100t顶底复吹转炉炉型设计说明书
目录
前言 (1)
一、转炉炉型及其选择 (1)
二、炉容比的确定 (3)
三、熔池尺寸的确定 (3)
四、炉帽尺寸的确定 (5)
五、炉身尺寸的确定 (6)
六、出钢口尺寸的确定 (6)
七、炉底喷嘴数量及布置 (7)
八、高径比 (9)
九、炉衬材质选择 (9)
十、炉衬组成及厚度确定 (9)
十一、砖型选择 (12)
十二、炉壳钢板材质与厚度的确定 (14)
十三、校核 (15)
参考文献 (16)
专业班级学号姓名成绩
前言：
转炉是转炉炼钢车间的核心设备。转炉炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收的率、炉龄等经济指标都有直接的影响，其设计是否合理也关系到冶炼工艺能否顺利进行，车间主厂房高度和与转炉配套的其他相关设备的选型。所以，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车间设计的关键。
设计内容：100吨顶底复吹转炉炉型的选择与计算；耐火材料的选择；相关参数的选择与计算。
一、转炉炉型及其选择
转炉有炉帽、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形、锥球型和截锥形等三种。炉型的选择往往与转炉的容量有关。
（1）筒球形。熔池由球缺体和圆柱体两部分组成。炉型形状简单，砌砖方便，炉壳容易制造，被国内外大、中型转炉普遍采用。
（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，也用于大型炉。
（3）截锥形。熔池为一个倒截锥体。炉型构造较为简单，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，因此一般不适用于大容量炉，我国30t以下的转炉采用较多。不过由于炉底是平的，便于安装底吹系统，往往被顶底复吹转炉所采用。
顶底复吹转炉炉型图
顶底复吹转炉炉型的基本特征如下：
（1）吹炼的平稳和喷溅程度优于顶吹转炉，而不及底吹转炉，故炉子的高宽比略小于顶吹转炉，却大于底吹转炉，即略呈矮胖型。
（2）炉底一般为平底，以便设置喷口，所以熔池常为截锥型。
（3）熔池深度主要取决于底部喷口直径和供气压力，同时兼顾顶吹氧流的穿透
深度，力求保持吹炼平稳。
综上所述，100t 顶底复吹转炉采用截锥型炉型较为合适。
二、炉容比的确定
炉容比系指转炉有效容积t V 与公称容量G 之比值)t /m (/3G V t 。转炉炉容比主要与供氧强度有关，与炉容量关系不大。当供氧强度提高时，随着炉内反应加剧，如果炉膛自由空间不足，必然会发生大量的渣钢喷溅或泡沫渣翻滚溢出，造成较多的金属损失。为了在较高金属收的率基础上增大供氧强度，缩短吹炼时间，必须有适当的炉容比。由于顶底复吹转炉吹炼过程比单纯顶吹平稳，且钢渣喷溅高度也比较低，所以顶底复吹转炉的炉容比可略小于顶吹转炉。一般取
t /m 00.1~80.03。对于容量较小的炉子，铁水比大且Si 、P 、S 含量高，以及供
氧强度增加和底部喷口直径大者，取上限。
综上所述，炉容比G V t /取值为0.95。3m 9595.0==G V t
三、熔池尺寸的确定
（1）熔池直径D 。熔池直径指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。 转炉吹氧时间t 与金属装入量G 成正比，而与单位时间供氧量Q 成反比，即：
Q
G
t ∝
（2-1）
在供氧量增大的情况下，若要避免喷溅趋于严重，就必须扩大熔池面积。也就是说，单位时间供氧量Q 与熔池直径D 的平方成正比，即：
D Q 2
∝ （2-2） 将式（2-1）与式（2-2）合并，得： t
G
∝D （2-3） 上式可写为：
t
G
K D = （2-4） 式中 D ——熔池直径，m; K ——系数，参见表2-1；
G ——新炉金属装入量，t ，可取公称容量；
t ——平均每炉钢纯吹氧时间，min ，参见表2-2。
表2-1 系数k 的推荐值
转炉容量/t
<30 30~100 >100 备注
K
1.85~
2.10
1.75~1.85
1.50~1.75
大容量取下限，小容量取上限
表2-2 平均每炉钢吹氧时间推荐值
转炉容量/t <30 30~100 >100 备注
冶炼时间/min
12~16
14~18
16~20
结合供氧强度、铁水成分和所炼
钢种等具体条件确定
综上所述，系数k 取值为1.75，吹氧时间t 取值为16min 熔池直径：m 375.416
10075.1=?==t G K
D 取D=4380mm 已知：3m /t 9.6=铁ρ 则：3m 4928.149
.6100
==
池V （2）熔池深度h 。熔池深度指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的深度。对于一定容量的转炉，炉型和熔池直径确定后，可利用几何公式计算熔池深度h 。
截锥型熔池：通常倒截锥体顶面直径D b 7.0≈。熔池体积池V 和熔池直径D 及熔池深度h 有如下关系：
2574.0hD V =池
因而
2
