年产435万吨良坯的三吹二制氧气顶底复吹转炉炼钢车间设计(编辑修改稿)

年产435万吨良坯的三吹二制氧气顶底复吹转炉炼钢车间设计(编辑修改稿)内容摘要：

） ]} = 即废钢比为： 247。 （ 100+） 100%=% 将热平衡计算结果列于表 27，如下。 由此可计算热效率。 热效率 η=（钢水物理热 +炉渣物理热 +废钢吸热） /热收入总量 100% =（ Qg+Qr+Qf） /Qs100% =（ ++） /100% =% 若不计算炉渣带走的热量在内时： 热效率 η=（钢水物理热 ++废钢吸热） /热收入总量 100% =（ Qg+ Qf） /Qs100% =（ +） /100% =% 表 27 热平衡表 收 入 支 出 项 目 热量 /kJ % 项 目 热量 /kJ % 铁水物理热 钢水物理热 元素氧化热和成渣热 炉渣物理热 其中 C 氧化 废钢吸热 Si氧化 炉气物理热 Mn 氧化 烟尘物理热 P 氧化 渣中铁珠物理热 Fe 氧化 喷溅金属物理 热 SiO2 成渣 轻烧白云石分 解热 P2O5 成渣 热损失 烟尘氧化热 炉衬中碳的氧化热 合 计 合 计 16 应当指出，加入铁合金进行脱氧和合金化，会对热平衡数据产生一定的影响。 对转炉用一般生铁冶炼低碳钢来说，所用铁合金种类有限，数量也不多。 经计算，热收入部分约占总热收入的 %~%，热支出部分约占总热支出的 %~%，二者基本持平。 17 3 转炉炉型设计及计算 转炉炉型及其选择 转炉由炉帽、炉身、炉底三部分组成，转炉炉型是指由上述三部分组成的炉衬内部空间的几何形状。 由于炉帽和炉身的形状没有变化，所以通常按熔池形状将转炉炉型分为筒球型、锥球型和截锥型三种。 炉型的选择往往与转炉的容量有关。 （ 1）筒球型。 熔池由球缺体和圆柱体两部分组成。 炉型形状简单，砌筑方便，炉壳容易制作，我国最新新颁布的 YB9058— 92《炼钢工艺设计技术规定》提出：≧ 150t的转炉采用筒球型死炉底。 （ 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。 炉型构造比较简单，平的熔池底较球型底容易砌筑。 在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深，因此不适用于大容量转炉，我国 30t 以下的转炉采用较多，新制订的技术规定提出“≤ 100t 转炉一般采用截锥型活炉底”。 根据要求，本设计为年产 435 万吨三吹二制转炉车间， （ 1）计算年出钢炉数 N，如下： N=121440TT =13651440T  炉 数 /每年 () 式中 T1 —— 每炉钢的平均冶炼时间， min/炉，该数值可参考表 31 T2 —— 年有效作业天数， d 1440—— 年非生产天数， d 365—— 一年的日历天数， d —— 转炉作业率， %，如下公式 18  =3652T 100%= 365365 3T 100% 转炉与连铸机相配合，全连铸时，  =80%～ 90%，本车间取  =85%。 T1 按表 31 取 40min。 则： N= 40 %853651440  =11169 炉 /年 表 31 氧气转炉平均冶炼时间 公称容量 /t 15 30 50 100~120 150 200 250 300 平均供氧时间 /min 12~14 14~15 15~16 16~18 18~19 19~20 20~21 21~22 平均冶炼时间 /min 25~28 28~30 30~33 33~36 36~38 38~40 40~42 42~45 （ 2）转炉公称容量 车间年产钢水量 =nNq () 式中 n—— 车间吹炼炉座数，本设计中经常吹炼转炉座数为两座，采用三吹二制。 q—— 转炉公称容量， 则 q= nN年产钢水量 = 1116924350000 = 考虑到钢厂的发展空间，本设计中将转炉的公称容量去为 200t，炉型选择上选择筒球型炉型。 转炉熔池尺寸的确定 转炉炉型的各部分尺寸，主要是通过总结现有转炉的实际情况，结合一些经验公式并通过模型试验来确定。 （ 1）熔池直径 D。 熔池直径指转炉熔池在平静状态下金属液面的直径。 它主要与金属装入量和吹氧时间有关。 以下为计算熔池直径的经验公式： tGkD () 式中， D—— 熔池直径， m； G—— 新炉金属装入量， t，可取公称容量； K—— 比例系数，参照表 32 确定； t —— 平均每炉钢纯吹氧时间， min，参照表 33 确定。 19 表 32 不同吨位下的 K值 转炉吨位 /t 30 30~100 100 备注 K ~ ~ ~ 大容量取下限，小容量取上限 表 33 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 (12~16) 32~38 (14~18) 38~45 (16~20) 结合供氧强度，铁水成分和所炼钢种等具体条件确定。 查表，取 K=， t=20min，又已知 G=200t，则 53 3 0  TGkDmm （ 2）筒球型熔池深度 h的确定 : 2 D DVh C  () 熔池体积 Vc =G/ = 其中  =则 1 5 8 9 4 23  h mm 熔池的穿透深度： h穿 =( 6Tq2o ) （ ） 式中 T—— 转炉容量，此处为 200t q 2o —— 供氧强度， m3 /（ t min） 6—— 氧枪喷头孔数 q 2o =m in /m 3吹氧时间吨钢耗氧量 t=2055 = /（ t min） （ ） 则 h穿 =1145mm，它小于熔池的深度 h，则说明熔池深度合格。 （ 3）筒球型球缺体半径 R 的 确定 .  DR 4800mm 20 炉帽尺寸的确定 （ 1） 炉口直径 dD， 在满足顺利兑铁水和加废钢的前提下 ，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。 本炉炉口直径为： dD =48%D=48%5330=2560mm （ 2） 炉帽倾角 : 炉帽倾角θ 选取原则：便于炉气逐渐收缩逸出，减少炉气对炉帽衬砖的冲刷侵蚀；使帽锥各层砖逐渐收缩，缩短砌砖的错台长度，增加砌砖的稳定性。 如果角度值过大，砌砖错台太长容易脱落。 目前倾角多为 60176。 177。 3176。 ，本设计 取 60 . （ 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 =300~400mm的直线段。 本炉取 H 口 =300mm。 关于炉帽高度有如下公式： H 帽 = 21 （ DdD ） tanθ+H 口 （ ） 代入数据计算得： H帽 = 21 （ 53302560） tan60176。 +300=2700mm 炉 帽总容积 V 帽 为： V 帽 =（ π/12） （ H 帽 H 口 ） （ D2+D d D + dD 2） +（ π/4） d D 2H 口 （ ） =（ π/12） （ ） （ ++） +（ π/4） = 在炉口处设置水箱试水冷炉口。 炉容比及炉身尺寸的确定 炉容比是指转炉有效容积 Vt 与公称容量 G 之比值 Vt/G（ m3/t）。 Vt 是炉帽、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，为了减少喷溅或溢渣损失，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，炉容比有所减少。 转炉新砌炉衬的炉容比 推荐值为 ~，大转炉取下限，小转炉取上限。 本次设计中，取炉容比为： Vt/G= m3/t 由选定的炉容比为 ，可求出炉子的总容积为： V 总 =200=180m3； 21 则可得出炉身容积： V 身 =180 池V 帽V == 求出炉身容积，则可算得炉身高度： H 身 =（ 4V身） /（ πD2） =（ 4） /（ π） =5355m， () 则炉型内高可算出： H 内 =H 帽 +H 身 +h=2700+5355+1585=9640mm。 () 出钢口尺寸的确定 出钢口尺寸一般都设在炉帽与炉身的交界处，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）出钢口直径 d 出。 出钢口直径决定出钢时间，随炉子容量不同而异。 出钢时间通常为 2 至 8 分钟。 时间缩短（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。 通常按下面的公式来确定： d 出 =（ 63+） 1/2 （ ） 式中 G 为转炉公称容量， t。 在式（ ）中代入数据计算，得 d 出 =（ 63+200） 1/2==。 （ 2）出钢口中心线水平倾角 β。 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，大型转炉的 β趋于减小。 国外不少转炉采用了 0176。 ，国内转炉多为 45176。 以下。 从实际情况考虑，本炉倾角β取 o30 (3)出钢口炉衬外径 STd =6出d=1220mm (4)出钢口长度 出dLT 7 =1420mm 炉衬厚度的 确定 通常炉衬由永久层、填充层、工作层组成。 有些转炉则在永久层和炉壳钢板之间夹有一层石棉板绝热层。 永久层紧贴炉壳（无绝热层时），修炉时一般不予拆除。 其主要作用是保护炉壳。 该层常用镁砖砌筑。 填充层介于永久层和工作层之间，一般用焦油镁砂捣打而成。 其主要作用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。 工作层是指与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件极其苛刻，目前多用镁 22 碳砖和焦油白云砖综合砌筑。 炉帽可用二步煅烧镁砖，也可根据具体条件选用其它材质。 转炉各部位的炉衬厚度设计参考值如表 34所示。 表 34 转炉炉衬厚度设计参考值 炉衬各部分名称 转炉容量 /t 100 100200 200 炉帽 永久层厚度 /mm 60115 115150 115150 工作层厚度 /mm 400600 500600 550650 炉身（加料侧） 永久层厚度 /mm 115150 115200 115200 工作层厚度 /mm 550700 700800 750850 炉身（出钢侧） 永久层厚度 /mm 115150 115200 115200 工作层厚度 /mm 500650 600700 650700 炉底 永久层厚度 /mm 300450 350450 350450 工作层厚度 /mm 550600 600650 600750 砌筑转炉炉衬选择砖型时应考虑以下一些原则： （ 1）在可能条件下，尽量选用大砖，以减少砖缝，还可以提高筑炉速度，减轻劳动强度； （ 2）力争砌筑过程中不打或少打砖，以提高砖的利用率和保证砖的砌筑质量； （ 3）出钢口用高压整体成型专用砖，更换方便、快捷；炉底用带弧形的异型砖； （ 4）尽量减少砖型种类。 根据表 34和公称 容量，对炉衬厚度进行选择： 炉身工作层厚度出钢侧 650mm，加料侧 700mm,。