转炉炼钢车间毕业设计

1、毕业设计说明书 设计题目：设计一座 3150t 的转炉炼钢车间 20072007 年年 0606 月月 2020 日日 目目录录 摘要.1 引言.2 1设计方案的选择确定.3 1.1 车间生产规模、转炉容量及座数、产品方案的确定.3 1.1.1 车间生产规模及座数的确定：.3 1.1.2 产品方案的确定：.3 1.2 车间各主要系统所用方案的比较及确定.3 1.2.1 铁水供应系统.3 1.2.2 散状料供应系统.4 1.2.3 烟气净化系统.6 1.2.4 炉外精炼系统.8 1.2.5 浇注系统.8 1.2.6 出渣系统.10 1.3 炼钢车间工艺布置.11 1.3.1 车间跨数的确定.11

2、 1.3.2 各跨的工艺布置.11 1.4 车间工艺流程简介.12 1.4.1 工艺流程框图.12 1.4.2 工艺流程说明.12 1.5 转炉冶炼指标及原材料消耗.13 1.5.1 转炉冶炼作业指标.13 2 设备计算.14 2.1 转炉设计.14 2.1.1 炉型设计.14 2.1.2 转炉倾动力矩计算及电机功率确定.17 2.2 氧枪设计.21 2.2.1 氧枪喷头设计.21 2.2.1 氧枪枪身设计.22 2.3 烟气净化系统设备设计与计算.26 2.4 炉外精炼设备设计与计算.39 3车间设计.40 3.1 原料供应系统.40 3.1.1 铁水供应系统.40 3.1.2 废钢厂和废钢

3、斗计算.40 3.1.3 散状料供应系统.40 3.1.4 合金供应系统.40 3.2 浇注系统设备计算.41 3.2.1 盛钢桶及盛钢桶车.41 3.2.2 连铸机.41 3.3 渣罐(盘)的确定.41 3.4 车间尺寸计算.42 3.4.1 炉子跨.42 3.4.2 加料跨.42 3.4.3 浇铸跨.42 3.5 天车计算.42 致谢.44 摘要 本设计为设计一座 3150 吨的氧气顶吹转炉炼钢车间， 主要产品是低碳钢。 就设计部分而言，首先，初步确定设计方案及平面布置。车间包括八个跨， 有渣跨、加料跨、炉子跨、精炼跨、浇注跨。经过反复推敲、修改、尽量做到平 面布置的合理、美观。其次，对转

4、炉、氧枪、烟气净化系统等进行了设备计算； 最后，进行了车间计算，包括连铸生产能力和车间各部分的尺寸。并用 CAD 画 出车间的平面布置图、炉子跨的纵剖图和车间横剖图。 关键词: 转炉炼钢；精炼；设计 1 河北理工大学毕业设计引言 引言 钢铁是人类社会最主要的结构材料和功能材料材料 ,它以其诸多的性能优点, 至今仍有其不可代替的战略地位。 但是从上世纪七十年代中期以来 ,世界年产钢量在七亿吨上下浮动 ,增长很 慢，表明市场需求达到饱和， 但期间发展中国家的钢产量却在逐年增长，尤其我 国，去年钢产量已达到2.1 亿吨，已连续几年成为世界上钢产量第一的国家。 但 是应该看到，我国钢材质量和品种与世界

5、发达国家存在差距，尤其特殊钢等对技 术含量要求较高的产品。成本高， 质量较低，产品单一等已成为制约我国钢铁工 业发展的阻力，只要我们在钢质量和品种方面提高自己的竞争力，处理好 “投入 产出”的关系，我国钢铁企业仍有相当大的发展潜力。 特殊钢是钢铁工业的一个重要领域，特殊钢应用范围广，从经济建设、国防 建设到日常生活用品都与特殊钢有密切的关系。因而通常把特殊钢品种、质量、 产量作为衡量一个国家钢铁工业科学技术和工业化水平的重要标志。 2 1设计方案的选择确定 1.1 车间生产规模、转炉容量及座数、产品方案的确定 1.1.1 车间生产规模及座数的确定： 3150 吨的转炉车间，三吹三，炉龄为 12

