300吨转炉炼钢车间设计

d出 63 1.75G
式中 G——转炉公称容量，t
3
所以本设计的出钢口直径就为:
d出 63 1.75 300 63 525 24.25 ㎝
1.2.5 炉容比（或容积比） 炉容比系指转炉有效容积 Vt 与公称容量 G 之比值 Vt/G（m3/t） 。Vt 系炉 帽、 炉身和熔池三个内腔容积之和。 公称容量以转炉炉役期的平均出钢量来表示。 确定炉容比时应综合考虑。通常，铁水比增大，铁水中 Si、S、P 含量高， 用矿石作冷却剂以及供氧强度提高时，为了减少喷溅和溢渣损失， 提高金属收得 率和操作稳定性， 炉容比要适当增大。 但过大的炉容比又会使基建和设备投资增 加。对于大型转炉，由于采用多孔喷枪和顶底复吹，操作比较稳定，因此在其他 条件相同的情况下，炉容比有所减小。 转炉新砌炉衬的炉容比推荐值为 0.90～0.95m3/t，大转炉取下限，小转炉取 上限。 本设计取 0.90 m3/t。 由此得到 Vt=300×0.9=270m3 1.2.6 高径比 高径比系指转炉炉壳总高 H 总与炉壳外径 D 壳之比值。 实际上它只是作为 炉型设计的校核数据。 1.2.7 炉壳钢板厚度和炉衬厚度 在炉身取钢板厚为 0.08m，而在炉底和炉帽分别都取为 0.06m。 则计算的 H 总和 D 壳就为： 炉衬厚度为炉帽永久层为 120 ㎜.工作层 570 ㎜； 炉身永久层为 150 ㎜.工作层 700 ㎜； 炉底永久层为 400 ㎜.工作层 600 ㎜. 其中填充层都选为 100 ㎜. H 总=1.78＋5.77＋3.47+（0.4+0.6+0.1+0.06）=12.18m D 壳=6.21+2×（0.15+0.7+0.1+0.08）=8.27 则高径比为 12.18÷8.27=1.47 高径比在推荐范围内，说明选取尺寸有效。
炼钢车间设计 氧气顶吹转炉炉型设计及各部分尺寸
1.1 转炉炉型及其选择 转炉由炉帽、炉身、炉底三部分组成、由于炉帽（截锥形）和炉身（圆柱形） 的形状没有变化。把炉型分为筒球型、锥球型和截锥型等三种。
（a）
(b)
(c)
（1）筒球型。熔池由球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、中型转炉普遍使用。 （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。在同样的熔池深度的情况下，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。 （3）截锥型。熔池为一个倒截锥体。炉型构造较为简单，平的熔池较球型底容 易砌筑。在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深，因此不适用于大型容 量炉。我国 30t 以下的转炉采用较多。 经过比较，由于筒球型转炉砌筑方便且炉壳容易制造以及考虑到本设计所 需熔池容量为 300t，所以选择了筒球型。 1.2 转炉炉型各部分尺寸确定 1.2.1 熔池尺寸 （1） 、熔池直径 D。熔池直径指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。它主要 与金属装入量和吹氧时间有关。我国设计部门推荐的计算熔池直径的经验公式 为：
表 3-1 氧气转炉平均冶炼时间 30 50 100-120 150 14～15 15～16 16～18 18～19 28～30 30～33 33～36 36～38
转炉炉衬与金属构件
2.1 炉衬材质的选择 转炉炉衬寿命是一个重要的技术经济指标，受许多因素的影响，特别是受 冶炼操作工艺水平的影响比较大。 但是， 合理选用炉衬 （特别是工作层） 的材质， 也是提高炉衬寿命的基础。 根据炉衬的工作特点，其材质选择应遵循以下原则： （1） 耐火度（即在高温条件下不熔化的性能）高； （2） 高温下机械强度高，耐急冷急热性能好 （3） 化学性能稳定； （4） 资源广泛，价格便宜。 近年来氧气转炉炉衬工作层普遍使用镁炭砖，炉衬寿命显著提高。 但由于镁 炭砖成本较高，因此一般只用于诸如耳轴区、渣线等炉衬易损部位。 2.2 炉衬组成及厚度确定 通常炉衬由永久层、填充层和工作层。有些转炉则在永久层与炉壳钢板之
3.2
N
1440T2 1440 365 η T1 T1
式中 T1——每炉钢的平均冶炼时间，min，该数值可参考下表； T2——一年有效作业天数，d； 1440——一天日历时间，min； 365——一年日历天数，d； η——转炉的作业率，%，若转炉与模铸或部分连铸配合时，一般取 η=82%-85%；若与全连铸配合则取 η=75%-80%。本设计取 η=84%。 T1=43，T2=330。 则得 N 为 1440 365 75% 394200 N 9167 炉 43 43
4
间夹有一层石棉板绝热层。 永久层贴紧炉壳（无绝热层时） ，维修时一般不予拆除。其主要作用是保护 炉壳。该层常用镁砖砌筑。 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 80～100 ㎜。 其主要功能是减轻炉衬受热膨胀时对炉壳产生挤压和便于拆除工作层。 也有 的转炉不设填充层。本设计取用 100 ㎜。 工作层系指与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件极其苛刻。目 前该层多用镁炭砖和焦油白云石砖综合砌筑。 炉帽可用二部煅烧镁砖，也可根据具体条件选用其他材质。 转炉各部位的炉衬厚度设计参考值如下表。 表 2-1 转炉炉衬厚度设计参考值 转炉容量 炉衬各部位名称 ＜100 100～200 ＞200 本设计选用 永久层厚度/㎜ 60～115 115～150 115～150 120 炉帽 工作层厚度/㎜ 400～600 500～600 550～650 500 永久层厚度/㎜ 115～150 115～200 115～200 120 炉身（加料侧） 工作层厚度/㎜ 550～700 700～800 750～850 700 永久层厚度/㎜ 115～150 115～200 115～200 120 炉身（出钢侧） 工作层厚度/㎜ 500～650 600～700 650～750 700 永久层厚度/㎜ 300～450 350～450 350～450 400 炉底 工作层厚度/㎜ 550～600 600～650 600～750 600
DK
G t
1
D——熔池直径，m； G——新炉金属装入量，t，可取公称容量； K——系数，参见下表 1-1； t——平均每炉钢纯吹氧时间，min，参见下表 1-2。 表 1-1 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 1-2 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 32～38 38～45 结合供氧强度，铁水成分和所炼 (1源自文库～16) (14～18) (16～20) 钢种等具体条件确定 根据表中所列，本设计为公称容量 200t 转炉，所以取 K=1.50，t=20,则计算 熔池直径为：
式中
DK
G 300 1.6 1.6 3.88 6.21m t 20
（2）熔池深度 h。熔池深度指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底 的深度。对于一定容量的转炉，炉型和熔池直接确定后，可以用几何公式计算熔 池深度 h。 因为所取为筒球型转炉， 所以通常球缺体的半径 R 为熔池直径 D 的 1.1～1.25 倍。本设计去 1.1，当 R=1.1D 时，熔池体积 V 池和熔池直接 D 及熔池深度 h 有 如下关系： V 池=0.79hD2-0.046D3 根据炉子容量与钢水密度可以确定 V 池，钢水密度可以根据经验公式计算如 下：取钢水温度为 1600。
0 .5 3 .5 4 3 0 .4
=3.07+0.4 =3.47m 炉帽总容积 V 帽为： π π V帽 ( H 帽 - H口 )( D 2 Dd d 2 ) d 2 H口 12 4 (3.47 0.4)(6.212 6.21 2.67 2.67 2 ) 2.67 2 0.4 12 4 3.14 3.07 62.27 3.14 7.13 0.4 12 4 =50.02+2.24 =52.26m3 1.2.4 出钢口尺寸 出钢口内口一般都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。出钢口的主要尺寸是中心线的水平倾角和直径。 （1） 出钢口中心线水平倾角 θ1。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，大型转炉的 θ1 趋于减小。国 外不少转炉采用 0°，国内转炉多为 45°以下。 （2） 出钢口直径 d 出。出钢口直径决定着出钢时间，随炉子容量 不同而异。 出钢时间通常为 2～8min。 时间短 （即出钢口过大） ， 难以控制下渣，且钢包内钢液静压力增长过快，脱氧产物不 易上浮。时间过长（即出钢口过小） ，钢液容易二次氧化和吸 气，散热也大。通常 d 出（㎝）按下面经验公式计算：
698.52 121.09 =5.77m
2
式中 V 帽、V 身、V 池——分别为炉帽、炉身和熔池的容积； Vt——转炉有效容积，为 V 帽、V 身、V 池三者之和，取决于容量和炉容比。 1.2.3 炉帽尺寸 顶吹转炉一般都是正口炉帽，其主要尺寸有炉帽倾角、 炉口直径和炉帽高度。 （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。目前倾角多为 60°±3°， 小炉子取上限， 大炉子取下限， 这是因为大炉子的炉口直径相对 要小些。本设计取 60°。 （2） 炉口直径 d。在满足顺利兑铁水和加废钢的前提下，应适当减小 炉口直径，以减少热损失。一般炉口直径为熔池直径的 43%～ 53%较为适宜。小炉子取上限，大炉子取下限。本设计取 43%。 即 d=6.21×43%=2.67m。 （3） 炉帽高度 H 帽。为了维护炉口的正常形状，防止因砖衬蚀损而 使其迅速扩大，在炉口上部设有高度为 H 口=300～400 ㎜的直线 段。本设计 H 口取为 400mm。因此炉帽高度 H 帽为： 1 1 H 帽 ( D d ) tanθ H口 (6.21 2.67) tan 60 0.4 2 2
=54.13÷30.47=1.78m 1.2.2 炉身尺寸 转炉炉帽以下，熔池面以上的圆柱体部分成为炉身。其直径与熔池直接是 一致的，故须确定的尺寸是炉身高度 H 身。 H身

