转炉氧枪课程设计

转炉氧枪课程设计

--300吨转炉炼钢用氧枪设计

专业班级：冶金102班

学生：吴**

指导老师：***

一、课程设计题目

金属装入量中铁水占90%，废钢占10%，吹炼钢种是Q235B,渣量是金属装入量的7.78%；吹炼过程中，金属料中93%的碳氧化生成CO，7%的碳氧化生成CO2。

二、吨钢氧消耗量的计算

12g的C生成CO消耗16g氧气，生成CO2消耗32g氧气，设100kg金属料ω[C]=1%生成CO消耗氧气量为x t、生成CO2消耗氧气量为y t。

[C] + 1/2{O2} = {CO}

12g 16g

1%×100×93% kg x

得到：x=1.240kg

[C] + {O2} = {CO2}

12g 32g

1%×100× 7% kg y

得到：y=0.187kg

因此,100kg的金属料ω[C]=1%氧化消耗的氧气量为1.427kg

同理可以计算出100kg金属料中ω[Si]=1%耗氧量为 3.429t、ω[Mn]=1%耗氧量为0.785t、ω[P]=1%耗氧量为3.484t、ω[S]=1%耗氧量为2.700t、ω[Fe]=1%的氧耗量为1.543t。

所以铁水的总耗氧量4.400+3.429+0.785+3.484+2.700+1.543=16.705t

渣中ω（FeO）=9%、ω（Fe2O3）=3%，吹炼过程中被氧化进入炉渣的Fe元素数量，FeO中ω[Fe]= ，Fe2O3中ω[Fe]=

100kg金属料各元素氧化量和氧耗量如下表所示。

100kg金属料各元素氧化量和氧耗量

项目

元素成分ω/%

C Si Mn P S Fe

铁水 4.30 0.50 0.30 0.04 0.04 废钢0.10 0.25 0.40 0.02 0.02 平均 3.88 0.475 0.31 0.038 0.038

终点0.15 痕迹0.124 0.004 0.025 FeO Fe

2O

3

烧损量/kg 3.73 0.475 0.186 0.034 0.013 0.544 0.163

每1%元素消

耗氧气量/kg

这样每100kg金属料需氧量为：

×△ω[C]+ ×△ω[Si]+ ×△ω[Mn]+ ×△ω[P]+ ×△ω[S]+ ×△ω[Fe]-（FeO）+ ×△ω[Fe]-(Fe2O3）

其中，△ω[C]、△ω[Si]、△ω[Mn]、△ω[P]、△ω[S]、△ω[Fe]分别为钢中C、Si、Mn、P、S、Fe的氧化量。

铁水ω[C]=4.3%，占装入量的90%；废钢ω[C]=0.1%，占装入量的10%；平均碳含量为4.3%×90%+0.1%×10%=3.88%。

同样可以算出Si、Mn、P、S的平均成分。

每100kg金属氧耗量为：

×△ω[C]+ ×△ω[Si]+ ×△ω[Mn]+ ×△ω[P]+ ×△ω[S]+ ×△ω[Fe]-（FeO）+ ×△ω[Fe]-(Fe2O3）

=

这是转炉炼钢过程的主要氧耗量。

⑴以宝钢的300t 钢转炉为例，每100kg 耗氧量为6.193kg ，则每吨耗氧量为：

(

85

.0193

.6-0.096) 1.429⨯0.996⨯0.9=56.13m 3

吹氧时间取17min ，则300t 转炉氧流量为990.53m 3

/min ⑵取Ma=2.1, 68L 喷头喷孔夹角为12°

⑶理论设计氧。。。。。。。。。。。。。。。查 流表确定Ma=2.1 ,P/Po=0.1094 ,P=0.0981MPa

则Po=P ÷P/Po=0,0981⨯106

÷0.1094=0.8967106

⨯Pa ⑷计算喉口直径，角孔流量q=

6

53.990=165m 3

/min 令Co=0.93 ，To=273+35=308K ，Po=0.897MPa 165=1.782A ⨯⨯93.0Po ⨯/To

⇒d 喉=()Po 93.0782.11654⨯⨯⨯⨯⨯πTo =0.0498m=49.9mm ≈50mm

⑸出口直径=查B 熵流表 Ma=2.1 A

A 喉

出

=1.8369

d

出

=d 喉⨯8369.1=67.5mm ≈68mm

⑹收缩段长度=L 收=1.2⨯d 喉=59.8mm ≈60mm ⑺扩张段长度=取半锥面So

L 扩

=()d d 喉

出-/2tanSo=102.9mm ≈103mm

⑻L 喉=10mm

二、枪身各层管径尺寸的确定 1、内层管径：

()2

112

1

113.1113.1⎪⎪⎭⎫

⎝

⎛⨯==W P P F d o O GI , p

O

=0.98510⨯Pa 另外，还有一小部分氧耗量是随生产条件的变化而有所差异。例如炉气中部分CO 燃烧生成CO 2所需要的氧气量，炉气中含有一部分自由氧，还有烟尘中的氧含量以及喷溅物中的氧含量等。其数量随枪位、氧压、供氧强度、喷嘴结构、转炉炉容比、原材料条件等的变化而波动，波动范围较大。例如，炉气中CO 2含量的波动范围是ϕ｛ＣＯ２｝＝%30~%5；自由耗氧量ϕ｛Ｏ２｝= 2.0%~0.1%。这部分的氧耗量是无法精确计算的，因此使用一个氧气的利用系数加以修正，根据生产经验认为氧气的利用系数一般在95%~80%。 每100kg 金属料的氧耗量为：

6.34/95%)~(80%=

7.929kg ~6.674 若采用铁矿石或氧化铁皮为

冷却剂时，将带入熔池一部分氧，这部分氧量与矿石的成分和加入的数量有关。若矿石用量是金属量0.148%。根据矿石成分计算，每100kg 金属料由矿石带入熔池的氧量为0.096kg ，若全部用来氧化杂质，则每100kg 金属料的氧耗量为:

）（6.67

4~7.929kg 833.7~578.6096.0=- 氧气纯度为99.6%，其密度为1.429kg/m 3，则每吨金属料的氧耗量（标态）为55.03~46.22m 3/t ，平均为50.62m 3/t ，一般转炉炼钢实际的氧耗量（标态）为60~50m 3/t 之间。

供氧强度I 是每吨钢在单位时间（每1min ）内的耗氧量。目前国

内50t ~30转炉的供氧强度（标态）采用 4.0~2.8m 3/（t ⋅min ）；

1

50~120转炉的供氧强度（标态）采用 3.5~2.3m 3/（t ⋅min ）。然后，日本300t