6、000 炉 转炉年作业天数取 290 天，则 转炉作业率 转炉作业天数290 100% 100% 79.5% 日历天数365 确定转炉平均冶炼周期： 兑铁水 加废钢 吹氧 测温取样补吹摇炉打出钢口出钢倒渣堵出钢口溅渣护炉辅助时间 3.5 分钟 2 分钟 15 分钟 2 分钟2 分钟1 分钟5 分钟2 分钟3.5 分钟1 分钟 年出钢炉数 336579.5%2460 34821炉 36 34821 120炉 290 每天出钢炉数 年产钢水量=15034821=5223150(吨)=522.3(万吨) 连铸坯收得率取 =99%，则年产良坯 522.399%=517(万吨) 1.1.2 产品方案的确

7、定： 主要生产低碳钢，全部为薄板坯(连铸连轧)。 1.2 车间各主要系统所用方案的比较及确定 1.2.1 铁水供应系统 1、铁水罐车供应铁水，其工艺流程为：高炉铁水罐车铁水罐称量 转炉 此种方法的优点： 供应铁水与混铁车相比投资省。 缺点： 铁水罐散热损失要更严重，倒灌时温降很大，且因罐的容积小，随 高炉出铁成分的变化而变化，从而使转炉的操作难于稳定，不利于组织生产， 易 粘包不易处理，车间污染也非常严重。 2、 混铁炉供应铁水，其工艺流程如下： 高炉铁水铁水罐车混铁炉铁水包称量转炉 优点：此种方式铁水成分和温度都均匀，尤其对于高炉与转炉之间调节和均 3 衡铁水有利。供应的铁水其成分和温度比较

8、均匀，有利于组织生产。 缺点：其设备体积大，并需要增设铁水吊车，占地大，投资大。但多倒一次 铁水，温度损失比较大，因此要设加热系统。 3、 混铁车供应铁水，其工艺流程如下： 高炉混铁车铁水罐称量转炉 优点：兼有储存和运输双重作用，热损失小，尤其适用于高炉与炼钢车间距 离远时，切实用与高炉大型化发展的要求。基础建设投资省，便于操作，维修费 用低！ 缺点：仍受高炉铁水成分和温度的影响，要求高炉生产稳定。因受轨距和弯 曲轨道曲率半径的因素而使扩容受到限制。 鉴于此，作为一个钢铁联合企业本设计采用混铁车供应铁水。 其容量的计算如下： 按惯例混铁车的容量应满足兑一炉或两炉考虑，采用取 150 吨混铁车。

9、 1.2.2 散状料供应系统 散状料主要包括：炼钢过程中使用的造渣材料和冷却剂如活性石灰、矿石、 萤石、铁皮、轻烧白云石及烘炉用焦炭。 供应特点：要求迅速、准确、连续及时。 其系统包括：高位料仓、插板阀、电振斗、称量斗、扇形阀、汇总斗、下料 管、氮封 运送路线：从主厂房外边的贮料仓提升到炉顶料仓 其工艺流程如下： 地下料仓固定胶带运输机转运漏斗可逆胶带运输机高位料仓分 散称量漏斗电磁震动给料器汇总漏斗转炉 散装料供应系统包括散装料堆场、地面（或地下）料仓，由地面料仓向主厂 房的运料设施、炉上料仓及其称量和加料设备。散装料的供应要求迅速、准确、 连续、及时。 1、散装料堆场 根据外部供料条件及企

10、业的总图布置通常有三种布置方式： 转炉车间自设单独的散装料堆场 一般要求尽量靠近转炉，以实现“贮用合一” ，从而减少原料的倒运和损耗， 同时还可以减少地面料仓的容积，甚至将料场与料仓合并从而降低投资和成本。 适用于大型转炉车间。 4 转炉车间的原料场与炼铁车间的原料场合并 与炼铁车间的原料场相比，转炉车间的原料场小的多，二者合并可利用炼铁 原料场的卸车、贮存及加工设施，而不过分增加负担，此种方式比较经济。 转炉车间与石灰窑合用料场 石灰窑通常靠近转炉车间，石灰用量大而矿石、萤石等用量少，合用料场可 统一解决各种原料的装卸、贮存和加工问题。 鉴于本厂距高炉车间较远，且与石灰窑合用料场不方便，故采

11、用第一种方式 以便简单调度原料供应设施。 2、地面料仓：其作用为贮存和转运散装料，以消除来料时间的波动对转炉 的影响。一般贮存 310 天的散装料。地面料仓分地下式、地上式、半地上半地 下式。由于地下式可采用底开车或翻斗汽车直接把料卸入料仓，卸车较方便， 故 本厂采用地下式。 3、从地面料仓向炉上料仓供料方式有四种： 全皮带运输：运输量大，安全可靠，可连续供料，使用较多。适用于大 中型转炉车间及总图布置不受限制的情况。 斜桥料车皮带运输：其特点是将垂直提升方式与皮带运输结合起来， 从而减少了占地面积及投资，但供料不连续，且易粉碎、可靠性差。一般只适用 于总图布置受限制的情况。 翻斗提升机皮带运

