課程設(shè)計--180t氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)計

1、<p><b>　　冶金工程課程</b></p><p><b>　　設(shè)計說明書</b></p><p>　　180t氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)計</p><p><b>　　冶金工程</b></p><p>　　年 月 日</p><p><

2、;b>　　目 錄</b></p><p>　　轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡計算---------------------------------------------------------1</p><p>　　原始數(shù)據(jù)選取---------------------------------------------------------------------1</p

3、><p>　　未加廢鋼和合金的物料平衡計算---------------------------------------------3</p><p>　　熱平衡計算-----------------------------------------------------------------------9</p><p>　　加廢鋼和合金的物料平計算--------

4、------------------------------------------12</p><p>　　轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計----------------------------------------------------------------------------15</p><p>　　轉(zhuǎn)爐爐型選擇----------------------------------------

5、----------------------------15</p><p>　　轉(zhuǎn)爐爐容比與高寬比-----------------------------------------------------------15</p><p>　　轉(zhuǎn)爐主要尺寸確定--------------------------------------------------------------15&l

6、t;/p><p>　　轉(zhuǎn)爐爐體結(jié)構(gòu)圖-----------------------------------------------------------------18</p><p>　　參考文獻(xiàn)-------------------------------------------------------------------------------------21</p>

7、<p>　　轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡計算</p><p>　　物料平衡是計算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中加入爐內(nèi)與參與煉鋼的全部物料（如鐵水、廢鋼、氧氣、冷卻劑、渣料、合金添加劑、被侵蝕的爐襯等）和煉鋼過程的產(chǎn)物（如鋼水、爐渣、爐氣、煙塵等）之間的平衡關(guān)系。</p><p>　　熱平衡是計算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的熱量收入（如鐵水物理熱、化學(xué)熱）和熱量支出（如鋼水、爐渣、爐氣的物理熱、冷卻劑溶化和分解熱）

8、之間的平衡關(guān)系。</p><p>　　下面我以Q235鋼為例，其規(guī)格成分為（%）：</p><p>　　C 0.14~0.22，Si 0.12~0.30，Mn 0.40~0.65，P≤0.045,S≤0.050</p><p>　　1.1 原始數(shù)據(jù)的選取 </p><p>　　1.1.1 原材料成分（表1-1~表1-5）</p&g

9、t;<p>　　表1-1 鐵水、廢鋼成分（%）</p><p>　　注：《C》和《Si》按實際上生產(chǎn)選??；《Mn》《P》《S》分別按鐵水中相應(yīng)成分的30%，10%，60%留在鋼水中設(shè)定</p><p>　　表1-2 渣料和爐襯（原材料）材料成分（%）</p><p>　　表1-3 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母）</p><

10、;p>　　1--4假設(shè)條件(工藝參數(shù)設(shè)定值)</p><p>　　1.2冶煉鋼種及規(guī)格成分</p><p>　　要求冶煉低碳鋼，以Q235鋼為例，其規(guī)格成分為（%）：</p><p>　　C 0.14~0.22，Si 0.12~0.30，Mn 0.40~0.65，P≤0.045,S≤0.050</p><p>　　1.2 未加廢鋼和合

11、金的物料平衡計算</p><p><b>　　物料平衡基本項目：</b></p><p>　　（1） 收入項：鐵水、廢鋼、溶劑（石灰、螢石、白云石）、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。</p><p>　?。?） 支出項：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。</p><p><b>　　渣量及其成分計算</b&

12、gt;</p><p>　　根據(jù)鐵水、渣料質(zhì)量及其冶煉鋼種的要求，采用單渣法操作。為了簡化運算，以100 kg鐵水為計算基礎(chǔ)。</p><p>　　鐵水中元素氧化量（表1-6）</p><p>　　氧化量=元素在鐵水中的含量 – 元素在鋼水中的含量</p><p>　　表1-6 鐵水中的元素氧化量</p><p>　

13、　由表1-6知：脫磷率 = 0.099 / 0.11 ×100% =90%；</p><p>　　脫硫率 =0.012 /0.03 ×100% =40%；</p><p>　　鋼中殘錳量 =0.09 /0.3×100% =30%.</p><p>　　(2) 各元素耗氧量及氧化產(chǎn)物量（表1-7）</p><p>

14、;　　表1-7 鐵水中元素氧化量、氧化產(chǎn)物量</p><p>　　注意*：1.假定爐內(nèi)氣化脫硫1/3；鐵的氧化由表1-13得出。</p><p>　　(2).由CaO還原出的氧量；消耗的CaO量=0.0096×56/32=0.0168 kg</p><p>　　(3) 渣料的加入量</p><p>　　1) 螢石加入量 ：在本設(shè)