574.0D V h 池
=
则：m 3161.1380
.4574.04928
.14574.02
2=?==
D V h 池 取h=1320mm
四、炉帽尺寸的确定
顶吹转炉一般都是正口炉帽，其主要尺寸有炉帽倾角、炉口直径和炉帽高度。 （1）炉帽倾角θ。倾角过小，炉帽内衬不稳定，容易倒塌；过大则出钢时容易钢渣混出和从炉口大量流渣。倾角一般为 68~60,小炉子取上限，大炉子取下限，这是因为大炉子的炉口直径相对要小些。 综上所述，取 64=θ
（2）炉口直径d 。在满足顺利兑铁水和加废钢的前提下，应适当减小炉口直径，以减少热损失。一般炉口直径为熔池直径的43%~53%较为适宜。小炉子取上限，大炉子取下限。
综上所述，取mm 2190m 19.2380.4%50%50==?==D d
（2）炉帽高度帽H 。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mm 400~300=口H 的直线段。因此炉帽高度帽H 为：
口帽H d D H +-=θtan )(2/1
炉帽总容积帽V 为：
口口帽帽H d d Dd D H H V 2224
))((12
π
π
+
++-=
综上所述，取mm 350=口H
m 595.2350.064tan 19.2380.42
164tan 21=+-?=+-= ）（）（口帽H d D H
取mm 2600=帽H
()
3222m 0943.214
12=+++-=口口帽帽）（H d d Dd D H H V π
π
五、炉身尺寸的确定
转炉炉帽以下，熔池面以上的圆柱体部分称为炉身。其直径与熔池直径是一致的，故需确定的尺寸是炉身高度身H 。
2
2)
(44D V V V D V H t ππ池帽身身--==
式中：
帽V 、身V 、池V ——分别为炉帽、炉身和熔池的容积;
t V ——转炉有效容积，为帽V 、身V 、池V 三者之和，取决于炉容量和炉容比。
综上所述：
m 9431.3380
.4)
4928.149043.2195(4)(442
22=?--?=--?==
πππD V V V D V H t 池帽身身 取 mm 3950=身H
六、出钢口尺寸的确定
出钢口内口一般都设在炉帽与炉身交界处，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）出钢口中心线水平倾角1θ。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1θ趋于减小。国外不少转炉采用 0，一般为
20~15。
综上所述，取 151=θ
（2）出钢口直径出d 。出钢口直径决定着出钢时间，因此随炉子容量而异。出钢时间通常为2~8min 。出钢时间过短（即出钢口过大），难以控制下渣，且钢包内静压力增长过快，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。通常出d （cm ）按下面的经验公式确定：
G d 75.163+=出
式中 G ——转炉的公称容量，t 。
综上所述:
cm 43.1510075.16375.163=?+=+=G d 出
取mm 154=出d
七、炉底喷嘴数量及布置
目前对最佳喷嘴数量和布置方式尚无一致看法。一般说来，喷嘴多而直径小些好。生产中喷嘴数量常为2~4个，具体视炉子容量和布置形式而定。本炉喷嘴取3个。
合理的布置应使底吹和顶吹产生的熔池环流运动方向相同，以获得最佳的搅拌效果，即最快的熔池混匀时间。为此，应满足以下关系：
c c R X R 3.1m a x ≤≤ （7-1） 而
)2
1
t a n (21
1θθ+=H R c （7-2） 式中 m a x X ——炉底喷嘴至炉底中心的最大距离，mm ； c R ——顶吹氧流对熔池的冲击半径，mm ； 1H ——顶吹氧枪枪位，mm ； 1θ——顶吹氧枪喷孔夹角； 2θ——顶枪喷出射流的扩张角。
顺便指出，如果炉底喷嘴较多，一般只要半数以上能满足式（7-1）的要求也就可以了。另外，从实际情况来看，喷嘴呈非对称布置似乎更好些。 要想算出max X ，必先算出喉d ，进而求出1H 。
（标态）吹氧时间
出钢量每吨钢耗氧量氧流量min /m 3
?=
对于普通铁水，每吨钢耗氧量为55~65t /m 3（标态），对高磷铁水，每吨钢耗氧量为60~69t /m 3（标态）。 计算氧枪喷头喉口直径：
计算氧流量。取每吨钢耗氧量为603m （标态），纯吹氧时间为16min ，出钢量按公称容量100t 计算，则通过氧枪的氧气流量：
（标态）min /m 37516
100
603=?=
Q 当Ma=2.0时，1278.0/= p p ；取喷头出口压力MPa 101.0==膛p p ，则喷口滞止氧压为：
MPa 790.01278
.0101
.0==
p
每个喷孔氧气流量为：
min /m 75.934
37543===
Q q （标态） 由于 0
783.1T p A C q D
?=喉 取95.0=D C ，K T 3000=，又MPa p 790.00=，代入上式，则
300
10790.04
95.0783.175.936
2??
