547+0.986+0.295+0.271+0.134+0.008=4.708kg组元产物量/kg石灰/kg矿石/kg轻白/kg炉衬/kg铁矶土/kg合计/kg比例/%CaO1.9180.0100.5020.0010.0362.46643.232MgO0.0340.0050.4180.0800.0100.5479.589SiO20.7500.0320.0560.0050.0010.1430.98617.289AI2O0.0320.0110.0070.00030.2450.2955.176MnO0.2710.2714.751P2Q0.1320.0020.00030.1342.356TiO20.0080.00810.029FeO0.5720.5727.429FqO0.3670.0570.4240.148合计5.704100.000表3-8终渣量及成分注：造渣剂中的FeOFe2Q被还原成铁进入钢中，带入的氧消耗于元素氧化那么，总渣量为WSe=4.433/ (100%-10.03%-7.43%)=5.704Kg,(FeO)的质量=5.704*10.03%=0.572Kg,其中铁=0.572X56/72=0.445Kg,(Fe2Q)重量=5.704*7.43%=0.424Kg,其中铁=0.424X112/160=0.297Kg.将FeO和Fe?。质量记入表1-7。(2)矿石，烟尘中的铁及氧量。假定矿石中的 FeO,Fe2O3全部被还原成铁，则矿石带入铁量=1.00X(29.4%x56/72+61.8%X112/160)=0.661Kg烟尘带入铁量=1.50X(75.00%X56/72+20.00%X112/160)=1.085Kg矿石带入氧量=1.00X(29.4%X16/72+61.8%X48/160)=0.251Kg烟尘消耗氧量=1.50X(75.00%X16/72+20.00%X48/160)=0.340Kg其他造渣剂的Fe2Q带入的铁量和氧量忽略不计。(3)炉气成分，质量及体积。3-9。当前炉气体积V1。由元素氧化和造渣剂带入的气体质量见表3-9。来源铁水/kg炉衬/kg轻烧白云石/kg石灰/kg矿石/kg合计/kg体积/m3CO7.4670.0317.4975.998CQ2.9330.0120.0690.0773.0911.573HO0.0020.0050.0070.009合计V1=7.580*:气体体积=气体质量*22.4/气体分子量兀素氧化烟尘铁氧化炉衬碳氧化矿石带入氧合计耗氧量/kg7.1610.340.026-0.2517.277则当前氧气消耗的体积 VQ=7.277X22.4/32=5.094m3.③炉气总体积Vg,炉气总体积为:②当前氧气消耗质量及体积。当前氧气消耗质量见表表3-10 氧气消耗质量3-10。Vg=元素氧化生成的体积+水蒸气的体积+炉气中自由氧的体积+3-10。式中｛02}炉气---炉气中自由氧含量，0.5%;{N2｝氧气——氧气中氮气成分;{02｝氧气——氧气中氧气成分。整理得:Vg=V1Vq2{N2}氧气/{02}氧气1 ｛Q｝炉气｛Q｝炉气｛N2）氧气/｛Q｝氧气=[7.580+5.094*0.5%/99.5%]/[1-0.5%-0.5%*0.5%/99.5%]式中｛02}炉气---炉气中自由氧含量，0.5%;{N2｝氧气——氧气中氮气成分;{02｝氧气——氧气中氧气成分。整理得:Vg=V1Vq2{N2}氧气/{02}氧气1 ｛Q｝炉气｛Q｝炉气｛N2）氧气/｛Q｝氧气=[7.580+5.094*0.5%/99.5%]/[1-0.5%-0.5%*0.5%/99.5%]3=7.644m④炉气中自由氧体积及质量:V f=0.5%X7.644=0.038m3,Wf=32X0.038/22.4=0.055Kg⑤炉气中氮气体积及质量:3V nf(5.094+0.038)X0.5%/99.5%=0.026mW nf28X0.026/22.4=0.032Kg3-11。