15、計中，取螢石加入量為：100×0.25%=0.25 kg，其成分質(zhì)量計算見表1-9. (質(zhì)量計算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表1-2)</p><p>　　表1-9 螢石加入量及成分</p><p>　　其中： 2[P]+5/2O2=P2O5</p><p>　　(P2O5)生成量 = 0.001×142/62

16、 = 0.002 kg</p><p>　　3) 白云石加入量 ：為了提高轉(zhuǎn)爐壽命，采用白云石造渣，根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐的經(jīng)驗，在本設(shè)計中為：100×2.5%= 2.5 kg，其成分質(zhì)量計算見表1-10。(質(zhì)量計算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表1-2) </p><p>　　表1-10 生白云石加入量及成分</p><p>　　其中：燒減是白云石中分解產(chǎn)生的氣體。&l

17、t;/p><p>　　4）爐襯侵蝕量：轉(zhuǎn)爐爐襯在爐渣作用下，將被侵蝕和沖刷進(jìn)入渣中，本設(shè)計中取鐵水量的0.3%，即100×0.3% = 0.3 kg ,其成分質(zhì)量計算見表1-11. (質(zhì)量計算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表1-2)</p><p>　　表1-11 爐襯侵蝕量及成分</p><p><b>　　其中： </b></p>

18、<p>　　爐襯中碳的氧化與金屬中氧化生成的CO和CO2比例相同。即：</p><p>　　[C]+1/2O2=CO：氧化產(chǎn)物CO量為：0.045×90%×28/12 =0.0945kg</p><p>　　耗氧量為：0.045×90%×16/12 = 0.054kg</p><p>　　[C]+O2=CO2：氧

19、化產(chǎn)物CO2量為：0.045×10%×44/12 = 0.0165kg</p><p>　　耗氧量為：0.0165×32/44 = 0.012kg</p><p>　　共消耗氧量=0.054+0.012 = 0.066kg</p><p><b>　　礦石侵蝕量及成分</b></p><p>

20、;　　5) 石灰加入量：根據(jù)鐵水成分，取終渣堿度R=3.8，石灰加入量計算如下：</p><p>　　∑(SiO2)=鐵水[Si]生成（SiO2）+ 爐襯、白云石、螢石、礦石帶入的（SiO2）</p><p>　　=1.5 + 0.0051 + 0.011 + 0.014+0.015 =1.545kg</p><p>　　∑(CaO)=白云石、爐襯、礦石帶入（CaO

21、）— 鐵水、礦石中S消耗CaO量</p><p>　　=1.328 + 0.00357 +0.003 —0.008-0.003×56/32=1.321kg</p><p>　　石灰加入量 = {∑w(SiO2)×R - ∑w(CaO)}/wCaO有效×100%</p><p>　　= （1.545×3.8 –1.321）/(9

22、0%– 3.8×2.3%) ×100%= 5.599 kg</p><p>　　注意：wCaO有效=w(CaO石灰)-R×w (SiO2石灰)</p><p>　　其成分質(zhì)量計算見表1-12. (質(zhì)量計算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表1-2)</p><p>　　表1-12 石灰加入量及成分</p><p>　　其中：

23、 </p><p>　　[S]+(CaO)=(CaS)+[O]</p><p>　　生成的(CaS) = 0.0045×72/32 = 0.010 kg</p><p>　　6) 渣中的鐵氧化物：對于冶煉Q235鋼，根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐渣中含∑（FeO）量，?。‵eO）= 8.25%，（Fe2O3）= 5%。</p>

24、<p>　　7）終渣總量及成分：根據(jù)表1-7~表1-12中的數(shù)據(jù)，確定終渣總量及成分，見表1-13，若不計（FeO）、（Fe2O3），由表1-13中可得：</p><p>　　CaO+MgO+SiO2+P2O5+MnO+Al2O3+CaF2+CaS</p><p>　　=6.374+1.05+1.674+0.229+0.271+0.133+0.218+0.038=9.987kg

25、</p><p>　　已知（FeO）= 8.25% ,(Fe2O3）= 5%，則其余渣應(yīng)占渣量總數(shù)的86.75%。故總渣量為9.987/86.75% = 11.512 kg</p><p>　　由此可知：（FeO）= 11.512× 8.25% = 0.950 kg,</p><p>　?。‵e2O3）= 11.512 × 5% = 0.704k

