轉(zhuǎn)爐課程設(shè)計(jì)150噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)

1、河北聯(lián)合大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)題目：150噸轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：王占軍專業(yè)班級(jí)：08實(shí)驗(yàn)學(xué) 號(hào)：200820010116學(xué) 院：冶金與能源學(xué)院指導(dǎo)教師：馮聚和 2012年3月8日1 150t轉(zhuǎn)爐計(jì)算1.1爐型設(shè)計(jì)1. 原始條件 爐子平均出鋼量為150噸，鋼水收得率取92%，最大廢鋼比取10%，鐵水采用P08低磷生鐵；氧槍采用四孔拉瓦爾型噴頭，設(shè)計(jì)氧壓為1.0Mpa。2. 爐型選擇根據(jù)原始條件采錐球型作為本設(shè)計(jì)爐型。3. 爐容比 取V/T=1.054. 熔池尺寸的計(jì)算1) 熔池直徑的計(jì)算公式 (1) 確定初期金屬裝入量G：取B=15%則G=(1) 確定吹氧時(shí)間：根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，噸鋼耗氧量，一般低

2、磷鐵水約為5057，取噸鋼耗氧量為57。并取吹氧時(shí)間為16min，則 供氧強(qiáng)度=取=1.70則 2) 熔池深度計(jì)算 錐球型熔池深度的計(jì)算公式為 確定=5.24m, =1.44m3) 熔池其他尺寸確定(1) 球冠的弓形高度: (2) 爐底球冠曲率半徑： （3）錐臺(tái)高度：h-=1.030m5. 爐帽尺寸的確定1) 爐口直徑 :2) 爐帽傾角：取3) 爐帽高度 取，則整個(gè)爐帽高度為： 在爐口處設(shè)置水箱式水冷爐口爐帽部分容積為： 6. 爐身尺寸確定1) 爐膛直徑=5.24m（無加厚段）2) 根據(jù)選定的爐容比為1.05，可求出爐子總?cè)莘e為 3) 爐身高度4) 爐型內(nèi)高7. 出鋼口尺寸的確定1)出鋼口直徑

3、2) 出鋼口襯磚外徑3) 出鋼口長(zhǎng)度4) 出鋼口傾角：取8. 爐襯厚度確定爐身工作層選750mm,永久層150mm,填充層100mm,總厚度為750+150+100=1000mm爐殼內(nèi)徑為爐帽工作層均選550mm, 爐底工作層選600mm，爐帽永久層為150mm,爐底永久層用標(biāo)準(zhǔn)鎂磚立砌，一層230mm,粘土磚平砌三層65×3=195mm,則爐底襯磚總厚度為600+230+195=1025mm,故爐殼內(nèi)形高度為，工作層材質(zhì)全部采用鎂碳磚。9. 爐殼厚度確定爐身部分選70mm厚的鋼板，爐帽和爐底部分選用60mm厚的鋼板。則 爐殼轉(zhuǎn)角半徑 10. 驗(yàn)算高寬比可見， ，符合高寬比的推薦值。

4、因此所設(shè)計(jì)的爐子尺寸基本上是合適的。能夠保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉進(jìn)行。1.2轉(zhuǎn)爐磚稱1 爐身磚稱 爐身永久層選用M-28型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用101塊。層數(shù)=（層），根據(jù)實(shí)際爐型，選用108層，除去出鋼口處的影響要減掉30塊磚，共計(jì)10878塊磚。 爐身填充層該層厚100mm，用焦油鎂砂搗打而成。 爐身工作層選用氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚，80/36。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用134塊。層數(shù)=（層），根據(jù)實(shí)際爐型，選用71層，除去出鋼口處的影響要減掉36塊磚，共計(jì)9478塊磚。爐帽磚稱 爐帽永久層選用M-21型(鎂磚)。估算層數(shù)=（層）第1層：外圈磚數(shù)=

5、（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用194塊。 第2層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用199塊。 第3層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用205塊。 第4層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用211塊。 第5層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用216塊。 第6層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用222塊。 第7層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用228塊。 第8層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用234塊。 第9層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用240塊。 第10層：外圈磚數(shù)=（塊