?
?=喉d π
由上式可求出 mm 3.39=喉d 顶吹氧枪枪位1H 一般为35~50倍的喉d
因此取 mm 5.1768451=?=喉d H 取 101=θ 102=θ
mm 9.473)510(tan 1783)2
1
tan(211=+?=+= θθH R c
则
07.6169.473max ≤≤X
取 mm 550max =X
八、高径比
高径比系指转炉炉壳总高度总H 与炉壳外径壳D 之比值。实际上它只是作为炉型设计的校核数据。因此当炉膛内高内H 和内径D 确定后，再根据所设计的炉衬和炉壳厚度，高径比也就被确定下来了。增大高径比对减少喷溅和溢渣，提高金属收的率有利。但是高径比过大，在炉膛体积一定时，反应面积反而小，氧气流股易冲刷炉壁，对炉衬寿命不利，而且导致厂房高，基建费用大，转炉倾动力矩大，耗电大。随着转炉大型化和顶底复吹技术的采用，转炉由细高型趋于矮胖型，即高径比趋于减小。顶底复吹转炉高径比推荐值为 1.25~1.45。大炉子取下限，小炉子取上限。对于容量较小的炉子，铁水比大且Si 、P 、S 含量高，以及供氧强度增加和底部喷口直径大者，取上限。
九、炉衬材质选择
转炉炉衬寿命是一个重要的技术经济指标，受许多因素的影响，特别是受冶炼操作工艺水平的影响较大。但是，合理选用炉衬（特别是工作层）的材质是提高炉衬寿命的基础。
根据炉衬的工作特点，其材质选择应遵循一下原则： （1）耐火度（即在高温条件下不熔化的性能）高； （2）高温下机械性能高，耐急冷急热性能好； （3）化学性能稳定； （4）资源广泛，价格便宜。
近年来氧气转炉炉衬工作层普遍使用镁碳砖，炉衬寿命显著提高。但由于镁碳砖成本较高，因此一般只用于诸如耳轴区、渣线等炉衬易损部位。
十、炉衬组成及厚度确定
通常炉衬由永久层、填充层和工作层组成。有些转炉则在永久层与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），修炉时一般不予以拆除。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，厚度约80~100mm。其主要功能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，也有的转炉不设填充层。工作层系指与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件及其苛刻。目前，该层多用镁碳砖和焦油白云石砖综合砌筑。炉帽可用二步煅烧镁砖，也可根据具体条件选用其他材质。
转炉各部位的炉衬厚度设计参考值如下表所示
炉衬各部位名称转炉容量/t
<100 100~200 >200 炉帽永久层厚度/mm 60~115 115~150 115~150 工作层厚度/mm 400~600 500~600 550~650 炉身（加料侧）永久层厚度/mm 115~150 115~200 115~200 工作层厚度/mm 550~700 700~800 750~850 炉身（出钢侧）永久层厚度/mm 115~150 115~200 115~200 工作层厚度/mm 500~650 600~700 650~750 炉底永久层厚度/mm 300~450 350~450 350~450 工作层厚度/mm 550~600 600~650 600~750
综上所述，转炉各部位的炉衬厚度为：
炉衬各部位名称转炉容量/t
100
炉帽永久层厚度/mm115
工作层厚度/mm500 炉身（加料侧）永久层厚度/mm115
工作层厚度/mm700
炉身（出钢侧）永久层厚度/mm115
工作层厚度/mm600 炉底永久层厚度/mm450
工作层厚度/mm600
炉衬材质性能及使用部位
气孔率%体积密度
g/cm3
常温耐压强
度MPa
高温抗折强
度MPa
使用部
位
优质镁碳砖2 2.823810.5耳轴、渣线
普通镁碳砖4 2.7623 5.6耳轴部位、炉帽液面以
上
复吹供气砖2 2.854614复吹供气砖及保护砖
高强度镁碳
砖10～15 2.85～3.0>40
炉底及钢液
面以下
合成高钙镁
砖
10～15 2.85～3.1>50装料侧高纯镁砖10～15 2.95>60装料侧镁质白云石
烧成砖
2.8 2.838.4装料侧
(1) 炉口部位。这个部位温度变化剧烈，熔渣和高温废气的冲刷比较厉害，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较高的抗热震性和抗渣性，耐熔渣和高温废气的冲刷，且不易粘钢，即便粘钢也易于清理的镁碳砖。
(2) 炉帽部位。这个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。此外，若炉帽部位不便砌筑绝热层时，可在永久层与炉壳钢板之间填筑镁砂树脂打结层。