26、g。</p><p>　　由于礦石和爐襯中帶入部分（FeO）和（Fe2O3），其含量參見表1-2和1-10，實際鐵氧化物為：</p><p>　　（FeO）= 0.950— 0.143 = 0.807 kg ；其值列入表1-7.</p><p>　?。‵e2O3）= 0.704 — 0.319— 0.002= 0.383 kg .其值列入表1-7</p>

27、<p>　　表1-13 終渣總量及成分</p><p><b>　　冶煉中的吹損計算</b></p><p>　　根據(jù)假設(shè)條件，渣中鐵珠量為渣量的6%，噴濺損失為鐵水量的1%，煙塵損失為鐵水量的1.5%。故可得到：</p><p>　　渣中鐵珠量 = 11.641 × 6% = 0.698 kg</p>

28、<p>　　噴濺損失量 = 100 × 1% = 1.0 kg</p><p>　　煙塵鐵損失量 = 100 × 1.5%×（75%×56/72 + 20%×112/160）= 1.085 kg</p><p>　　元素氧化損失 =6.891 kg （見表1-7）</p><p>　　吹損總量 = 0.

29、698+ 1.0 + 1.085 + 6.891 = 9.665 kg </p><p>　　鋼水量 = 100 —9.665 = 90.335 kg .</p><p>　　1.2.3 氧氣消耗量計算</p><p>　　1）元素氧化耗氧 =7.003 kg（見表1-7）；</p><p>　　2）煙塵鐵氧化耗氧 =100×1

30、.5%（75%×16/72 + 20%×48/160）= 0.341 kg；</p><p>　　3) 爐襯中碳氧化耗氧 = 0.066kg（見表1-10下）。</p><p>　　4）爐氣自由氧含量=0.054kg</p><p>　　故總耗氧量 = 6.605 + 0.341 + 0.066 +0.054 = 7.464 kg.</p&

31、gt;<p><b>　　換算為標(biāo)準(zhǔn)體積為：</b></p><p>　　7.464×22.4/32 = 5.225 m3 </p><p>　　即冶煉100 kg 鐵水需要4.901氧氣。取氧氣利用率為80%，則冶煉1 t 鐵水的實際供氧量為：5.225/80%×10 = 65.313m3 /t</p><p&g

32、t;　　由于氧氣不純，含有0.4%的氮氣，故供氧時帶入的氮氣為：</p><p>　　7.464× 0.4% = 0.028 kg</p><p>　　其體積量為：0.028 ×22.4/28 = 0.023 m3，則冶煉 1 t 鐵水將會帶入0.023 m3的氮氣。</p><p><b>　　爐氣量及成分計算</b>&l

33、t;/p><p>　　爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣由CO、CO2、SO2、H2O、N2和自由 O2 組成。其中：</p><p>　　CO來源于鐵水和爐襯中的碳氧化；CO2來源于鐵水、爐襯中碳氧化，以及白云石和石灰石中的燒減量；SO2來源于鐵水中硫氧化；H2O來源于礦石和螢石中；N2來源于供氧時被帶入。自由O2約占爐氣總量的0.5%，即以上氣體占爐氣總量的99.5%，則爐氣總體積V∑為：</p>

34、<p>　　V∑=Vg+0.5%V∑+1/99.6(22.4/32Gs+0.5%V∑-Vx)</p><p>　　V∑= (99.6Vg+0.7Gs-Vx)/99.1=7.885 m3</p><p>　　式中 Vg----CO、CO2、SO2 和H2O各組分總體積，m3 。本計算中，其值為</p><p>　　8.369×22.4/28

35、 +2.121×22.4/44+0.008×22.4/64+0.012×22.4/18=7.793 m3</p><p>　　Gs----不計自由O2 的消耗量，kg。本計算中，其值為7.41kg(如上)</p><p>　　Vx----鐵水與石灰中的S與CaO反應(yīng)還原出的氧量，其質(zhì)量為0.002kg。</p><p>　　0.5%-

36、---爐氣中的自由氧含量。</p><p>　　99.6----由氧氣純度為99.6%轉(zhuǎn)換得來。</p><p>　　自由O2量為7.885 ×0.5% = 0.039 m3，其質(zhì)量為0.038×32/22.4 = 0.056 kg</p><p>　　表1-14 爐氣量及成分7.855</p><p>　　未加廢鋼和合

37、金時的物料平衡表</p><p>　　把以上各種物質(zhì)的總收入和總支出匯總起來，得到未加合金時的物料平衡表1-15.</p><p>　　表1-15 未加廢鋼和合金時的物料平衡表</p><p>　　計算誤差 = （收入項 — 支出項）/收入項×100% </p><p>　　= （116.113-115.353）/116.113&