12、输：以翻斗提升机代替斜桥料车与皮带运输结合起 来，其缺点与斜桥料车皮带运输方式类似。 皮带(或垂直提升机)振动管运输方式：其优点是占空间小，运输可靠， 密封性好，灰尘少。缺点是振动管维修量大，石灰粉较多，且要考虑震动对厂房 结构的影响。 鉴于全皮带运输方式结构简单，有利于自动化控制且原料破损少等优点，本 厂采用全皮带运输方式。 4、高位料仓：又称炉上料仓，其作用为临时贮料，保证转炉重力给料，既 及时又可靠的满足转炉正常冶炼，按其布置形式分有三种： 共用料仓：优点是料仓数目少，停炉后能处理料仓中剩余的石灰;缺点是 称量及下部给料器的作业率太高，出现临时故障会使转炉生产受影响。 部分共用料仓：料仓

13、数目增加基本可消除下部给料器作业负荷过高的缺 点，且转炉两侧加料能保证成渣快， 改善对炉衬侵蚀的不均匀性，但设计时应力 求做到炉料应落在中心部位上。 5 独用料仓:优点是使用的可靠性较大，缺点是停炉后料仓剩余石灰不好处 理且料仓数目太多。 本设计为 150 吨转炉车间，实行三吹三操作，为保证转炉正常冶炼采用独用 料仓以保证及时保质保量的上料。 5、称量及加料设备 保证散状料分批定量且按顺序向转炉加料有两种称量方式： 集中称量：其特点是设备少，布置紧凑，适用于中小型转炉。 分散称量：其特点是称量准确，便于操作和控制，临时补加方便，适用 于大中型转炉。 本设计为 150 吨转炉，采用电磁振动给料器

14、向称量漏斗给料，利用分散称量 方式把料加入到汇总漏斗，再由旋转溜槽从转炉两侧加入。因为汇总漏斗可缩短 加料时间并适应转炉吹炼时间短和批料加入的间隔时间短的特点， 且电磁振动给 料器可比较准确的给料。 1.2.3 烟气净化系统 1、转炉烟气净化处理方法主要有：未燃法和燃烧法 燃烧法 将含有大量 CO 的炉气在出炉口进入除尘系统时与大量空气混合使之充分 燃烧，燃烧后的烟气经冷却和除尘后排放到大气中去。 缺点：由于不回收煤气，吸入大量空气后使烟气量增大了几倍，从而使净化 系统庞大基建投资大，运转费用大，而且烟尘粒度细小，烟气净化效率低 优点：操作简便，系统运行安全，适用于小型转炉。 未燃法 定义：炉

15、气出炉后绝大部分不燃烧，烟气主要成分为经冷却和除尘后将烟气 回收利用或点燃放散到大气中去。 缺点：整个系统需要严密，对防爆和防漏要求高，以防引起煤气中毒，另外 需要增设升降烟罩机构和控制空气吸入量装置。 优点：能回收煤气，烟气量小，烟尘粒度大，除尘效率高。 2、控制炉口与烟罩间隙吸入空气量的方法有三种形式： IC 法 此法的烟罩大约为炉口的直径的二倍，罩内形成一个较大的空间，对炉口烟 气量的波动起着较大的缓冲作用，集烟效果好。 但实际运行中，回收煤气的质量 较差，同时结构庞大，因此，本设计不采用。 6 氮幕法： 此法的基本原理是在活动烟罩与炉口之间设置氮气密封圈向外吹氮， 将空气 与烟气隔绝，

16、此法在活动基本上不吸入外界空气，所以烟气量少，回收系统容量 小，设备费用低，但要消耗大量氮气。 炉口微压差控制法： 此法是通过炉口微压差装置控制在未燃状态下进行处理， 以最大限度地回收 煤气，并提高煤气质量。此法技术安全可靠，自动化程度高，综合利用好，因此 本设计采用此法。 3、根据从烟气中分离出来的烟尘的干湿状态，将烟气净化设备分为全干法 和全湿法及干湿结合法。 全湿法 定义：烟气进入第一级净化设备立即与水相遇，叫全湿法除尘 优点：未燃的全湿法可回收煤气和烟气余热，除尘效率高。 缺点：回收煤气仅能在吹炼中进行，回收时要求控制炉口压力(调二文喉口 直径)防爆防毒，要有较完善的控制系统和较好的操

