氧气顶吹转炉设计
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转炉设计
1 转炉炉型选型设计及相关参数计算1转炉炉型设计1.1.1炉型选择氧气顶底复吹转炉是20世纪70年代中、后期，开始研究的一项新炼钢工艺。
其优越性在于炉子的高宽比略小于顶吹转炉却又大于底吹转炉，略呈矮胖型；炉底一般为平底，以便设置底部喷口。
综合以上特点选用转炉炉型为锥球型(适用于中小型转炉见图1-1)。
图1-1 常见转炉炉型(a)筒球型； (b)锥球型； (c)截锥型1.1.2主要参数的确定本设计选用氧气顶吹转炉(公称容量50t)。
(1) 炉容比炉容比系指转炉有效容积与公称容量之比值。
转炉炉容比主要与供氧强度有关，与炉容量关系不大。
从目前实际情况来看，转炉炉容比一般取0.9~1.05m3/t。
本设计取炉容比为1.05m3/t。
(2) 高径比转炉高径比，通常取 1.35～1.65。
小炉子取上限，大炉子取下限。
本设计取高径比：1.40。
(3) 熔池直径D 可按以下经验公式确定：tGKD = (1-1) 式中 D ——熔池直径，m ；G ——新炉金属装入量，t ，可取公称容量； K ——系数，参见表1-1；t ——平均每炉钢纯吹氧时间，min ，参见表1-2。
注：括号内数系吹氧时间参考值。
设计中转炉的公称容量为50t ，取K 为1.85，t 取15min 。
可得：38.3155085.1==D m (4) 熔池深度h锥球型熔池倒锥度一般为12°~30°，当球缺体半径R=1.1D 时，球缺体高h 1=0.09D 的设计较多。
熔池体积和熔池直径D 及熔池深度h 有如下的关系：23665.0033.0D D V h +=池 (1-2)由池V G 1ρ=可得：09.705.7501===ρGV 池(m 3) 将池V 代入式(7-2)得：98.038.3665.038.3033.009.7665.0033.02323=⨯⨯+=+=D D V h 池(m)(5) 炉身高度身H转炉炉帽以下，熔池面以上的圆柱体部分称为炉身。
氧气顶吹转炉设计
氧气顶吹转炉设计姓名XXX学号XXXX冶金工程XXXX材料科学与工程学院目录1.原始条件------------------------------32.炉型选择------------------------------33.炉容比的确定------------------------34.熔池直径的计算---------------------45.炉帽尺寸的确定---------------------66.炉身尺寸的确定---------------------67.出钢口尺寸的确定------------------78.炉衬厚度确定------------------------89.炉壳厚度的确定---------------------910.验算高宽比---------------------------9氧气顶吹转炉设计1. 原始条件炉子平均出钢量为50t ，钢水收得率为92％，最大废钢比取20％，采用废钢矿石法冷却；铁水采用P08低磷生铁；氧枪采用五孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0MPa 。
2. 炉型选择根据初始条件采用筒球型作为设计炉型。
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。
有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。
和相同体积的筒球型相比，锥球型熔池比较深，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P ，S 。
我国的中小型转炉普遍采用这种炉型。
3. 炉容比的确定炉容比是指转炉有效容积V t 与公称容量G 的比值V t /G(m 3/t)。
V t 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。
120t氧气顶吹转炉炉体及氧枪设计
000本科毕业设计（论文）摘要摘要本设计是根据含钒钛半钢转炉的冶炼特点，主要进行120t氧气顶吹转炉炉型和氧枪的设计。
设计中相关参数的选择参照了攀钢及国内外的120t转炉一些成功设计经验。
通过炼钢工艺的计算，包括炼钢配料计算、物料平衡计算、热平衡计算，在此基础上进一步进行了转炉炉型与尺寸和氧枪结构设计。
设计中采用了四孔喷头。
得到转炉体全高为9.771m，转炉外径为6.982m，高宽比为1.40，符合转炉设计要求。
得到了氧枪的高度为16.157m，氧枪的行程为12.887m。
利用CAD绘图软件得到了转炉炉型图和氧枪结构图，设计结果对提高转炉冶炼技术经济指标具有一定指导意义。
结果表明，设计较为合理。
