转炉炉型设计计算
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摘要重庆科技学院专科生毕业设计 - I -摘要2004年重庆政府在重庆西永划定并力争打造重庆西部教育基地,至今已修建了高新技术产业园西永微电园、10余所高校、房地产富力城及熙街生活娱乐圈。
大体上满足人们的日常生活需求。
但这只是重庆西部大开发的一部分,更多的建设项目也已经或者即将上马。
这些项目更重要的一方面是拉动当地一代的经济发展,并与主城区的发展相补充。
最终达到重庆人均GDP 的提升,让重庆人民生活更加富裕。
2009年,国家财政为了应对金融危机扩大内需,更是投入4万亿专项资金在全国进行基础设施建设。
而重庆市是西部大开发的中心城市,因而对建筑用材特别是钢铁的需求量大幅增加。
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。
本设计在考虑到这方面的问题,拟定选址在重庆忠县修建年产钢120万吨新型钢铁厂。
本钢厂主产碳素工具钢、碳素结构钢、轴承钢及弹簧钢。
能够及时供应重庆西部开发的建材钢铁需求,此外还能满足重庆长安汽车板簧供应。
关键词:西部大开发 转炉炼钢 氧气顶底复吹转炉 新型钢铁厂重庆科技学院专科生毕业设计- II -目录 重庆科技学院专科生毕业设计- III -目录摘要 (I)1 炼钢厂设计概论 (1)1.1 钢铁工业在国民经济中的地位和作用 (2)1.2 炼钢工艺的发展及现状 (2)1.3 钢铁厂设计的目的及意义 (3)2 厂址选择论证 (4)2.1 建厂条件 (4)2.2 产品市场 (5)3 产品方案及金属料平衡估算 (7)3.1 产品大纲 (7)3.2 全厂金属料平衡估算 (7)3.3 技术可行性 (8)4 转炉车间生产工艺流程 (10)4.1 设计原始条件 (10)4.2 生产工艺流程图 (10)5 转炉炼钢的物料平衡和热平衡计算 (13)5.1 物料平衡计算 (13)5.2 热平衡计算 (20)6 原料供应及铁水预处理方案 (24)6.1 原料供应 (24)6.2 铁水预处理方案 (27)7 转炉座数及其年产量核算 (29)7.1 转炉容量和座数的确定 (29)7.2 车间生产能力的确定 (29)7.3 确定转炉座数并核算年产量 (30)8 转炉炉型选型设计及相关参数计算 (31)8.1 转炉炉型设计 (31)8.2 转炉炉衬设计 (34)8.3 转炉炉体金属构件设计 (35)9 转炉氧枪设计及相关参数计算 (36)9.1 氧枪喷头尺寸计算 (36)9.2 50t 转炉氧枪枪身尺寸计算 (38)10 炉外精炼设备选型 (41)10.1 炉外精炼的功能 (41)10.2 LF 精炼炉 (41)10.3 RH 精炼炉 (42)11 钢包、起重机相关数据计算及车间经济指标 (44)11.1 钢包尺寸及数量 (44)11.2 起重机吨位及数量 (47)11.3 车间主要技术经济指标及成本核算 (48)12 连铸机设备选型及相关参数确定 (51)重庆科技学院专科生毕业设计12.1 连铸机机型选择 (51)12.2 连铸机主要参数的确定 (51)12.3 连铸机生产能力的计算 (54)12.4 连铸操作规程 (57)13 烟气净化系统的选型及相关计算 (64)13.1 转炉烟气净化与回收的意义 (64)13.2 转炉烟气净化及回收系统 (64)13.3 回收系统主要设备的设计和选择 (66)13.4 计算资料综合 (67)14 车间工艺布置方案 (68)14.1 车间工艺布置方案 (68)14.2 转炉跨布置 (68)14.3 连铸各跨布置 (74)15 主炼钢种的操作规程 (79)15.1 基本检测 (79)15.2 精料 (79)15.3 基本操作参数 (80)15.4 装入制度 (81)15.5 供氧制度 (82)15.6 造渣制度 (82)15.7 终点控制与出钢 (83)15.8 脱氧与合金化 (84)16 拟订生产组织及安全生产制度 (85)16.1 生产组织安排 (85)16.2 安全制度的制定 (86)参考文献 (87)致谢 (88)附录附图1 转炉炉衬图附图2 氧枪喷头图附图3 车间厂房平面布置图附图4 车间厂房剖面布置图- IV -1 炼钢厂设计概论重庆科技学院专科生毕业设计 - 1 -1 炼钢厂设计概论2004年重庆政府在重庆西永划定并力争打造重庆西部教育基地,至今已修建了高新技术产业园西永微电园、10余所高校、房地产富力城及熙街生活娱乐圈。
整合版转炉炼钢计算部分转炉炼钢是一种常用的工业炼钢方法,通过氧气吹炼可以去除钢中的杂质,得到高品质的钢材。
在转炉炼钢中,有一些重要的计算部分,包括吹炼时间、温度控制、钢水负荷等。
接下来将详细介绍这些计算部分。
1.吹炼时间的计算:吹炼时间是指从氧气吹入开始到钢水净化结束的时间。
吹炼时间的长短直接影响到钢水净化的效果和转炉的生产能力。
