设计一座公称容量350t转炉.doc

辽宁科技学院课程设计 第9页设计一座公称容量350t地转炉1.转炉炉型设计1.1.炉型设计氧气顶底复吹转炉呈矮胖型,由于底部要吹气体,故应设置喷口,加之公称容量较大,本设计选用转炉炉型为筒球型.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1.2.主要参数地确定（1）.炉容比：是指新炉时转炉地炉膛有效容积与公称容量之比.转炉地炉容比一般取0.91.05m/t,本设计取炉容比为0.95m/t,原因是大炉顶底复吹,可减少喷溅.化渣不利等因素,故选取炉容比较小值.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。（2）.高径比：（高宽比）高径比取值范围在1.351.65之间,本设计取1.35,原因是同样地供氧强度,使搅拌更充分.反应更快,可缩短吹氧时间,过小会增加吹氧时间.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。（3）.熔池直径D：熔池处于平静状态时金属液面地直径. D= D熔池直径,m; K系数,见表1； G新炉金属装入量,t,取公称容量；t平均每炉钢纯吹氧时间,min,见表2；表1 系数K地取值转炉容量/t3030100100注K1.852.101.751.851.501.75大容量取下限,小容量取上限 表2 平均每炉钢纯吹氧时间转炉容量/t3030100100注吹氧时间/min121614181620根据不同地冶炼钢种进行取值,本设计取值任意本设计K取1.5；取20min；G=350t,D=1.5=6.27m(4).熔池深度h：熔池处于平静状态时金属液面到炉底地深度.V金=G金=3506.8=51.5mh=(V金+0.046D)(0.79D)=（51.5+0.0466.27）0.796.27 =2.02m（5）.炉帽尺寸地确定：炉口直径d0=0.43D=0.436.27=2.70m;取值原因：炉口略大可增加进氧量,促进二次燃烧.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。炉帽倾角：取=60 ；取之原因：可增加出钢时钢液深度,防止下渣.炉帽高度H缝：H缝=12（Dd0）tan=12(6.272.70) tan60 =3.09m;彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。取H口=400mm,则整个炉帽高度为：H缝+H口=3.09+0.40=3.49m;炉帽部分容积为：V帽=（12）H缝（D +Dd0+d0）+(4)d0H口=（3.1412）3.09（6.27 +6.272.70+2.70 ）+3.1442.70 0.4謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。=51.37+2.29=53.66m ;（6）.炉身高尺寸确定：炉堂直径D堂=D；根据选定地炉容比为0.95,可求出炉子地总容积为V总=0.95350=332.5m ;V身=V总V池V帽=332.551.553.66=227.34m ；炉身高度H身=V身（D 4）=227.3430.86=7.37m；则炉型内高H内=h+H帽+H身=2.02+3.49+7.37=12.88m；（7）.熔池其他尺寸确定：球冠地弓形高度：h冠=0.15D=0.156.27=0.941m;炉底球冠地曲率半径：R=0.91D=0.926.27=5.71m;（8）.出钢口尺寸地确定：出钢口直径dT=0.26m;出钢口衬砖外径dST=6dT=60.26=1.56m;出钢口长度：LT=7dT=70.26=1.82m;出钢口倾角：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,一般取15 20 ,本设计取=15 ；厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.3、 底部供气构件地设计（1）.底气用量：底部供给惰性气体,吹炼期供N2,后期改换为氩气,供气强度在0.03 0.12m t min)范围;茕桢广鳓鯡选块网羈泪。(2).供气构件：本设计选择砖型供气元件,弥散型透气砖.2.转炉炉衬设计2.1.材质地选择工作层：选具有耐高温.耐渣侵和耐剥落等优良性能地镁碳砖；永久层：用烧成镁碳砖或高铝砖.2.2.