第二章 转炉炉型设计
转炉炉型和炉衬设计
转炉炉型和炉衬设计确定适合于转炉炉容量和操作条件的转炉炉型和各部位炉衬材质的设计。
是转炉炼钢车间设计的主要组成部分。
转炉炉型设计转炉炉型是指新砌成的转炉炉衬的内腔形状和尺寸。
氧气转炉的炉型通常是先用统计公式计算出转炉各部位的主要尺寸，然后再与炉容量相近、条件相似的实际生产转炉进行比较和调整后确定的。
氧气转炉炉型绝大多数是轴对称回转体结构，由截锥型炉帽(仅有少数转炉呈偏口形)、圆柱形炉身和不同形状的炉底三部分组成。
按转炉熔池形状不同，常见的炉型有筒球型、锥球型和截锥型三种(见图)。
筒球型炉型形状简单，砌筑方便，炉壳制造容易，大容量转炉采用较多。
锥球型炉型与相同容量的筒球型炉相比，在熔池深度相同的情况下，更有利于冶金反应；截锥型炉型的优点是炉底砌筑方便，这两种炉型在中小容量转炉炉型设计中采用较多。
对氧气转炉炉型的主要技术参数要求为：(1)炉容比(工作容积与公称容量之比)与铁水条件、冶炼操作转zhuan方法和转炉炉容量有关，通常每公称吨炉容比为0．80～1．00m3／t；(2)高宽比(炉子全高与炉壳直径之比)对转炉操作和建设费用有直接影响，一般取为1．25～1．65；(3)炉帽的倾角为60o±3。
；(4)炉口直径一般为熔池直径的0．43～0．53倍；(5)熔池直径系指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径，它与转炉装入量和供氧强度有关，可按D=K(G/T)1/2进行计算，式中D为熔池直径，m；K为比例常数，一般为1．85～2．3；G为转炉装入量，t；T 为转炉供氧时间，min。
炉衬耐火材料选择转炉炉衬分为工作层、填充层和永久层。
工作层衬砖与熔池钢水和熔渣接触工作条件十分恶劣，要求有良好的物理性能和化学稳定性，同时也要有较低的价格。
转炉工作层衬砖常采用焦油白云石砖、焦油镁砂砖、镁碳砖和二步煅烧砖，镁碳砖应用较广泛。
为了提高炉衬使用寿命，降低生产成本，设计和生产中广泛采用不同部位使用不同材质炉衬的“综合砌炉法”。
转炉炉型设计计算
2.转炉炉型设计及计算2.1转炉容量的计算2.1.1根据生产规模和产品方案计算出年需要钢水量：年需钢水量=良坯收得率年需良坯量年需不同钢种的连铸方坯250×104t ，连铸板坯200×104t 。
连铸收得率99%，则：年需钢水量=99%450=450×104t 2.1.2计算年出钢炉数：（按2吹2计算） 年出钢炉数=2冶炼周期转炉作业率日历时间冶炼周期年炼钢时间⨯⨯=⨯2转炉作业率=79.5%100%365290100%=⨯=⨯日历天数转炉有效作业天数转炉有效作业天数：日历天数扣除大于20min 以上的一切检修和故障时间总和，转炉工艺设计技术规范规定，当转炉与单台连铸机配合全连铸时为275～300天。
本设计取290天。
冶炼周期按容量大小确定，大于100t 为38～45min ，本设计取40min ， 则：年出钢炉数=2×365×79.5%×24×60/40=20880炉每天出钢炉数=炉年作业天数年出钢炉数7229020880==平均产钢水量=215.5t 208804500000==年出钢炉数年产钢水量2.1.3按标准系列确定炉子容量：选定250t 转炉2座，按照2吹2方式生产。
核算车间年产量：250×20880×99%=495.9×104t 良坯。
2.2转炉炉型设计 2.2.1原始条件炉子平均出钢量为250t ，铁水密度6.8g/cm 3，铁水收得率为92%。
2.2.2炉型选择顶底复吹转炉的炉型基本上与顶吹和底吹转炉相似；它介于顶吹转炉和底吹转炉之间。
为了满足顶底复吹的要求炉型趋于矮胖型，由于在炉底上设置底吹喷嘴，炉底为平底，所以根据原始数据，为了便于设置底部供气构件，选择截锥形炉型。
2.2.3炉容比炉容比指转炉有效容积V t 与公称容量T 之比值V t /T(m 3/t)。
V t 系炉帽、炉身和熔池三个内腔容积之和。
《t转炉炉型设计》doc版
《t转炉炉型设计》doc版《t转炉炉型设计》doc版课题名称140T 转炉炉型设计专业班级冶金0504 班姓名秦胜利系部冶金学院指导教师王鸿雁时间2007 年12 月9 日~ 12 月15 日序言现在钢铁联合企业包括炼铁，炼钢，轧钢三大主要生产厂。
炼钢厂则起着承上启下的作用，它既是高炉所生产铁水的用户，又是供给轧钢厂坯料的基地，炼钢车间的成产正常与否，对整个钢铁联合企业有着重大影响。
目前，氧气转炉炼钢设备的大型化，生产的连续化和高速化，达到了很高的生产率，这就需要足够的设备来共同完成，而这些设备的布置和车间内各种物料的运输流程必须合理，才能够使生产顺利进行。
转炉是炼钢车间的核心设备，设计一座炉型合理满足工艺需求的转炉是保证车间正常生产的前提，而炉型设计又是整个转炉设计的关键。
140T 转炉炉型设计 1 炉型设计步骤(1) 列出原始条件：公称容量，铁水条件。
废钢比，氧枪类型以及吹氧时间等。
(2) 根据条件选炉型(3) 确定炉容比(4) 计算熔池直径，熔池深度等尺寸(5) 计算炉帽尺寸(6) 计算炉身尺寸(7) 计算出钢口尺寸(8) 确定炉衬厚度(9) 确定炉壳厚度(10) 校核H/D (11) 绘制炉型图2 炉型设计与计算2.1 本次设计任务：设计140T 转炉炉型(1) 原始条件炉子平均出钢量为140t , 钢水收得率为92% ，最大废钢比取20% ，采用废钢矿石法冷却。
铁水采用低磷生铁[W(si)≤0.85%,W(F)≤0.2% W(5)≤0.05%] ; 氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0mpa (2) 炉型选择根据原始条件采用筒球形炉型作为此次设计的转炉炉型(3) 炉容比，取V/T=0.989 2.2 炉型尺寸的计算(1) 熔池尺寸的计算①熔池直径计算：计算公式: D=k (G/t) 1/2 熔池直径式中: K—常数，取1.57 ；G—金属装入量，t ；T—吹氧时间，min 。