17、作管理水平，同时两个文氏 管串联使用阻力损失大，需高功率风机，电耗高，叶轮磨损也较快。 全干法 定义：净化过程烟气完全不与水相遇。 干湿结合法 定义：烟气进入次净化设备才与水相遇，叫干湿结合法。 优点：污泥处理较少，车间可不建污泥处理系统，阻力损失少，可用低压风 机，磨损小。 缺点：效果不如全湿法，对环境有一定影响，车间需设两套除灰系统(干法 和湿法)。 本设计采用全湿法，对于一个现代的转炉车间，完善的控制和高的管理水平 都是必备的，所以本设计思想符合全湿法操作的要求。 4、烟罩的类型和结构 未燃法烟气净化系统中，烟罩由固定烟罩和活动烟罩两部分组成水平连接。 固定烟罩与烟道连接，而活动烟罩可以

18、上下升降。活动烟罩按结构的不同可分为 单烟罩和双烟罩，单烟罩又有闭环式和敞口式两种。 闭环式活动烟罩： 烟罩下部裙罩口内径略大于水冷口炉口外沿， 缝隙的最小尺寸约为 50mm 左 7 右，此类烟罩回收的煤气 CO 的含量高，并对连续实现自动定碳创造了条件。 敞口式活动烟罩： 下口为喇叭形状，特点是能容纳瞬时变化较大的炉气量，使之不至于外逸。 双烟罩法：炉口不用密封由主副烟罩组成，两烟罩同步升降，自成一个较小 的排气系统。 优点： 烟罩烟气中 CO 含量大， 对炉口压差自动调节， 不像单烟罩要求过高， 可改善车间环境，但设备耗电量大，维护工作大，且显著增加车间厂房高度，使 基建投资很大。 5、烟

19、气的冷却： 转炉的炉气温度在 1500左右，炉气离开炉口进入烟罩时，由于吸收空气 使炉气中的 CO 部分燃烧， 烟气温度可能更高， 高温烟气体积大， 如在高温净化， 使净化系统的设备体积庞大，此外单位体积含尘量低，不利于提高净化效率， 所 以在净化前和净化过程中都要对烟气进行冷却，有两种方式； 水冷烟道：耗水量大，热量无法回收，易漏水寿命低。 汽化冷却烟道：它设有对流段，只有辐射段烟道出口的烟气温度在 800-1000左右，故回收热量较少，烟道结构简单，适于未燃法回收煤气系统。 1.2.4 炉外精炼系统 本设计采用 RH、CAS-OB 两种处理方式。RH 在设备费用，经济费用方面 优于 RH-

20、OB，但降碳速度要低，处理周期长，其显著优点是能提高钢水温度， 还可以提高钢水循环和氩气量来弥补，由于真空泵抽气能力限制，有一定局限。 经 CAS-OB 处理后的钢液纯净度高，成分精度高(碳的精确度可达 1510-3%；锰 的精确度可达 3010-2%)，并且有很强的脱氧能力，适合生产夹杂物少的产品。 1.2.5 浇注系统 1、一般炼钢车间的浇铸系统分三种： 纵向车铸炼钢车间 横向车铸炼钢车间 全连铸炼钢车间 目前世界都已实现了全连铸与氧气转炉配合。对于一个 3150 吨转炉车间， 为了适应钢材市场和自身竞争能力的要求，使连铸和炼钢切实的配合起来，行之 有效的生产，本设计采用 3 台连铸机，均

21、为薄板坯连铸机(FTSC)。 连铸比传统的钢锭模铸相比具有很大的技术优越性，主要表现在： 提高金属的收得率。 8 节省能量消耗，节省 627-1046kJ/t(钢)。 简化生产工艺，省去初轧开坯工序，不仅节约均热炉加热的能耗，而且 也缩短了从钢水成坯的周期时间，趋向接近成品断面尺寸。 改善劳动条件，易于实现自动化。 铸坯质量好。连续冷却速度快，连续拉坯，浇铸条件可控，稳定。内部 组织均匀致密，偏析少。 2、连铸机的分类： 按结构可为： 立式连铸机，立弯式连铸机，带多点弯曲式连铸机，带直线段式连铸机，弧 形连铸机，多半径椭圆形连铸机，水平连铸机，轮式连铸机，薄板连铸机。 按断面可分为： 板坯连铸