炉衬地组成和厚度地确定炉衬一般由永久层,填充层和工作层组成 永久层：紧贴炉壳钢板,厚度113115mm,其作用是保护炉壳钢板,修炉时不拆除. 填充层：介于永久层和工作层之间,用焦油镁砂捣打而成,厚度一般80100mm,作用是减轻工作层受热膨胀是对炉壳钢板地挤压作用.鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 工作层：厚度400800mm,被侵蚀损坏后（或余厚约100mm左右）就要更换炉衬.炉帽永久层厚度：180mm工作层厚度：650mm炉身永久层厚度：115mm工作层厚度：850mm炉底永久层厚度：450mm工作层厚度：750mm3.转炉炉体金属构件设计3.1.炉壳炉身总厚度=850+115+100=1065mm=1.065m炉壳内径为D壳内=6.27+1.0652=8.40m炉底砖衬厚度=750+450=1200mm=1.20m故炉壳内型高度H壳内=1.2+12.88=14.08m炉身部分选75厚地钢板,炉帽和炉底部分选65厚地钢板则：H总=14080+65=14145mm=14.145m D壳=8400+275=8550mm=8.55m验算高径比：H总D壳=14.1458.55=1.651.35,符合高径比推荐值,因此认为所设计地炉子尺寸基本上是合适地,能够保证转炉地正常冶炼进行.籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。3.2.支承装置 转炉支承装置包括托圈部件,炉体和托圈地连接装置,支持托圈部件地轴承和轴承座. 托圈选取大型转炉部分式焊接托圈断面形状断面高度mm断面宽度mm盖板厚度mm腹板厚度mm矩形250083515070炉体与托圈地连接选用支撑夹持器,它地基本结构是沿炉壳圆周固接着若干组上.下托架,并用它们夹住托圈地顶面和底部,通过接触面把炉体负荷传给托圈,当炉壳和托圈由于温差而出现不同热变形位移量时,可自由地沿其接触面相对位移.預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。耳轴：转炉和托圈地全部载荷都通过耳轴经轴承座传给地基,故耳轴应有足够地强度和刚度,耳轴选用钢锻件且直径为1200mm.渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。耳轴轴承：选用抗摩擦球面滚柱轴承.3.3.转炉重心计算3.3.1.空炉重心计算 （1）.计算方法：将整个转炉按不同地几何形状分解成若干个单元体,分别计算出它们地体积和重心,然后根据合力矩整理进行合成,计算出整个空炉重心位置.铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。（2）.计算步骤：建立一个坐标系,把坐标原点设在炉底外壳地表面上,取炉子地垂直中心线为轴,空炉重心分布在轴上,重心地x坐标为零,整个空炉没有对y轴地力矩.擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。内衬重心地计算：炉帽衬砖可以按照大截锥小截锥圆柱体地方式分解即：V帽衬=V大锥V小锥V柱 炉帽衬砖质量为：G帽衬=G大锥G小锥G柱 =V大锥大锥V小锥小锥V柱柱 =衬（V大锥V帽）D帽=（180+650）2d0=4.36mV大锥=12H帽（D壳内+D壳内D帽+D帽） =123.49（8.40 +8.404.36+4.36 ） =115.24m y大锥=h0+H帽4（D壳内+2D帽D壳内+3D帽）（D壳内+D帽+D壳内D帽） =14.1453.49+3.494（8.4 +28.44.36+34.36 ）（8.4 +4.36 +8.44.36）贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 =12.04my小锥=h0+H缝4 （D +2Dd0+3d0 ）(D +d0 +Dd0) =14.1453.49+3.094(6.27 +26.272.7+32.7 )（6.27 +2.7 +6.272.7）坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 =11.81my柱=h0+h缝+0.5H口=14.1453.49+3.09+0.50.4=13.945mY帽衬=（G大锥y大锥G小锥y小锥G柱y柱）G帽衬 =（V大锥y大锥V小锥y小锥V柱y柱）V帽衬 =(115.2412.0451.3711.812.2913.945) (115.2453.66)蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 =12.16mG球冠衬=G大冠-G小冠 = =V大冠=89.19m V小冠= Y大冠=0.065+ Y小冠=Y球冠衬=（G大冠Y大冠-G小冠Y小冠）/G球冠衬 =（V大冠Y大冠-V小冠Y小冠）/V球冠衬 =（89.191.64152.44）/（89.1915） =1.48mY衬=(G帽衬y帽衬+G柱衬y柱衬+G球冠衬y球冠) G衬 =（V帽衬Y帽衬+V柱衬Y柱衬+V球冠衬Y球冠）V衬V柱衬=48.449（8.4 6.27 ）=207.245m V球冠衬=V大冠V小冠=89.1915=74.19m Y衬=（61.5812.16+207.2456.431+74.191.48）（61.58+74.19+207.245）買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 =6.39m 外壳重心计算V帽壳=V大壳V小壳炉帽壳质量为：G帽壳=G大壳G小壳 =V大壳大壳V小壳小壳 =钢（V大壳V小壳）V大壳=12H帽（D壳+D壳d壳+d壳） d壳=D帽+0.0652=4.49m =3.14123.49（8.55 +8.554.49+4.49 ） =120.23m V小壳=V大锥=115.23m Y帽壳=（G大壳y大壳G小壳y小壳）G帽壳y小壳=y大锥=12.04my大壳=h0+H帽4（D壳+2D壳d壳+3d壳）（D壳+d壳+D壳d壳） =14.1453.49+3.494(8.55 +28.554.49+34.49)(8.55 +4.49+4.498.55)綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 =12.05mY帽壳=（V大壳y大壳V小壳y小壳）V帽壳=（120.2312.05115.2412.04）（120.23115.24）=12.28mY柱壳=Y柱衬=6.431mG球冠壳=G大壳-G小壳=V大壳= =95.36m3V小壳=V大冠=89.19m3Y大壳=Y小壳=Y大冠=1.64mY球冠壳=（G大壳Y大壳-G小壳Y小壳）/G球冠壳 =（V大壳Y大壳-V小壳Y小壳）/V球冠壳 =（95.361.689.191.64）/（95.3689.19） =1.02my壳=(G帽壳Y帽壳+G柱壳Y柱壳+G球冠壳Y球冠壳) G壳 =(V帽壳Y帽壳+V柱壳Y柱壳+V球冠壳Y球冠壳) V壳V柱壳=48.449（8.558.4）=16.86mV球冠壳=V大壳-V小壳=95.3689.19=6.17m3y壳=(120.23115.24) 12.2816.866.431+6.171.02 (120.23115.24+16.86+6.17)驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 =6.28my=(G衬y衬+G壳y壳) (G衬+G壳) =(V衬衬y衬+V壳壳y壳) (V衬衬+V壳壳) =（4343.0152.96.39+28.027.86.28）（343.0152.9+28.027.8）猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 =6.37m故空炉重心在炉中心线高6.37m处.故根据经验值预设耳轴位置应在空炉重心100mm之内以上,本设计选100mm,即耳轴位置选为高6.47m锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。3.3.2.铁水重心计算 铁水可分解为圆柱和球冠体两部分Y圆柱=炉底厚度+h冠+12(hh冠)=1.265+0.941+12(2.020.941)=2.75mY球冠=炉底厚度+D/23/8=1.265+1.176=2.44mV圆柱=（4）（hh冠）D=（4）(2.020.941) 6.27=33.30mV球冠=15.00my铁=(G圆柱y圆柱+G球冠Y球冠) G铁=(V圆柱y圆柱+V球冠y球冠) V铁=（33.32.75+15.002.44）（33.3+15.00）=2.65my总=(G铁y铁+G衬y衬+G壳y壳) (G铁+G衬+G壳)=(V铁铁y铁+V衬衬y衬+V壳壳y壳) (V铁铁+V衬衬+V壳壳)=（48.306.82.65+343.0152.96.39+28.027.86.28）（48.306.8+343.0152.9+28.027.8）構氽頑黉碩饨荠龈话骛。