(3) 炉衬的装料侧。这个部位除受吹炼过程熔渣和钢水喷溅的冲刷、化学侵蚀外，还要受到装入废钢和兑入铁水时的直接撞击与冲蚀，给炉衬带来严重的机械性损伤，因此应砌筑具有高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。
(4) 炉衬出钢侧。此部位基本上不受装料时的机械冲撞损伤，热震影响也小，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。若与装料侧砌筑同样材质的镁碳砖时，其砌筑厚度可稍薄些。
(5 ) 渣线部位。这个部位是在吹炼过程中，炉衬与熔渣长期接触受到严重侵蚀而形成的。在出钢侧，渣线的位置随出钢时间的长短而变化，大多情况下并不明显，但在排渣侧就不同了，受到熔渣的强烈侵蚀，再加上吹炼过程其他作用的共同影响，衬砖损毁较为严重，需要砌筑抗渣性能良好的镁碳砖。
(6 ) 两侧耳轴部位。这部位炉衬除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。所以，此部位应砌筑抗渣性能良好、抗氧化性能强的高级镁碳砖。
(7 ) 熔池和炉底部位。这部位炉衬在吹炼过程中受钢水强烈的冲蚀，但与其他部位相比损坏较轻。可以砌筑含碳量较低的镁碳砖，或者砌筑焦油白云石砖。若是采用顶底复合吹炼工艺时，炉底中心部位容易损毁，可以与装料侧砌筑相同材质的镁碳砖。
（8）转炉出钢口。转炉的出钢口除了受高温钢水的冲刷外，还受温度急变的影响，蚀损严重，其使用寿命与炉衬砖不能同步，经常需要热修理或更换，影响冶炼时间。改用等静压成型的整体镁碳砖出钢口，由于是整体结构，更换方便多了，材质改用镁碳砖，寿命得到大幅度提高，但仍不能与炉衬寿命同步，只是更换次数少了而已。
十一、砖型选择
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形专用砖，更换方便、快捷；炉底用带弧形的异形砖；
(4)尽量减少砖型种类。
炉衬的砌筑
砌筑过程：
第一步：炉底工作层预砌筑、搭建耐火泥浆搅拌站、搭设临时切砖房、耐火砖的加工、出钢口座砖施工、炉底施工。
第二步：砌筑永久层第一层和第二层的镁质砖，先沿中心线砌出十字形，然后分四部分采用人字形方式砌筑。各层之间错开45 度。
第三步：砌筑炉底中心砖和第一环工作层砖。
第四步：砌筑永久层第三层砖，其砌筑方式与第一和第二永久层相同。 第五步：砌筑炉底工作层砖，整个炉底工作层1～8 砖环缝全部用泥浆湿砌，1～24 环砖放射缝要求每隔5 块中有1 块砖放射缝打灰湿砌。砌筑时若每环砖环缝面有错台时，则可用角向磨光机进行研磨。
第六步：炉底风口部位的砌筑，当炉底工作层砖钢至风口旁时，先干摆并调整风口工作层砖，量出加工砖的上下口尺寸。
第七步：砌筑炉底结合部的工作层砖，将已预加工好的炉底工作层砖，在顺序进入炉内砌筑，局部不平处，可用研磨机磨平。然后在最外环底部充填捣打料，并砌筑接头层砖。
十二、炉壳钢板材质与厚度的确定
转炉吹炼过程中，炉壳承受多种负荷，有炉壳、炉衬自重和炉料重引起的静负荷，有兑铁水、加废钢时的冲击以及炉体旋转时产生的动负荷，还有炉衬热膨胀和炉壳本身温度分布不均匀引起的热负荷。这些负荷必然使炉壳承受相应的应力，以致引起不同程度的变形。研究表明，其中热应力起主导作用，所以设计时力求选用抗蠕变强度高、焊接性能好的材料。大中型转炉多用耐高温、高压的锅炉钢板制作炉壳，也有用合金钢板的。国内用于制作炉壳的低合金高强度钢有16Mn 、14MnNb 、20g 等。
由于应力计算相当复杂，所以炉壳钢板的厚度常按下表中的经验公式确定。
转炉容量/t
mm /1δ
mm /2δ mm /3δ
备注
30≤
2)0.1~8.0(δ
壳D )0008.0~0065.0( 28.0δ 1δ：炉帽钢板厚度
2δ：炉身钢板厚度
3δ：炉底钢板厚度
壳D ：炉壳外径
>30
2)9.0~8.0(δ 壳D )011.0~008.0( 2)0.1~8.0(δ
几种炉子容量的实际炉壳尺寸
炉子容量/t 15 30 50 120 150 300 炉帽钢板厚度/mm 24 30 55 50 58 75 炉身钢板厚度/mm 24 40 55 70 80 85 炉底钢板厚度/mm 20 30 45 70 62 80 炉壳高度/mm 5530 7000 7470 9750 8992 11575 炉壳外径/mm
3548
4220
5110
6670
7000
8670
综上所述，100t 顶底复吹转炉选定各部位钢板厚度为： 炉帽钢板厚度：mm 551=δ 炉身钢板厚度：mm 652=δ 炉底钢板厚度：mm 653=δ
十三、校核
mm
8985654506001320395026003=+++++=+++++=δδδ永久层工作层身帽总h H H H mm
