冶金工程课程设计报告书(模版)

H帽 = 1 / （2 3.70 −1.887）tan60° + 0.35 = 1.920m
炉帽总容积 V 帽为：
V帽
=Baidu Nhomakorabea
π（H 12
帽
-
H口）（D 2
+
Dd
+
d 2）+
π 4
d2 H口
代入数值得：
（1-10）
V帽
=
π（1.920-0.35）×（3.702 12
+
3.70 ×1.887
+ 1.887 2）+π×1.887 2 4
2 炉衬简介 2.1 炉衬组成 2.2 炉衬砌筑 2.3 提高炉衬寿命的措施
3 氧气顶吹转炉炼钢物料平衡和热平衡计算........................................................................9 3.1 物料平衡计算...................................................................................................... 9 3.1.1 计算原始数据........................................................................................................9 3.1.2 物料平衡基本项目.............................................................................................10 3.1.3 计算步骤...............................................................................................................10 3.2 热平衡计算........................................................................................................ 16 3.2.1 计算所需原始数据................................................................................. 16 3.2.2 计算步骤................................................................................................. 17
1.2 转炉炉型各部分尺寸的确定[1]
1.2.1 熔池尺寸
（1）熔池直径 D。熔池直径是指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。
转炉吹氧时间 t 与金属装入量 G 成正比，而与单位时间供氧量 Q 成反比，即：
t∝ G Q
（1-1）
在供氧增大的情况下，若要避免喷溅趋于严重，就必须扩大熔池面积。也就
是说，单位时间供氧量 Q 与熔池直径 D 的平方根成正比，即：
上海大学
冶金课程设计报告
设计题目: 60t转炉炉型设计及物料平衡和热平衡计算
学 院:
专业班级: 学生姓名:
材料科学与工程学院 冶金工程一班 郑传姣
学 号: 09120008
指导教师： 张玉文 副研究员
完成日期： 2012 年 12 月 22 日
目录
1 60t 氧气顶吹转炉炉型设计 .....................................................................................................2 1.1 转炉炉型及其选择............................................................................................... 2 1.2 转炉炉型各部分尺寸的确定.............................................................................. 2 1.2.1 熔池尺寸................................................................................................................. 2 1.2.2 炉身尺寸................................................................................................................. 3 1.2.3 炉帽尺寸................................................................................................................. 4 1.2.4 出钢口尺寸 ............................................................................................................5 1.2.5 炉衬厚度的确定 ....................................................................................................5 1.2.6 炉壳厚度和转角半径的确定 .............................................................................6 1.2.7 高径比 ..................................................................................................................... 6 1.3 绘制转炉炉型图.................................................................................................. 7