a: 确定初期金属装入量为G G=2T/2+B*1/2 式中：T——平均出钢量为，140t ；B——常数，取15% ；η金——金属收得率为92% ；G=2×140/2+15%*1/92%=141.557(t) V金=G/ρ金=141.557/6.8=20.817(m3) B: 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50~57 则供氧强度=吨钢耗氧量/吹氧时间=57/14=14[m3/(t*min)] D=1.57(141.557/14)1/2=4.99m 熔炉深度计算筒球型熔池深度的计算公式为：h熔=V金+0.046D3/0.79D2=20.817+0.046*4.993/0.79*4.992=1.35m 熔池其他尺寸的确定球冠的弓形高度: h1=0.15D=0.15×4.99=4.54m 球冠的曲率半径：R=0.91×D=0.15×4.99=4.54m 2.3 炉帽尺寸的确定(1) 炉口直径d0：d0=0.48D=0.48×4.99=2.4m (2) 炉帽倾角θ 取64°；(3) 炉帽高度(H 帽) 式中：Ho——炉口高度，取0.4m 在炉口设置水箱式水冷炉口2.4 炉身尺寸确定(1) 炉膛直径( 无加厚段) (2) 根据选定的炉容比为0.989 ，可求出炉子总容积为炉身高度: 则炉型内高: 2.5 出钢口尺寸计算(1) 出钢口直径: (2) 出钢口衬砖外径dr=63+1.7571/2=(6+1.75*140)1/2=17.5CM=0.175m (3) 出钢口长度dT =6dT=6*17.5=105cm=1.05m (4) 出钢口倾角β取18°LT=TdT=7×17.5=122.5cm=1.225m 符合高宽比的推荐值，因此认为所涉及的炉子尺寸是基本合适的。
100t顶底复吹转炉炉型设计说明书
目录前言 (1)一、转炉炉型及其选择 (1)二、炉容比的确定 (3)三、熔池尺寸的确定 (3)四、炉帽尺寸的确定 (5)五、炉身尺寸的确定 (6)六、出钢口尺寸的确定 (6)七、炉底喷嘴数量及布置 (7)八、高径比 (9)九、炉衬材质选择 (9)十、炉衬组成及厚度确定 (9)十一、砖型选择 (12)十二、炉壳钢板材质与厚度的确定 (14)十三、校核 (15)参考文献 (16)专业班级学号姓名成绩前言：转炉是转炉炼钢车间的核心设备。
转炉炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收的率、炉龄等经济指标都有直接的影响，其设计是否合理也关系到冶炼工艺能否顺利进行，车间主厂房高度和与转炉配套的其他相关设备的选型。
所以，设计一座炉型结构合理，满足工艺要求的转炉是保证车间正常生产的前提，而炉型设计又是整个转炉车间设计的关键。
设计内容：100吨顶底复吹转炉炉型的选择与计算；耐火材料的选择；相关参数的选择与计算。
一、转炉炉型及其选择转炉有炉帽、炉身、炉底三部分组成。
转炉炉型是指由上述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形、锥球型和截锥形等三种。
炉型的选择往往与转炉的容量有关。
（1）筒球形。
熔池由球缺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、中型转炉普遍采用。
（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，也用于大型炉。
（3）截锥形。
熔池为一个倒截锥体。
炉型构造较为简单，平的熔池底较球型底容易砌筑。
在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深，因此一般不适用于大容量炉，我国30t以下的转炉采用较多。
不过由于炉底是平的，便于安装底吹系统，往往被顶底复吹转炉所采用。
140T_转炉炉型设计
1 40T 转炉炉型设计序言现在钢铁联合企业包括炼铁，炼钢，轧钢三大主要生产厂。
炼钢厂那么起着承上启下的作用，它既是高炉所生产铁水的用户，又是供应轧钢厂坯料的基地，炼钢车间的成产正常与否，对整个钢铁联合企业有着重大影响。
目前，氧气转炉炼钢设备的大型化，生产的连续化和高速化，到达了很高的生产率，这就需要足够的设备来共同完成，而这些设备的布置和车间各种物料的运输流程必须合理，才能够使生产顺利进展。
转炉是炼钢车间的核心设备，设计一座炉型合理满足工艺需求的转炉是保证车间正常生产的前提，而炉型设计又是整个转炉设计的关键。
140T 转炉炉型设计1 炉型设计步骤(1) 列出原始条件：公称容量，铁水条件。
废钢比，氧枪类型以及吹氧时间等。
(2) 根据条件选炉型(3) 确定炉容比(4) 计算熔池直径，熔池深度等尺寸(5) 计算炉帽尺寸(6) 计算炉身尺寸(7) 计算出钢口尺寸(8) 确定炉衬厚度(9) 确定炉壳厚度(10) 校核H/D(11) 绘制炉型图2 炉型设计与计算2.1 本次设计任务：设计140T 转炉炉型(1) 原始条件炉子平均出钢量为140t , 钢水收得率为92% ，最大废钢比取20% ，采用废钢矿石法冷却。
铁水采用低磷生铁[W(si)≤0.85%,W(F)≤0.2% W(5)≤0.05%] ; 氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0mpa(2) 炉型选择根据原始条件采用筒球形炉型作为此次设计的转炉炉型(3) 炉容比，取V/T=0.9892.2 炉型尺寸的计算(1) 熔池尺寸的计算①熔池直径计算：计算公式: D=k (G/t) 1/2熔池直径式中:K—常数，取1.57 ；G—金属装入量，t ；T—吹氧时间，min 。