一般来说,吹炼时间可以通过下式计算:吹炼时间=钢水重量/(氧气流量×氧气纯度×铁素量)其中,钢水重量是指待净化的钢水的质量,氧气流量是指进入转炉的氧气的流量,氧气纯度是指进入转炉的氧气的纯度,铁素量是指待净化的钢中的铁含量。
2.温度控制的计算:在转炉炼钢过程中,温度的控制非常重要。
温度的过高或过低都会对钢水的成分和性能产生负面影响。
温度的控制主要通过加入适量的生铁和废钢来实现。
具体的计算方法如下:温度=(钢水质量×钢水温度+生铁质量×生铁温度+废钢质量×废钢温度)/(钢水质量+生铁质量+废钢质量)其中,钢水质量是指待净化的钢水的质量,钢水温度是指待净化的钢水的温度,生铁质量是指加入的生铁的质量,生铁温度是指加入的生铁的温度,废钢质量是指加入的废钢的质量,废钢温度是指加入的废钢的温度。
3.钢水负荷的计算:钢水负荷是指转炉的产能,即单位时间内可以生产的钢水的质量。
钢水负荷的计算可以通过下式得到:钢水负荷=吹炼时间×钢水重量吹炼时间已经在第一部分进行了介绍,钢水重量是指待净化的钢水的质量。
4.吸收剂的计算:在转炉炼钢中,为了提高钢水中的硫含量,常常需要加入吸收剂。
吸收剂的计算可以通过如下方式进行:吸收剂重量=钢水重量×(目标硫含量-初始硫含量)/吸收剂含硫量其中,钢水重量是指待净化的钢水的质量,目标硫含量是希望得到的钢水的硫含量,初始硫含量是待净化的钢水的硫含量,吸收剂含硫量是吸收剂中的硫含量。
以上是转炉炼钢计算部分的详细介绍。
本科课程设计攀枝花学院转炉工作原理及结构设计学生姓名:学生学号::院(系)年级专业:指导教师:二〇一三年十二月攀枝花学院本科课程设计转炉工作原理及结构设计 1.1 前言氧气顶吹转炉炼钢车间在首钢建成投产。
其后,30t1964年,我国第一座上钢三厂二转炉车间等相继将原侧吹转炉改为氧气顶吹转上钢一厂三转炉车间、大型氧气顶120t世纪60年代中后期,我国又自行设计、建设了攀枝花炉。
20在改革开放方年代后,世纪801971并于年建成投产。
进入20吹转炉炼钢厂,由于氧气转炉炼钢和连铸的我国氧气转炉炼钢进入大发展时期,针策的指引下, t,成为世界第一产钢大国。
亿迅速发展,至1996年我国钢产量首次突破11.2 转炉概述)炉体可转动,用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。
转炉炉体转炉(converter用钢板制成,呈圆筒形,内衬耐火材料,吹炼时靠化学反应热加热,不需外加热源,是最重要的炼钢设备,也可用于铜、镍冶炼。
转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性(用镁砂或白云石为内衬)和酸性(用硅质材料为内衬)转炉;按气体吹分为空气转炉和按吹炼采用的气体,顶吹和侧吹转炉;入炉内的部位分为底吹、靠转其主要特点是:氧气转炉。
转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。
炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分(如碳、锰、硅、磷等)与送入炉内的氧炉料主要为铁使金属达到出钢要求的成分和温度。
进行化学反应所产生的热量,,为调整温度,可加入废钢及少量的冷生水和造渣料(如石灰、石英、萤石等)铁块和矿石等。
转炉分类1.2.11.2.1.1 炼钢转炉早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都用空气通过底部风嘴鼓入炼钢转炉按不同侧吹转炉容量一般较小,从炉墙侧面吹入空气。
钢水进行吹炼。
耳轴架置通过托圈、需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬。
直立式圆筒形的炉体,于支座轴承上,操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动。
年代发展起来的氧气转炉仍保持直立式圆筒形,随着技术改进,发展成 50;(见氧气顶吹转炉炼钢)即因而得名氧气顶吹转炉,L-D转炉顶吹喷氧枪供氧,用带吹冷却剂的炉底喷嘴的,称为氧气底吹转炉(见氧气底吹转炉炼钢)。
第二章转炉炼钢设备与工艺一、炼钢原理1、根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围,并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。
2、简单地说,是对生铁降碳、去硫、磷、调硅、锰含量的过程。
这一过程基本上是一个氧化过程,是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。
反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中而被除掉。
生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。