关键词配料计算，转炉，氧枪ABSTRACTThe inner mould of 120t oxygen top-blown converter and oxygen launce are designed based on the smelting characteristics of self-steel bearing vanadium and titanium in converter. The corretative parameters used in the design are referred to the 120t converter experience in Pangang and overseas.After the process calculations including burden, material balance and heat balance are finished, the inner mould of 120t oxygen top-blown converter and oxygen launce framework are designed. Four-hole nozzle used in the oxygen launce. The results of BOF dimension designed are obtained as follows: height 9.771m, outer diameter 6.982m, ratio of height and width 1.40 which can meet requirements. The height of the oxygen lance designed is 16.157m and lance stroke 12.887m.The drawing of 120t oxygen top-blown converter and oxygen launce obtained by CAD design are done. The results show that the design is comparatively reasonable.Keywords burden calculation, converter, oxygen lance目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论............................................................................................ 错误！未定义书签。
30T氧气顶吹转炉主体设备及倾动机构的设计
ห้องสมุดไป่ตู้
转炉倾动机构的种类及选用方式
种类 结构 末级大齿轮安 装在托圈的耳 轴上，其余都 安装在地基上 末级大小齿轮 通过减速器箱 体悬挂在耳轴 上，其余都安 装在地基上 整套传动装置 全部悬挂在耳 轴外伸端上 优点 缺点
落地式
结构简单
占地面积很大 而且易损坏
半悬挂式
占地面积比较 小
结构较复杂
全悬挂式
结构紧凑、占 地面积少、运 转安全可靠
加工安装较复 杂
倾动机构参数
低速 0.1转/分 倾动转速 高速 1转/分 速度控制方式 可控硅直流调压控制
数量 电动机 功率 转速
倾动力矩 倾动角度 速比
4台直流电动机 75千瓦（额定功率） 750r/min（额定转速）
最大120吨力*米 ±360° 1071.4
谢谢
电动机的选择
•
η——倾动机械的总效率
其中包括：齿轮传动效率，取值为0.93；耳轴轴承传动效率，取值
0.98 ； 联轴器的效率，取值0.99；其它传动原件的机械效率，取值0.97
最终总效率为0.711
• • 经计算电动机的总功率为49.98KW 由于本设计中电动机起、制动频繁，预取电动机功率为总功率的
30T氧气顶吹转炉主体设 备及倾动机构的设计
炉型参数
• • • • • • • • 熔池直径 2.91m 球缺半径 3.5m 炉口直径 1.3m 出钢口直径 102mm 炉壳外径 4.34m 炉高 6.07m H/D 1.4 V/T 1.0
电动机的选择
• 首先确定转炉的转速：高速，1转/分（正常回转时）；低速，0.1 转/分（出钢时）
•
•
转炉电动机功率：
N KM max n / 975
转炉倾动机构的种类及选用方式
种类 结构 末级大齿轮安 装在托圈的耳 轴上，其余都 安装在地基上 末级大小齿轮 通过减速器箱 体悬挂在耳轴 上，其余都安 装在地基上 整套传动装置 全部悬挂在耳 轴外伸端上 优点 缺点
落地式
结构简单
占地面积很大 而且易损坏
半悬挂式
占地面积比较 小
结构较复杂
全悬挂式
结构紧凑、占 地面积少、运 转安全可靠
加工安装较复 杂
倾动机构参数
低速 0.1转/分 倾动转速 高速 1转/分 速度控制方式 可控硅直流调压控制
数量 电动机 功率 转速
倾动力矩 倾动角度 速比
4台直流电动机 75千瓦（额定功率） 750r/min（额定转速）
最大120吨力*米 ±360° 1071.4
谢谢
电动机的选择
•
η——倾动机械的总效率
其中包括：齿轮传动效率，取值为0.93；耳轴轴承传动效率，取值
0.98 ； 联轴器的效率，取值0.99；其它传动原件的机械效率，取值0.97
最终总效率为0.711
• • 经计算电动机的总功率为49.98KW 由于本设计中电动机起、制动频繁，预取电动机功率为总功率的
30T氧气顶吹转炉主体设 备及倾动机构的设计
炉型参数
