160吨顶底复吹转炉设计

160t 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160t 。

金属收得率取90%，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： )(12h 2
112d 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=K
t G =1.70×18160=5.068 式中G ——炉子公称容量，160t ；
t ——平均每炉钢纯吹氧时间，取18分钟；
K ——比例系数，根据炉子容量取1.70；
（2）熔池深度h ：
根据经验，取D d 7.01== 3.548 其中熔池体积35.238.6160m G V c ==
=ρ 故熔池深度： 20.574c V h D == 2068.5574.05.23⨯=1.594 m 校核315.0068
.51.594/==
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=60度
（2）炉口直径d ：炉口直径为熔池直径的43~53%，本计算中取45%
则 d=45%D=0.45×5.068=2.281m
（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。

H 锥()θtg d D -=21=()m tg H 414.260281.25.0682
10=⨯-=帽 直线段高度H 口一般为300~400mm ，本计算中取H 口=400mm 。

则有 m H H H 814.24.0414.2=+=+=口锥帽 炉帽总容积为：3222m 46.824d d 12=+++=d H D D H V 直锥帽）（ππ
5、炉身尺寸确定
（1） 炉膛直径D 膛=D （无加厚段）
（2）根据选定的炉容比0.95m 3/t ，可求出炉子总容积为总V =0.95⨯160=152m 3 身V =总V -c V -帽V =152-23.5-28.46=100.04m 3
（3）炉身高度H 身
m 959.44/2
==D V H ）（身身π 则炉型内高内H =h+帽H +身H =1.594+2.814+959.4=9.367m
6、出钢口尺寸确定
（1）.位置
出钢时出钢口应处于钢液最深处，因此出钢口应设在炉帽和炉身内衬的交界处，以便当转炉处于水平位置出钢时其位置最低，这样钢水容易出净，又不容易下渣。

（2）出钢口中心线水平倾角θ：
出钢口角度是指出钢口中心线与水平显得夹角，，其大小应考虑缩短出钢口长度，有利维修、减少钢水二次氧气及热损失，大型转炉的出钢口角度趋向减小。

国外不少采用0°，但0°倾角使钢流对钢包内金属的冲力变小。

本设计取θ=18°
（3）.出钢口直径T d ：出钢口直径决定着出钢时间，因此随炉子容量而异。

出钢时间通常为2-8min 。

通常T d 可按下面经验公式确定：
0.19m 18.52cm 16075.16375G .163≈=⨯+=+=T d
式中：G —转炉公称容量，本计算中取160t
（4）.出钢口衬砖外径：
ST d =6d T =6⨯0.19=1.14m
（5）.出钢口长度：
L T =7d T =7⨯0.19=1.33m
二、 转炉炉衬设计
1、炉衬厚度：
炉身工作层选700mm，永久层115mm，填充层100mm，总厚度为700+115+100=915 mm
则炉衬外径即炉壳内径为D
=5.068+0.915×2=6.898m
壳内
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=195mm；
则炉底砖衬总厚度为600+230+195=1025mm
故炉壳内型高度为
H=9.367+1.025=10.392m
1
工作层材质全采用镁碳砖。

2、材质：
选用沥青或树脂结合的镁碳转，含碳量为14%。

镁碳砖具有耐高温、耐渣侵和耐剥落等优良的使用性能。

与其他镁砖相比，在使用过程中变质层变薄，不至于引起砖体结构的剥落，加入相当的数量的石墨改善了砖的导热性能，具有良好的抗震性。

用镁碳砖砌筑炉衬，大幅度的提高了炉衬的使用寿命，再配合溅渣护炉等护炉技术，炉衬寿命可达1万次以上。

但由于镁碳砖成本较高，因此根据在冶炼过程中，工作层不同部位受损情况的不同，采用不同档次的镁碳砖，这样整个炉衬的受损情况较为均匀，就是综合砌炉。

（1）.炉口部位。

该部位温度变化剧烈，熔渣和高温废气的冲刷较严重，在加料和清理残钢、残渣时。

炉口受到撞击，因此用于炉口的耐火砖必须具有抗热震性和抗渣性，耐熔渣和高温废气的冲刷，且不易粘钢的易于清理的镁碳砖。

（2）. 炉帽部位。

该部位是受熔渣侵蚀最严重的部位，同时还受温度急变的影响和含尘废气的冲刷，故使用抗渣性强和抗热震性好的镁碳砖。

（3）. 炉衬装料侧。

该部位除受吹炼过程熔渣和钢水时的直接撞击与冲刷、化学侵蚀外，还要受到装入料废钢和兑铁水时的冲蚀，给炉衬带来严重的机械性
损伤，因此应砌筑具有较高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。

（4）.炉衬出钢侧。

此部位主要是受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用，损坏速度低于装料侧，所以可砌筑档次低一些的镁碳砖，并且砌筑厚度可薄一些。

出钢口除受高温钢水的冲刷外，还经受温度急变的影响，蚀损严重，需要经常更换，影响冶炼时间，而出钢口则采用等静压成型的整体镁碳砖出钢口，整体结构方便更换。

（5）.渣线部位。

此部位在吹炼过程中，炉衬与熔渣长期接触受到严重侵蚀而形成。

在出钢侧渣线位置的变化并不明显，但在排渣侧受到熔渣的强烈侵蚀，再加上吹炼过程中其他作用的共同影响，衬砖损毁较为严重，应砌筑抗渣性良好的镁碳砖。

（6）. 两侧耳轴部位。

该部位出受吹炼过程的蚀损外，其表面又无保护渣层覆盖，砖体中的碳素极易被氧化，并难于修补，因而损坏严重。

故此部位应砌筑抗渣性好、抗氧化性能强的高级镁碳砖。

（7）.熔池和炉底部位。

此部位炉衬在吹炼过程中受钢水强烈冲蚀，并且采用顶底复吹工艺，炉底中心部位容易损毁，可与装料侧砌筑相同材质的镁砖。

炉衬由永久层、填充层和工作层组成。

无绝热层时，永久层紧贴炉壳，修炉时一般不予拆除，作用是保护炉壳，常用镁砖砌筑。

填充层介于永久层与工作层之间，一般用焦油镁砂捣打而成，厚度约80～100 mm。

工作层与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件相当恶劣，用高、中、低不同档次的镁碳砖砌筑。

炉帽可用二步煅烧镁砖。

三、转炉炉壳设计：
1、炉壳厚度确定：
查表选择：炉帽：65mm厚钢板
炉身：75mm 厚钢板
炉底：65mm 厚钢板
2、炉壳转角半径：
SR 1=SR 2=900mm
SR 3=0.5δ底=0.5×1025=510mm
3、验算高宽比：
由以上数据可计算得：H 总=10392+65=10457mm
D 壳=6898+2×75=7019mm
则： 壳总D H =7019
10457=1.49 由此可知，壳
总D H ≥1.3，符合高宽比的推荐值，因此所设计的炉子尺寸基本上是合适的，能够保证转炉的正常冶炼。