3、化学反应主要有:2FeO+Si ——2Fe+SiO2 FeO+Mn—— Fe+MnO4、生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的,在炼钢过程中必须尽可能除去。
在炼钢炉中加入石灰(CaO),可以去除硫、磷:2P+5FeO+3CaO—— 5Fe+Ca2(PO4)2(入渣)5、在使碳等元素降到规定范围后,钢水中仍含有大量的氧,是有害的杂质,使钢塑性变坏,轧制时易产生裂纹。
故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等),以除去钢液中多余的氧:Mn+FeO ——MnO+Fe Si+2FeO—— SiO2+2Fe Al+3FeO ——Al2O3+3Fe6、同时调整好钢液的成分和温度,达到要求可出钢,把钢水铸成连铸坯或钢锭。
二、炼钢方法1、炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。
(1)平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可搭用钢铁料的20—50%的废钢),原料适应性强,所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂(石灰石和生石灰)。
反应所需的热量是由燃烧气体燃料(高炉煤气,发生炉煤气)或液体燃料(重油)所提供。
但冶炼时间长,已被淘汰。
(2)转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉,生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟,包括辅助时间不超过1小时,而300吨平炉炼1炉钢要7个小时),品种多、质量好,可炼普通钢,也可炼合金钢。
(3)电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。
原料可以是废钢、也可以是海绵铁,现代电弧炉甚至可以用大量铁水。
3、转炉本体主要技术参数:3.1 转炉基本参数3.1.1 转炉型式:顶底复吹转炉;3.1.2 转炉公称容量:120t;3.1.3 转炉平均出钢量:125t;3.1.4 转炉最大出钢量:135t。
3.2、转炉炉壳:3.2.1 炉壳型式:整体式;3.2.2 炉壳高度/直径/厚度:9000/Φ6450/70;3.2.3 炉口型式:水冷铸造炉口,4块独立进、出水回路;3.2.4 炉壳与托圈:采用下悬挂联接形式;3.2.5 主要材料:16MnR。
3.3 转炉倾动机构:3.3.1 型式:全悬挂四点传动;3.3.2驱动电机:YZP355M1-10 132Kw交流变频;3.3.3 电机数量:4台;3.3.4制动器:4台(河南焦作制动器厂);3.3.5一次减速机数量:4台;3.3.6二次减速机数量:1台;3.3.7扭力杆装置:1台;3.3.8多重显示倾动位置:绝对型编码器(或增量型)和主令控制器(欧姆龙);3.3.9 润滑方式:集中稀油润滑。
稀油站冷却器材质要求:热交换部分的材质为不锈钢316L,板式换热形式;管式冷却器材质为B10镍铜合金管。
集中稀油润滑站必须要有加热器、冷却器、液位计(流量超过250L用)、空气滤清器、回油过滤器等附件。
必须具备完整性。
选用螺杆泵(黄山、天津厂)。
3.4 一次减速机:3.4.1 精度:6级;3.4.2 齿面硬度:硬齿面;3.4.3齿轮主材料:20CrNi2MoA;3.4.4箱体:焊接式;3.4.5轴承:双列圆锥滚子轴承(瓦轴);单列深沟球轴承(瓦轴)。
3.5 二次减速机:3.5.1 精度:7级;3.5.2齿面硬度:中硬齿面;3.5.3齿轮:焊接式;3.5.4 齿圈材料:35CrMo;3.5.5箱体:焊接式;3.5.6轴承:单列圆柱滚子轴承()NU18/1250CC540(φ1500/φ1250/112);X圆柱滚子轴承(瓦轴)1250 DXRO--CA(φ1480/φ1250/70)。
年产500万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统设计冶金工程冶金06-3班邵志华指导老师:张芳摘要本设计的题目:年产500万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统设计。
本说明书在实习和参考文献的基础上,对所学知识进行综合利用。
讲述了设计一转炉车间的方法和步骤,说明书中对车间主要系统例如铁水供应系统,废钢供应系统,散装料供应系统,铁合金供应系统,除尘系统等进行了充分论证和比较确定出一套最佳设计方案。
并确定了车间的工艺布置,对跨数及相对位置进行设计,简述了其工艺流程,并在此基础上进行设备计算,包括转炉炉型计算,转炉炉衬计算及金属构件计算,氧枪设计,净化系统设备计算,然后进行车间计算和所用设备的规格和数量的设计,在此基础上进行车间尺寸计算,确定各层平台标高。
最后对转炉车间设计得环境和安全要求进行说明。
