120吨转炉炼钢车间设计.docx

炼钢车间设计氧气顶吹转炉炉型设计及各部分尺寸1.1 转炉炉型及其选择 转炉由炉帽、炉身、炉底三部分组成、由于炉帽（截锥形）和炉身（圆柱形） 的形状没有变化把炉型分为筒球型、锥球型和截锥型等三种b)(c)（1）筒球型熔池由球体和圆柱体两部分组成炉型形状简单，砌砖方便，炉 壳容易制造，被国内外大、中型转炉普遍使用2）锥球型熔池由球缺体和倒截锥体两部分组成与相同容量的筒球型比较， 锥球型熔池较深，有利于保护炉底在同样的熔池深度的情况下，熔池直径可以 比筒球型大，增加了熔池反应面积，有利于去磷、硫我国中小型转炉普遍采用 这种炉型3）截锥型熔池为一个倒截锥体炉型构造较为简单，平的熔池较球型底容 易砌筑在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深，因此不适用于大型容 量炉我国30t以下的转炉采用较多经过比较，由于筒球型转炉砌筑方便且炉壳容易制造以及考虑到本设计所 需熔池容量为120t，所以选择了筒球型1.2 转炉炉型各部分尺寸确定1.2.1 熔池尺寸（1）、熔池直径D熔池直径指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径它主要 与金属装入量和吹氧时间有关我国设计部门推荐的计算熔池直径的经验公式 为：Dt式中 D 熔池直径，m；G——新炉金属装入量，t,可取公称容量；K——系数，参见下表1-1 ；t 平均每炉钢纯吹氧时间，min,参见下表1-2。

表1-1 系数K的推荐值转炉容量/t< 3030〜100> 100备注K1.85 〜2.101.75〜1.851.5 0 〜1.75大容量取下限，小容量取上限表 1-2 平均每炉钢冶炼时间推荐值转炉容量/t< 3030 〜100> 100备注冶炼时间/min28 〜3232 〜3838 〜45结合供氧强度，铁水成分和所炼（12 〜16）（14〜18）（16 〜20）钢种等具体条件确定根据表中所列，本设计为公称容量120t转炉，所以取K=1.50, t=20,则计算 熔池直径为：i'G i'120D = K = 1.7 x = 1.7 x 2.74 = 4.66 mt 16(2) 熔池深度h熔池深度指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底 的深度对于一定容量的转炉，炉型和熔池直接确定后，可以用几何公式计算熔 池深度 h因为所取为筒球型转炉，所以通常球缺体的半径R为熔池直径D的1.1〜1.25 倍本设计去1.1，当R=1.1D时，熔池体积V和熔池直接D及熔池深度h有 池如下关系：V =0.79hD2-0.046D3 根据炉池子容量与钢水密度可以确定 V ，钢水密度可以根据经验公式计算如 池下：取钢水温度为 1600。

p = 8523 — 0.8358 （T + 273 ）=8523-0.8358x （1600+273）=8523-1565=6959 kg/m3V =1.2x105^6959=17.24 m3池因此h =V + 0.046 D 3 池0.79 D 217.24 + 0.046 x 4.66 30.79 x4.662=21.89m17.16=1.28m1.2.2 炉身尺寸 转炉炉帽以下，熔池面以上的圆柱体部分成为炉身其直径与熔池直接是 一致的，故须确定的尺寸是炉身高度H身4V 4(Vt —V —V ) 4 x (108 —22.06 —17.24)H = 身= 帽 A =—身 冗D 2 冗D 2 3.14 x 4.662 7 486 8.1 9=4.03m 式中V帽、V身、V池——分别为炉帽、炉身和熔池的容积；Vt —— 转炉有效容积，为 V 、 V 、 V 三者之和，取决于容量和炉容比 t 帽 身 池1.2.3 炉帽尺寸 顶吹转炉一般都是正口炉帽，其主要尺寸有炉帽倾角、炉口直径和炉帽高度1) 炉帽倾角e倾角过小，炉帽内衬不稳定，容易倒塌；过大则出 钢时容易钢渣混出和从炉口大量流渣目前倾角多为 60°±3°， 小炉子取上限，大炉子取下限，这是因为大炉子的炉口直径相对 要小些。

本设计取 60°2) 炉口直径d在满足顺利兑铁水和加废钢的前提下，应适当减小 炉口直径，以减少热损失一般炉口直径为熔池直径的43%〜 53%较为适宜小炉子取上限，大炉子取下限本设计取 45% 即 d=4.66x45%=2.10m3) 炉帽高度 H 帽为了维护炉口的正常形状，防止因砖衬蚀损而 使其迅速扩大，在炉口上部设有高度为H =300〜400 mm的直线口段本设计H取为400mm因此炉帽高度H帽为：口11H =— (D 一 d) tan 9 + H =—x (4.66 一 2.10) tan 60 ° + 0.4帽 2 口 2=0.5 x 2.56 x + 0.4=2.2+0.4=2.6m炉帽总容积V帽为：V =— (H - H )(D 2 + Dd + d 2) +’d 2H帽 12 帽 口 4 口兀 兀= (2.6 - 0.4)(4.66 2 + 4.66 x 2.10 + 2.10 2) + x 2.10 2 x 0.412 43.14 x 2.2 x 35.92 3.14 x 4.41 x 0.4= + —12 4=20.68+1.38=22.06m31.2.4 出钢口尺寸 出钢口内口一般都设在炉帽与炉身交界处，以使转炉出钢时其位置最低，便于钢水全部出净。