6300651158070043802
122122=++++??=++++=）（）（永久层填充加料侧工作层壳δδδδD D 43.16300/8985/≈=总总D H
顶底复吹转炉高径比推荐值为 1.25~1.45，大炉子取下限，小炉子取上限。故对于100t 顶底复吹转炉符合要求。
参考文献
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转炉炼钢设计-开题报告(终极版)
湖南工业大学 本科毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 2011年12月19日
顶底复吹技术，工艺成熟，脱磷效果好，在后续的生产中采用多种精炼方法，其中LF、RH 、CAS—OB、VOD、VAD的应用可以很好的控制钢水的成分和温度，生产纯净钢，不锈钢等，连铸工艺能够实现连续浇铸，提高产量，降低成本，同时随着连铸技术的发展，近终型连铸，高效连铸等多种连铸技术得到应用，大大的提高了铸钢的质量，一定范围内降低了企业的成本。经现代技术和工艺生产出来的如板材，管线钢，不锈钢等的质量得到了很大的保障，市场的信誉度高，市场需求量大。 故设计建造年产310万t合格铸坯炼钢厂是可行的，也是必要的。 2.2 主要研究内容 研究内容包括设计说明书和图纸两个部分。 2.2.1 设计说明书 （1）中英文摘要、关键词 （2）绪论 （3）厂址的选择 （4）产品方案设计 （5）工艺流程设计 （6）转炉容量和座数的确定 （7）氧气转炉物料平衡和热平衡计算 （8）转炉炼钢厂主体设备设计计算（包括转炉炉型、供气及氧枪设计、精炼方法及设备、连铸设备） （9）转炉炼钢厂辅助设备设计计算（包括铁水供应系统、废钢供应系统、出钢出渣设备、烟气净化回收系统） （10）生产规模的确定及转炉车间主厂房的工艺布置和尺寸选择（包括车间主厂房的加料跨、炉子跨、精炼跨、浇注跨的布置形式及主要尺寸的设计确定）（11）劳动定员和成本核算 （12）应用专题研究 （13）结论、参考文献 2.2.2 设计图纸 （1）转炉炉型图 （2）转炉炼钢厂平面布置图 （3）转炉车间主厂房纵向剖面图 2.3 研究思路及方案 （1）根据设计内容，书写中英文摘要、关键词。 （2）查阅专业文献，结合毕业实习，收集当前转炉炼钢工艺技术、车间设
电弧炉炼钢车间的设计方案
1电弧炉炼钢车间的设计方案 1.1电炉车间生产能力计算 1.1.1电炉容量和座数的确定 在进行电炉炉型设计之前首先要确定电弧炉的容量和座数，它主要与车间的生产规模，冶炼周期，作业率有关。 在同一车间，所选电炉容量的类型一般认为不超过两种为宜。座数也不宜过多，一般设置一座或两座电炉。为了确定电炉的容量和座数，首先要估算每次出岗量q ： y G q a ητ8760= 式中 G a —车间产品方案中确定的年产量，80万t ； τ—冶炼周期，55min=0.917h ； η—作业率，年日历天数 年作业天数=η×100% 本设计取90%； Y —良坯收得率，连铸一般95%~98%,本设计取98%； 带入数据计算得 q=95.0t 。 根据估算出的每次出钢量选取HX 2-100系列一座，以下是主要技术性能： 1.1.2电炉车间生产技术指标 （1）产量指标 年产量80万t ； 小时出钢量： （2）质量指标 钢坯合格率 98%; (3) 作业率指标
作业率：90% (4)材料消耗指标 a金属材料消耗 一般为废钢、返回废钢、合金料于脱氧合金。 b炼钢扶住材料消耗 石灰、以及其他造渣材料和脱氧粉剂。 c耐火材料消耗 主要用于炉衬的各种耐火砖以及钢包的耐火材料。 d其它原材料消耗 电极和工具材料。 e动力热力消耗指标 主要为电能和各种气体和燃油等。车间设计产品大纲见下表： （5）连铸生产技术指标 连铸比 铸坯成坯率 连铸收得率 （6）生产的钢种：主要生产Q215，年产量80万吨，连铸坯尺寸选取200×200mm方坯； 1.2 电炉车间设计方案 1.2.1电炉炼钢车间设计与建设的基础材料 （1）建厂条件 1）各种原料的供应条件，特别是钢铁材料来源； 2）产品销售对象及其对产品质量的要求； 3）水电资源情况，所在地区的产品加工，配件制作的协作条件； 4）交通运输条件，水路运输及地区公铁路的现状与发展计划； 5）当地气象，地质条件； 6）环境保护的要求； 在上述各项主要建厂条件之中，原材料条件对于工艺设计的关系尤为密切重要。 （2）工艺制度 确定工艺制度是整个工艺设计的基本方案，是设备选择，工艺布置等一系列问题的设计基础。确定工艺制度的主要依据是产品大纲所规定的钢种，生产规模，原材料条件以及后步工序的设计方案。 1）冶炼方法：利用超高功率电弧炉进行单渣冶炼，然后进行炉外精炼； 2）浇注方法：采用全连铸； 3）连铸坯的冷却处理与精整：铸坯在冷床上冷却并精整； 4）在技术或产量方面应留有一定的余地。 1.2.2电炉炼钢车间的组成