38、#215;100% =0.6%</p><p>　　1.3 熱平衡計算 </p><p>　　計算所需原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（表1-16）；物料平均熱熔（表1-17）；反應(yīng)熱效應(yīng)（1-18），熔入鐵水中的元素對鐵熔點的降低值（1-19）</p><p>　　入爐料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值（表1-16）</p><p>　　注意：純鐵熔

39、點1536℃</p><p>　　表1-17 各材料的熱容（kJ/kg.K）</p><p>　　表1-18 反應(yīng)熱效應(yīng)（25℃）</p><p>　　熔入鐵水中的元素對鐵熔點的降低值（1-19）</p><p><b>　　熱收入</b></p><p>　　熱收入主要是鐵水的物理熱和元素氧化

40、的化學(xué)熱。</p><p><b>　　鐵水物理熱</b></p><p>　　鐵水凝固溫度Tf可用表達(dá)式Tf = （1539 — ∑[%i]△Ti—4）計算，，即</p><p>　　Tf = 1536 — （100×4.04 + 8×0.7+ 5×0.3 + 30×0.11 + 25×0.

41、03）— 6</p><p><b>　　=1115℃</b></p><p>　　鐵水物理熱Q物 = CsTf + Qf + Cl( T —Tf )</p><p>　　= 100×[0.745×(1115 — 25) + 218+ 0.837×（1250 —1115）] </p><p>

42、;　　= 114304.5 kJ</p><p>　　注：式中[%i]---鐵水中元素含量；</p><p>　　△Ti ----- 1%的元素使純鐵凝固溫度的降低值，參考高澤平《煉鋼工藝學(xué)》表8-20</p><p>　　Cs、Cl ---- 分別為液態(tài)、固態(tài)的熱容量，kJ/kg K，參考表1-3；</p><p>　　Tf、T --- 分

43、別為冷卻劑（生鐵）的熔點和熔池溫度，K，Tf見表1-3.</p><p>　　鐵水中元素氧化放熱和成渣熱</p><p>　　根據(jù)表1-18、表1-7、表1-12數(shù)據(jù)計算如下：</p><p>　　[C]+1/2O2=CO 3.546 ×11639 = 41271.89 kJ</p><p>　　[C]+O

44、2=CO2 0.394 ×34834 = 13724.60 kJ</p><p>　　[Si]+O2=SiO2 0.7 ×29202 = 20441.4 kJ</p><p>　　[Mn]+1/2O2=MnO 0.21 ×6594 =1740.82 kJ</p><

45、;p>　　2[P]+5/2O2=P2O5 0.099 ×18980 = 1384.74 kJ </p><p>　　[Fe]+1/2O2=FeO 0.628 × 4250 = 2669 kJ</p><p>　　[Fe]+3/2O2=Fe2O3 1.302 × 6460 = 8410.92

46、 kJ</p><p>　　SiO2+2CaO=2CaOSiO2 1.5×1620= 2430kJ</p><p>　　P2O5+4CaO=4CaO P2O5 0.227 × 4880 =1107.76J</p><p>　　總計 89851.13 kJ</

47、p><p><b>　　煙塵氧化放熱</b></p><p>　　1.5×（75%×56/72×4250 + 20%×112/160×6460）= 5075.35 kJ</p><p>　　(4) 爐襯中碳氧化放熱</p><p>　　0.3×15%（90%

48、15;11639 + 10%×34834）= 628.13 kJ</p><p>　　因此，爐內(nèi)熱收入總量為：</p><p>　　114304.5 + 89851.13 + 5075.35 + 628.13 = 209859.11 kJ</p><p>　　1.3.2 熱支出</p><p><b>　?。?）鋼水物

49、理熱</b></p><p>　　鋼水熔點Tf = 1536—（65×0.10 +5×0.09 +30×0.011 + 25×0.018）—6</p><p><b>　　= 1522 ℃</b></p><p>　　取鋼水過熱度為70℃，澆注過程溫降為50，出鋼、吹氬、運輸、鎮(zhèn)靜過程溫<

50、;/p><p>　　降為50℃。則出鋼溫度為：</p><p>　　T = 1522 + 70 + 50 + 50 = 1692 ℃</p><p><b>　　鋼水物理熱</b></p><p>　　=90.335 ×[0.699×（1522 — 25）+ 272 + 0.837×（1692—

51、1522）]</p><p>　　= 131951.70kJ</p><p><b>　　(2) 爐渣物理熱</b></p><p>　　計算時取爐渣終點溫度與鋼水溫度相同。</p><p>　　爐渣物理熱 = 11.641×[1.248×（1692 - 25）+ 209] = 26651.09kJ&