6、） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用246塊。 第11層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用252塊。第12層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用257塊。 第13層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用263塊。 第14層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用269塊。 第15層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用275塊。 第16層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用281塊。 根據(jù)實(shí)際爐型，選用16層，除去出鋼口處的影響要減掉70塊磚，共計(jì)3785塊磚。 爐帽工作層估算層數(shù)=（層）由上至下，每?jī)蓪哟u為一組，前四層選用氧氣煉鋼

7、轉(zhuǎn)爐用堿性磚，60/60（）。第1、2層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用60塊。第3、4層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用63塊。由第5層開始，選用氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚，60/36（）。第5、6層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊） 故，該層選用62塊。第7、8層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用66塊。第9、10層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用71塊。第11、12層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用75塊。第13、14層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用80塊第15、16層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)

8、=（塊）故，該層選用84塊。第17、18層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用88塊。第19、20層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用93塊。第21、22層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用97塊。第23、24層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用102塊。第25層：外圈磚數(shù)=（塊） 內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，該層選用107塊。根據(jù)實(shí)際爐型，選用16層，除去出鋼口處的影響要減掉40塊磚，共計(jì)1951塊磚。 爐帽填充層該層厚220mm，用焦油鎂砂搗打而成。爐底磚稱 爐底永久層選用標(biāo)準(zhǔn)鎂磚(鎂磚)立砌。行與行之間錯(cuò)縫半塊磚，采用單層立砌。故，共計(jì)223

9、5塊磚。 爐底填充層選用標(biāo)準(zhǔn)黏土磚 ()平砌。行與行之間錯(cuò)縫半塊磚，采用三層平砌。故，共計(jì)1806塊磚。 爐底工作層選用氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚，Tz-9 z307k立砌。行與行之間錯(cuò)縫半塊磚，采用雙層立砌。故，共計(jì)2120塊磚。 爐底拐角處該處均選用不同型號(hào)的鎂磚（砌法見砌磚圖）。由上至下，依次為a.M-28型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用70塊。b.M-23型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用153塊。c.M-28型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用80塊。d.M-23型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用147

10、塊。e.M-23型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用161塊。f.M-22型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用238塊。g.M-26型(鎂磚)。外圈磚數(shù)=（塊）內(nèi)圈磚數(shù)=（塊）故，每層選用118塊。根據(jù)實(shí)際爐型，選用14層，共計(jì)3213塊磚。出鋼口磚稱 此處定做外徑1080，內(nèi)徑，長(zhǎng)1260mm的氧氣煉鋼轉(zhuǎn)爐用堿性磚一塊。轉(zhuǎn)爐內(nèi)型與爐殼之間沒有磚稱填充的地方均用焦油鎂砂搗打而成的填充料填充。1.3轉(zhuǎn)爐空爐重心計(jì)算1.爐襯重心(以爐殼底為原點(diǎn)) 帽錐圓柱體體積公式為圓柱體重心公式為截錐體體積公式為截錐體重心公式為由以上公式求得V柱=1.300m3 y柱=2

11、.471mV小錐=21.130m3 y小錐=1.021mV大錐=59.420m3 y大錐=1.142mV帽=V大錐-V小錐-V柱=36.82m3 爐身(圓筒)V大柱=163.611m3 y大柱=2.501mV小柱=80.032m3 y小柱=2.501mV筒=V大柱-V小柱=83.740m3y筒=1.47+2.495=3.970m 爐身(截錐) 截錐體體積公式為截錐體重心公式為由以上公式求得V小錐=13.011m3 y小錐=0.487mV大錐=30.091m3 y大錐=0.522mV錐=V大錐-V小錐=17.008m3Y錐 爐底球缺體體積公式：V =1/6 h（3r2+h2) = h2 (R-h