• • • • • • • • 熔池直径 2.91m 球缺半径 3.5m 炉口直径 1.3m 出钢口直径 102mm 炉壳外径 4.34m 炉高 6.07m H/D 1.4 V/T 1.0
电动机的选择
• 首先确定转炉的转速：高速，1转/分（正常回转时）；低速，0.1 转/分（出钢时）
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转炉电动机功率：
N KM max n / 975
250T氧气顶吹转炉主体设备设计及支撑机构设计详解
本科毕业设计（论文）250T氧气顶吹转炉主体设备设计及支撑机构设计xx燕山大学里仁学院2015年6月燕山大学里仁学院本科毕业设计（论文）课题名称：250T氧气顶吹转炉主体设备设计及支撑机构设计系别：机械工程系年级专业：冶炼11-3班学生姓名： xx指导教师：许xx完成日期： 2015年6月燕山大学里仁学院毕业设计（论文）任务书摘要氧气顶吹转炉主体设备是实现炼钢工艺操作的主体设备，它由炉体、炉体支撑系统、炉体倾动机构以及炉体与托圈联接装置等组成。
本次设计针对250T氧气顶吹转炉主体设备和支撑机构进行。
炉体采用A型炉（即锥球型），活炉帽死炉底结构；托圈采用整体式托圈结构，其断面形状选择矩形断面；炉体倾动力矩的计算利用Solidworks 软件绘制实体从而得到炉体、炉液的重心和重量，结合计算公式进行计算；为保证转炉在倾动过程中的安全性，最佳耳轴位置的确定利用全正力矩原则进行；炉体支撑系统选用耳轴与耳轴轴承座的支承方式；倾动机构选用带有扭力杆式缓冲装置的四点才啮合全悬挂式倾动机构；炉体与托圈联接装置采用活节螺栓与止动托座配合的连接结构。
同时对250T氧气顶吹转炉的主体设备和支撑装置中的各个部分进行工作原理的分析和结构设计。
并且针对其工作状况和受力情况等进行理论分析和校核。
关键字氧气顶吹转炉主体设备；倾动机构；支撑装置AbstractThe main equipment in oxygen top-blown converter Is the realization of the main equipment in bof steelmaking process the body of the equipment operation, and it is supported by furnace, furnace system, furnace tilting mechanism, as well as linkage and coil, furnace lining, etc. The design for the main equipment in 250 t oxygen top-blown converter and tilting mechanism.Furnace adopt type A furnace (namely cone ball type), live hat die hearth furnace structure; Supporting ring with the ring structure, the cross section shape select rectangle cross section; Furnace tilting torque calculation using Solidworks software rendering entities to get the center of gravity and weight of the furnace, furnace, combined with the formula to calculate; In order to ensure the safety in the process of converter in tilting, best trunnion position using the principle of positive moment; Furnace body support system selects the trunnion and trunnion bearing supporting way; Tilting mechanism with torsion bar used buffer device only four meshing full suspension type tilting mechanism; Furnace body and supporting ring connection device adopts eyelet bolt and retaining bracket with the connection of the structure.At the same time for 250 t oxygen top-blown converter of the individual parts of the body of the equipment and the connecting device for the analysis of the working principle and structure design. And for its working condition and stress distribution of the theory analysis and checking.Keyword The main equipment in oxygen top-blown converter ；Tilting mechanism ；support device目录摘要 .................................................................................................. 错误!未定义书签。