52、lt;/p><p>　　(3)生白云石分解熱</p><p>　　=2.5×（53.1%×1690 + 28.6%×1405）=3248.05 kJ</p><p><b>　　(4) 煙塵物理熱</b></p><p>　　= 1.5×[0.996×(1450 – 25)

53、+ 209] = 2442.45kJ</p><p><b>　?。?）爐氣物理熱</b></p><p>　　= 10.594×1.137×（1450 - 25）= 17164.66kJ</p><p>　　(6) 渣中鐵珠物理熱</p><p>　　= 0.698×[0.745×

54、;(1522 - 25) + 218 + 0.837×（1692 - 1522）]</p><p>　　= 1029.94 kJ</p><p>　　(7) 噴濺金屬物理熱</p><p>　　= 1×[0.699×(1522 – 25) + 272 + 0.837×(1692 - 1522)]</p><

55、p>　　= 1460.69 kJ</p><p><b>　　(8) 吹煉熱損失</b></p><p>　　吹煉過程熱損失包括爐體和爐口的熱輻射、對流、和傳導(dǎo)傳熱、冷卻水帶走熱等。在本設(shè)計中，取吹煉熱損失為熱量總收入的5%，所以吹煉過程熱損失為：</p><p>　　209859.11×5% = 10492.96 kJ<

56、/p><p><b>　?。?）廢鋼耗熱</b></p><p>　　總的熱收入減去熱支出，得到的富余熱量用加入廢鋼來調(diào)節(jié)。</p><p><b>　　富余熱量 </b></p><p>　　=209859.11-（131951.70+26651.09+ 3248.05+2442.45+17164.6

57、6+ 1029.94+1460.69+10492.96）</p><p>　　= 15417.57 kJ</p><p><b>　　1千克廢鋼熔化耗熱</b></p><p>　　= 1×[0.699×(1522 - 25) + 272 + 0.837×(1692 - 1522)]</p><

58、p>　　= 1460.69 kJ</p><p>　　則廢鋼加入量 = 15417.57/1460.69= 10.55 kg</p><p><b>　　熱平衡表</b></p><p>　　把全部熱收入和熱支出匯總，得到熱平衡表1-16</p><p><b>　　熱平衡表1-16</b>&

59、lt;/p><p>　　熱效率 =(鋼水物理熱 + 爐渣物理熱 + 廢鋼熔化熱)/熱收入×100%</p><p>　　=（131951.70 + 26651.09 + 15417.57）/209589.11×100%</p><p><b>　　= 83.77%</b></p><p>　　若不計算爐渣

60、帶走的熱量時：</p><p><b>　　熱效率　</b></p><p>　　1.4 加廢鋼和合金化后的物料平衡</p><p>　　先根據(jù)鋼種成分設(shè)定值和鐵合金成分及其收得率，計算出所加入的錳鐵和硅鐵的加入量，在計算其元素的燒損量。再將所有結(jié)果與表1-15歸類合并，即可得到總的物料平衡表。</p><p>　　

61、加廢鋼 如1.3.2計算得到冶煉100 kg鐵水需要加廢鋼10.55kg。</p><p><b>　　加合金 </b></p><p>　　錳鐵加入量 = 鋼水量×（W[]鋼種 - W[]終點）/(錳鐵含錳量×回收率)</p><p>　　=90.335× （0.5% - 0.09%）/(67.8%

62、×80%)</p><p><b>　　= 0.68 kg</b></p><p>　　硅鐵加入量 = [（W[Si]鋼種 - W[Si]終點）×加錳鐵后的鋼水量 – 錳鐵中含硅量]÷(硅鐵含硅量×回收率)</p><p>　　= [0.25% ×（90.335+0.68）- 0.5%×

63、;0.68×75%]/73%×75%</p><p><b>　　= 0.41 kg</b></p><p>　　鐵合金中元素的燒損量和產(chǎn)物量列于表1-17中</p><p>　　表1-17 鐵合金中元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量</p><p>　　注：表中脫氧量、成渣量、爐氣量的計算方法和前面一樣。</

64、p><p>　　加合金后鋼水成分如下：</p><p>　　W(C) = 0.10% + 0.040/(90.335 + 0.900) ×100% = 0.14% ；</p><p>　　W(Si) = (0.003 + 0.224) /(90.335 + 0.900) ×100% = 0.25% ；</p><p>　　W(

65、Mn) = 0.09% + (0.369+ 0.002) /(90.335 + 0.900) ×100% = 0.49% =0.5%；</p><p>　　W(P) = 0.011% + 0.002/(90.335 + 0.900) ×100% = 0.01% ；</p><p>　　W(S) = 0.018% + 0.001/(90.335 + 0.900) 