a: 确定初期金属装入量为GG=2T/2+B*1/2式中：T——平均出钢量为，140t ；B——常数，取15% ；η金——金属收得率为92% ；G=2×140/2+15%*1/92%=141.557(t)V金=G/ρ金=141.557/6.8=20.817(m3)B: 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50~57 那么供氧强度=吨钢耗氧量/吹氧时间=57/14=14[m3/(t*min)] D=1.57(141.557/14)1/2=4.99m熔炉深度计算筒球型熔池深度的计算公式为：h熔=V金+0.046D3/0.79D2=20.817+0.046*4.993/0.79*4.992=1.35m 熔池其他尺寸确实定球冠的弓形高度:h1=0.15D=0.15×4.99=4.54m球冠的曲率半径：R=0.91×D=0.15×4.99=4.54m2.3 炉帽尺寸确实定(1) 炉口直径d0：d0=0.48D=0.48×4.99=2.4m(2) 炉帽倾角θ 取64° ；(3) 炉帽高度(H 帽)式中：H o——炉口高度，取0.4m在炉口设置水箱式水冷炉口2.4 炉身尺寸确定(1) 炉膛直径( 无加厚段)(2) 根据选定的炉容比为0.989 ，可求出炉子总容积为炉身高度:那么炉型高:2.5 出钢口尺寸计算(1) 出钢口直径:(2) 出钢口衬砖外径d r=63+1.7571/2=(6+1.75*140)1/2=17.5CM=0.175m(3) 出钢口长度d T' =6d T=6*17.5=105cm=1.05m(4) 出钢口倾角β取18°L T=T dT=7×17.5=122.5cm=1.225m符合高宽比的推荐值，因此认为所涉及的炉子尺寸是根本适宜的。
3 氧气转炉设计与车间设计-转炉炉型设计
我国已有复吹法及其特征
复吹 类型 顶吹氧 强度 Nm3/t.min 比例 /% 底吹 气体 O2+CO/ N2 N2+Ar N2+Ar N2+Ar 比例 /% 吨位 /t 180 150 300 250 120
厂家
鞍钢 三炼 宝钢 武钢 二炼 本钢 二炼
17
AFC
LD-CB
2.0-2.5
3.0-3.3 3.3-3.6
锥球型炉型
同Vc同h下， D最大，有利 于钢渣反应
国外称为橄榄型。该炉型的熔池由一个倒置 截椎体和一个球冠体两部分组成，炉帽、炉 身同圆筒形炉型。 与同容量的其他炉型相比，在相同熔池深度 情况下，反应面积大，有利于钢渣之间的反 应，适用于吹炼高磷铁水； 熔池形状较符合钢渣环流要求，熔池深度变 化小； 新炉型接近于停炉后残余炉衬轮廓；空炉重 心接近于炉体的几何中心；倾动力矩小
20
2.2 氧气转炉炉型设计
19
炉型选择的基本原则 炉型——能适应炉内钢液、炉渣和炉气的循环运动 规律，使熔池得到激烈而又均匀的搅拌，从而加快 炼钢过程的物理化学反应； 有利于提高供氧强度，缩短冶炼时间，减少喷溅和 金属损耗； 新砌好的炉型要尽量接近停炉后残余炉衬的轮廓， 减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的侵蚀， 提高炉龄，降低耐材消耗； 炉壳易于制造，炉衬砌筑和维护方便；
2
氧气顶吹转炉吹炼示意
4
2.1 氧气转炉炼钢法的发展
70年代， LD法最大公称容量达到380吨，单炉生产 能力达到400～500万吨/年，占钢产量40%；但顶吹 法渣中含铁高，炉气烟尘量大； 1968年出现底吹氧气转炉炼钢法；套管式风嘴，在吹 入氧气的同时，可以吹入冷却保护气体，降低了金属 的氧化损失，减少喷溅； 但底吹法底部供气设备复杂性增加了维护炉底寿命的 难度。——最佳的冶炼条件介于顶吹和底吹之间； 顶底复吹法—吸收了顶吹和底吹的各自优势，通常由 顶吹或底吹炉改造而成； 5
转炉设计
180t 顶底复吹转炉设计一、转炉炉型设计原始条件： 炉子平均出钢量180t 。
金属收得率取92%，最大废钢比取20%，采用废钢矿石冷却，铁水采用P08低磷生铁{w （si ）≤0.85%，w （p ）≤0.2%，w （s ）≤0.05%}1、熔池形状确定转炉炉型有筒球型、锥球型、截锥型，熔池形状选用截锥型。
为了满 足顶底复吹的要求，炉型趋于矮胖型，由于在炉底上要设置底吹喷嘴，炉底为平底，所以熔池为截锥形。
2、炉容比确定炉容比系指转炉有效容积t V 与公称容量T 之比值。
t V 系炉帽体积帽V 、炉身体积身V 、和容池体积c V 三个内腔容积之和。
由于顶底复吹转炉吹炼过程比较平稳，产生泡沫渣的量比顶吹转炉要少得多，喷溅较少，因此其炉容比比顶吹转炉小，但比底吹转炉要大。
根据冶炼条件取炉容比为0.95m 3/t 。
3、熔池尺寸的确定熔池是容纳金属并进行一系列复杂物理化学反应的过程，其主要尺寸有熔池 直径和熔池深度。
设计时，应根据装入量、供氧强度、喷嘴类型、冶金动力学条件以及炉衬蚀损的影响综合考虑。
截锥型熔池尺寸如图（1）所示：则其体积为： )(12h2112d Dd D V ++=π熔（1） 熔池直径D ：熔池直径通常指熔池处于平静状态时金属液面的直径。
D=Kt G =1.63×15180=5.646m 式中G ——炉子公称容量，180t ；t ——平均每炉钢纯吹氧时间，取15分钟； K ——比例系数，根据炉子容量取1.63； （2）熔池深度h ：根据经验，取D d 7.01== 3.952m其中熔池体积38.268.6180m GV c ===ρ故熔池深度： 20.574c V h D == 2646.5574.08.26⨯=1.465m校核26.0646.5465.1/==D h 符合要求 4、炉帽尺寸的确定（1）炉帽倾角θ：本计算中取θ=65度（2）炉口直径d ：炉口直径为熔池直径的43~53%，本计算中取48%则 d=48%D=0.48×5.646=2.710m（3）炉帽高度H 帽：炉帽高度是截椎体高度与炉口直线段高度值和。