5 氧气转炉设计与车间设计-顶底复吹转炉设计
2.5.1 炉型主要参数及尺寸的确定
D （3）炉子尺寸的计算 D底 1）熔池直径的计算 根据我国设计部门推荐熔池直径，通常取熔池液面线 与截锥部分平齐，则 D底 (0.65 0.85) D
Vc= K1h D2， Vc= T/ρ，故T/ρ = K1h D2，则
D底-熔池底直径；T-转炉公称容量； K1、 K2-系数 见P30表2-9；h-熔池深度
对弱搅拌型，底吹气体采用氮气，会使钢中氮的含量 增加，这对要求含氮量低的钢水是不适宜的; 措施：吹炼前期(2/3时间段)吹氮，后期(1/3时间段)吹 氩，这样既可节省氩气又不致使钢中含氮量有明显增 加。 对于强搅拌型，采用顶底复合吹氧时，关键在于调节 顶吹与底吹氧气的流量比，以控制渣中氧化铁的含量； 顶底复合吹氧转炉炉内产生两个火点区，即下部火点 区和上部火点区： 下部火点区 可使由炉底吹入的氧气在氧气喷嘴周围 形成高温反应区，而进入高温反应区的氧气会剧烈膨 胀引起该区的过热金属对流，从而加剧熔池搅拌，进 而促进熔池脱碳。 上部点火区 主要促进熔渣的形成和脱碳反应。
类型
低压复吹 中压复吹 底部供气总管压力 MPa ≤2.5 2.5-3.0
代表性技术
容易堵塞，已经被淘汰 新日铁LD-CB法、日本钢管NK-CB法 日本川崎的LD-KGC法，底部供气强度可 以达到3.0 Nm3/t.min,吹炼效果好，设备 费用及运转费用比LD-CB法高；
高压复吹
6
3.0-5.0
2.5 顶底复吹转炉炉型及其主要参数
顶底复吹转炉吹炼工艺特点
反应速度快，热效率高，可实现炉内二次燃烧； 吹炼后期强化熔池搅拌，使钢—渣反应接近平衡； 保持顶吹转炉成渣速度快和底吹转炉吹炼平稳的双重优点； 由于搅拌力增强，进一步提高了钢水中的残锰量，提高了熔 池脱磷脱硫的冶金效果； 为了解顶底复吹炼转炉熔池的搅拌效果，同时使用两支副枪 在两个顶吹和顶底复吹熔池的不同点进行测温取样实验的结果 表明：顶吹转炉吹炼熔池中，含碳量为0.2％以下的低碳区内， 偏差值最大可为±0.07％；而在顶底复合吹炼中，即使在高碳 区内偏差值仅处于± 0.02%范围内，足见碳含量的分布均匀程 度在顶底复合吹炼法中大有改善，复合吹炼法的熔池温度均匀 化也有同样的良好效果。 改善了渣－钢的平衡条件，避免冶炼低碳钢(C=0.01~0.02%) 钢渣的过氧化；
180t顶吹氧转炉炉型设计 (正文部分)
顶吹转炉炼钢的习惯称呼。但美国矿冶工程师协会(AIME)主持编写的权威著作 《BOFSteelmaking》中明确承认丢勒尔(Durrer)在开发氧气转炉炼钢上的贡献。
1.3.3 氧气顶吹转炉技术在日本
日本对于发展氧气转炉炼钢非常关注，先经过多次考察，在 1951 年用 5t 钢包改造的试验装置进行试验(包括空气侧吹的试验)后， 决心向沃埃施特和阿尔 派(现已合并为奥钢联 VAI)购买专利特许权，于 1957 年在八幡建设第一个 LD 车 间，到 1963 年其 LD 钢产量 662t 超过平炉钢。1978 年关闭所有的平炉，前后仅 历 20 年。日本对顶吹转炉炼钢理论研究、扩大炼钢品种、改进炉衬耐火材料和 提高炉龄、炉气回收技术、用副枪测取冶炼信息和计算机自动控制、分解炼钢操 作功能使转炉冶炼更加简化、 配合连铸机实现全连铸炼钢生产等方面，均进行了 深入研究和技术创新。日本已成为氧气转炉炼钢技术最发达的国家。
1.3.4 氧气顶吹转炉技术在中国
20 世纪 50 年代中期，中国有科学家大力提倡发展氧气转炉炼钢，北京钢铁 研究总院、 中国科学院化工冶金研究所、北京钢铁学院(北京科技大学前身)等也 进行了实验室规模的氧气转炉炼钢试验。 然而对于中国发展氧气转炉炼钢的可行 性，冶金界没有统一认识。当时西方国家对中国实行经济封锁，只有前苏联可以 提供平炉炼钢成套设备， 中国的制氧机制造工业也还十分薄弱， 由于这些客观情 况，加上一些主观上的原因，中国氧气转炉炼钢发展比较缓慢。1964 年中国的
5
江苏科技大学本科毕业设计（论文）