=5.58m3.4.倾动装置 倾动装置选用全悬挂式：结构紧凑,质量轻,占地面积小,运转安全可靠,工作性能好.4.转炉氧枪设计及相关参数计算4.1.氧流量计算 氧流量qV:指单位时间通过氧枪地氧量,m min. 氧流量=（吨钢耗氧量岀钢量）吹氧时间 对普通铁水,每吨钢耗氧量为50 57m t,对于高磷铁水,每吨钢耗氧量为62 69m t.輒峄陽檉簖疖網儂號泶。4.2.喷头孔数中小型孔数大部分使用三孔喷头,大中型转炉也有使用四孔以上喷头地.4.3.理论计算氧压及喷头出口马赫数M马赫数和出口速度.滞止氧压之间关系MT出K出（ms）v出（ms）P0MPa1.52.02.53.02001611291042702422161954054855425820.3710.7901.7263.7114.4.350t转炉氧枪喷头尺寸计算（1）.计算氧流量 取每吨钢耗氧量为57m min,春吹氧时间为20min,岀钢量取公称容量350t则： Q=（每吨钢耗氧量岀钢量）吹氧时间=（57350）20=997.5m t(2).出口马赫数与喷孔数 选取马赫数M=2.0 喷孔数选为五孔喷头.（3）.工况氧压根据等熵流表,当M=2.0时,喷口滞止氧压为：P0=0.1010.1278=0.790MPa 取工况氧压近似等于滞止氧压.（4）.喉口直径 根据等熵流动导出地喷管流量公式： 氧气质量流量qm=（KR）2(K+1)(K+1) (K1) (ATP0) T0 K比热比,双原子气体K=1.4； R气体常数,氧气R=259.78J(kgK)； P0氧气地滞止压力,Pa； AT喉口面积,m ；将K=1.4 R=259.78J(kgK) P0=0.790MPa T0=300K代入公式：尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。 997.55=1.784（AT0.790106）300 AT=0.25dT 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。将代入得：dT=55.9mm(5).喷孔出口直径 查等熵流表得：AA0=1.688 则A出=(AA0) AT d出= d出=dT=55.9=72.36mm(6).喷孔扩张段长度 扩张半角在46,可保证气流不脱离孔壁,本设计选用6.则扩张段长度为L扩=（d出dT）（2tan）=(72.6355.9) 2tan(6)=79.67mm凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。(7).喷孔喉口直线段长度 取喉口长度LT=20mm(8).喷孔收缩段长度与其进口直径 却收缩角收=60,则收缩半角为30； 收缩段长度由作图法确定 L收=（9）.喷孔倾角按经验喷头倾角=12.815.4为宜,综合考虑取=12.8.（10）.喷头与喷孔中心分布圆直径恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。4.5.350t转炉氧枪枪身尺寸计算（1）.中心氧管管径：v0取值在4050ms,本设计取v0=50ms,计算公式：A0=qv工v0 qv工=P标P0T0T标qvP标标准大气压,1kgfcm；P0管内氧气地实际压力,kgfcm,用Pp0；T标标准温度,273K；T0管内氧气地实际温度,K；A0中心氧管地内截面积,m；qv工管内氧气地工况体积流量,ms；v0管内氧气地流速,ms.qv工=(1.01325105300997.5) (7.9105273)=140.59mmin=2.34msd1=0.244m=244mm中心氧管壁厚取：6mm, d1=244+26=256mm260mm（2）.中外层钢管管径 计算公式： Aj=qvWvj Aj=(d22d12) 4Aj内套间隙面积,m；qvW冷却水流量,ms；vj冷却水进水速度,一般为56ms,本设计取6 ms.转炉容量t3050120150200250300qvW(mh)6070120150200250250 300 d2=0.289m=289mm中层套管壁厚选5mm, d2=289+25=299mm300mmAP=qvWvP d3=AP外套间隙面积；vP回水速度,一般取6 7ms,本设计取7ms.d3=0.323m=323mm外层套管壁厚选10mm,d3=323+102=343mm350mm