炉气组元CQCQQNbHhO合计质量/kg7.4973.0910.0550.0320.00710.682体积/m35.9981.5730.0380.0260.0097.644体积百分数/%78.46420.5830.5000.3370.116100.000炉气中各组兀成分的质量和体积见表表3-11炉气组元的质量和体积(4)总氧气消耗量及体积W百=7.644+0.055+0.032=7.363kgVo百=22.4*(7.644+0.055)/32+22.4 X0.032/28=5.154m3表表3-17 炼钢温度下的反应热效应表表3-17 炼钢温度下的反应热效应(5)钢水质量(5)钢水质量Wn在吹炼中铁水的各项损失见表表3-12 吹炼中铁水的各项损失3-12。吹损 元素氧化 烟尘铁损 渣中铁珠质量/kg喷溅铁损 矿石带入铁合计5.3081.0850.1433-12。吹损 元素氧化 烟尘铁损 渣中铁珠质量/kg喷溅铁损 矿石带入铁合计5.3081.0850.1430.200(0.661)6.074则钢水质量Wm为:Wm=100.00-6.074=93.926Kg钢水收得率为93.926%o3-13。物料名称生铁钢炉渣矿石烟尘炉气3-13。物料名称生铁钢炉渣矿石烟尘炉气固态平均热容/(KJ/ (kg.K))0.7450.6991.0451.0470.996-熔化潜热/(KJ/kg)218272209209209-液态或气态平均热容/(KJ/(kg.K))0.8370.8371.248--1.137物料平均热容3-15。计算误差=|112.071-112.155|/112.0713.2热平衡计算3.2.1基本数据(1)物料平均热容及其熔化潜热表3-14(2)入炉物料及产物的温度。见表表3-15 入炉物料及产物的温度收入支出项目质量/kg%项目质量/kg%铁水100.00089.229钢水93.92683.747石灰2.1071.880炉渣5.7045.086铁矶土0.5000.446炉气10.6829.524轻烧白云石1.0000.892喷溅0.2000.178矿石1.0000.892烟尘1.5001.337炉衬0.1000.089渣中铁珠0.1430.127氧气7.3636.570合计112.071100.000合计112.155100.0X100%=0.075%表3-13 未加废钢时的物料平衡表名称入炉物料产物铁水废钢其他原料炉渣炉气烟尘温度/C13002525比出钢温度咼10度14501450(3)溶入铁液中元素对铁熔点的降低值。见表 3-16表3-16 溶入铁液中元素对铁熔点的降低值兀素CSiMnPS溶入1%兀素使铁熔点的降低值6570808590100853025使用含量范围/%<11.02.02.53.54.0<3w15w0.7w0.08另外，O,H,N共降低铁水熔点值6Co(4)炼钢反应热效应。见表 3-17

组元化学反应热效应/KJ/kmol热效应/KJ/kg物质氧化反应[C]+1/2{02}={CO}-139420-11639C[C]+{02}={CO2}-418072-34834C[Si]+{O2}=(SiO2)-817682-29202Si[Mn]+1/2{O2}=(MnO)-361740-6594Mn2[P]+5/2{O2}=(P2O)-1176563-18980P{Fe}+1/2{o2}=(FeO)-238229-4250Fe2[Fe]+3/2{O2}=(Fe2O3)-722432-6460Fe成渣反应(SiO2)+2(CaO)=(2CaO.SiO2)-97133-1620SiO2(P2O5)+4(CaO)=(4CaO.P2OO-693054-4880P2O5分解反应CaCO=(CaO)+{CO2}1690503019CaOMgCO=(MgO)+{g}1180202951MgO3.2.2计算过程(以100kg铁水为基础)热收入Qn。铁水物理热Qhm已知纯铁的熔点为 1536C，则据表2-4和表2-1的数据，得铁水熔点Tt=1536-(4.1*100+0.35*8+0.65*5+0.064*30+0.01*25)-6=1111.78 C铁水物理热Qhm=118519.12KJ元素氧化热及成渣热Qy。由铁水中元素氧化量和反应热效应(见表2-4)可以算出，其结果列于表3-18。