第二章 转炉炼钢设备与工艺讲解
第二章转炉炼钢设备与工艺一、炼钢原理1、根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。
2、简单地说，是对生铁降碳、去硫、磷、调硅、锰含量的过程。
这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。
反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。
生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。
3、化学反应主要有：2FeO+Si ——2Fe+SiO2 FeO+Mn—— Fe+MnO4、生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。
在炼钢炉中加入石灰(CaO)，可以去除硫、磷：2P+5FeO+3CaO—— 5Fe+Ca2(PO4)2(入渣)5、在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。
故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧：Mn＋FeO ——MnO＋Fe Si＋2FeO—— SiO2＋2Fe Al＋3FeO ——Al2O3＋3Fe6、同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成连铸坯或钢锭。
二、炼钢方法1、炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。
（1）平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20—50％的废钢)，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。
反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。
但冶炼时间长，已被淘汰。
（2）转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。
（3）电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。
原料可以是废钢、也可以是海绵铁，现代电弧炉甚至可以用大量铁水。
转炉炉型设计物料平衡热平衡计算
（Fe2O3）重＝13.139×5%=0.657[㎏];
其中Fe氧化量:0.657× =0.460[㎏](转入表7)
*CaO= CaO石灰中— CaOS消耗=5.565-0.109=5.456[kg](表12及附注)
二、矿石及烟尘中的铁量和氧量的计算
1、加入1.0[㎏矿石/100㎏]带入的铁量和氧量为：
0.01
转入表7
说明：
[Si]——碱性渣操作时终点[Si]量为痕迹；
[P]——单渣法去磷约90%（±5%）；
[Mn]——终点余锰量约30~40%，这里实测为30%；
[S]——转炉去硫约30~50%；
[C]——终点碳与钢种及磷量有关，要求出钢后加铁合金增碳的量能满足钢的规格中限，即：
[C]终点=[C]中限—[C]增碳；
表4各材料的比热容
项目
固态平均比热/KJ·kg-1·k-1
溶化潜/KJ·kg-1
液（气）态平均比热容/ KJ·kg-1·k-1
生铁
0.744
217.468
0.8368
钢
0.699
217.69
0.8368
炉渣
209.20
1.247
炉气
1.136
烟尘
1.000
209.20
矿石
1.046
209.20
5. 各反应热效应（认为25℃与炼铁温度下两者数值近似）
还原[O]:0.0625× =0.031[㎏]
消耗（CaO）量：0.0625× =0.109[㎏]
6．终渣Σ(FeO)的确定
取R=3.5及Σ(FeO)=15%时可满足终点钢水中[P]=0.013%的要求
这里取Σ(FeO)= (%FeO) +0.9（%FeO) =15%
转炉设计 (2)-推荐下载
炉身容积： V身=总V池帽 -V -V
④炉身高度：
炉身高度：根据公式计算可得：
⑤炉型内高
H内=帽h身+H +H =
d ST =6 d出 =6×0.127=0.762(m) LT =7 d出 =7×0.127=0.889(m)
V 总=1.05×50 = 52.5（m3）
H身=
V身 D2
1.1.3 底部供气构件的设计
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
=0.09D 的设计较多。熔池体积和熔池直径 D 及熔池深度 h 有如下的关系：
h1
由 G 1V池 可得：
将V池 代入式(7-2)得：
h
V池
V池 0.033D3 0.665D 2
G 1
50 7.05
7.09 (m3)
30～100
1.75～1.85
表 1-2 平均每炉钢冶炼时间推荐值
30～100
28～32(12～16 32～38(14～18 38～45(16～20
)
注：括号内数系吹氧时间参考值。
)
设计中转炉的公称容量为 50t，取 K 为 1.85，t 取 15min。可得：
(4) 熔池深度 h
D 1.85 50 3.38 m 15
＞100
1.50～1.75
＞100
0.665 3.382
)
(1-1)
备注 大容量取下限，小容 量取上限
备注 结合供氧强度、铁水成 分、所炼钢种等具体条 件确定
(1-2)
一致的，故须确定的尺寸是炉身高度 H身 。
H身
4V身 D 2
转炉设计