为了更加详细说明转炉车间设计中的一些工艺及设备结构,本设计穿插了图形,为能够明确、直观的介绍了转炉炼钢车间的工艺布置。
关键词: 转炉;500万吨;设计;设备计算;车间计算第一章 文献综述 第二章 生产规模及产品方案2.1 金属平衡计算87%铁水 510.78万吨入炉金属料 587.1万吨13%废钢 76.32万吨 93%转炉钢水 546万吨97%钢包 529.62万吨 LF 精炼 529.62万吨3%损失 16.38万吨2%损耗 10.59万吨98%RH 精炼 519.03万吨0.7%损失 3.63万吨99.3%中间包 515.40万吨0.03%氧化铁皮 0.15万吨97.5%钢坯 502.51万吨1.2%连铸切头 6.18万吨1%中间罐结壳 5.15万吨0.5%连铸废品 2.51万吨99.5%合格坯500万吨图2.1 金属平衡表2.2 生产规模的确定该转炉车间的生产规模是年产合格铸坯500万吨。
2.2.1 转炉座数和大小的确定设计年产500万吨合格铸坯的转炉炼钢系统。
由金属平衡表计算可知,所需的转炉钢水年产量为546万吨。
序言高炉炉型设计是钢铁联合企业进行生产的重要一步,它关系到高炉年产生铁的数量及质量,以及转炉或者电炉炼钢的生产规模及效益。
现代化高炉的机械化与自动化水平都比较高,在操作方面以精料为基础,强化冶炼为手段,适应大风量,高风温,大喷吹量,现代高炉炉型的发展趋势应能满足和适应上述发展。
整个设计过程应根据实际情况做出适合本地区条件的高炉炉型,为后续的生产做好准备,为祖国的钢铁事业锦上添花。
由于时间紧迫,加之设计者水平有限,本设计存在的缺点和不足之处,敬请批评指正。
1700m3高炉炉型设计1 高炉座数及有效容积的确定1.1 高炉座数从投资、生产效率、经营管理方面考虑,高炉座数少些为好,如从供应炼钢车间铁水及轧钢、烧结等用户所需的高炉煤气来看,则高炉座数宜多一些。
由公式:P Q=M×T ×ηv×V v式中:P Q——高炉车间年生铁产量,吨;M——高炉座数;T——年平均工作日,我国采用355天。
ηv——高炉有效容积利用系数,t/(m3.d);V v——高炉有效容积,m3;1.2 高炉有效容积根据各方面的考察研究,决定本地区适合建设一个年产量为185万吨的钢铁厂。
为了满足生产上的需要,特此计算本设计的高炉有效容积为:V v= 1700m3高炉有效容积的利用系数:ηv=2.6t/(m3.d) 。
已知Vu=1700m3,ηv =2.6t/(m3.d),T=355天,则:M=1座综上所述,根据本地区的条件,设计一个年产量为185万吨生产,有效容积为1700m3,有效容积利用系数为ηv=2.6t/(m3.d) 的高炉炉型。
2 炉型设计2.1高炉有效高度(Hu)的确定高炉的有效高度决定着煤气热能和化学能的利用,也影响着顺行。
增加有效高度能延长煤气与炉料的接触时间,有利于传热与还原,使煤气能量得到充分利用,从而有利于降低焦比。
但有效高度过高,煤气流通过料柱的阻力增大,不利于顺行。
所以,实际确定高炉有效高度时,首先应考虑原燃料质量,其次是炉容和鼓风机性能。
标准转炉炉型
标准转炉炉型主要根据金属熔池的形状进行分类,包括筒球型、锥球型和截锥型三种。
其中,筒球型炉型由一个球缺体和一个圆筒体组成,具有炉型形状简单,砌筑方便,炉壳制造容易等优点。
熔池内型比较接近金属液循环流动的轨迹,在熔池直径足够大时,能保证在较大的供氧强度下吹炼而喷溅最小,也能保证有足够的熔池深度,使炉衬有较高的寿命。
大型转炉多采用这种炉型。
锥球型和截锥型炉型也各有其特点,但具体的形状和优缺点可能会因不同的设计和应用而有所差异。
此外,炉型的炉衬一般由工作层、填充层和永久层所构成。
工作层是指直接与液体金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬,它要经受钢、渣的冲刷、熔渣的化学侵蚀、高温和温度急变、物料冲击等一系列作用。
要求工作层在高温下有足够的强度,一定的化学稳定性和耐急冷急热等性能。
永久层紧贴炉壳钢板,在修炉时一般不拆除,其主要作用是保护炉壳钢板,该层通常用镁砖砌成。
请注意,这里提供的信息是一般性的,具体的炉型设计和选择可能会根据实际的炼钢需求和条件进行变化。
在实际应用中,还需要考虑炉型的适应性、耐久性、经济性以及环保性等多方面因素。
第三部分喷头及氧枪设计计算(一)喷咀理论与设计一、有关公式[5]5371、缩放管公式(M2—1)错误!未找到引用源。
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(3—1)讨论马赫数M=V/a (3—2)①M<1为亚音速,V<a,当断面缩小(dA=—),则流速增大(dv=+);②M=1为音速,V=a,喉口处面积不变(dA=0),为音速段(dV=0);③M>1为超音速,V>a,当断面放大(dA=+),则流速增大(dV=+)。
因此,当可压缩流在经过缩放喷咀后,流速可经亚音速,音速而得超音速,从而使氧气由压力能转化为超音速动能,用以搅拌熔池进行冶金反应。
