顶吹氧气转炉炉型设计

《冶金工程设计》课程

设计报告

学院:冶金与材料工程学院专业班级: 冶金工程

学生姓名: 学号:

设计地点（单位）________ ______ _

设计题目:______________顶吹氧气转炉炉型设计__________

完成日期：2013年12 月26 日

指导教师评语:

成绩（五级记分制）:______ __________

指导教师（签字）:________ _______

顶吹氧气转炉炉型设计

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、金属收得率、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，车间主厂房高度和转炉配套的其他相关设备的选型。

1氧气顶吹转炉炉型及各部分尺寸

1.1 炉型选择

转炉炉型由炉帽、炉身、炉底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，所以通常按照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。

（1）筒球型：熔池由球缺体和圆柱俩部分组成。其主要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俩部分组成。我国中小型转炉普遍使用这种炉型，也适用于大型炉。

（3）截锥型：熔池为一个倒截锥体。一般不适用于大容量炉。往往被顶底复吹转炉采用。

本设计是要设计容量为300 t的大型转炉，选用筒球型转炉。

1.2 炉容比

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。近20年的大型转炉其炉容比都在0.9到1.05之间，本设计选取炉容比为0.90。

1.3 转炉主要尺寸的确定

1.3.1 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。据公式（1）计算。

D=

其中：G ——新炉金属装入量，t；（取公称容量）；

t ——吹氧时间，min，参考表2，取t为20 min；

K——比例系数，参考表1，取K为1.60。

则本300 t转炉的熔池直径为

D..m

===

16620

表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

大容量取下限，小容量取上限

表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 （12~16）

32~38 （14~18）

38~45 （16~20）

结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定

注：括号内数系吹氧时间参考值。

（2）熔池深度0h

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，取球缺底半径R =1.1D = 6820 mm ，此时熔池体积C V 与熔池直径存在如下关系：

2

3

07900046C V .hD .D =-，即3

02

0046079C V .D h .D

+=。 密度

385230835827385230835816002736959.(T ).()kg/m ρ=-+=-+=钢 熔池体积

330000069594311c V //. m ===装入量密度 则熔池深度

3032

2

4311004662000790620170469907C V .D h .D

.../...m ++⨯=⨯＝（）（）＝ 1.3.2 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。一般为60°到68°，小炉子取上限，大炉子取下限。在本设计中取θ=60°。

（2）炉口直径d 0

一般炉口直径为熔池直径的43%到53%，小炉子取上限，大炉子取下限。本设计中取取炉口直径为熔池直径的43%，即

06204326662666d .%.m mm =⨯≈=

（3）炉帽高度H 帽

取炉口上部直线段高度H 0= 300 mm ，则炉帽高度为：

00050503336H =.D-d tan +H =.-tan +.=.m θθ帽（）（6.202.66）

1.3.3 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

2244b c H =V /(D )(V V V )/(D )∏∏=--身身帽

式中 V 身、V 帽 、C V ——分别为炉身、炉帽、熔池的容积。其中：

()()22

2

0000012

4

V =

H -H D Dd d d H π

π

+++帽帽

=

()()3.067.24

67.267.220.620.63.0-36.312

222⨯⨯++⨯+ππ

=52.01 m 3。

V b ——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

309300270b V =G=.=m ⨯⨯炉容比。

由此，则有炉身高度为：

244D C /D =V H -V -V /D =V ππ2帽身身（）（）（）

=4(270-52.01-43.11)/(π×6.202) = 5.79m = 5790 mm 。

1.3.4 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，一般15°到20°，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：

d =出 cm

式中 G ——转炉公称容量，t 。

则在本设计中，出钢口直径为：

2425024d .cm .m ====出

(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：0.24×6 = 1.44m 取出钢口长度为其直径的7倍，即为：0.24×7 =1.68m 。

2 转炉炉衬

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。