预处理只限于脱硫，而日本铁水预处理则包括脱硫、脱硅及脱磷。例如 1989 年 日本经预处理的铁水比例为：NKK 公司京滨厂为 55%，新日铁君津厂为 74%，神 户厂为 85%，川崎千叶厂为 90%。 （2） 优化转炉炼钢工艺 炼铁炼钢各阶段脱硫过程规律表明， 在铁水中比在钢水中更容易保证脱硫反 应， 因为在含碳量较高及氧化度较低条件下硫具有更高的活性。然而在高炉炼铁 当中很难脱硫， 因为在高炉一系列复杂的氧化—还原反应中，深脱硫的各种热动 力条件的能量不可避免地会增高硅含量并因此导致石灰及焦炭消耗的增加及产 量的下降。在转炉吹炼中脱硫也无效果，因为钢渣系中达不到平衡状态，渣与钢 间的硫分配系数因熔池氧化度高及碳含量低仅为 2-7。如此低的硫分配系数使得 在转炉冶炼中难以实现深脱硫，并导致炼钢生产在技术及经济上的巨大消耗。 无论是在高炉炼铁，还是在转炉炼钢当中都保证不了金属有效脱硫所需的 热动力条件， 因此进行高炉炼铁及转炉炼钢过程中的深脱硫研究，在技术及经济 上都是不可取的。而合理的作法是将脱硫过程从高炉及转炉中分离出来。 将脱硫从高炉及转炉中分离出来， 在冶炼低硅铁的同时不必再为保证转炉中 的精炼进行代价很高的高炉炉外脱硅。铁水原始硅含量低还可降低锰含量。 在氧气转炉炼钢中锰的作用非常重要， 它决定着及造渣所需的条件并对出钢 前终点钢水氧化度起调节作用， 长期实践证明， 需设法使铁水中锰保持 0.8%-1.0% 的水平， 因而在烧结混合料中必需补充锰， 而这就提高了成本。 锰在高炉里还原、 然后在转炉里氧化导致锰原料及锰本身不可弥补的巨大损失， 而且还给各生产流 程操作增加很多麻烦。在碳含量很低（0.05%-0.07%）条件下停止吹炼时，氧化 度的影响如此之大， 以致会把锰的最终含量定在极窄范围内，实际上已很少再与 铁水原始锰含量相关。在这种条件下，尽管铁水原始锰含量达 0.5%-1.2%，但钢 的最终锰含量实际上都一样 （0.07%-0.11%） 。 因此在当代转炉炼钢工艺条件下 （各 炉次都有过吹操作） ，没必要在烧结混合料中使用含锰原料来提高铁水原始锰含 量，更合理的作法是冶炼低锰铁。同时为节约低锰铁在转炉炼钢中脱氧的用量， 研究直接采用锰矿石的效果具有重要意义。冶炼铁水不添加锰矿石，而在转炉炼 钢中添加锰矿石，与用含锰 1.13%的铁水炼钢，这两种炼钢法相比，前者每吨生 铁可节省锰矿石和其他诸多原料，如：锰铁、石灰、氧气等，并可大大缩短吹炼 时间。铁水中硅、锰含量低及无需脱硫，这些条件会改变造渣机理及动力特性，
150吨顶底复吹转炉设计
150氧气顶底复吹转炉炉型的设计1.1原始数据（1）转炉的公称容量为150t （2）采用顶底复吹冶炼工艺 1.2 转炉的炉型选择图为常见转炉炉型(a)筒球型； (b)锥球型； (c)截锥型复吹转炉炉型的其中一个特征为炉底一般做成平底，以便设置喷口，以及根据原始条件及采用顶底复吹工艺的要求，为便于安装底部供气元件，所以本设计将采用截锥型炉型作为设计炉型。
1.3炉容比炉容比系指转炉有效容积与公称容量之比值。
转炉炉容比主要与供氧强度有关，与炉容量关系不大。
从目前实际情况来看，顶底复吹转炉炉容比一般取0.90~0.95m 3/t 。
本设计为150t ，取V/T=0.90 1.4熔池尺寸的计算 熔池直径的计算公式 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 ——系数，参见表1-1；t ——平均每炉钢纯吹氧时间，min表1-1 系数K 的推荐值b.确定吹氧时间表1.2 推荐的转炉纯吹氧时间本设计的转炉公称容量为150t ，又根据国家关于新建转炉的要求，吹氧时间在16min ， 所以选择的吹氧时间为16min 。
取K=1.60 则)(900.41615060.1m t G K D =⋅=⋅= ② 截锥型熔池深度的计算公式为: )(400.1900.4574.0231.19574.0574.0222m D V D V h =⨯=⨯==）（金池 V 池=G/Y=19.231m 3 其中Y=7.8t/ m 3 ③熔池其他尺寸确定. )(43.3900.47.07.01m D D =⨯== 1.5炉帽尺寸的确定①炉口直径d 0.取 )(450.2900.45.00m d =⨯= ②炉帽倾角: 取63°③炉帽高度H 帽: 取H 口=300mm ， )(12.263tan )450.2900.4(21tan )(2100m d D H =⨯-=⋅-=θ锥则整个炉帽高度为： )(42.23.012.2m H H H =+=+=锥口帽 炉帽体积：320022073.2432.2341.1)(124m d Dd D H H d V V V =+=++⋅+⋅⋅=+=锥口锥口帽ππ1.6炉身尺寸确定①炉膛直径D 膛=D(无加厚型)=4.900 m②根据炉熔比为0.90，可求出炉子总容积为 )(135300900.03m V =⨯=总)(04.9173.2423.191353m V V V V =--=--=帽池总身 ③炉身高度 )(83.4)900.4(404.91422m D V H =⋅=⋅=ππ身身则炉型内高 )(25.783.442.2m H H H =+=+=身帽内 1.7出钢口尺寸的确定1出钢口直径 )(18.015075.16375.163m T d T =⨯+=+= 2出钢口衬砖外径 )(08.118.066m d d T ST =⨯== 3出钢口长度 )(26.118.077m d L T T =⨯== 4 出钢口倾角β :︒=0β 1.8炉衬厚度确定炉身工作层选800mm ，永久层选150mm.填充层90mm ，总厚度为： 850＋150＋90=1040mm炉壳内径为： )(98.604.12900.41.12m D D =⨯+=⨯+=壳内炉帽工作层600mm ，永久层150mm. 炉底工作层600mm ，炉底永久层用标准镁砖砌一层450mm ， 则炉底砖衬总厚度为600＋450=1050mm 故炉壳内型高度为)(70.940.105.142.483.4m H =+++=壳工作层材质全部采用镁碳砖。