12、/3)V大球缺=41.381m3Y大球缺=5.308mV小球缺=1.998m3Y小球缺=4.729m V襯 = V大球缺V小球缺=39.385m3G襯=V襯×2.85×103=504.841t2.爐殼重心(以爐殼底為原點(diǎn)) 爐帽V大=62.07m3 y大=1.139mV小=59.420m3 y小=1.142mV帽=V大-V小=2.672m3 爐身V大=170.222m3 y大=2.499m V小=163.771m3 y小=2.499mV身=V大-V小=6.445m3y身=1.47+2.495=3.971m 爐身(錐體):V大=31.269m3 y大=0.520m V小=30

13、.111m3 y小=0.520mV殼=V大-V小=1.171m3Y殼= 底：V大=84.120m3 y大=5.401mV小=41.378m3 y小=5.128mV底=V大-V小=1.610m3V殼=V帽+V身+ V截錐+V底=53.030m3G殼=V殼×7.8×103=413.631t則耳軸位置定為4.945+0.100=5.045m2氧槍設(shè)計(jì)2.1噴頭設(shè)計(jì)1. 原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)爐公稱容量150噸，低磷鐵水，冶煉鋼種以低碳鋼為主。轉(zhuǎn)爐參數(shù)，爐容比V/T1.05,熔池直徑D5240mm,有效高度H內(nèi)8490mm, 熔池深度h1440mm。2. 計(jì)算氧流量取噸鋼耗氧量57m3,吹氧時(shí)

14、間14min,則氧流量 3. 選用噴孔出口馬赫數(shù)為M2.0 ,采用四孔噴頭,噴孔夾角為12°。4. 設(shè)計(jì)工況氧壓查等熵流表，當(dāng)M2.0時(shí)，則 5. 計(jì)算喉口直徑每孔氧流量 利用公式則求得，取喉口長(zhǎng)度。6. 計(jì)算d出依據(jù)2.0，查等熵流表 7. 計(jì)算擴(kuò)張段長(zhǎng)度取半錐角為50，則擴(kuò)張段長(zhǎng)度 8. 收縮段長(zhǎng)度取孔噴頭示意圖2.2氧槍槍身設(shè)計(jì)1. 原始數(shù)據(jù)冷卻水流量冷卻水進(jìn)水速度，冷卻水回水速度，冷卻水噴頭處流速，中心氧管內(nèi)氧氣流速，吹煉過程中水溫升，其中回水溫度，進(jìn)水溫度；槍身外管長(zhǎng)槍身中層管長(zhǎng)中心氧管長(zhǎng)1800局部阻損系數(shù)。2. 中心氧管管頸的確定1) 中心氧管管頸的公式為:2) 管內(nèi)氧

15、氣的工礦體積流量:3) 中心氧管的內(nèi)截面積:4) 中心氧管的內(nèi)徑:5) 根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為的鋼管驗(yàn)算氧氣在鋼管內(nèi)的實(shí)際流速: 符合要求。3. 中層套管管徑的確定1) 環(huán)縫間隙的流通面積: 2) 中層管的內(nèi)徑為:根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為的鋼管。3) 驗(yàn)算實(shí)際水速 : 符合要求。4. 外層套管管徑的確定1) 出水通道的面積:Ap=0.00595=59.52) 外管內(nèi)徑為： =根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為 的鋼管。3) 驗(yàn)算實(shí)際水速:符合要求。5. 中層套管下沿至噴頭面間隙h的計(jì)算該處的間隙面積為: 又知 ，故 =6. 氧槍總

16、長(zhǎng)度和行程確定1) 根據(jù)公式氧槍總長(zhǎng)為：式中：氧槍最低位置至爐口距離；爐口至煙罩下沿的距離，取0.36m；煙罩下沿至煙道拐點(diǎn)的距離，取3.58m；煙道拐點(diǎn)至氧槍孔的距離；為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取0.800m；根據(jù)把持器下段要求決定的距離；把持器的兩個(gè)卡座中心線間的距離；根據(jù)把持器上段要求決定的距離。 2) 氧槍行程： 7. 氧槍熱平衡計(jì)算冷卻水消耗量的計(jì)算: ，證明前面設(shè)計(jì)中選擇的耗水量是足夠的,且也是合適的.8. 氧槍冷卻水阻力計(jì)算氧槍冷卻水系統(tǒng)是由輸水管路、軟管和氧槍三部分串聯(lián)而成的。冷卻水系統(tǒng)最大阻力損失部分是氧槍，大約占總阻力損失的80以上。利用氧槍進(jìn)水管入口和口兩個(gè)平面的實(shí)際氣