反应氧化热或成渣热/kJ反应氧化热或成渣热反应氧化热或成渣热/kJ反应氧化热或成渣热/kJCO37244.80Fe7FqQ1916.18SCO27867.20P7P2O51093.25Si7SiO210220.70ROt4CaO-P2O5655.91Mrr^MnO1384.74SiO272CaO-SiO21597.66Fe7FeO1890.97合计Qy83871.40元素氧化热和成渣热③烟尘氧化热Qco由烟尘量参数和反应热效应计算可得：Qc=1.5*(0.75*56/72*4250+0.2*112/160*6460)=5075.35kJ炉衬中C的氧化热Q。根据炉衬蚀损量及其含 C量确定:Q=0.1*(0.164*0.8*11639+0.164*0.2*5075.36)=169.35kJ收入总值为：Qin=Qhm+Qy+Qc+Q1=207635.22kJ(=207635.22kJ(2)热支出

①钢水物理热

a.钢水熔点。QutoQmTm=1536-(1010*65+0.21*5+0.0064*30+0.01*25 )=1522C△Tg+△Tg+AT+△Ts+A T5Tc=Tm+=1522+15+50+21+30+20+25=1683C(1522-25)(1522-25)+272+0.837*(1683-1522)]Qm=93.926*[0.699*=136490.19kJ炉渣物理热Qs。炉渣温度Ts=1683+10=1693C炉渣熔化性温度为：1350C,则Qs=5.704*[1.248*(1693-1350)+209+1.045*(1350-25)]=11531.99kJ炉气、烟尘、铁珠和喷溅金属的物理热。 根据其数量、相应的温度和热容确定。详见表3-19o项目参考备注炉气物理热/kJ10.682*[1.137*1450-25 )]=17306.89kJ1450C为炉气和烟尘的温度烟尘物理热/kJ1.5*[0.996* (1450-25)+209]=2442.45kJ渣中铁珠物理热/kJ0.143*[0.699*(1522-25)+272+0.837*(1683-1522)]=207.23kJ喷溅金属物理热/kJ0.2*[0.699* (1522-25)+272+0.837*(1683-1522)]=290.63kJ1522C为钢水的熔点合计/kJ20247.20④轻烧白云石分解热Qb由白云石的分解反应：CaCO•MgC3==MgO+CaO+2CO和轻烧白云石的烧减量量。即：6.85%，可计算得到与分解出来和烧减量相对应的CaO和MgO含WCaO=6.85%*McaO/McacO3=6.85%*56/88=4.36%;表3-19炉气、烟尘、铁珠和喷溅金属的物理热WMgO=6.85%*MOMMgo=6.85%*40/88=3.11%则轻烧白云石分解热Qb为：Qb=1.0* (4.36%*3019+3.11%*2951)=223.40kJ矿石分解热QkoQk=1*[29.4%*56/72*4250+61.8%*112/160*6460]=3766.43kJ热损失Qc。一般约占总收入的 3%-8%本计算取7%则得:

Qq=7%*Qin=7%*207635.22=14534.47kJ结果得：Qout=136490.19+11531.99+17861.67+223.40+3766.43+14534.47=186793.68kJ废钢加入量Wf。用于加热废钢的热量系剩余热量，即：Qf=Qin+Qout=207635.22-186793.68=20841.54kJ故废钢加入量： Wf=20841.54/[0.699*(1522-25)+172+0.837*(1683-1522)]=14.34kg废钢比为：14.34/(100+14.34)=12.54%(3)热平衡表。见表3-20表3-20热平衡表收入支出项目热量/kJ%项目热量/kJ%铁水物理热118519.12457.080钢水物理热136490.18965.736元素氧化热成渣热83871.39640.394炉渣物理热11531.9895.554其中 