最新版本氧气顶底复吹转炉设计
300吨氧气顶底复吹转炉设计1 转炉炉型及各部分尺寸1.1 转炉炉型及其选择转炉由炉帽、炉身、炉底三部分组成。
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分为筒球型、锥球型和截锥型等三种。
炉型的选择往往与转炉的容量有关。
由于筒球型炉型形状简单，砌砖方便，炉壳容易制造，故选择筒球型。
1.2 转炉炉型各部分尺寸的确定转炉炉型各部分尺寸，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.熔池尺寸（1） 熔池直径D 。
熔池直径是指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。
t G K D /=式中 D —熔池直径，m ； K —系数，参见表4.1；G —新炉金属装入量t ，可取公称容量；t —平均每炉钢铁纯吹氧时间，min ，参见表4.2。
表4.1 系数K 的推荐值转炉容量＜30 30～100 ＞100 备注K1.8～2.11.75～1.851.5～1.75大容量取下限，小容量取上限表4.2 平均每炉钢冶炼时间推荐表转炉容量 ＜30 30～100 ＞100 备注冶金时间 28～32 32～38 38～45结合具体条件确定吹氧时间12～1614～1816～20结合炉子公称容量的大小,取t=18，K=1.5故t G K D /==1.5×18/300=6.124m 。
(2) 熔池深度h 。
熔池深度是指转炉熔池在平静状态时金属液面到炉底的深度。
对筒球型熔池直径D 及池深h 有如下关系32046.090.70D hD V -=池m D D V h .8241.124690.70.124646.0043.4890.7046.002323=⨯⨯+=+=池这里 43.489.6300====铁铁池ρGV V m ³。
2.炉帽尺寸的确定（1） 转炉一般都用正口炉帽，其主要尺寸有炉帽倾角，炉口直径和炉帽高度。
取炉帽倾角θ＝60°。
氧气转炉设计
氧气（顶吹）转炉设计1 转炉炉型设计1.1 炉型定义转炉炉型指转炉炉膛的几何形状，即由耐火材料砌成的炉衬内形。
1.2 炉型设计的意义（简提冯P34）1.3 炉型设计的内容⑴炉型种类的选择⑵炉型主要参数的确定⑶炉型尺寸设计计算⑷炉衬和炉壳厚度的确定[ ⑸顶底复吹转炉设计]1.4炉型种类的选择⑴选择原则①炉型应能适应炉内钢液、炉渣和炉气的循环运动规律，使熔池得到激烈而又均匀的搅拌，从而加快炼钢过程的物理化学反应；②有利于提高供氧强度，缩短冶炼时间，减少喷溅，降低金属损耗；③新砌好的炉型要尽量接近于停炉以后残余炉衬的轮廓，减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的冲刷侵蚀及局部侵蚀，提高炉龄，降低耐火材料的消耗；④炉壳应容易制造，炉衬砖的砌筑和维护要方便，从而改善工人的劳动条件，缩短修炉时间，提高转炉作业率。
总之应能使转炉炼钢获得较好的经济效益，优质、高产、低耗。
⑵炉型种类转炉由炉帽、炉身和炉底三部分组成，按熔池形状分三种炉型：转炉常用炉型示意图①筒球型特点：形状简单，砌砖简便，炉壳容易制造；形状接近于金属液的循环运动轨迹；金属装入量大(与其他两种炉型在相同熔池直径和熔池深度的情况下相比)，适用于大型转炉。
②锥球型（国外又叫橄榄形）特点：（在装入量和熔池深度均相同的情况下，与其他炉型相比）反应面积大，有利于钢、渣之间的反应，适用于吹炼高磷铁水；熔池形状更符合钢、渣环流的要求，炉衬侵蚀均匀，其形状变化小，对操作较为有利；炉型上下对称（橄榄形），空炉重心接近于炉体的几何重心位置，使得转炉的倾动国矩小。
（有些国家将这种炉型用于大容量炉子，我国中型转炉采用此型较多）③截锥型特点：形状简单，炉底砌筑简便；在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深，适用于小型转炉。
④大炉膛形炉型（矿石含P较高的一些国家采用）特点：炉身上大下小且炉帽倾角很小，具有较大的反应空间，对冶炼过程中增大渣量、造泡沫渣脱P 有利；但炉型砌筑复杂，炉衬寿命短，一般不用。
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3.1 转炉炉型设计3.1.1 转炉炉型设计概述（1）公称容量及其表示方法公称容量（T），对转炉容量大小的称谓，即平时所说的转炉的吨位。
它是转炉生产能力的主要标志和炉型设计的重要依据。
目前国内外对公称容量的含义的解释还很不统一，归纳起来，大体上有以下三种表示方法：1)以平均金属装入量（t）表示；2)以平均出钢量（t）表示；3)以平均炉产良坯量（t）表示。
在一个炉役期内，炉役前期和后期的装入量或出钢量不同，随着吹炼的进行，炉衬不断地受到侵蚀，熔池不断扩大，装入量增大，所以三种表示方法都是以其平均容量来表示。