22、机， 小方坯连铸机， 大方坯连铸机， 圆坯连铸机， 异形断面连铸机， 薄板连铸机。 按一个钢包下所能浇铸的铸坯流数可分为： 单流连铸机，双流连铸机，多流连铸机 按拉速可分为： 高速连铸机，低速连铸机。 按可浇铸的种类可分为： 复合式连铸机，特殊方坯连铸机，不锈钢板坯连铸机。 立式连铸机的特点：铸机主设备布置在垂直中心线上，从钢水浇注， 到铸坯 切割定长，整个工序是在垂直位置完成的。 从工艺上，钢水在起立结晶器和二冷 段逐渐结晶，有利于钢水中非金属夹杂的上浮， 坯壳冷却均匀。在凝固过程中不 受任何弯曲矫直的作用， 更适合对裂纹敏感性高的钢种的浇铸。 但其有如下缺点： 设备高，建设费用大，维护和铸

23、坯的运输困难倒，钢水静压力大，鼓肚变形较突 出。 立弯式连铸机的特点：它是连铸机中的过渡式，上半部和立式相同， 不同的 是在铸坯完全凝固后，把坯顶弯 90使出坯在水平方向。可缩小高度，铸坯定 尺不受限，水平出坯运送也不成问题。但只适于浇铸断面小于 100100mm 的。 厚度增加相应的冶金的长度也增加， 高度也就和立式相差不多了， 设备也很庞大， 且易产生裂纹。 带直线段的弧形连铸机：主要用于浇铸板坯，采用直结晶器，有 2-5mm 直 线段夹辊，带有液芯的铸坯经直线段后， 被连续弯曲成弧形铸坯矫直，再切成定 9 尺。特点：a.在工艺上保留有立式连铸机特点，钢水在垂直结晶器和二冷的直线 段凝固，

24、而非金属夹杂有充分上浮的时间有利于特殊钢的浇铸。b.带液芯弯曲成 弧形，又具有弧形连铸机设备低建设费用低的特点。c.采用连续弯曲和多点矫直 右保证铸坯在两相不产生裂纹，是这种型的技术关键。d.此种机型比弧形连铸机 要高，设备重量大，设备的安装，调整难度大，是此类连铸机的主要缺点。 弧形连铸机(低头连铸机)：此结晶器为弧形，二泠区夹锟安装在四分之一圆 弧内，铸坯在垂直中心线切点位置被矫直，后割成定尺，从水平方向上出钢，因 此其高度基本上等于圆弧半径。特点：由于 1/4 圆弧内，高度比立式，立弯式低， 因而其设备重量轻，投资少，安装与维修方便。高度低，重压小，降低了鼓肚变 形而产生的内裂和偏析，有

25、利于提高质量，和提高拉速。此和方法的特点是：非 金属夹杂有向内弧聚集的倾向，易造成铸坯内部夹杂分布不均，另外内外冷却不 均易造成中心偏析降低铸坯的质量。 水平连铸机：优点：高度低，投资省，速度快，适合中小企业。无二次氧化， 质量好，无须钢液检测和控制，不受弯曲矫直的影响，适用于特殊钢种如高合金 钢。维护和处理事故方便。缺点：受拉坯时惯性力的限制，适于断面在 200mm 以下的铸坯，分离环的价格昂贵。 本设计采用薄板坯连铸机 1.2.6 出渣系统 转炉冶炼的渣量大， 占生产钢量的 10%以上， 主厂房内不允许出现炉渣堆积 现象。 1、运出方式：在出渣跨用吊车更换渣罐， 再用载重汽车将渣罐运出主厂

26、房。 靠近炉子垮单独平行设一出渣跨，在出渣跨设置专门的换渣罐吊车，用载重汽车 运出主厂房。 2、炉渣处理方法： 固体渣破碎法： 转炉渣罐车运往中场，泠凝后吊车将其翻出落于破碎法坑内，用吸盘吸锤头 将渣坨砸碎选出废钢，其余碎渣抛弃或待用。 热泼法： 将转炉渣运往热泼间，热泼在平地或预留坑内，然后喷水冷却， 待熔渣凝固 龟裂后，用推土机堆积运出，经破碎筛分磁选后即可利用。其优点是工艺和设备 简单，安全，但占地面积大，作业周期长，劳动条件差。 水淬法：是利用压力水将钢渣流击散粒化的快速冷却方法，也叫水利冲 10 渣。其特点是工艺流程简单，占地面积小，能快速排渣，且运输方便，但耗水量 大，如果渣水比控

