年产200万吨钢的转炉炼钢车间设计——钢包设计_毕业设计

年产200万吨钢的转炉炼钢车间设计——钢包设计攀枝花学院本科毕业设计（论文）摘要摘要根据年产200万吨钢转炉车间设计的要求和国家相关政策的规定，确定转炉的大小为220吨，进一步得到了符合实际生产的与之匹配的钢包容量大小为250吨，通过计算确定钢包上部内径和高度均为4289mm，生产过程中所需要的钢包的数量为11个。

对钢包用耐火材料进行了设计，分为2套钢包即浇注钢包和砌筑钢包。

分别对其进行分析确定了他们的绝热层和工作层的设计方法，对于浇注钢包采用整体浇注和或剥皮浇注，对砌筑钢包采用综合砌筑的方案；通过对钢包透气砖和滑动水口系统耐火材料的外形设计，确定了透气砖系统耐火材料的尺寸和滑动水口系统耐火材料的尺寸；最后根据钢包用耐火材料的使用要求，针对不同钢种和不同部位的不同要求以及耐火材料的理化性能指标，对钢包所用的耐火材料进行了优化选择。

关键词炼钢，钢包，砌筑，浇注，耐火材料攀枝花学院本科毕业设计（论文）ABSTRACTABSTRACTAccording to the annual output of 2 million tons of steel converter workshop design requirements and relevant national policies and regulations, determine the size of the converter is 220 tons, has been further conform to the actual production of matching the ladle size capacity of 250 tons, through the calculate and determine the ladle upper inner diameter and height is 4289 mm, the production process required the number of ladles for 11. Ladle refractory materials used for the design, divided into 2 sets of ladle pouring ladle and laying the ladle. Respectively to analyze it to determine their thermal barrier and layer, the design method of the work for adopts the integral casting and or peeling pouring ladle cover in casting, for the composite masonry methods in laying the ladle; Through the vent brick of ladle refractory and slide gate system design, determine the size of the system of gas supply brick and refractory materials and refractory materials the size of the slide gate system; Finally according to the requirements of the ladle refractory material used, according to different steel grade and the different requirements of different parts and the rational index of the refractory, the ladle refractory material used in the optimized choice.Key words steelmaking, ladle, laying, casting, refractory material攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)2 转炉的座数、公称容量及生产能力的确定 (2)2.1 转炉的容量和座数的确定 (2)2.2 计算年出钢炉数 (2)2.3 车间的年产钢量的计算 (3)3 钢包尺寸及数量的确定 (4)3.1 钢包尺寸的计算 (4)3.2 钢包质量的计算 (7)3.3 钢包重心计算 (8)3.4钢包数量的计算 (9)4 钢包用耐火材料的设计 (10)4.1浇注钢包的设计方法 (10)4.1.1包壁绝热层的设计方法 (10)4.1.2钢包工作层的设计方法 (10)4.1.2.1普通不精炼钢包 (10)4.1.2.2简单炉后处理的精炼钢包 (12)4.1.3钢包浇注的工作方案 (12)4.1.3.1整体浇注钢包的方法 (12)4.1.3.2采用剥皮套浇的浇注钢包施工方法 (13)4.2砖砌钢包的设计 (14)4.2.1砖砌钢包的结构设计 (14)4.2.1.1绝热层的设计 (14)4.2.1.2永久层的设计 (14)4.2.1.3工作层的设计 (14)4.3钢包透气砖和滑动水口系统耐火材料的外形设计 (14)4.3.1透气砖系统耐火材料的尺寸设计 (14)4.3.2滑动水口系统耐火材料的尺寸设计 (16)5 钢包用耐火材料的选择 (19)攀枝花学院本科毕业设计（论文）目录5.1钢包用耐火材料的要求 (19)5.2钢包耐火材料的选用 (21)5.2.1钢包隔热层和永久层 (21)5.2.2钢包工作层 (21)5.2.3滑动水口用耐火材料 (22)结论 (24)参考文献 (25)致谢 (1)攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论1 绪论钢包是连接转炉和连铸中间的容器,而且几乎所有钢水的炉外精炼过程都是在钢包中进行；钢包的工作状态好坏不仅影响炼钢过程钢液质量、生产节奏、炉衬寿命；也会影响后序精炼和连铸过程中的包衬寿命、钢水质量和生产节奏,特别是影响最终的钢铁产品的制造成本和内在质量。