66、5;100% = 0.019% .</p><p>　　對比1.1.3冶煉鋼種及規(guī)格成分，以上結(jié)果滿足設(shè)定要求。根據(jù)以上結(jié)果作出冶煉100 kg鐵水的總物料平衡表，如表1-18所示</p><p>　　表1-18 總物料平衡表</p><p>　　計算誤差 = （116.397 –115.888）/116.397 ×100% = 0.4%</p

67、><p>　　金屬收得率 = 鋼水質(zhì)量/(鐵水+廢鋼) =92.235%</p><p><b>　　2 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計</b></p><p>　　轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的核心設(shè)備。轉(zhuǎn)爐爐型及其主要參數(shù)對轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)率、金屬收得率、爐齡等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有直接的影響，其設(shè)計是否合理也關(guān)系到冶煉工藝能否順利進(jìn)行，車間主廠房高度和轉(zhuǎn)爐配套的其他相關(guān)設(shè)備的選型

68、。</p><p><b>　　爐型的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計為180t的中型轉(zhuǎn)爐，選用筒球型轉(zhuǎn)爐。</p><p><b>　　爐容比與高徑比</b></p><p>　　2.2.1 爐容比（V/T , ）</p><p>　　爐容比是轉(zhuǎn)爐有效容積與公容

69、量的比值，主要與供氧強(qiáng)度有關(guān)，本設(shè)計選取爐容比為1</p><p>　　2.2.2 高徑比</p><p>　　高徑比是指轉(zhuǎn)爐爐殼總高度與爐殼外徑的比值，是作為爐型設(shè)計的校核數(shù)據(jù)。在1.35-1.65之間。由下面計算出為1.47</p><p><b>　　轉(zhuǎn)爐主要尺寸的確定</b></p><p>　　2.3.1

70、熔池尺寸</p><p><b>　　（1）熔池直徑D</b></p><p>　　熔池直徑是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時金屬液面的直徑。可根據(jù)公式求得，其中：</p><p>　　G ——新爐金屬裝入量，t；（取公稱容量）</p><p>　　t ——吹氧時間，min，取16min</p><p>　

71、　K——比例系數(shù)，取1.60</p><p>　　則熔池直徑＝1.6×√（180÷16）＝5.37m</p><p>　　熔池深度是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時，從金屬液面到爐底的深度。對于筒球型熔池，取球缺體半徑R = 1.1D = 6272mm，此時熔池體積與熔池直徑存在如下關(guān)系：，即。</p><p>　　熔池體積 = 裝入量/比重 =180/6

72、.8 =26.47（假設(shè)鋼水比重6.8）</p><p>　　則熔池深度＝（26.47+0.033×5.373）/（0.665×5.372）＝1.65m</p><p><b>　　爐帽尺寸</b></p><p><b>　　爐帽傾角</b></p><p>　　傾角過小，爐帽

73、內(nèi)襯不穩(wěn)定，容易倒塌；過大則出鋼時容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。在本設(shè)計中取 = 60°.</p><p><b>　　爐口直徑d0</b></p><p>　　本設(shè)計中取爐口直徑為熔池直徑的48%，即d0 = 5.37×48% = 2.578m </p><p><b>　　爐帽高度H帽</b><

74、;/p><p>　　取爐口上部直線段高度H口 = 350 mm，則爐帽高度為：</p><p>　　H帽 = = 1/2（5.37 —2.578）tan60°+ 0.35 = 2.768m</p><p><b>　　爐身尺寸</b></p><p><b>　　爐身直徑</b></p&

75、gt;<p>　　轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。其直徑與熔池直徑一致，即為D。</p><p><b>　　爐身高度H身</b></p><p><b>　　H身 = </b></p><p>　　式中 、 、——分別為爐身、爐帽、熔池的容積。其中：</p><p>

76、<b>　　=</b></p><p>　　——轉(zhuǎn)爐有效容積，為、 、三者之和，取決于容量和爐容比。 = 爐容比×G。</p><p>　　根據(jù)已得的數(shù)據(jù)，則有：</p><p>　　= 爐容比×G = 1×180 =180 </p><p>　　=0.262（2.768-0.35）（5

77、.372 +5.37×2.578+2.5782）+0.785×2.5782 × 0.35 = 31.249 </p><p>　　由此，則有爐身高度為：</p><p><b>　　H身 = </b></p><p><b>　　= 5.402m </b></p><p&