27、制不当，容易引起爆炸事故。 浅盘水淬法(即 ISC 法)：是一种新的处理渣的方法，他采用多次喷水快 速的工艺过程。本法克服了水淬渣法容易引起爆炸和干法处理作业时间长，占地 面积大的缺点。此法的工艺流程如下：根据流动行不同，炉渣分为A、B、C、D 四级渣，A、B、C、渣采用浅盘水淬法处理，D 渣为流动性差的块渣，不经浅渣 盘水淬处理，而在块渣处理场进行喷水冷却，粗破碎，磁选等工艺进行处理。 炉渣间与主厂房平面布置，跨度为30 米，厂房面积为5040 平方米，吊车轨面标 高 15 米，设三条渣罐线，炉渣内设有 7 组浅轧盘台架，每组台架上设有浅渣盘 3 个，共 21 个浅渣盘。炉渣间的一端为浅盘修

28、理区，另一端为快渣处理场。 渣盘的主要参数：面积 25.4 平方米组数：2 组/炉，3 个每组自重：24t/个 各部位厚度：地板 80mm,侧面板 mm，后侧板 50mm 1.3 炼钢车间工艺布置 1.3.1 车间跨数的确定 采用多跨式车间，布置为加料出钢同侧，共有：渣跨、炉子跨、加料跨、精 炼跨、浇铸跨、出坯跨和预热跨。 1.3.2 各跨的工艺布置 渣跨布置渣盘；炉子跨包括转炉，转炉耐材，氧枪维修区和铁水接收间；加 料跨包括转炉操作室，化验室，废钢间；精炼跨包括CAS-OB、RH 设备，冷热 钢包维修、存放区；浇铸跨包括中间包存放维修区，结晶器维修存放区；预热跨 设置铸坯均热炉。 11 1.

29、4 车间工艺流程简介 1.4.1 工艺流程框图 1.4.2 工艺流程说明 对于转炉车间的整个工艺流程， 依照不同的转炉车间的转炉车间设计模式而 形成自己独特的工艺流程。为了减轻炼钢车间转炉的冶炼任务，达到提高转炉的 生产率，提高产品的质量和降低成本，开发新产品的目的，于是对铁水进行铁水 预处理。为了减少炼钢车间的污染，在车间外单独设脱硫间，在混铁车中喷吹脱 硫剂，以降低S的含量，并预留铁水三脱。降低硫、磷、硅的含量。 主要由以下过程：高炉铁水用混铁车运至钢厂的铁水接收间，并兑入铁水包 中，然后由转炉加料跨的起重机兑入转炉。 转炉吹炼完毕，出钢至钢水包中并经 合金化后，由钢包车运至钢水接收跨，根

30、据冶炼钢种及铁水成分和钢水温度测量 结果决定钢水的精炼程序。合格钢水由钢水跨起重机送至连铸回转台上待用。 12 1.5 转炉冶炼指标及原材料消耗 1.5.1 转炉冶炼作业指标 转炉作业率：79.5% 炉铸坯合格率：99% 炉龄：12000 钢铁料消耗：152 吨/炉 13 2 设备计算 2.1 转炉设计 2.1.1 炉型设计 1、原始条件 炉子平均出钢量为 150 吨钢水，钢水收得率取 92%，最大废钢比取 20%，采 用废钢矿石法冷却。 铁水采用 P08 低磷生铁 (Si)0.85%，(P)0.2%，(S)0.05%)。 氧枪采用 4 孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为 1.0MPa 2、炉型选择：

31、根据原始条件采用筒球形炉型作为本设计炉型。 3、炉容比 取 V/T=0.95 4、熔池尺寸的计算 A.熔池直径的计算 D K G t 确定初期金属装入量 G：取 B=15%则 G 2T121501 152t 2 B 金 2150.92 G V 金 金 152 22.4 m3 6.8 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 5057m3/t(钢)，高磷铁水约为 6269m3/t(钢)，本设计采用低磷铁水，故取吨钢 耗氧量为 57m3/t(钢)，并取吹氧时间为 15min。则 供氧强度 吨钢耗氧量57 4.0 m3/tmin 吹氧时间15 取 K=1.62 则 D 1.62 15

32、2 5.157m 15 B.熔池深度的计算 筒球型熔池深度的计算公式为： 14 V 金 0.046D322.4 0.0465.1573 h 1.366m 220.79D0.795.157 确定 D=5.157m,h=1.366m。 C.熔池其他尺寸确定 球冠的弓形高度 h1=0.15D=0.155.157=0.774(m) 炉底球冠曲率半径 R=0.91D=0.915.157=4.693(m) 5、炉帽尺寸的确定 A.炉口直径 d0：取 d0=0.48D=0.485.157=2.48(m) B.炉帽倾角 ：取 =64 C.炉帽高度 H 帽： H 膛 1 Dd 0 tan 1 (5.157 2.