出钢口的主要尺寸是中心线的水平倾角和直径1) 出钢口中心线水平倾角ei为了缩短出钢口长度，以利维修 和减少钢液二次氧化及热损失，大型转炉的 e1 趋于减小国 外不少转炉采用0°，国内转炉多为45°以下2) 出钢口直径 d 出出钢口直径决定着出钢时间，随炉子容量 不同而异出钢时间通常为2〜8min时间短(即出钢口过大)， 难以控制下渣，且钢包内钢液静压力增长过快，脱氧产物不 易上浮时间过长(即出钢口过小)，钢液容易二次氧化和吸 气，散热也大通常d出(cm)按下面经验公式计算：d 出 “；63 + 小 G 式中 G——转炉公称容量，t所以本设计的出钢口直径就为:d t 八 63 + 1.75 x 120 八 63 + 2 1 0 = 16.5 cm出取 166 mm1.2.5 炉容比(或容积比)炉容比系指转炉有效容积vt与公称容量G之比值vt/G (mvt)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来表示确定炉容比时应综合考虑通常，铁水比增大，铁水中Si、S、P含量高， 用矿石作冷却剂以及供氧强度提高时，为了减少喷溅和溢渣损失，提高金属收得 率和操作稳定性，炉容比要适当增大。

但过大的炉容比又会使基建和设备投资增 加对于大型转炉，由于采用多孔喷枪和顶底复吹，操作比较稳定，因此在其他 条件相同的情况下，炉容比有所减小转炉新砌炉衬的炉容比推荐值为0.90〜0.95m3/t,大转炉取下限，小转炉取 上限本设计取0.90 m3/to由此得到 Vt=120x0.9=108m31.2.6 高径比高径比系指转炉炉壳总高H总与炉壳外径D壳之比值实际上它只是作为 炉型设计的校核数据1.2.7 增加炉壳钢板厚度在炉身取钢板厚为0.08m，而在炉底和炉帽分别都取为0.06m 则计算的 H 和 D 就为：总壳H =1.40+2.85+4.64+1.1+0.06=10.05m总D'J=D+2X(炉衬厚度+炉壳钢板厚度)=4.96+2 X( 0.95+0.08)壳=4.96+2.06=7.02m则高径比就为10.05三7.02=1.43 在高径比所推荐的范围之内转炉炉衬与金属构件2.1 炉衬材质的选择转炉炉衬寿命是一个重要的技术经济指标，受许多因素的影响，特别是受 冶炼操作工艺水平的影响比较大但是，合理选用炉衬(特别是工作层)的材质， 也是提高炉衬寿命的基础根据炉衬的工作特点，其材质选择应遵循以下原则：(1) 耐火度(即在高温条件下不熔化的性能)高；( 2) 高温下机械强度高，耐急冷急热性能好( 3) 化学性能稳定；( 4) 资源广泛，价格便宜。

近年来氧气转炉炉衬工作层普遍使用镁炭砖，炉衬寿命显著提高但由于镁 炭砖成本较高，因此一般只用于诸如耳轴区、渣线等炉衬易损部位2.2 炉衬组成及厚度确定 通常炉衬由永久层、填充层和工作层有些转炉则在永久层与炉壳钢板之间夹有一层石棉板绝热层永久层贴紧炉壳（无绝热层时），维修时一般不予拆除其主要作用是保护 炉壳该层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而成，厚度80〜100 血其主要功能是减轻炉衬受热膨胀时对炉壳产生挤压和便于拆除工作层也有 的转炉不设填充层本设计取用100 mm工作层系指与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件极其苛刻目 前该层多用镁炭砖和焦油白云石砖综合砌筑炉帽可用二部煅烧镁砖，也可根据具体条件选用其他材质转炉各部位的炉衬厚度设计参考值如下表表 2-1 转炉炉衬厚度设计参考值炉衬各部位名称转炉容量<100100〜200>200本设计选用炉帽永久层厚度/mm60 〜115115〜150115〜150120工作层厚度/mm400〜600500〜600550〜650500炉身（加料侧）永久层厚度/mm115〜150115〜200115〜200120工作层厚度/mm550〜700700〜800750〜850700炉身（出钢侧）永久层厚度/mm115〜150115〜200115〜200120工作层厚度/mm500〜650600〜700650〜750700炉底永久层厚度/mm300〜450350〜450350〜450400工作层厚度/mm550〜600600〜650600〜750600选择炉身钢板厚度为80 mm,炉底和炉帽的厚度为60 m则所选的 D^=D+2x （0.1+0.15+0.7+0.08） =4.96+2.06=7.02mH 总才+日 +H +H +H =1.40+4.64+2.85+1.1+0.06=10.05m身帽衬钢得本设计的转炉相关数据为下表：名称尺寸单位h1.40mD4.96mD壳7.02mH 口0.4mH帽2.85mH身4.64mH内8.89mH总10.02md出181cmd2.13me60o转炉生产能力计算3.1 车间生产能力确定转炉车间生产能力的确定，实质上就是公称容量及炉座数的选定。

在选定转炉容量和座数时，要根据产品、产量的需求和原料资源储量及来源，以及运输、水、电、气的供应条件等进行论证确定炼钢生产规模之后 即可计算所需用的炉容量与座数3.2 计算年出钢炉数每一座吹炼转炉的年出钢炉数N为：N =叫=^440^min,该数值可参考下表;TT ll 式中T ——每炉钢的平均冶炼时间，T——一年有效作业天数，d；1440 一天日历时间，min；365——一年。