世界氧气顶吹转炉炼钢技术发展史
世界氧气顶吹转炉炼钢技术发展史 氧气顶吹转炉炼钢(oxygen top blown converter steelmaking)由转炉顶部垂直插入的氧枪将工业纯氧吹入熔池，以氧化铁水中的碳、硅、锰、磷等元素，并发热提高熔池温度而冶炼成为钢水的转炉炼钢方法。它所用的原料是铁水加部分废钢，为了脱除磷和硫，要加入石灰和萤石等造渣材料。炉衬用镁砂或白云石等碱性耐火材料制作。所用氧气纯度在99％以上，压力为0．81～1．22MPa(即8～12atm)。 简史 空气底吹转炉和平炉是氧气转炉出现以前的主要炼钢设备。炼钢是氧化熔炼过程，空气是自然界氧的主要来源。然而空气中4／5的气体是氮气，空气吹炼时，这样多的氮气在炉内穿行而过，白白带走大量的热且有部分氮溶解在铁液中，成为恶化低碳钢品质的重要原因。平炉中，氧在用于燃烧燃料之后，过剩的氧要通过渣层传入钢水，所以反应速率极慢，这也就增加了热损失。因此，直接把氧气吹入熔池炼钢，成为许多冶金学家向往的目标。早在19世纪，现代炼钢法的创始人贝塞麦(H．Bessemer)就有了纯氧炼钢的设想，但因没有大量氧气而未进行试验。20世纪20年代后期，以空气液化和分馏为基础的林德一弗兰克(Linde—Frankel)制氧技术开发成功，能够生产可供工业使用的廉价氧气，氧气炼钢又为冶金界所注意。从1929年开始，柏林工业大学的丢勒尔教授(R．Durrer)在实验室中研究吹氧炼钢，第二
次世界大战开始后转到瑞士的冯?罗尔(V．Roll)公司继续进行研究。1936～1939年勒莱普(O.Lellep)在奥伯豪森(Oberhausen)进行了底吹氧炼钢的试验，由于喷嘴常损坏未能成功。1938年亚琛(Aachen)工业大学的施瓦茨(C．V．Schwarz)提出用超音速射流向下吹氧炼钢，并在实验室进行了试验，将托马斯生铁吹炼成低氮钢，但因熔池浅而损坏了炉底。1948年丢勒尔(R．Durrer)等在冯?罗尔(VonRoll)公司建成2．5t的焦油白云石衬的试验转炉，以450的斜度将水冷喷嘴插入铁水吹氧炼钢，无论贝塞麦生铁或托马斯生铁都能成功炼成优质钢水，而且认识到喷嘴垂直向下时，最有利于喷嘴和炉衬的寿命。这样就最后完成了转炉吹氧炼钢的实验室试验。从实验室研究向工业化试验的进一步发展是由奥地利的沃埃施特(VOEST)公司完成的。第二次世界大战后奥地利面临重建钢铁工业的需要，该国缺少废钢使得平炉或电炉炼钢法缺乏竞争力。沃埃施特公司注意到丢勒尔的试验，决心开发一个具有竞争力的新的炼钢方法。1949年5月在奥地利累欧本(Leoben)开了一次氧气炼钢的讨论会，决定冯?罗尔、曼内斯曼(Mannesmann)、阿尔派(ALPINE)和沃埃施特4个公司协作，在沃埃施特的林茨(Linz)钢厂作进一步的试验。1949年6月在林茨建成2t顶吹氧试验转炉，由苏埃斯(T．Suess)和豪特曼(H．Hauttmann)负责，在丢勒尔参与下，成功地解决了合适的氧气压力、流量和喷嘴与熔池面距离等工艺操作问题。之后迅速建立15t试验转炉，广泛研究新方法所冶炼钢的品质。由于钢的质量很好而且炼钢工艺的
100t顶底复吹转炉炉型设计说明书
目录 前言 (1) 一、转炉炉型及其选择 (1) 二、炉容比的确定 (3) 三、熔池尺寸的确定 (3) 四、炉帽尺寸的确定 (5) 五、炉身尺寸的确定 (6) 六、出钢口尺寸的确定 (6) 七、炉底喷嘴数量及布置 (7) 八、高径比 (9) 九、炉衬材质选择 (9) 十、炉衬组成及厚度确定 (9) 十一、砖型选择 (12) 十二、炉壳钢板材质与厚度的确定 (14) 十三、校核 (15) 参考文献 (16)
专业班级学号姓名成绩 前言： 转炉是转炉炼钢车间的核心设备。转炉炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收的率、炉龄等经济指标都有直接的影响，其设计是否合理也关系到冶炼工艺能否顺利进行，车间主厂房高度和与转炉配套的其他相关设备的选型。所以，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车间设计的关键。 设计内容：100吨顶底复吹转炉炉型的选择与计算；耐火材料的选择；相关参数的选择与计算。 一、转炉炉型及其选择 转炉有炉帽、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形、锥球型和截锥形等三种。炉型的选择往往与转炉的容量有关。