78、gt;　　2.3.4 出鋼口尺寸</p><p>　　出鋼口內(nèi)口一般設(shè)在爐帽與爐身交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時其位置最低，便于鋼水全部出凈。</p><p>　?。?） 出鋼口中心線水平傾角 </p><p>　　為了縮短出鋼口長度，以利于維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉(zhuǎn)爐出鋼口中心線水平傾角趨于減小，本設(shè)計中取 = 20°.</p>&l

79、t;p>　　(2) 出鋼口直徑d出</p><p>　　出鋼口直徑?jīng)Q定出鋼時間，因此隨爐子容量而定?？捎萌缦陆?jīng)驗公式確定：</p><p>　　= =19.442 cm</p><p>　　式中 G——轉(zhuǎn)爐公稱容量，t 。</p><p>　　則在本設(shè)計中，出鋼口直徑為：</p><p><b>　

80、　= 0.19m</b></p><p>　　(3) 出鋼口襯磚外徑和出鋼口長度</p><p>　　取出鋼口襯磚外徑為出鋼口直徑的6倍，即為：0.19×6 = 1.14m</p><p>　　取出鋼口長度為其直徑的7倍，即為：0.19×7 =1.53m</p><p><b>　　(4)驗算高徑比

81、</b></p><p>　　經(jīng)計算： ＝爐身高＋熔池深度＋爐帽高度</p><p>　?。撞繝t襯厚度＋底部爐殼鋼板</p><p>　?。?.402+1.65+2.768+0.62+0.07＝10.51m</p><p>　　＝熔池直徑＋爐身加料側(cè)爐襯厚度＋爐身出鋼側(cè)爐襯厚度</p><p><b

82、>　　＋爐身鋼板厚度×2</b></p><p>　?。?.37+0.130+0.750+0.130+0.650+0.01×2</p><p><b>　　所以＝7.173m</b></p><p>　　10.51/7.173=1.47 因1.35< 1.47 <1.65所以符合要求的范圍

83、。由上述數(shù)據(jù)可畫出轉(zhuǎn)爐爐型圖。</p><p><b>　　爐襯</b></p><p><b>　　爐襯材質(zhì)的選擇</b></p><p>　　目前常用的工作層襯磚有：瀝青結(jié)合鎂磚，含碳量為5～6%；燒成浸漬鎂磚，含碳量為2%左右；焦油或瀝青結(jié)合的白云石磚，含碳量約2%；瀝青或樹脂結(jié)合的白云石碳磚，含碳量為7～15%；瀝

84、青或樹脂結(jié)合的鎂碳磚（加入或不加防氧化劑），含碳量通常為10～25%。</p><p>　　現(xiàn)在，氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯材質(zhì)普遍使用鎂碳磚，爐齡有明顯提高。但由于鎂碳磚成本較高，因此一般只將其用在諸如耳軸區(qū)、渣線等爐襯易損部位，即爐襯工作層采用均衡爐襯，綜合砌爐。</p><p>　　爐襯的組成和厚度的確定</p><p>　　通常爐襯由永久層、填充層和工作層組成，也有的轉(zhuǎn)爐

85、不設(shè)填充層。在本設(shè)計中不設(shè)填充層。</p><p>　　永久層緊貼爐殼，修爐時不予拆除。其主要作用是保護(hù)爐殼，用鎂磚砌筑。</p><p>　　工作層是與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件苛刻，設(shè)計中用鎂碳磚砌筑。</p><p>　　各層厚度參考高澤平《煉鋼設(shè)備及車間設(shè)計》表3-1，設(shè)計中取值見表2-1：</p><p>　　表2-1

86、 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度取值</p><p><b>　　爐殼</b></p><p>　　爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成，常用材質(zhì)有16Mn 、15MnTi 、14MnNb等，爐殼的材質(zhì)力求抗蠕變強(qiáng)度高、焊接性能又好的材料。本設(shè)計采用鍋爐鋼板制作爐殼。選用16Mn制作爐殼。</p><p>　　表3-3爐殼鋼板厚度的確定</p>

87、<p>　　備注： ：爐帽鋼板厚度； ：爐身鋼板厚度 ：爐底鋼板厚度 ：爐殼外徑</p><p>　　因為轉(zhuǎn)爐為180噸＞30噸，</p><p>　　所以選擇 ＝0.01×＝71.7mm</p><p>　?。?.8×＝57.36mm</p><p>　?。?×＝71.7mm</