1转炉设计1.1炉型设计1. 原始条件炉子平均出钢量为100吨，钢水收得率取90.36%，最大废钢比取10%，采用废钢矿石法冷却。
铁水采用P08属于低磷生铁；氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头.2. 炉型选择：根据原始条件采用锥球形炉型。
3. 炉容比：取V/T=1.004. 熔池尺寸的计算 熔池直径：G=t B T 95.102936.01%1521002122=⨯+⨯=⋅+η （取B=15%）314.158.695.102m G V ===ρ 确定吹氧时间和吨钢耗氧量：本设计采用低磷铁水，取吨钢耗氧量为56.8)(/3钢t m 。
并取吹氧时间为12min ，则 供氧强度min)]/([733.4128.563⋅==t m 取K =1.8则 )(27.51295.1028.1m D == 锥球型熔池深度的计算公式为)(05.127.57.027.50363.014.157.00363.02323m D D V h =⨯⨯+=+=确定D =5.27m, h =1.05m熔池其他尺寸确定 球冠的弓形:)(527.027.510.010.01m D h =⨯== )(717.427.5895.0895.01m D D =⨯==炉底球冠曲率半径：)(797.527.51.11.1m D R =⨯==5. 炉帽尺寸的确定炉口直径：()m D d 530.227.548.048.00=⨯==炉帽倾角：取065=θ 3) 炉帽高度帽H )(94.265tan )53.227.5(21tan 2100m d D H =-=-=θ 取mm H 400=口，则整个炉帽高度为： ）（口锥帽m H H H 34.34.094.2=+=+= 由于我们采用水冷炉口炉帽部分容积为：口锥帽）（H d d Dd D H V 202002412ππ+++=)(56.384.053.24)53.253.227.527.5(94.2123222m =⨯⨯++⨯+⨯⨯=ππ6. 炉身尺寸确定1) 炉膛直径D D =膛=5.27m （无加厚段）2) 根据选定的炉容比为1.00，可求出炉子总容积为 ）（容31000100.1m V =⨯= ）（帽池总身346.438.5615.14100m V V V V =--=--= 3) 炉身高度 )(3.135.27446.4422m D V H =⨯=⨯=ππ身身4) 炉型内高m H H h H 52.813.234.305.1=++=++=身帽内7. 出钢口尺寸的确定1) 出钢口直径)(15.0)(15.5301075.16375.163m cm T d T =≈⨯+=+= 2) 出钢口衬砖外径)(0.915.066m d d T ST =⨯== 3) 出钢口长度)(05.115.077m d L T T =⨯== 4) 出钢口倾角β：取018=β8. 炉衬厚度确定炉身工作层选600mm,永久层115mm,填充层90mm,总厚度为600+115+90=805（mm ）炉壳内径为 6.882805.05.27=⨯+=壳内D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,粘土砖平砌三层65×3=195（mm ）,则炉底衬砖总厚度为600+230+195=1025（mm ）,故炉壳内形高度为)(9.545025.18.52m H =+=壳内，工作层材质全部采用镁碳砖。
200吨转炉炉型设计计算
第二部分200吨转炉炉型设计计算(一)转炉炉型及主要参数一、转炉三种炉型介绍转炉炉型应能适应炉内钢液、溶渣和高温气的循环运动规律，达到反应快、喷溅少和炉龄高等目的。
内型应与残余炉衬的轮廓接近，以利减少炉衬的局部侵蚀和降低耐火材料的消耗，此外还要容易砌筑。
目前，氧气顶吹转炉金属熔池形状可分为三种炉型：1.筒球形炉型这种炉子形状简单、砌砖方便、炉壳容易制造。
球形底可使散热面积小，倒渣时炉底形成拱顶而强度相对要大。
球底熔池的形状接近金属液的循环轨迹。
.常用于≧50吨的炉子。
2.锥球形炉型这种炉子的熔池形状更符合钢流循环的要求，且与筒球形相比，当熔池深度相同时，熔池直径与反应而积均可稍大而有利于去磷反应的进行(见式2-6和式2-6)。
常用于20~80吨的炉子。
3.截锥形炉型熔池循环有死角，故适用于≧30吨的炉子。
这种倒圆台的炉底比球形炉底易于砌筑.二.炉子各部分主要尺寸参数的确定和计算转沪的主要尺寸如[4]254图23一1所示.下面分五个部分进行讨论(I)熔池部分1.熔池直径的计算式中：G——新炉金属料装入量，T（由原始条件给出）t——吹氧时间，minK——系数>30吨炉子K=1.85~2.1系数<30吨炉子K=2.0~2.3t=33min前期出钢量[T]加废钢后耗氧量[Nm/T]供养强度[Nm/T]G[T]由表1-21可求“加废钢后每吨钢水耗氧量”=氧[kg]钢水[kg]×1000[Tkg]×332[kg]22.4[Nm]供氧强度可参表2—1，计算后，供养时间应符合表2—2的范围。
3续表2—1厂名樊纲鞍钢（西德）萨尔茨吉特（日）加古川（意）塔兰托宝钢公称容量120150200250300300喷头孔数三孔三孔三孔三孔三孔三孔供氧强度 2.5 2.454 2.63~4.4表2—2 转炉供氧时间参数表公称容量<5050~80>120供氧时间(min)12~1616~1814~202.金属熔池体积和熔池深度的计算①当取铁水密度ρ=6.8[T/m3]时则金属熔池体积V金属=G[T]×0.147[T/m3]②锥球形熔池深度h=320.0363D0.7D金属V(m)③筒球形熔池深度h=320.046D0.79D金属V(m)由：比较式2—6与式2—7可知，当深度两者相同时，锥球形熔池直径稍大而可扩大熔池的渣钢反应界面有利于去磷的反应。
转炉炉型设计