（1）筒球形。熔池由球缺体和圆柱体两部分组成。炉型形状简单，砌砖方便，炉壳容易制造，被国内外大、中型转炉普遍采用。 （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，也用于大型炉。 （3）截锥形。熔池为一个倒截锥体。炉型构造较为简单，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，因此一般不适用于大容量炉，我国30t以下的转炉采用较多。不过由于炉底是平的，便于安装底吹系统，往往被顶底复吹转炉所采用。 顶底复吹转炉炉型图 顶底复吹转炉炉型的基本特征如下： （1）吹炼的平稳和喷溅程度优于顶吹转炉，而不及底吹转炉，故炉子的高宽比略小于顶吹转炉，却大于底吹转炉，即略呈矮胖型。 （2）炉底一般为平底，以便设置喷口，所以熔池常为截锥型。 （3）熔池深度主要取决于底部喷口直径和供气压力，同时兼顾顶吹氧流的穿透
设计180吨转炉计算
180t转炉炼钢车间i 学号： 课程设计说明书设计题目：设计180t的转炉炼钢车间 学生姓名： 专业班级： 学院： 指导教师： 2012年12月25日
目录 1 设备计算 1.1转炉设计 .1.1.1炉型设计------------------------------------------------------------1 2.1 氧枪设计 2.1.1氧枪喷头设计------------------------------------------------6 2.1.2氧枪枪身设计------------------------------------------------8 3.1 烟气净化系统设备设计与计算 --------------------------------------------------------------12 注：装配图 1.图1. 180t转炉炉型图--------------------------------------------------6 2.图2. 枪管横截面--------------------------------------------------------8 3. 图3.180t氧枪喷头与枪身装配图12---------------------------------12
1 设备计算 1.1转炉设计 1.1.1炉型设计 1、原始条件 炉子平均出钢量为180吨钢水，钢水收得率取90%，最大废钢比取10%，采用废钢矿石法冷却。 铁水采用P08低磷生铁 (ω(Si)≤0.85%，ω(P)≤0.2%，ω(S)≤0.05%)。 氧枪采用3孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0MPa 2、炉型选择：根据原始条件采用筒球形炉型作为本设计炉型。 3、炉容比 取V/T=0.95 4、熔池尺寸的计算 A.熔池直径的计算 t K D G = 确定初期金属装入量G ：取B=18%则 ()t 18290.01 18218021B 2T 2G =?+?=?+= ％金η () 3m 4.268 .6182 G V == = 金 金ρ 确定吹氧时间：根据生产实践，吨钢耗氧量，一般低磷铁水约为50~57m 3/t (钢)，高磷铁水约为62~69m 3/t (钢)，本设计采用低磷铁水，故取吨钢耗氧量为57m 3/t (钢)，并取吹氧时间为18min 。则 ()[] min t /m 1.318 56 3?=== 吹氧时间吨钢耗氧量供氧强度 取K=1.70则 ()m 46.518 182 70 .1D == B.熔池深度的计算 筒球型熔池深度的计算公式为： ()m 458.1406 .579.0406.5046.04.26D 70.0D 0363.0V h 2 3 2 3 =??+=+= 金
普通电弧炉设计与电极升降控制
普通电弧炉的一般设计与电极升降控制
摘要： 为了提高所熔炼速度和钢水的质量、减少电能及电极的消耗量、保证维持规定的电气工作条件，使设备获得较高的生产率。从电弧炉的一般设计概况，到电弧炉电极的升降控制。系统了解电弧炉中存在的缺点与不足。通过分析，更好的提高电气控制的稳定性，提高电网提高熔炼速度。 关键词：电弧炉、短网电流、电极升降。
目录 一、电弧炉的简介及特点 1.电弧炉简介 2.电弧炉特点 二、电弧炉的一般设计 1.电弧炉组成部分 2.炉体设计 3.变压器设计 4.短网电流的计算 5.电极直径计算 6.电极升降计算 7.其他相关参数 三、电极升降自动控制 1.调节器的组成及工作原理 2.调节器的结构原理 四、小结 五、参考文献
一、电弧炉的简介及特点 1.电弧炉简介 电弧炉是利用电极间电弧产生的热能冶炼金属的一种设备。电弧炉炼钢就是靠电极与炉料之间放电产生的电弧，使电能在弧光中转变为热能，并借助辐射和电弧的直接作用加热并熔化金属和炉渣，冶炼出各种成分的钢和合金。 现代化炼钢电弧炉均为直接加热、炉底不导电式电炉。该电炉按直接加热金属的原理工作，电弧发生在每一电极与炉料之间，