C氧化65112.00031.359废钢吸热20841.54110.038Si氧化10220.7004.922矿石吸热3766.4291.814Mn氧化1384.7400.667炉气物理热17306.8938.335P氧化1093.2480.527渣中铁珠物理热207.2250.100Fe氧化3807.1451.834喷溅金属物理热290.6330.140SiO2氧化1597.6560.769轻烧白云石分解热223.4050.108P2O5成渣热655.9070.316热损失14534.4657.000烟尘铁氧化热5075.3502.444烟尘物理热2442.4051.176炉衬碳的氧化热169.3510.082合计207635.220100.000合计207635.220100.000热效率=(钢水物理热+废钢物理热+炉渣物理热)/热收入总值*100%=(136490.189+20841.541+11531.989)/207635.220*100%=81.33%3.3加入废钢和脱氧后的物料平衡(1)加入废钢后的物料平衡3-21。3-21。兀素CSiMnPS兀素CSiMnPS废钢成分/%0.180.250.550.0300.03终点钢水/%0.10痕迹0.210.0060.03氧化量/%0.080.250.340.0240.00废钢中各元素氧化量②废钢中各元素氧化耗氧量、氧化产物量。见表3-22。表表3-22 14.34k g废钢中元素的氧化产物及其成渣量表表3-22 14.34k g废钢中元素的氧化产物及其成渣量兀素反应产物兀素氧化量/kg耗氧量/kg产物量/kgC1[C]7{CO}0.0090.0120.021[C]7{CQ}0.0020.0060.008Si[Si]7(SiO2)0.0360.0410.077Mn[Mn]7(MnO0.0490.0140.063P[P]7(P2C5)0.0030.0040.008合计0.0990.078成渣量0.177进入钢水中的质量=14.243kg;进入炉气中的气体质量 =0.030kg。③加入废钢后的物料平衡。将表 3-22中的有关数据与表-3-13的相应数据合并，得加入废钢后的物料平衡见表3-23和表3-24。表3-23 加入废钢的物料平衡表（以100kg铁水为基础）收入支出项目质量/kg项目质量/kg铁水100.000钢水108.169废钢14.342炉渣5.881石灰2.107炉气10.712铁矶土0.500喷溅0.200轻烧白云石1.000烟尘1.500矿石1.000渣中铁珠0.143炉衬0.100氧气7.441合计126.491合计126.604表3-24加入废钢的物料平衡表（以100kg（铁水+废钢）为基础)收入支出项目质量/kg%项目质量/kg%铁水87.45779.057钢水94.60185.438废钢12.54311.339炉渣5.1444.646石灰1.8431.666炉气9.3688.461铁矶土0.4370.395喷溅0.1750.158轻烧白云石0.8750.791烟尘1.3121.185矿石0.8750.791渣中铁珠0.1250.113炉衬0.0870.079氧气6.5085.883合计110.625100.000合计110.724100.000计算误差=|110.625-100.724|/110.625*100%=0.09%（2）脱氧和合金化后的物料平衡①锰铁、硅铁加入量。锰铁加入量WFe-Mn的计算为：W Fe-Mn=［（［Mn］钢种%-［Mn］终点%/（锰铁含Mn%*M回收率%］*钢水量=［（0.55%-0.21%）/（75%*80%）］*94.668=0.536kg硅铁加入量WFe-Si为：WFe-si=[([Si]钢种％-[Si]终点％*加锰铁后的钢水量-[Si]锰铁]/(硅铁含Si%*Si收得率%3-25。3-25。类别 :兀素烧损量/kg脱氧量/kg成渣量/kg炉气量/kg进入钢中量/kgC0.0040.0110.0150.036Mn0.0800.0230.1040.322锰铁Si0.0030.0040.0070.010P0.002Fe0.078合计0.0880.0380.1110.0150.448Mn0.00060.00020.00080.0024硅铁Si0.0760.0870.1630.228P0.0002Fe0.127合计0.0770.0870.1630.357总计0.1640.1250.2740.0150.805=0.434kg铁合金中元素的烧损量和产物量列于表表3-25 铁合金中元素烧损量及产物量②脱氧和合金化后的钢水成分。