这三种表示方法各有其优缺点，以平均金属装入量表示公称容量，便于进行物料平衡和热平衡计算，换算成新炉装入量时也比较方便。
以平均炉产良坯量表示公称容量，便于车间生产规模和技术经济指标的比较，但是在进行炉型设计时需做较复杂的换算。
以平均出钢量表示公称容量则介于两者之间，其产量不受操作方法和浇铸方法的影响，便于炼钢后步工序的设计，也比教容易换算成平均金属装入量和平均炉产良坯量。
设计的公称容量与实际生产的炉产量基本一致。
所以在进行炉型设计时采用以平均出钢量表示公称容量比较合理。
（2）炉型的定义：转炉炉型是指转炉炉膛的几何形状，亦即指由耐火材料砌成的炉衬内形。
（3）炉型设计的意义转炉是转炉炼钢车间的核心设备，炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收得率、炉龄等技术经济指标都有着直接的影响，炉型设计的是否合理关系到冶炼工艺能否顺利进行的问题，如喷溅问题，除与操作因素有关外，炉型设计是否合理也是个重要因素，并且车间的主厂房高度以及主要设备，像除尘设备，倾动机构设备等都与炉型尺寸密切相关。
而且转炉一旦投产使用，炉型尺寸就很难再作改动，因为不论变动直径还是高度都牵涉到耳轴位置，它是与转炉基础联系在一起的，一般不能随意变动。
所以说，设计一座炉型结构合理，满足工艺要求的转炉是保证车间正常生产的前提。
而炉型设计又是整个转炉设计的关键。
设计内容：炉型种类的选择；炉型主要参数的确定；炉型尺寸设计计算；炉衬和炉壳厚度的确定；顶底复吹转炉设计。
3.1.2炉型种类及其选择吹炼过程中炉膛内进行着极其复杂而又激烈地物理化学反应和机械运动，因此，转炉的炉型必须适应这些反应特点和运动规律，否则就不能保证冶炼过程的正常进行。
那么，什么样的炉型才是比较理想的炉型呢？也就是说，炉型具备什么特点才能适应转炉炼钢反应激烈，吹炼速度快的特点呢？（1）炉型种类的选择原则选择炉型时应考虑以下几条基本原则：①炉型应能适应炉内钢液、炉渣和炉气的循环运动规律，使熔池得到激烈而又均匀的搅拌，从而加快炼钢过程的物理化学反应；②有利于提高供氧强度（B），缩短冶炼时间，减少喷溅，降低金属损耗；③新砌好的炉子的炉型要尽量接近于停炉以后残余炉衬的轮廓，减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的冲刷侵蚀及局部侵蚀，提高炉龄，降低耐火材料的消耗；④炉壳应容易制造，炉衬砖的砌筑和维护要方便，从而改善工人的劳动条件，缩短修炉时间，提高转炉作业率。
总之应能使转炉炼钢获得较好的经济效益，优质、高产、低耗。
（2）炉型种类及其选择目前国内外氧气顶吹转炉所采用的炉型，依据熔池（容纳金属液的那部分容积）的形状不同来区分，炉帽、炉身部位都相同，大体上归纳为以下三种炉型：筒球型、锥球型和截锥型。
a b c图3－1 转炉常用炉型示意图a－筒球型；b－锥球型；c－截锥型①筒球型炉型：该炉型的熔池由一个圆筒体和一个球冠体两部分组成，炉帽为截锥型，炉身为圆筒型。
其特点是形状简单，砌砖简便，炉壳容易制造。
在相同的熔池直径（D）和熔池深度（h）的情况下，与其它两种炉型相比这种炉型熔池的容积大，金属装入量大，其形状接近于金属液的循环运动轨迹，适用于大型转炉。
国外，美国、日本采用的较多，我国120吨和50吨转炉也有采用这种炉型的。
如太钢50吨、包钢50吨、攀枝花120吨、本溪120吨、鞍钢150吨都采用了筒球型炉型。
②锥球型炉型（国外又叫橄榄型）：该炉型的熔池由一个倒置截锥体和一个球冠体两部分组成，炉帽和炉身与筒球型炉型相同。
其特点是，与同容量的其它炉型相比，在相同熔池深度（h）下，其反应面积大，有利于钢、渣之间的反应，适用于吹炼高磷铁水。
熔池形状比较符合钢、渣环流的要求，熔池侵蚀均匀，熔池深度h变化小，新炉炉型接近于停炉后残余炉衬的轮廓，炉型上下对称（橄榄形），空炉重心接近于炉体的几何重心位置，使得转炉的倾动力矩小。
我国中型转炉采用锥球型炉型的比较多，并取得了一些经验，特别是20～80吨转炉，尚未发现明显的缺点。
我国的宝钢300吨、马鞍山50吨采用的是锥球型炉型。
国外说法不一样，有的认为适合大炉子，像奥地利；有的认为适合于小炉子，像前苏联，产生不同看法的原因，可能是各国的铁水条件（[P]）不一样。
这种炉型在国外，德国和日本采用的较多。
总的来说，生铁含P较高的国家采用的较多。
③截锥型炉型：该炉型的熔池由一个倒置的截锥体组成。
其特点是，形状简单，炉底砌筑简便；其形状基本上能满足于炼钢反应的要求，与相同容量的其它炉型相比，在熔池直径相同的情况下，熔池最深，适用于小型转炉。
我国30 吨以下的转炉基本上都是采用截锥型的炉型。
国外很少采用这种炉型，主要是大型转炉，小炉子较少。
总之，结合我国已建成的转炉的设计经验，在选择炉型时，可以考虑：100～200t以上的大炉子，采用筒球型，50～80t的中型炉子，采用锥球型；30t以下的小炉子，采用截锥型。
但是也不绝对，还要根据当地的铁水条件，主要是[P]、[S]含量，来考虑确定最合适的炉型。
对于顶底复吹转炉，可以采用截锥型炉型。
④大炉膛型炉型：国外还有一种用氧气－喷石灰粉法吹炼高磷铁水的大炉膛的炉型。