2、三孔喷头在不同单位时的氧流量计算式[5]546错误!未找到引用源。
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[kg/S] (3—3)错误!未找到引用源。
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[Nm3/min] (3—4)式中:A*——喉口面积[cm2]P0——设计氧压[kg/cm2]而KgO2=0.7[Nm3](参[2]628)3、用冷却水温度代氧滞止温度后的影响取氧气贮气罐滞止温度T0=15°C(288K),冷却水温度T水=20°C(293K),当用T水代T0上升5°C,对氧气流量地影响为:Wo2(288)/ Wo2(293)=错误!未找到引用源。
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[5]546 (3—5)5、贮气罐的表压力可代喷头入口处的绝对氧压关系式为:错误!未找到引用源。
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年产330万吨全连铸坯的转炉炼钢车间工艺设计专业:冶金工程姓名:朱江江指导老师:折媛摘要本设计的主要任务是设计一座年产330万吨方坯的转炉炼钢车间。
本设计从基础的物料平衡和热平衡计算开始,主要包括以下几部分:转炉炉型设计、氧枪设计、转炉车间设计、连铸设备的选型及计算、以及炼钢操作制度和工艺制度,其中,转炉炼钢车间设计是本设计的重点与核心。
本设计设有转炉两座,转炉大小均为150t,平均吹氧时间为38min,纯吹氧时间为18min,转炉作业率为80%,转炉的原料主要有铁水、废钢以及其它一些辅助原料。
连铸坯的收得率为98%,另外本车间炉外精炼主要采用了喂丝以及真空脱气手段。
本车间的浇注方式为全连铸。
车间的最终产品为方坯。
此次的设计任务更加巩固了我所学的专业知识,与此同时也更加了解了转炉炼钢车间的各道工艺流程,为以后的工作打下了良好的基础。
关键词:顶底复吹转炉炼钢车间精炼连铸AbstactThe main task of this design is designing a plant wich perduce 3.3 million tons of steel per year. It is become the foundation of the material and thermal calculation, mainly include the following parts: the bof model designing, oxygen lance designing, equipment selection and calculation of continuous caster ,besides,also including operating and process system of steelmaking ,the core of the design is plant layoutingThis design has two 150t converter for steelmaking, the average time of oxygen applying is 38min ,pure oxygen applying time is 18min, the efficient of the bof is 80% , scrap metal and other auxiliary materials. The rate of casting billet is 98%, in addition , refining mainly adopts wire feeding and vacuum deairing, The final product is billet.The design more strengthened my major knowledge, at the same time also understand more about the converter steelmaking of each process , laiding a good foundation for the work of future.Keywords: top and bottom combined blown converter steelmaking refining casting continuous casting目录1 绪论 (7)1.1转炉冶炼原理简介[1] (7)1.2氧气转炉炼钢的特点 (8)1.3设计原则和指导思想 (8)1.4产品方案 (9)2 氧气转炉炼钢车间 (11)2.1初始条件 (11)2.2公称容量选择[2] (11)2.3转炉座数的确定 (11)2.4根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量。