脱氧和合金化后的钢水成分如下:兀素CSiMnPS百分含量/%0.140.250.550.00880.030可见，含碳量尚未达到钢种设定值，需在钢包内加焦粉增碳。焦炭成分为：H 20=0.58%C=81.5%;灰分=12.40%;挥发分=5.52%加入量为：Wj= ([C]钢种中限-[C]脱氧后)*钢水量/(焦粉含碳量*C的收得率%=0.066kg焦粉生成的产物见表3-26。表3-26 焦粉生成的产物碳烧损量/kg耗氧量/kg气体量*/kg成渣量/kg碳入钢量/kg0.0130.0360.0530.0080.040*:系CO、H2O和挥发分之总和(未计挥发分燃烧的影响)。脱氧和合金化后的总物料平衡。3-27。3-27。表3-27总物料平衡表收入表3-27总物料平衡表收入支出项目质量/kg%项目质量/kg%铁水87.45778.211钢水95.40685.276废钢12.54311.217炉渣5.4264.850石灰1.8431.648炉气9.4368.434铁矶土0.4370.391喷溅0.1750.156轻烧白云石0.8750.782烟尘1.3121.173矿石0.8750.782渣中铁珠0.1250.111炉衬0.0870.078氧气6.6695.964硅铁0.4340.388锰铁0.5360.479焦粉0.0660.059合计111.821100.000合计111.880100.000计算误差=|111.821-111.880|/111.821*100%=0.005%VWo四、转炉炼钢车间的年产钢水量对于年产800万吨的全连铸车间：VWo万吨Wm=W坯/n坯=800/97%=824.7423万吨连铸坯收得率，一般为96%^98%连铸坯收得率，一般为96%^98%取97%计算。五、转炉炼钢车间的年出钢炉数m=nX365X x24x60/=2X365X90%X24X60/38=24897炉n——车间转炉的工作模式，二吹二时 n=2;为转炉的作业率，一般为 80%^90%取90%转炉炼钢的平均冶炼周期，当转炉容量 >100t时，取38min.六、转炉平均出钢量GG=Wm/m=824.7423*10/24897=331.2617吨根据转炉公称容量系列表可知，取转炉的公称容量为300t根据转炉公称容量系列表可知，取转炉的公称容量为300t，最大出钢量为320to七、转炉氧枪设计7.1 氧枪喷头设计(1)氧流量或供氧强度QV^G/O2m3/min=48.928*3312617/20=810.399m 3/minVO2=6.669VVO2=6.669*1000/95.406*22.4/32=48.928m 3/toO—吹氧时间，min，当转炉容量>100t，取20mino(2)喷孔出口马赫数Ma喷孔出口的马赫数的大小决定了喷孔氧气出口速度，也决定了氧气射流对熔池的冲击搅拌能力，目前国内外氧枪喷孔出口马赫数多在 1.95〜2.20之间。大转炉、喷头口数多，可取上限。取 Ma=2.20o炉膛压力与设计工况氧压 Ro炉膛压力指氧枪喷头在炉膛内的环境压力。在设计中，常不考虑泡沫渣对喷头施加的压力，而只考虑炉膛炉气压力。一般炉膛压力可选为 0.99〜0.102MPa0.102MPa,且选取喷孔出口压力等于炉膛压力。炉膛压力取 Pe=0.102MPa。0.102MPa0.102MPa,且选取喷孔出口压力等于炉膛压力。炉膛压力取 Pe=0.102MPa。设计工况氧压又称理论计算氧压， 它是喷头出口处的氧气压力， 在忽略流动过程中的压力损失时，它近似等于氧气的滞止压力。由选定的喷孔出口马赫数和出口压力 Pe,利用可压缩气体等熵流公式，可计算出 设计工况氧压k」1“ 2厂Ma2F0Pe式中一一氧气的热容比， k=1.4。整理得23.5P0 Pe10.2Ma=0.102[1+0.2*(2.2)2]3.5=1.091MPa(4)喷孔夹角与喷孔间距。喷孔夹角指喷孔中心线和喷头中轴线之间的夹角0,其大小影响氧气射流对熔池的冲击半径和各氧气流股之间的相互作用。喷孔夹角和喷头孔数之间关系如下表所示。孔数3456夹角9。〜11°10°〜13°13。〜15°15°〜17°喷头孔数与喷孔夹角的关系表7-1喷孔间距指喷孔出口中心点与喷头中轴线之间的距离。若喷孔间距过小，各氧气射流之间相互吸引，射流向中心偏移， 从而使造成射流中心速度衰减过快。