（2）出钢口直径 d 出。出钢口直径决定着出钢时间，因此随炉子容量而异。
出钢时间通常为 2～8min。时间过短（即出钢口大），难于控制下渣，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，散热也过大。通常 d 出(cm)按下面的经验公式确定：
代入数值计算得：
1
1 60t 氧气顶吹转炉炉型设计说明书
1.1 转炉炉型及其选择[1]
转炉的炉型是指由炉帽、炉身、炉底三部分组成的炉衬内部空间的几何形状。 由于炉帽和炉身的形状没有变化，所以通常按熔池形状将转炉炉型分为筒球型、 锥球型和截锥型等三种。炉型的选择往往与转炉的容量有关。
转炉公称容量：60t，根据我国中小型转炉普遍采用的炉型，选择锥球型熔 池（熔池由球缺体和倒截锥体两部分组成）。
（1-6）
因而
h = V池 + 0.033D3 0.665D 2
代入数值计算得： 取倒锥度 β=15°
（1-7）
V池
=
G ρ
=
60 7.0
= 8.571m3
球缺体半径 R= 1.1D = 1.1×3.70 = 4.07m
球缺体高 h1 = 0.09D = 0.09×3.70 = 0.333m
h
=
V池 + 0.033D3 0.665D2
Q∝ D2
（1-2）
将式（1-1）与式（1-2）合并，得：
D∝ G t
上式可写为：
D=K G t
式中 D——熔池直径，m； K——系数，参见表 1-1，取 K=1.85； G——新炉金属装入量，t，可取公称容量； t——平均每炉钢吹氧时间，min，参见表 1-2，取 t=15min。 确定初期金属装入量 G：钢水的收得率取 93%，取 B=15%则
G = 2T • 1 = 2× 200 × 1 =60 （t） 2 + B η金 2+15% 0.93
（1-3） （1-4）
2
表 1-1 系数 K 的推荐值
转炉容量/t
<30
30~100 >100
备注
K
1.85~2.10 1.75~1.85 1.50~1.75 大容量去下限，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 <30 30~100 >100
备注
冶炼时间/min 28~32 32~38 38~45 结合供氧强度、铁水成分和所炼
吹氧时间/min 12~16 14~18 16~20 钢种等具体条件确定
代入数值计算得：
D = K G = 1.85 × 60 = 3.70m
t
15
（1-5）
(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
参考文献 ............................................................................................................................................20 附 60t 氧气顶吹转炉炉型图 冶金工程课程设计任务书
=
8.571+ 0.033× 3.703 0.665× 3.702
= 1.125m
1.2.2 炉身尺寸
转炉炉帽以下，熔池面以上的圆柱体部分称为炉身。其直径与熔池直径是一
致的，故需确定的尺寸高度 H 身。
H身
= 4V身 πD 2
=
(Vt
− V帽 − V池） πD 2
3
（1-8）
式中 V 帽 ，V身 ，V池 ——分别是炉帽、炉身、熔池的容积；
×
0.35
=
10.933m3
所以
由
4
式（1-8）得：
H身
=
4× (60－10.933－8.571) π× 3.702
=
3.768m
1.2.4 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。
（1）出钢口中心线水平倾角 θ1。为了缩短出钢口长度，以利于维修和减少 钢液二次氧化及热损失，大型转炉的 θ1 趋于减小。国外不少转炉采用 0°一般为 15°～20°。据此：取 θ1=18°
度。对于一定容量的转炉，炉型和熔池直径确定之后，可利用几何公式计算熔池
深度 h。
锥球型熔池：倒锥度一般为 12°～30°，当球缺体半径 R=1.1D 时，球缺体高
h1=0.09D 的设计较多。熔池体积和熔池直径及熔池深度 h 有如下关系：
V池
=
G ，其中 ρ
ρ
为钢液的密度，取
ρ=7.0
t/m3
V池 = 0.665hD2－0.033D3
1.2.3 炉帽尺寸
（1）炉帽倾角 θ。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。倾角为 55°～63°，小炉子上限，大炉子取下限， 这是因为大炉子的炉口直径相对小些。据此：
取 θ=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。据此：
Vt ——转炉的有效容积，为V 帽 ，V身 ，V池 三者之和，取决于炉容量和炉容比。
炉容比系指转炉有效容积Vt 与公称容量 G 之比值Vt /G (m3/t)。近 20 年投产 的大型氧气转炉，其炉容比都在 0.9～1.05 之间。据此取炉容比Vt =1.0m3 /t。计算
G
得：Vt = 1.0 × G = 1.0 × 60 = 60m3
d=0.51D=0.51×3.70=1.887m。
（3）炉帽高度 H 帽。为了维护炉口的正常形状，防止因转衬蚀损而使其迅
速扩大，在炉口上部设有高度为 H 口=300～400mm 的直线段。因此炉帽高度 H 帽 为：
H 帽 = 1/ （2 D − d）tanθ + H口
（1-9）
取 H 口=350mm，代入数值得：
d出 = 63 + 1.75G
（1-11）
d出 = 63 +1.75× 60 = 12.96cm