150吨转炉设计

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。2.1 炉型的选择

本设计为150t的中型转炉，选用筒球型转炉。

2.2 炉容比与高宽比

2.2.1 炉容比（V/T , m3/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，本设计选取炉容比为0.93

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。在

1.25-1.45之间。

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 ——新炉金属装入量，t；（取公称容量） t ——吹氧时间，min，取16min K——比例系数，取1.70

则熔池直径D?K

1.7×√（150÷16）＝5.21m

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 = 5726mm，此时熔池体积VC与熔池直径存在如下关系：VC?0.790hD?0.046D，即h0?

2

3

VC?0.046D

0.79D

2

3

。

熔池体积VC = 装入量/比重 =150/5.0 = 30m3 则熔池深度h0?

VC?0.046D

0.79D

2

3

＝（30+0.046×5.21）/（0.790×5.21）＝1.70m

32

2.3.2 炉帽尺寸

（1）炉帽倾角?

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? = 60°.

（2）炉口直径d0

本设计中取炉口直径为熔池直径的48%，即d0 = 5.21×48% = 2.5m =2500mm (3) 炉帽高度H

帽

口 = 350 mm，则炉帽高度为：

取炉口上部直线段高度H

H帽 = ?

(D?d)tan??H= 1/2（5.21 — 2.5）tan60°+ 0.35 = 2.70m 002

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

2

2

H身 = 4V

式中 V

身

身

/(?D)?4(Vb?V帽?VC)/(?D)

、V帽、VC——分别为炉身、炉帽、熔池的容积。其中：

V帽??/24(D3?d口3)tan???/4d口2H口

=0.262(H帽?H口)(D+Dd口+d口)+0.785d口H口

2

2

2

Vb ——转炉有效容积，为V身、V帽、VC三者之和，取决于容量和炉容

比。Vb = 炉容比×G。

根据已得的数据，则有：

3

Vb = 炉容比×G = 0.93×150 =140 m

V帽?0.262(H帽?H口)(D+Dd口+d口)+0.785d口H口

222

=0.262（2.70-0.35）（5.21+5.21×2.5+2.5）+0.785×2.5×0.35 = 30.30 m3 2 22

由此，则有炉身高度为：

H身 = 4V

身

/(?D)?4(Vb?V帽?VC)/(?D)

22

= 3.74m = 3740 mm

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?

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? = 20°. (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=

63?1.75G?

63?1.75?150

=18.042 cm

式中 G——转炉公称容量，t 。则在本设计中，出钢口直径为：

d出 = 0.18m

(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：0.18×6 = 1.08m 取出钢口长度为其直径的7倍，即为：0.18×7 =1.26m

(4)验算高径比

经计算： H总＝炉身高H身＋熔池深度h＋炉帽高度H帽

＋底部炉衬厚度＋底部炉壳钢板＝3.74+1.7+2.7+0.62+0.07＝8.806

D壳＝熔池直径D＋炉身加料侧炉衬厚度＋炉身出钢侧炉衬

厚度

＋炉身钢板厚度×2

＝5.21+0.130+0.750+0.130+0.650+0.01D壳×2

所以D壳＝7.01m

H总

D壳= 8.806/7.01=1.26 因1.25< 1.26 <1.45所以符合要求的范

围。由上述数据可画出转炉炉型图。

2.3.4 炉衬炉衬材质的选择

目前常用的工作层衬砖有：沥青结合镁砖，含碳量为5～6%；烧成浸渍镁砖，含碳量为2%左右；焦油或沥青结合的白云石砖，含碳量约2%；沥青或树脂结合的白云石碳砖，含碳量为7～15%；沥青或树脂结合的镁碳砖（加入或不加防氧化剂），含碳量通常为10～25%。

现在，氧气转炉炉衬材质普遍使用镁碳砖，炉龄有明显提高。但由于镁碳砖成本较高，因此一般只将其用在诸如耳轴区、渣线等炉衬易损部位，即炉衬工作层采用均衡炉衬，综合砌炉。

炉衬的组成和厚度的确定

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《炼钢设备及车间设计》表3-1，设计中取值见表2-1：表2-1 转炉炉衬厚度取值