4V身
D
2

4(Vt V帽 V池 )
D
2

4 (270 52.26 43.11) 3.14 6.212
5
公称容量/t 15 200 250 平均供氧时间/min 12～14 20～21 20～21 平均冶炼时间/min 25～28 40～42 40～42 3.3 年产钢量 在选定转炉公称容量和转炉工作制后，即可计算出车间的年产钢量； W=nNq 式中 W——车间年产钢水量，t； n——车间经常吹炼炉座数； N——每一座吹炼炉的年出钢炉数； q——转炉公称容量，t。 选择的工作转炉为 1 座，则得年产钢量为： W=nNq=1×9167×300=2750400t 所以当转炉的公称容量为 300 吨时，其年产钢量为 250 万吨。
ρ 8523 0.8358(T 273)
=8523-0.8358×（1600+273） =8523-1565 =6959 ㎏/m3 V 池=3×105÷6959=43.11 m3 因此 h
V池 0.046 D 3 0.79 D 2 43.11 0.046 6.213 0.79 6.212
转炉生产能力计算
3.1 车间生产能力确定 转炉车间生产能力的确定，实质上就是公称容量及炉座数的选定。在选 定转炉容量和座数时，要根据产品、产量的需求和原料资源储量及来源， 以及运输、水、电、气的供应条件等进行论证。确定炼钢生产规模之后， 即可计算所需用的炉容量与座数。 计算年出钢炉数 每一座吹炼转炉的年出钢炉数 N 为：