第三部分喷头及氧枪设计计算(一)喷咀理论与设计一、有关公式[5]5371、缩放管公式(M2—1)错误!未找到引用源。
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(3—1)讨论马赫数M=V/a (3—2)①M<1为亚音速,V<a,当断面缩小(dA=—),则流速增大(dv=+);②M=1为音速,V=a,喉口处面积不变(dA=0),为音速段(dV=0);③M>1为超音速,V>a,当断面放大(dA=+),则流速增大(dV=+)。
因此,当可压缩流在经过缩放喷咀后,流速可经亚音速,音速而得超音速,从而使氧气由压力能转化为超音速动能,用以搅拌熔池进行冶金反应。
2、三孔喷头在不同单位时的氧流量计算式[5]546错误!未找到引用源。
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[Nm3/min] (3—4)式中:A*——喉口面积[cm2]P0——设计氧压[kg/cm2]而KgO2=0.7[Nm3](参[2]628)3、用冷却水温度代氧滞止温度后的影响取氧气贮气罐滞止温度T0=15°C(288K),冷却水温度T水=20°C(293K),当用T水代T0上升5°C,对氧气流量地影响为:Wo2(288)/ Wo2(293)=错误!未找到引用源。
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T0(参[5]557)4、当确定出口马赫数后如提高供养压力,则出口压力,滞止温度和出口温度都相应提高。
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转炉的容量单位是“公称吨”,不是出成品钢水的吨数,而是指转炉容积的设计总吨位,常说的50吨、80吨、120吨、160吨、180吨、210吨、250吨、300吨等等数值,都是公称吨。
转炉在冶炼过程中所加的钢铁原料,一般不会超过公称吨数值,个别会略多一些,但是要以吹炼中不发生喷溅为一道“安全线”。
一座新的转炉当砌砖完成后的容积,称为转炉的工作容积,也称有效容积,以“V”表示,公称吨位用“T”表示,两者之比值“V/T”称之为炉容比,单位为(m3/t,即立方米/吨)。
具有一定公称吨位的转炉,都有一个合适的炉容比,以保证这个转炉的内部有足够的冶炼空间,从而能获得较好的技术经济指标和劳动条件。
转炉的炉容比一般在0.8~1.1m3/t之间,为了减少喷溅,炉容比应当不低于0.90m3/t。
炉容比过大,会增加设备重量、厂房高度和耐火材料消耗量,因而使整个车间的费用增加,成本提高,对钢的质量也有不良影响;而炉容比过小,转炉内缺乏足够的反应空间,势必在吹炼时引起剧烈的喷溅,对炉衬的冲刷也会加剧,炉衬寿命会降低,并使操作状态恶化,导致金属消耗增高,反而不利于提高生产率。
在计算转炉效率时常用的“转炉日历利用系数”(简称“转炉利用系数”)指标,就是以所谓“公称吨”数值为依据的。
转炉利用系数是指转炉在日历工作时间内,每公称吨容积在每天24小时之内生产的合格钢产量。
公式是:转炉利用系数(吨/公称吨·日)= 合格钢生产量(吨)/转炉公称吨×日历日数。
不论转炉是生产、检修或修砌换炉衬,都应按全部转炉的总公称吨计算;公称吨是指设计说明书所标明的转炉能力吨位,扩容后要按新的吨位计算;日历天数是指报告期(在多少天之内,或以月、年等为周期)实际日历天数,不扣除转炉大、中、小修的停工天数;合格钢生产量必须是以合格钢入库量为准。
另一个计算转炉效率的指标是“转炉日历作业率”,就是转炉炼钢作业时间占日历时间的百分比,公式是:转炉日历作业率(%)= 炼钢作业时间(时)/转炉座数×日历时间(时)×100%。
转炉车间的设备组成转炉系统设备原料供应系统设备供氧系统设备副枪系统设备烟气净化及回收处理设备转炉系统设备炉型炉壳炉体支撑转炉倾动机构转炉炉型:指用耐火材料砌成的炉衬内形。
转炉的炉型是否合理直接影响着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率.合理炉型的要求:( 1 )要满足炼钢的物理化学反应和流体力学的要求,使熔池有强烈而均匀的搅拌( 2 )符合炉衬被侵蚀的形状以利干提高炉龄;( 3 )减轻喷溅和炉口结渣,改善劳动条件;( 4 )炉壳易于制造炉衬的砌筑和维修方便。
炉型类型:按金属熔池形状的不同,转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥型三种,A 筒球型熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。
它的优点是炉型形状简单,砌筑方便炉壳制造容易。
熔池内型比较接近金属液循环流动的轨迹,在熔池直径足够大时,能保证在较大的供氧强度下吹炼而喷溅最小,也能保证有足够的熔池深度,使炉衬有较高的寿命。
大型转炉多采用这种炉型 B 锥球型熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。