转炉炉型设计转炉炉型设计日本和欧盟区的在役炉座1990年和92座下降到28座和58座，下降幅度分别为56.9%和3却15510m3上升到4157m3和2063m3，上升幅度为166.22%，这基本代表了炉大的发展状况。
高冶炼、比命化炉操的要势受到大家越高的注和青睐但是炉大型化作为一项系统程,它立足自身条仍须匹配的炼钢、结和炼焦国近年推出的《产业发展中规定炉炉容在300m以归为淘汰落后能项目，在扩炉容积的淘汰范围的趋势时国内钢产业的快速发界和高大化的发展进程。
由于炉具备的单位投资省、效能高和成本低等特点，从而有效地增强了其竞争力。
20世纪炉容积增长非世纪初，炉炉缸直径4-5m，年产铁水约100000吨左右，原料主要。
20世纪末，最大炉的炉缸直径达到14-15m，年产铁水300-400万吨。
目前，特达到甚至超过100如，大分厂2号炉（日本新日铁）炉缸直径15.6m，生产能力为1/天。
蒂森-克尔格恩2号炉炉缸直径14.9m，生产能力为12000末全世界2000立方0座，其中日本占1/3，中国有四座。
全世界4000立方以上炉已超过2其中日本15座，中国有1座在建设中。
我国炉大型化与国外基本相是采取新建大型座旧小成大型炉和炉大修扩容等形式来推动着化发不完全统计，我以来相继建成投产的3200m3级15座，4000m3级0m3级3座有越来越势。
目前，河北迁钢和山东企业也正在建设4000m3级炉，近来宝钢湛江和武钢防城港项目也在规划筹建5500m3级超大型炉。
我国炉大型化的标依据炉容积的大小来划分的，且衡量标准也由过去的1000m3提高到2000m3，甚至更大。
虽然大炉相对炉存产率高、生产稳定、指标先进和成本低等显著点于我国的发展状况，我们仍然需要科学客观地看待炉是，炉内部工作空间剖面的形状称为炉炉型或炉内型。
炉冶炼的实质是上升的的炉料之间进行传热传质因此必须提供燃料燃烧的空间，提供高温煤气流与炉料进行传热传质的空问。
氧气顶吹转炉设计毕设说明书
燕山大学毕业设计（论文）120T氧气顶吹转炉主体设备及倾动结构设计学院里仁学院年级专业08冶炼1班学生姓名田廷稳指导教师许志强目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1氧气顶吹转炉主体概述 (1)1.2 120T氧气顶吹转炉主体设备设计总体说明 (1)第二章转炉炉型的设计 (3)2.1根据原始数据对转炉炉腔类型进行选择及计算 (3)2.2对转炉炉体进行计算（炉衬、炉壳厚度、炉帽、炉身、炉底尺寸） (4)2.3 120T转炉炉型设计过程 (4)2.4设计原始条件及计算所得的数据 (7)第三章倾动力矩的计算 (8)3.1 倾动力矩简述 (8)3.2 空炉重量及重心位置计算 (8)3.2.1计算思想 (9)3.2.2新炉空炉重量及重心位置 (9)3.2.3老炉空炉重量及重心位置 (10)3.2.4新老炉钢液的重心位置的确定 (11)3.3倾动力矩的计算 (13)3.3.1 计算方法简述 (13)3.3.2．转炉倾动力矩的计算步骤 (13)3.3.3．转炉倾动力矩的计算数据 (14)第四章托圈的设计 (20)4.1 托圈部件整体说明 (20)4.2 托圈断面形状的选择 (21)第五章耳轴支撑结构设计 (22)5.1耳轴轴承的工作特点及其选择 (22)5.2游动侧轴承支座的选择 (22)第六章倾动机构的设计 (25)6.1倾动方案的确定 (25)6.2电动机的选择 (26)6.3一级减速器的选择 (27)6.4二次减速器的设计 (28)6.5二次减速器机构及总装配图 (33)6.6本章小结 (34)总结 (35)致谢 (39)参考文献 (40)附录一开题报告 (41)附录二文献综述 (52)附录三外文翻译 (59)第一章绪论钢铁工业是整个工业发展的基础，对一个国家而言，钢铁生产对十国民经济各部门都有重大意义。
随着工业的迅速发展和现代科学技术的进步，对高质量钢的需求量口益增长，炼钢新技术和新工艺的不断涌现，与此相适应的炼钢设备也得到了很大的发展。
课程设计250t转炉炉体设计
课程设计250t转炉炉体设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握250t转炉炉体设计的基本原理和结构特点；2. 学生能了解转炉炉体设计中涉及的关键参数及其对炉体性能的影响；3. 学生掌握炉体设计中所需的热力学、材料力学和流体力学基础知识。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决250t转炉炉体设计中遇到的问题；2. 学生能熟练运用CAD等软件进行炉体结构的设计和绘图；3. 学生具备对炉体设计方案的优化和改进能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱专业，增强对钢铁行业及炉体设计工作的责任感；2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力；3. 培养学生严谨的科学态度和勇于创新的精神。
课程性质：本课程属于专业核心课程，以实践性和应用性为主。
学生特点：学生具备一定的热力学、材料力学和流体力学基础知识，具有较强的学习能力和实践能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生具备独立完成250t转炉炉体设计的能力。