17、體的伯努力方程式，即其能量平衡關(guān)系來確定氧槍冷卻水的進(jìn)水壓力。 設(shè)進(jìn)水管入口為面，回水管出口為面，則:式中: 進(jìn)、出口壓力，Pa;-面高度，m;進(jìn)、出水速度，m/s;水的密度，（1000/m3）;重力加速度，m/s2.因?yàn)閆Z0,vjvp,P00，所以Ph失1-2，即氧槍冷卻水的進(jìn)水壓力近似等于氧槍冷卻水的阻力損失。其阻力損失為: 式中:lj、l0進(jìn)、回水管的長(zhǎng)度，m;j、p進(jìn)、回水管的摩擦阻力系數(shù)，選取, 、進(jìn)、回水管內(nèi)和底部的水速，;180°局部阻力損系數(shù)，=1.5;水的密度，（1000）;dej、dep進(jìn)、回水管的有效直徑，也叫當(dāng)量直徑，冷卻水進(jìn)水壓力:3煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)及

18、計(jì)算3.1.吹煉條件轉(zhuǎn)爐公稱容量為150噸，2吹2，金屬最大裝入量為G=152噸，鐵水含碳量w1（c）4.25，鋼水含碳量w2（c）0.15，冶煉周期為40min，吹氧時(shí)間為17min。1. 煙氣及煙塵有關(guān)參數(shù)爐氣成分：CO=86% , CO2=10% , N2=3.5% ,O2=0.5%煙氣進(jìn)口塵濃為 Co=0.109 kg/m3供氧強(qiáng)度 B=3.56 m3/(t·min)燃燒系數(shù) 0.08進(jìn)入凈化系統(tǒng)的氣溫 tgj=9002. 供水溫度一文用不經(jīng)冷卻循環(huán)水為40，二文用循環(huán)水經(jīng)冷卻為30，供水壓力為Pw=0.3MPa（送至用戶最高點(diǎn)） 1) 爐氣量qVo的計(jì)算2) 煙氣量計(jì)算采用

19、未然法，空氣燃燒系數(shù)=0.08，燃燒后的干煙氣量= （1+1.88××CO%）· = (1+1.88×0.08×86%)×73000 =82422 假定燃燒后煙氣仍殘留有氧氣，則煙氣成分為： 3. 煙氣濃度的修正根據(jù)回收中期，煙氣量為爐氣量的82422/73000=1.13倍，故進(jìn)口煙塵濃度應(yīng)作修正，即：=0.109/1.1293=0.09654. 回收煤氣量的計(jì)算每噸鋼產(chǎn)生的爐氣量等于1000×（4.250.15）×22.4÷12×1÷（0.86+0.1）79.72按煙氣生成倍率為1

20、.12倍，則每噸鋼產(chǎn)生的煤氣量等于1.12×79.72=89.3m3,考慮到前后期不回收煤氣，定回收率為70，即每噸鋼可以回收的煤氣量為0.70×89.362.55. 煙氣的物理數(shù)據(jù)的計(jì)算1) 重度0先求煙氣相對(duì)分子量M =0.7006×28+0.1495×44+0.1455×28+0.0044×32=19.6168+6.578+4.074+0.1408=30.5504=30.5504/22.4=1.364 2) 定壓比熱容氣溫為900時(shí)， = 0.7006×0.3350.1495×0.5210.1455×0.3310.0044×0.350= 0.2347+0.0778+0.0482+0.0015= 0.362×4.186= 1.516 氣溫小于100時(shí)： 0.7006×0.3110.1495×0.4100.1455×0.3100.0044×0.315 0.3257&#