这种炉型与同容量的筒球型转炉相比若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大,有利于冶金反应的进行,同时,随着炉衬的侵蚀熔池变化较小,对炼钢操作有利。
欧洲生铁含磷相对偏高的国家采用此种炉型的较多。
我国20 ~80t 的转炉多采用锥球型对筒球型与锥球型的适用性,看法尚不一致。
有人认为锥球型适用于大转炉(奥地利),有人却认为适用于小转炉(前苏联)。
但世界上已有的大型转炉多采用筒球型。
C 截锥型截锥型熔池为上大下小的圆锥台。
其特点是构造简单且平底熔池便于修砌这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求适用于小型转炉。
我国30t 以下的转炉多用这种炉型。
国外转炉容量普遍较大故极少采用此种形式。
此外,有些国家(如法国、比利时、卢森堡等)的转炉,为了吹炼高磷铁水,在吹炼过程中用氧气向炉内喷入石灰粉。
为此他们采用了所谓大炉膛炉型,这种炉型的特点是:炉膛内壁倾斜,上大下小,炉帽的倾角较小(约50 “)。
2.转炉炉型设计及计算2.1转炉容量的计算2.1.1根据生产规模和产品方案计算出年需要钢水量:年需钢水量=良坯收得率年需良坯量年需不同钢种的连铸方坯250×104t ,连铸板坯200×104t 。
连铸收得率99%,则:年需钢水量=99%450=450×104t 2.1.2计算年出钢炉数:(按2吹2计算) 年出钢炉数=2冶炼周期转炉作业率日历时间冶炼周期年炼钢时间⨯⨯=⨯2转炉作业率=79.5%100%365290100%=⨯=⨯日历天数转炉有效作业天数转炉有效作业天数:日历天数扣除大于20min 以上的一切检修和故障时间总和,转炉工艺设计技术规范规定,当转炉与单台连铸机配合全连铸时为275~300天。
本设计取290天。
冶炼周期按容量大小确定,大于100t 为38~45min ,本设计取40min , 则:年出钢炉数=2×365×79.5%×24×60/40=20880炉每天出钢炉数=炉年作业天数年出钢炉数7229020880==平均产钢水量=215.5t 208804500000==年出钢炉数年产钢水量2.1.3按标准系列确定炉子容量:选定250t 转炉2座,按照2吹2方式生产。
核算车间年产量:250×20880×99%=495.9×104t 良坯。
2.2转炉炉型设计 2.2.1原始条件炉子平均出钢量为250t ,铁水密度6.8g/cm 3,铁水收得率为92%。
2.2.2炉型选择顶底复吹转炉的炉型基本上与顶吹和底吹转炉相似;它介于顶吹转炉和底吹转炉之间。
为了满足顶底复吹的要求炉型趋于矮胖型,由于在炉底上设置底吹喷嘴,炉底为平底,所以根据原始数据,为了便于设置底部供气构件,选择截锥形炉型。
2.2.3炉容比炉容比指转炉有效容积V t 与公称容量T 之比值V t /T(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表示,这种表示方法不受操作方法和浇注方法的影响。
转炉新砌炉衬的炉容比推荐值为0.85-0.95m 3/t,大转炉取下限,本设计取V/T=0.95。
2.2.4熔池尺寸的计算 2.2.4.1熔池直径的计算tGKD = 式中 D —熔池直径,m ; G —新炉金属装入量,t ; t —垂杨时间,min ; K —比例系数; (1)确定初期装入量G :取B=15% )(金t 252%921%1522502122=⨯+⨯=∙+=ηB T G )(金金3m 2.378.6252G ===ρV 式中 B —老炉比新炉多产钢系数; 金η—钢水收得率;V 金—新炉装入量占的体积; (2)确定吹氧时间:吨耗氧量:57m 3/t ,吹氧时间14minm i n )]/([07.414573∙===t m 吹氧时间吨耗氧量供养强度 取K=1.50 则: D=1.5×14252=6.36m 2.2.4.2熔池深度的计算。
熔池深度h=1.602m 6.360.57437.20.574DV 22=⨯=金2.2.4.3炉帽尺寸的计算确定(1)炉口直径d 0:取d 0=0.43 D=0.43×6.36=2.73(m )。
(2)炉帽倾角θ:选θ=640。
(3)炉帽高度H 帽:H 膛=21(D-d 0)64tan 0=21×(6.36-2.73)×60tan 0=3.72(cm )取H 口=400 mm ,则整个炉帽高度为: H 帽=H 膛+ H 口=3.72+0.4=4.12(m ) 炉帽体积为: V 帽=V 口+V 锥=4π ×d 02H 口+12π ×H 膛×(D 2+Dd 0+d 02) = 4π×2.732×0.4+12π×3.72×(6.362+6.36×2.73+2.732)=63.9(m³) 2.2.4.4炉身尺寸的确定(1)炉膛直径D 膛=D (无加厚段)。