二、教学内容1. 转炉炉体设计原理及结构特点- 炉体设计基本理论- 250t转炉炉体结构分析- 炉体主要部件及其功能2. 转炉炉体设计关键参数及其影响- 炉体尺寸、形状与容量设计- 材料选择与热处理要求- 炉体冷却系统设计3. 炉体设计相关基础知识- 热力学在炉体设计中的应用- 材料力学在炉体设计中的应用- 流体力学在炉体设计中的应用4. 炉体设计实践操作- CAD软件在炉体设计中的应用- 炉体设计方案的优化与改进- 炉体设计案例分析与讨论5. 教学内容安排与进度- 第1周：炉体设计原理及结构特点- 第2周：炉体设计关键参数及其影响- 第3周：炉体设计相关基础知识- 第4周：炉体设计实践操作教材章节关联：本教学内容与教材第3章“转炉炉体设计”相关，涵盖了教材中3.1节至3.5节的主要内容，通过本章节学习，使学生能够系统掌握转炉炉体设计的相关知识，为后续课程学习及实际工作打下坚实基础。
转炉设计
燕山大学里仁学院
2、高宽比（H/D） 、高宽比（ ） 表示方法： 内 膛 炉型的高宽比； 表示方法：H内/ D膛，炉型的高宽比；H/D，炉壳的高宽比，两种的表示方 ，炉壳的高宽比， 相差一个炉衬厚度。 法，相差一个炉衬厚度。 高宽比是反映炉型形状的另一个重要参数， 高宽比是反映炉型形状的另一个重要参数，决定了炉型是瘦长型还是短胖 型。 经验证明，高宽比 则得不到防止喷溅的起码高度， 经验证明，高宽比H/D<1.3则得不到防止喷溅的起码高度，国内高宽比不小 则得不到防止喷溅的起码高度 于1.3。 。 炼钢工艺设计技术规定，要求炉壳的高宽比 应在1.35～1.65范围，小容量 范围， 炼钢工艺设计技术规定，要求炉壳的高宽比H/D应在 应在 ～ 范围 转炉取上限，大容量转炉去下限。 转炉取上限，大容量转炉去下限。 中国设计部门推荐的不同吨位转炉高宽比如下表所示： 中国设计部门推荐的不同吨位转炉高宽比如下表所示： 吨位/t 吨位 25～60 ～ 80～130 ～ 1.5～1.4 ～ 1.85～1.6 ～
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1.1.3转炉炉型主要参数的确定 转炉炉型主要参数的确定 迄今为止，国内外还没有一套完整的转炉炉型的理论计算公式， 迄今为止，国内外还没有一套完整的转炉炉型的理论计算公式，不能 完全从理论上确定一个理想的转炉炉型和炉型各部分尺寸参数。 完全从理论上确定一个理想的转炉炉型和炉型各部分尺寸参数。现有 的公式都属于经验公式。目前国内各厂进行转炉炉型设计时， 的公式都属于经验公式。目前国内各厂进行转炉炉型设计时，一般都 是采用“依炉建炉”的设计方法。 是采用“依炉建炉”的设计方法。即通过考察和总结同类转炉的长期 生产情况和较先进的技术经济指标， 生产情况和较先进的技术经济指标，结合采用经验公式和进行可行的 模拟试验，再结合当地的条件做适当的修改，来确定转炉的炉型尺寸。 模拟试验，再结合当地的条件做适当的修改，来确定转炉的炉型尺寸。 转炉炉型的主要参数的确定方法，通常采用推荐的方法。 转炉炉型的主要参数的确定方法，通常采用推荐的方法。 直接推荐各参数的数值范围。 ①直接推荐各参数的数值范围。 推荐经验计算公式。 ②推荐经验计算公式。 以下为北京钢铁设计研究总院推荐的一套经验公式。 以下为北京钢铁设计研究总院推荐的一套经验公式。 主要参数包括： 主要参数包括：V/T、H/D、h/D、d0/D、θ，出钢口参数（dT、β、 、 、 、 、 ，出钢口参数（ 、 、 LT）。对这些参数的确定需要持慎重态度，在进行炉型设计时，要仔 ）。对这些参数的确定需要持慎重态度 ）。对这些参数的确定需要持慎重态度，在进行炉型设计时， 细考虑确定这些参数，才能使设计出来的转炉炉型比较合理， 细考虑确定这些参数，才能使设计出来的转炉炉型比较合理，满足工 艺要求。 艺要求。
设计一座公称容量350t的转炉
设计一座公称容量350t 的转炉1、转炉炉型设计1.1、炉型设计氧气顶底复吹转炉呈矮胖型，由于底部要吹气体，故应设置喷口，加之公称容量较大，本设计选用转炉炉型为筒球型。
1.2、主要参数的确定 （1）、炉容比：是指新炉时转炉的炉膛有效容积与公称容量之比。
转炉的炉容比一般取0.9～1.05m ³/t ，本设计取炉容比为0.95m ³/t ，原因是大炉顶底复吹，可减少喷溅、化渣不利等因素，故选取炉容比较小值。
（2）、高径比：（高宽比）高径比取值范围在1.35～1.65之间，本设计取1.35，原因是同样的供氧强度，使搅拌更充分、反应更快，可缩短吹氧时间，过小会增加吹氧时间。
（3）、熔池直径D ：熔池处于平静状态时金属液面的直径。
D=tG KD —熔池直径，m;K —系数,见表1；G —新炉金属装入量，t ，取公称容量；t —平均每炉钢纯吹氧时间，min ，见表2；D=1.5×20350=6.27m(4)、熔池深度h ：熔池处于平静状态时金属液面到炉底的深度。
V 金=G ／ρ金=350／6.8=51.5m ³ h=(V 金+0.046D ³)／(0.79D ²)=（51.5+0.046×6.27³）／0.79×6.27 ²=2.02m（5）、炉帽尺寸的确定：①炉口直径d0=0.43D=0.43×6.27=2.70m;取值原因：炉口略大可增加进氧量，促进二次燃烧。
②炉帽倾角θ：取θ=60 º；取之原因：可增加出钢时钢液深度，防止下渣。