钢包是炼钢生产重要的生产设备，炉外精炼对钢包的结构和使用又提出了更高更新的要求。

钢包工作条件非常苛刻。

包衬受高温、钢液的静压和出钢时的巨大影响,同时受到强烈的机械侵蚀、化学侵蚀和温度的急冷急热的影响[1]。

随着转炉炼钢技术的不断改进和发展,也对各种二次精炼钢包精炼技术的应用提出了更高的要求,如各种钢(包)水的搅拌，钢水真空处理(精炼),加热功能的二次精炼方法,高碱度渣在钢包的精炼过程中的各种应用等,使钢包内衬与剧烈运动的高温钢液长时间接触、互相作用,此时，钢包所处的工作条件也相应的变得相当的复杂和苛刻。

伴随我国经济的飞速发展,钢包耐火材料在我国也得到了很好的发展。

钢包的使用寿命不仅与耐火材料消耗相关,而且还直接影响到转炉的正常生产。

尤其是提高转炉使用寿命,连铸比增加和钢液炉外精炼技术的广泛应用,钢包必须经历高温、多钢种、时间长等日益严格的使用条件,因此对钢包耐火材料的要求也在不断提高,世界各国都正在积极研究和开发各种新型耐火材料，为了提高耐火材料的质量，延长其使用寿命,降低耐火材料消耗[2]。

1950年代以来,钢包耐火材料在我们国家也在不断地向前发展,新产品不断增加,产品质量不断提高,使用效果更好,满足不断发展的需要。

根据我国钢铁行业的发展趋势,预计未来钢包耐火材料的发展将主要从以下几个方面开展工作：(1)开发寿命提高钢包耐火材料,满足高效连铸和炉外精炼；(2)开发更好的耐腐蚀性和抗剥离性能的低碳和无碳钙和镁系列钢包耐火材料,以满足冶炼洁净钢、低碳钢和超低碳钢的需要；(3)开发节能钢材合成耐火材料,如无定型耐火材料和绿色砖。

(4)发展资源节约型和环境友好的钢合成耐火材料，(5)开展各种用后残留耐火料的再次利用与研究[3]。

1攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 转炉座数、公称容量及生产能力的确定 22 转炉座数、公称容量及生产能力的确定2.1 转炉的容量和座数的确定转炉炼钢过程中，由于炉衬受到侵蚀而逐渐减薄，在一个炉役期内，炉容量随之增大，因此需要一个统一的衡量标准，即公称容量[4]。

氧气转炉的生产能力与作业指标的关系如下：t T n Q /1440365η⨯⨯⨯⨯=式中Q －车间生产能力，200万吨钢/年；n －车间经常吹炼座数；T －每座炉平均每炉产钢量，吨；t －每炉钢的冶炼周期，在38~48min ，这里根据炼钢厂设计原理，取45min ；η－转炉车间有效作业率，与全连铸配合取η=65%~80% [5]，根据炼钢厂设计原理，这里取75%。

根据国家工信部2010年07月12日发布的《钢铁行业生产经营规范条件》，新建转炉容量应在120t 以上，依据上述关系，本设计车间转炉数为1座；每炉钢的平均出钢量为220吨。

2.2 计算年出钢炉数国内转炉的平均冶炼时间如表2.1。

表2.1 氧气转炉平均冶炼时间[4]公称容量/t平均供氧时间/min 平均冶炼时间/min 1512~14 25~28 3014~15 28~30 5015~16 30~33 100~12016~18 33~36 15018~19 36~38 20019~20 38~40 25020~21 40~42 300 21~22 42~45每一座吹炼转炉的出钢炉数N 为：985536514401440112=⨯==T T T N η攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 转炉座数、公称容量及生产能力的确定3式中 T 1—每炉钢的平均冶炼时间，min ，参照表2.1，取40 min ；T 2 —一年内有效作用的天数，d=365η=273 d ；1440—一天的日历时间，min ；365—一年的日历天数，天；η —转炉车间的有效作用率，取75%。

故每天出钢炉数为：N /273=9855/273=36炉；2.3 车间的年产钢量的计算在选定转炉公称容量和转炉工作制后，即可计算出车间的年产钢水量W:nNq w式中 W — 车间年产钢水量，t ；n — 车间经常吹炼炉座数；这里取1N — 每一座吹炼炉的年出钢炉数；q — 转炉公称容量，t ；得出年产钢量为2027520t攀枝花学院本科毕业设计（论文） 3 钢包尺寸数量的确定 43 钢包尺寸及数量的确定3.1 钢包尺寸的计算(1)钢包容量的计算。

转炉的出钢量与钢包的容量应当匹配，如表3.1。

表3.1 与转炉配套的钢包容量的配合表[6]公称容量/t最大出钢量/t 平均冶炼时间/min 5060 60 100120 120 120150 150 150180 180 200220 220 250275 275 300 320 320我们假设钢包的额定容量为()P t 。