33、48) tan64 2.74m 22 取 H 口=400mm,则整个炉帽高度为： H 帽 H 膛 H 口 2.74 0.4 4.244m 在炉口处设置水箱式水冷炉口 炉帽部分容积为： V 帽 12 2H 膛 （D2 Dd 0 d 0 ) 4 2d 0 H 口 12 34.6 m3 2.74 （5.1572 5.157 2.48 2.482） 4 2.4820.4 6、炉身尺寸确定 A.炉膛直径 D 膛=D(无加厚段) B.根据选定的炉容比为 0.95，可求出炉子总容积为V 总=0.95150=142.5(m 3) V 身 V 总 V 金 V 帽 142.5 22.434.6 85.5 m3 C

34、.炉身高度H 身 V 身 4 2 85.5 D 4 4.09m 25.157 则炉型内高H 内 h H 帽 H 身 1.366 3.14 4.09 8.596m 7、出钢口尺寸的确定 A.出钢口直径dT631.75T 631.75150 18cm 0.18m 15 B.出钢口衬砖外径d ST 6d T 60.18 1.08m C.出钢口长度L T 7d T 70.18 1.26m D.出钢口倾角 ：取 =18 8、炉衬厚度的确定 炉 身 工 作 层 选 700mm, 永 久 层 115mm, 填 充 层 100mm, 总 厚 度 为 700+115+100=915(mm)。 炉壳内径为：D 壳

35、内=5.157+0.9152=6.99(m) 炉帽和炉底工作层均选 600mm,炉帽永久层为 150mm， 炉底永久层用标准镁 砖立砌一层 230mm，黏土砖平砌三层653=195(mm)，则炉底砖衬总厚度为 600+230+195=1025(mm)。 则炉壳内型高度为 H 壳内=8.5961.025=9.621(m) 工作层材质全部采用镁碳砖。 9、炉壳厚度确定 炉身部分选 70 毫米厚的钢板，炉帽和炉底部分选用 60 毫米厚的钢板。则 mm H 总 9621 60 9681 mm D 壳 6990 270 7130 炉壳转角半径 SR1=SR2=900(mm) SR3=0.5 底=0.51

36、025=512(mm) 10、验算高宽比 H 总 D 壳 可见 9681 1.358 7130 H 总1.3，符合高宽比的推荐值。因此可以认为所设计的炉子尺寸基 D 壳 本上是合理的，能够保证转炉的正常冶炼进行。根据上述计算的炉型尺寸绘制出 炉子图型如下： 16 2.1.2 转炉倾动力矩计算及电机功率确定 1、炉衬重心(以炉壳底为原点) 帽锥 圆柱体体积公式为V r2h 圆柱体重心公式为y 1 h 2 1 截锥体体积公式为V hR2 Rr r2 3 hR2 2Rr 3r2 截锥体重心公式为y 4R2 Rr r2 由以上公式求得 V 柱=1.932m 3 y 柱=2.940m V 小锥=32.6

37、63m 3 y 小锥=1.062m V 大锥=80.202m 3 y 大锥=1.326m V 帽=V大锥-V小锥-V柱=45.607m 3 17 y 帽 6.541 V 大锥 y 大锥 V 小锥 y 小锥 V 柱 y 柱 V 帽 7.988m 炉身(圆筒) V 大柱=156.952m 3 y 大柱=2.045m V 小柱=85.429m 3 y 小柱=2.045m V 筒=V大柱-V小柱=71.496m 3 y 筒=1.859+2.045=3.904m 炉身(底) h 球缺体积公式为V h2r 3 3 2r h 球缺重心公式为y 43r h 2 V 柱=52.420m 3 y 柱=0.683m

38、 V 球缺=24.777m 3 y 球缺=0.898m V 炉身(底)=V柱-V球缺=27.643m 3 y 炉身(底) 1.085 炉底 V 柱 y 柱 V 球缺 y 球缺 V 炉身(衬) 1.575m V 底=17.709m 3 y 底=0.060+0.678m V 衬=V帽+V筒+V炉身(底)+V底=162.455m 3 18 y衬 V 帽 V 筒 V 炉身(底) V 底 V 衬 4.309m G 衬=V衬2.8510 3=462.997t 2、炉壳重心(以炉壳底为原点) 炉帽 V 大=88.023m 3 y 大=1.337m V 小=80.202m 3 y 小=1.326m V 帽=V