为避免这种现象,喷头设计原则上尽可能增大喷孔间距， 而不应轻易增大喷孔夹角。但增大喷孔间距又往往受到喷头尺寸的限制。根据三孔喷头冷态测定结果，在喷头端面，当喷孔间距保持在(0.8〜1.0)de(喷孔出口直径)时，喷孔间距不会对射流的速度衰减产生明显影响。取孔数为6孔，夹角15°g(5)喷孔形状及尺寸。目前氧枪喷头的喷孔形状基本上都采用拉瓦尔喷孔。它由受缩段、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受缩段和扩张段设计成截圆锥体形。①喉口直径d*及喉口长度I*。喉口直径可根据流过喷头的氧气流量 Q来计算。设喷头孔数为n=6,则流过单个喷孔的氧气流量 q为:3qQ/n=810.399/6=135.066m/min根据可压缩气体等熵流理论，并考虑氧气的实际流动，则喉口直径的计算式为0.715*135.265^313/0.93*1.091*1060.715*135.265^313/0.93*1.091*106式中To—氧气的滞止温度，K,To=273+(30〜40),取To=313K;CD—喷头流量系数，对于单孔喷头CD=0.95〜0.96，多孔喷头——. 0.5d*0.715*q^fr^CD*P0=0.041mC d=0.90〜0.96，取CD=0.93;P0—氧气的滞止压力即设计工况氧压,Pa。喉口长度的作用是稳定气流，还可以使收缩段和扩张段加工方便。般喉口长度l*=510mm较为合适，取|*P0—氧气的滞止压力即设计工况氧压,Pa。喉口长度的作用是稳定气流，还可以使收缩段和扩张段加工方便。般喉口长度l*=510mm较为合适，取|*=8mm=②收缩段长度了 li及入口直径di。收缩段长度一般为li=(0.81.5)d*。收缩段半锥角3一般为 18°〜23°,可允许达到30°。根据这两个参数和喉口直径，收缩段入口处的直径di为取l1=1.0*d*=0.041m,3=30°，则d1 d* 2l1lg =0.041+2*0.04們g30=0.088m③喷孔出口直径de及扩张段长度l2。喷孔出口马赫数Ma和喉口直径确定后，喷孔出口直径ded*10.2Maded*10.2Ma231.728Ma0.04110.2*2.221.728*2.23 0.5- =0.058m扩张段长度可由下式计算l2=(1.2〜1.5)de取l2=1.5*de=1.48*0.058=0.086m(6)喷头氧气进口直径(6)喷头氧气进口直径D1。喷头氧气进口直径Di可根据总喉口直径d*计算D1=(1.5〜2.0)d*总喉口直径由下式计算d*d*Jnd* ,6*0.041=0.1m取D1=1.76d* =1.76*0.1=0.176m计算得到的喷头进口直径D1还应与氧枪枪身内层管直径比较，作适当调整。7.2氧枪枪身设计氧枪枪身由三层同心的无缝钢管组成，内层管通氧气，内管与中层管的环缝是冷却水的进水通道，中层管和外层管之间的环缝是出水通道。 枪身的三层管通过全焊接法或焊接加丝扣连接法与喷头连接在一起。(1)内层管直径D1i。氧气在内层管的流u1一般为40〜60m/s，我国推荐设计最大流速不超过50m/s。取5=50m/s若流速高，管径小，则阻力损失增大。内层的直径通常等于或略大于喷头氧气进口直径，其计算公式为(1.091*10*50)=0.024mA1 PatmQ/P。U1 m2=1*105(1.091*10*50)=0.024mD1i J4A/ =J40.024/3.14=0.176m式中A1--内层管截面积，m;Patm-- 绝对标准大气压，Patm=1x105Pa;P0--设计工况氧压，Pa;Q‘--氧气流量，m/s。内壁厚△D—般为4〜5mm取^D=9mm计算出内层管的内径后， 其外径应按国家钢管产品目录的尺寸选择相近的尺寸。内层管外径按国家标准取 D10=D1i+2*△D=176+2*9=194mm(级差0.5)(2) 中层管直径D2i。冷却水从中层管内侧进入，经喷头顶部转 180°弯后经中层管外侧流出。中层管的内径应保持中层管与内层管之间的环缝有足够的流通截面积， 以通过一定流速和足够水量的冷却水， 使喷头和枪体得到良好的冷却。 不同容量的转炉其氧气枪冷却水进