(2)根据选取的炉容比为0.95,可算出炉子的总容积为: V 总=0.95×250=237.5(m³)V 池=V 金=T/ρ=252.8/6.8=37.2(m³)则:V 身 =V 总-V 池-V 帽=237.5-37.1-65.87 =134.13(m³) (3)炉身高度: H 身=24D V ⨯π身=236.6413.134⨯π=4.22(m ) 则炉型内高:H 内=h+H 帽+H 身 =1.602+4.22+4.12 =9.946(m ) 2.2.4.5出钢口尺寸的确定出钢口尺寸的确定。
出钢口一般都设在炉帽与炉身交界处,以便当转炉处于水平位置出钢时其位置最低,可使钢水全部出净。
出钢口的主要尺寸是其中心线的水平倾角和直径。
(1) 出钢口直径:d T =T 75.163+=25075.163⨯+=0.2m (2) 出钢口衬砖外径:d sT =6d T =6×0.2=1.2(m ) (3) 出钢口长度:L T =7d T =7×0.2=1.2(m )(4)出钢口倾角: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18°,但0°倾角使钢流对钢包内金属的冲力变小。
本设计取θ=18° 2.2.4.5炉衬厚度确定查表知,炉身工作层选700mm ,永久层选115mm ,填充层选100mm 。
总厚度为:800+115+100=915(mm ) 炉壳内径为:D 壳内=6.36+1.015×2=8.19(m )炉帽工作层选600mm ,永久层选150mm ,炉底工作层选600mm ,永久层230mm ,黏土砖平砌三层65×3=195mm 。
则炉底砖衬总厚度为:600+230+195=1025(m ) 故炉壳内型高度为:H 壳内=9.946+1.025=10.971(m )表2.1 转炉炉衬厚度的设计值2.2.4.6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2.2.4.7验算高宽比:由以上数据可计算得:H 总=11036+65=11036(m ) D 壳=8190+2×75=8340(m )则:壳总D H =32.1834011036由此可知,壳总D H 的比值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。
2.3材质的选择选用镁碳转,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。
2.3.1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。
2.3.2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。
2.3.3炉衬装料部位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。
2.3.4炉衬出钢侧面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。
2.3.5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。
2.3.6两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。
2.3.7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。
2.4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。
2.5砖型选择尽可能使用大砖,以提高筑炉速度,减少砖逢,减轻劳动强度。
力争砌筑过程中不打砖和少打砖,以提高砖的利用率和保证砖的质量。
对用小砖组合起来有困难或难以保证砌筑质量的部位,如出钢口和炉底,则选用异型砖。
尽量减少砖型种。
炉壳由炉帽、炉身和炉底三部分组成。
炉帽制成截圆锥型。
由于炉帽,特别是炉口部位受高温作用易变形,所以采用水冷炉口,这样既提高了炉帽的寿命,又减少炉口粘渣。
采用埋管式水冷炉口结构,将通冷却水用的蛇形钢管埋铸在铸铁的炉口圈内。
虽然制作难度大,但使用安全,也比水箱式寿命长。
水冷口采用适合于中、小型转炉的卡板连接方式,将炉口固定在炉帽上,即可拆式的,便于修理。
炉身制成圆柱型,它是整个炉子的承载部分,受力最大。
转炉的整个重量通过炉身钢板支撑在托圈上,并承受倾动力矩,因此用于炉身的钢板要比炉帽和炉底的钢板适当厚些。
为防止炉壳受热变形,延长其使用寿命,可将炉帽外壳上盘旋焊上角钢,内通冷却水;将炉身焊上盘旋槽钢,内通冷却水。
2.6支撑装置支撑装置承载着转炉炉体的全部重量。
其中主要部件有托圈,炉体与托圈的连接装置,耳轴及其轴承。
2.6.1托圈托圈是转炉的重要承载和传动部件,材质选用Q235钢板制作。
托圈断面为箱形。
为增加托圈刚度,在其中间焊有垂直筋板。
托圈内通水冷却,以降低热应力。
托圈的高宽比为3,托圈与炉壳之间有一定的空隙,以改善炉身的散热条件,并留有炉壳受热膨胀变形之空间。