③炉帽高度H缝：H缝=1／2（D－d0）tanθ=1／2(6.27－2.70) tan60 º=3.09m; 取H口=400mm，则整个炉帽高度为：H缝+H口=3.09+0.40=3.49m;炉帽部分容积为：V帽=（π／12）H缝（D ²+Dd0+d0²）+(π／4)d0²H口=（3.14／12）×3.09×（6.27 ²+6.27×2.70+2.70 ²）+3.14／4×2.70 ²×0.4=51.37+2.29=53.66m ³;（6）、炉身高尺寸确定：①炉堂直径D堂=D；②根据选定的炉容比为0.95，可求出炉子的总容积为V总=0.95×350=332.5m ³;V身=V总﹣V池﹣V帽=332.5﹣51.5﹣53.66=227.34m ³；③炉身高度H身=V身／（πD ²／4）=227.34／30.86=7.37m；则炉型内高H内=h+H帽+H身=2.02+3.49+7.37=12.88m；（7）、熔池其他尺寸确定：球冠的弓形高度：h冠=0.15D=0.15×6.27=0.941m;炉底球冠的曲率半径：R=0.91D=0.92×6.27=5.71m;（8）、出钢口尺寸的确定：①出钢口直径d T=T63+=350.175+=0.26m;63∙.175②出钢口衬砖外径d ST=6d T=6×0.26=1.56m;③出钢口长度：L T=7d T=7×0.26=1.82m;④出钢口倾角β：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，θ一般取15 º～20 º，本设计取β=15 º；1.3、底部供气构件的设计（1）、底气用量：底部供给惰性气体,吹炼期供N2，后期改换为氩气，供气强度在0.03 ～0.12m ³／﹙t •min)范围;(2)、供气构件：本设计选择砖型供气元件，弥散型透气砖。
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第二章 转炉炉型设计
炉型设计的任务是确定所选炉型各部位的主要参数和尺寸，据此再绘出工程图。
2.1 转炉炉型的选择
本设计为230t 的大型转炉，选用筒球型转炉。
2.2 转炉炉容比与高宽比
2.2.1 炉容比（V/T , m 3/t ）
炉容比是转炉有效容积与公容量的比值，主要与供氧强度有关。
选取炉容比为0.90.
2.2.2 高宽比
高宽比是指转炉炉壳总高度与炉壳外径的比值，是作为炉型设计的校核数据。
取1.55.
2.3 转炉主要尺寸的确定 2.
3.1 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。
可根据公式
/D K G t =求得，其中：
G ——新炉金属装入量，取公称容量，230t ，由前面计算可得； t ——吹氧时间，取20min ； K ——比例系数，取1.50； 则熔池直径D = 5.09m 。
(2) 熔池深度h 0
熔池深度是指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的深度。
对于筒球型熔池，取球缺体半径R = 1.1D =4.02m ，此时熔池体积C V 与熔池直径存在如下关系：230.7900.046C V hD D =-，即320(0.046)/0.79C h V D D =+。
熔池体积C V = 230/7.6= 30.263m ； 则熔池深度h 0=1.77m 。
2.3.2 炉帽尺寸
（1） 炉帽倾角α
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。
在本设计中取α = 62°。
（2） 炉口直径d 0
本设计中取取炉口直径为熔池直径的45%，即d 0 = 5.09×45% =2.29m
(3) 炉帽高度H
帽
取炉口上部直线段高度H
口 =350mm ，则炉帽高度为：
H 帽 =1/200()tan D d H α-+= 1/2（5.09—2.29）tan62°+ 0.35 = 2.98m 2.3.3 炉身尺寸
（1） 炉身直径
转炉炉帽以下，熔池面以上的圆柱体部分称为炉身。
其直径与熔池直径一致，即为D 。
（2） 炉身高度H
身
H 身 = 22C 4/()4(V )/()b V D V V D ∏=--∏帽身
式中 V 身、V 帽 、C V ——分别为炉身、炉帽、熔池的容积。
其中：
332
/24()t a n /4V D d d H α=-+
口口口
帽ππ =2220.262(H H )(D +Dd +d )+0.785d H -口口口口口帽
b V ——转炉有效容积，为V 身、V 帽 、C V 三者之和，取决于容量和炉容
比。
b V = 炉容比×G 。
根据已得的数据，则有：V 帽=30.943m b V =207.003m H
身=7.17m 。
2.3.4 出钢口尺寸
出钢口内口一般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β
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，大型转炉出钢口中心线水平倾角趋于减小，本设计中取β = 15°
(2) 出钢口直径
d 出
出钢口直径决定出钢时间，因此随炉子容量而定。
可用如下经验公式确定： 63 1.75T d =+出 cm 式中 T ——转炉公称容量，230t 。
则在本设计中，出钢口直径为：21.58c m 。
(3) 出钢口衬砖外径和出钢口长度取出钢口衬砖外径为出钢口直径的6倍，即为：21.58×6 = 129.48 cm 。
取出钢口长度为其直径的7倍，即为：21.58×7 = 151.06 cm
2.3.5 炉衬
通常炉衬由永久层、填充层和工作层组成，也有的转炉不设填充层。
在本设计中不设填充层。
永久层紧贴炉壳，修炉时不予拆除。
其主要作用是保护炉壳，用镁砖砌筑。
工作层是与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件苛刻，设计中用镁碳砖砌筑。
各层厚度参考高泽平《炼钢工艺学》表2-3，设计中取值见表2-1：
表2-1 转炉炉衬厚度取值
炉衬各部分名称厚度取值/mm 炉帽永久层130
工作层600 炉身（加料侧）永久层130
工作层800 炉身（出钢侧）永久层130
工作层700 炉底永久层400
工作层700
2.3.6 炉壳
炉壳由钢板制成，常用材质有16Mn 、15MnTi 、14MnNb等，本设计采用16Mn 钢，其厚度参考参考指导书表2-6，设计中取值如下：
炉帽炉壳厚：78 mm ；
炉身炉壳厚：90 mm ；
炉底炉壳厚：78 mm 。