88、p><p>　　所以：爐帽鋼板57.36mm、爐身鋼板71.7mm、爐底鋼板71.7mm</p><p>　　3.4.2 支承裝置</p><p>　　托圈選取大型轉(zhuǎn)爐剖分式焊接托圈，爐殼與托圈的連接選用吊掛式連接裝置。耳軸要受多種負(fù)荷的作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。該處耳軸選用合金鋼，且耳軸直徑為800mm，耳軸軸承采用雙列向心滾子軸承，耳軸與托圈的連接采用法蘭螺栓

89、連接。</p><p>　　表3-4不同容量轉(zhuǎn)爐的耳軸直徑</p><p>　　3.4.3 傾動裝置</p><p>　　⑴傾動速度：采用無級調(diào)速，轉(zhuǎn)速為 0.15—1.5r/min 。 </p><p><b>　?、苾A動力矩： </b></p><p>　?、嵌S位置：應(yīng)兼顧安全性和經(jīng)濟(jì)性

90、，必須滿足以下條件：</p><p><b>　?、葍A動機(jī)構(gòu)類型：</b></p><p>　　本設(shè)計采用懸掛式，優(yōu)點是設(shè)備輕，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少。</p><p>　　3.5氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐供氧系統(tǒng)</p><p>　　氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的供氧系統(tǒng)一般由制氧機(jī)，加壓機(jī)，中間儲氧罐，輸氧管，控制閘門，測量儀表，及噴槍主要

91、設(shè)備組成。</p><p><b>　　3.6底吹元件</b></p><p>　　本設(shè)計為增加廢鋼型頂?shù)讖?fù)合吹煉法。不僅在轉(zhuǎn)爐底部布置噴吹惰性氣體或中性氣體N2來加強(qiáng)攪拌，還考慮在轉(zhuǎn)爐底部噴吹小部分燃料與氧氣。為爐膛提供更多熱量，補(bǔ)償廢鋼加入所吸收的熱量，使轉(zhuǎn)爐冶能夠煉順利進(jìn)行。</p><p><b>　　(1) 底氣用量<

92、/b></p><p>　　在底部吹N2、Ar、CO2等氣體時，供氣強(qiáng)度小于0.03 m3/（t·min），其冶金特點接近頂吹法；達(dá)到0.2～0.3m3/（t·min），則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達(dá)到足夠的攪拌強(qiáng)度。最大供氣強(qiáng)度一般不超過0.3 m3/（t·min）。全程吹A(chǔ)r，成本太高；全程吹N2，又會增加鋼中的氮。所以，本設(shè)計采用底部全程供氣，但是前期吹N2，末期再改

93、吹A(chǔ)r；供氣強(qiáng)度為0.2 m3/(t·min)。</p><p><b>　　(2) 供氣構(gòu)件</b></p><p>　　根據(jù)本設(shè)計的底部噴吹N2和Ar，選擇磚型供氣元件，且為彌散型透氣磚。</p><p><b>　　個人總結(jié)</b></p><p>　　為期兩周的煉鋼課程設(shè)計結(jié)束了，

94、在此過程中，我通過查閱大量資料，咨詢老師，以及不懈的努力，最終按照指導(dǎo)老師的要求逐步完善設(shè)計方案，對指導(dǎo)老師提出的問題進(jìn)行了詳細(xì)的修改。較好地完成了設(shè)計任務(wù)。不僅培養(yǎng)了我們大學(xué)生獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。</p><p>　　這次課程設(shè)計，由于

95、理論知識的不足，再加上平時沒有什么設(shè)計經(jīng)驗，一開始有些茫然，不知從何入手。但在老師和同學(xué)的指導(dǎo)幫助下，使我順利完成了設(shè)計。設(shè)計過程中我們遇到了很多的困難，當(dāng)我們盡自己最大的努力去克服后，會突然發(fā)現(xiàn)我們會收獲很多。課程設(shè)計不僅是對自己前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己學(xué)習(xí)能力的一種提高。</p><p>　　最后還是要感謝一下我們的指導(dǎo)老師*老師對我們的細(xì)心指導(dǎo)，和同學(xué)的熱情幫助。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，

96、也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響，它使我受益匪淺</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 鄭沛然. 煉鋼學(xué). 北京：冶金工業(yè)出版社，1994.</p><p>　　[2] 王令福. 煉鋼廠設(shè)計原理. 北京：冶金工業(yè)出版社，2009.&l

97、t;/p><p>　　[3] 李傳薪. 煉鋼廠設(shè)計原理（下冊）. 北京：冶金工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[4] 潘毓淳. 煉鋼機(jī)械 . 北京：冶金工業(yè)出版社，1992.</p><p>　　[5] 高澤平. 煉鋼工藝學(xué). 北京：冶金工業(yè)出版社，2010.</p><p>　　[6] 王雅貞. 氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