其特点是：上大下小，具有较大的反应空间，适合于脱磷反应产生大量泡沫渣的需要。
3.1.3 炉型主要参数的确定由于炼钢生产的因素是复杂多变的和进行高温模拟试验研究相当困难，所以尽管国内、外很多人对炉型设计问题进行过研究，但迄今为止还没有形成一套完整的炉型理论计算公式，不能完全从理论上确定一个理想的炉型和炉型的各部分尺寸参数。
现有的设计公式都是属于经验公式。
目前国内各厂在进行炉型设计时，一般都是采用“依炉建炉”的设计方法。
即通过考察和总结同类转炉的长期生产情况和较先进的技术经济指标，结合采用经验公式计算和进行可行的模拟试验，再结合当地条件作适当修改，来确定新炉的炉型尺寸。
由此可知，要真正设计一座转炉必须掌握已投产的同类转炉的设计情况和投产后的使用情况，吸取别人的经验教训作设计。
所以说炉型主要参数的确定方法，也是采用推荐的方法：①直接推荐各参数的数值范围；②推荐经验计算公式。
公式很多，不能一一介绍，主要介绍由北京钢铁设计研究总院推荐的一套经验公式。
主要参数包括：V/T、H/D、h/D、d0/D、θ，出钢口参数（d T、β、L T）。
对这些参数的确定需要持慎重态度，在进行炉型设计时，要仔细考虑确定这些参数，才能使设计出来的炉型比较合理，满足工艺要求。
图3－2 炉型主要尺寸示意图H0－熔池深度；H身－炉身高度；H帽－炉帽高度；H总－转炉总高；H内－转炉有效高度；D－熔池直径； D壳－炉壳直径；d－炉口直径；h－熔池深度；d出－出钢口直径；θ－炉帽倾角（1）炉容比（V/T，容积比或容积系数）炉容比（V/T）：指新炉时转炉的炉膛有效容积（V）与公称容量（T）的比值（m3/T）意义：单位公称容量所占有的炉膛有效容积（也叫工作容积）的大小。
它是炉型参数中一个最重要的参数，它决定了炉子吹炼容积的大小。
炉容比对吹炼操作、喷溅、炉衬寿命都有很大的影响。
炉容比的大小是由人为确定的。
那么，选择多大的炉容比为合适呢？炉容比与哪些因素有关呢？为了说明这个问题，我们先从两个极端来讨论一下炉容比过小、过大的害处。
1）炉容比过小和过大的害处①炉容比过小（即反应空间小）A 因为反应空间过小，满足不了冶炼反应所需要的空间，容易喷溅和溢渣，金属收得率 金降低，操作困难，工人的劳动强度增加。
B 加剧钢、渣对炉衬的冲刷侵蚀，使得炉龄降低。
C 不利于提高供氧强度（B），强化冶炼，限制了生产率的提高，因为供氧强度大，炉容比小，易喷溅。
供氧强度吨钢耗氧量吹氧时间＝ ②炉容比过大：炉容比大势必增加炉子高度H （H 还受H/D 的影响），增加厂房高度和倾动力矩。
实践证明，炉子高度H 增高1m ，厂房增高2m ，将导致投资增大、设备庞大和电耗增加。
因此说炉容比过大过小都不好，怎么确定V/T 呢？有哪些因素影响V/T 呢？2）影响炉容比大小的因素：① 炉子吨位本身的影响 小炉子因炉膛小，操作困难，炉容比应适当大些；大炉子因炉膛大，容易控制，炉容比应适当小些。
② 铁水成分的影响如果铁水中Si 、P 、S 高，产生的渣量大，炉容比就应大些，反之炉容比小些。
③ 铁水比的影响铁水比：铁水占钢铁料的比例；废钢比：废钢占钢铁料的比例。
铁水比大，则铁水多废钢少，渣量大，炉容比应大些。
④ 供氧强度（B ）的影响供氧强度大，反应激烈，单位时间内从熔池排出的CO 气体量大，炉容比应大些；否则，产生大量的喷溅，金属收得率金 低。
供氧强度小，反应缓和，炉容比可小些。
⑤ 冷却剂的影响用矿石冷却，渣量大，炉容比大些；用废钢冷却，渣量小，炉容比小些。
在考虑了上述诸因素之后，炉容比就可以确定了。
“炼钢工艺设计技术规定”要求转炉新砌炉衬的炉容比（V/T ）应在0.9～0.95m 3/t ，小容量转炉取上限，大容量转炉取下限。
我国设计部门推荐：炉子越大 ，炉容比越小。
表3－1 不同转炉炉容比炉容量（t ） 小型转炉<30t 中型转炉30～100t 大型转炉 100～200t >200t炉容比，m 3/t 1.00~1.05 0.95~1.00 0.90~1.0 0.90~0.95使用条件：90～95％的铁水比，采用废钢矿石法冷却，使用部颁标准P08生铁，供氧强度（B ）在3～4Nm 3/t ·min这些参数是72年推荐的，后来建设的转炉的V/T 有增大的趋势，主要原因是采用了较大的供氧强度，就是当时设计炉子的V/T 也比推荐值大些，如太钢50吨的V/T 为0.98，包钢50吨的V/T 为0.99，马钢50t 的V/T 为0.975， 武钢50t 的V/T 为0.95，攀钢120t 的V/T 为1.02，20t 定型设计为1.03，15t 定型设计取1.03～1.21。
上述数据与实际比较接近，通常V/T 在0.90～1.05 。
V/T 增大的原因是采用了较大的供氧强度，吹氧时间缩短。
表3－2 国内外部分转炉钢厂曾经使用的供氧强度（三孔）厂名 公称容量t 供氧强度Nm 3/t •min首钢 30 3.4～3.6上一 30 3.4～3.6太二 50 2.75～3.1包钢 50 2.75～3.1武钢二炼 50 2.85～3.3攀钢 120 2.5鞍钢 1502.45 宝钢 300～4.4 意大利塔兰托 3003 日本加古川 2502.6 德国萨尔茨吉特 2004国外采用的炉容比，美国较大，日本次之，德国最小。