39、大-V小=7.821m 3 y 帽 6.540 炉身 V 大 y 大 V 小 y 小 V 帽 7.991m V 大=217.843m 3 y 大=2.728m V 小=209.372m 3 y 小=2.728m V 身=V大-V小=8.471m 3 y 身=1.085+2.728=3.813m 炉底 V 大=19.322m 3 y 大=0.717m V 小=17.709m 3 y 小=0.678m 19 V 底=V大-V小=1.613m 3 y 底 V 大y大 V 小y小1.145m V 底 V 壳=V帽+V身+V底=17.905m 3 y 壳 V 帽 V 身 V 底 5.398m V 壳 G

40、 壳=V壳7.810 3=139.659t y 炉 G 衬y衬 G 壳y壳 4.561m G 衬 G 壳 则耳轴位置定为 4.561+0.100=4.660m 3、倾动力矩 G 炉=G衬+G壳=602.656t 4、空炉重心位置和倾动力矩 角度/ 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 x/mm 70.71 73.14 75.47 77.71 79.86 81.92 83.87 85.72 87.46 89.10 90.63 92.05 93.36 94.55 95.63 96.59 97.44 98.16 y/mm 空炉力矩

41、/kNm -70.71 -68.20 -65.61 -62.93 -60.18 -57.36 -54.46 -51.50 -48.48 -45.40 -42.26 -39.07 -35.84 -32.56 -29.24 -25.88 -22.50 -19.08 418.05 432.38 446.19 459.45 472.16 484.29 495.83 506.76 517.08 526.77 535.81 544.21 551.94 559.00 565.37 571.06 576.05 580.34 20 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99 101 103 10

42、5 98.77 99.25 99.62 99.86 99.98 99.98 99.86 99.62 99.25 98.77 98.16 97.44 96.59 -15.64 -12.19 -8.72 -5.23 -1.75 1.75 5.23 8.72 12.19 15.64 19.08 22.49 25.88 583.93 586.80 588.96 590.40 591.12 591.12 590.40 588.96 586.80 583.93 580.34 576.05 571.06 注：以耳轴中心为原点，向上为 y 轴正向 由以上计算结果可之，空炉(耳轴上)的最大倾动力矩为 591.1

43、2Nm，摩擦力 矩为 14.6Nm。 2.2 氧枪设计 2.2.1 氧枪喷头设计 1、原始数据 转炉公称容量 150t，低磷铁水，冶炼钢种以低碳钢为主； 转炉参数： 炉容比 V/t=0.95， 熔池直径 D=5157mm， 有效高度 H 内=8596mm， 熔池深度 h=1366mm。 2、计算氧流量 取吨钢耗氧量 57m3，吹氧时间 15min，则氧流量 qV=57150/15=570(m3/min) 3、选用喷孔 出口马赫数为 M=2.0，采用四孔喷头，喷孔夹角为 12。 4、设计工况氧压 查等熵流表，当 M=2.0 时，p/p0=0.1278，定 p 膛=1.310 5Pa，则 p 膛

44、1.3105 p 设 10.17105Pa p/p 0 0.1278 21 5、计算喉口直径 每孔氧流量q=qV/4570/4=142.5(m3/min) 利用公式q 1.784C D A Tp设 T 0 ，令 CD=0.90，T0=290K，p 设=10.1710 5Pa，则 2d T 10.17105 142.51.7840.90 求得 dT=0.043m=43mm。 取喉口长度 LT=20mm。 6、计算 d 出 4290 依据 M=2.0，查等熵流表 A 出/A喉=1.688 d 出 d T A/A 0 43 1.688 56mm 7、计算扩张段长度 取半锥角为 5，则扩张段长度 L 2 d 出 d T 扩 2tan 2 56-43 97mm 2tan5 8、收缩段长度 取收缩 收 =50，则收缩半角为25，收缩段的长度由作图法确定， L1=86.5mm?。 2.2.1 氧枪枪身设计 1、原始数据 冷却水流量 qm w=200t/h， 冷却水进水速度 j=6m/s， 冷却水回水速度 p=7m/s， 冷却水喷头处流速 h=9m/s，中心氧管内氧气流速 0=50m/s，吹炼过程中水升温 t