己熔化的金属则形成负荷的中心点。 2.电弧炉的特点 电弧炉进行冶炼，电弧炉是一个多变量、非线性、大滞后、强藕合、时变、随机干扰较强的系统，使得系统电极位置、电弧长度、电弧电流以及系统功率很难保持最佳工作状态。电极升降调节系统是电弧炉的重要组成部分，其工作性能的好坏直接影响钢的产量、质量和能源消耗。在电弧炉冶炼过程中，三相交流电弧炉的电力负载是不稳定的、不对称的；无功冲击及闪变；产生谐波电流。 电弧炉的整个炼钢过程一般分为熔化期、氧化期、还原期三个时期，由于各个时期所完成的任务不同，因而相应地对冶炼温度和功率的要求也不同。 （熔化期）开始熔化阶段，固体炉料熔化，能量需求最大。 （氧化期）初精炼及加热阶段。 （还原期）精炼期，此阶段输入能量只需平衡热损耗。 在废钢冶炼时电弧炉的工作特性为：
转炉炉衬设计
炉炉型和炉衬设计 转炉炉型和炉衬设计(design of conveter furnace outline and lining) 确定适合于转炉炉容量和操作条件的转炉炉型和各部位炉衬材质的设计。是转炉炼钢车间设计的主要组成部分。 转炉炉型设计转炉炉型是指新砌成的转炉炉衬的内腔形状和尺寸。氧气转炉的炉型通常是先用统计公式计算出转炉各部位的主要尺寸，然后再与炉容量相近、条件相似的实际生产转炉进行比较和调整后确定的。氧气转炉炉型绝大多数是轴对称回转体结构，由截锥型炉帽(仅有少数转炉呈偏口形)、圆柱形炉身和不同形状的炉底三部分组成。按转炉熔池形状不同，常见的炉型有筒球型、锥球型和截锥型三种(见图)。筒球型炉型形状简单，砌筑方便，炉壳制造容易，大容量转炉采用较多。锥球型炉型与相同容量的筒球型炉相比，在熔池深度相同的情况下，更有利于冶金反应；截锥型炉型的优点是炉底砌筑方便，这两种炉型在中小容量转炉炉型设计中采用较多。
对氧气转炉炉型的主要技术参数要求为：(1)炉容比(工作容积与公称容量之比)与铁水条件、冶炼操作转zhuan方法和转炉炉容量有关，通常每公称吨炉容比为0．80～1．00m3／t；(2)高宽比(炉子全高与炉壳直径之比)对转炉操作和建设费用有直接影响，一般取为1．25～1．65；(3)炉帽的倾角为60o±3。；(4)炉口直径一般为熔池直径的0．43～0．53倍；(5)熔池直径系指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径，它与转炉装入量和供氧强度有关，可按D=K(G/T)1/2进行计算，式中D为熔池直径，m；K为比例常数，一般为1．85～2．3；G为转炉装入量，t；T为转炉供氧时间，min。 炉衬耐火材料选择转炉炉衬分为工作层、填充层和永久层。工作层衬砖与熔池钢水和熔渣接触工作条件十分恶劣，要求有良好的物理性能和化学稳定性，同时也要有较低的价格。转炉工作层衬砖常采用焦油白云石砖、焦油镁砂砖、镁碳砖和二步煅烧砖，镁碳砖应用较广泛。为了提高炉衬使用寿命，降低生产成本，设计和生产中广泛采用不同部位使用不同材质炉衬的“综合砌炉法”。工作层砖型的设计既要考虑砌筑方便，又要不致于因砖型过于复杂而增加成本。转炉炉衬各部位的厚度参考值见表。
顶吹转炉
太原科技大学 课程设计说明书 设计题目： 50t 氧气顶吹转炉设计 设计人：郭晓琴 指导老师：杨晓蓉 专业：冶金工程 班级：冶金工程081401 学号： 200814070105 材料科学与工程学院 2011年12月30 日
目录 摘要................................................ 错误！未定义书签。第一章绪论................................................ 错误！未定义书签。 1.1 氧气顶吹转炉炼钢的发展概况......................... 错误！未定义书签。 1.2 氧气顶吹转炉炼钢的优点............................. 错误！未定义书签。 1.3 转炉炼钢生产技术发展趋势........................... 错误！未定义书签。第二章炉型尺寸计算........................................ 错误！未定义书签。 2.1转炉炉型及其选择.................................... 错误！未定义书签。 2.2转炉炉型尺寸计算.................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 熔池尺寸...................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 炉容比（容积比）.............................. 错误！未定义书签。 2.2.3炉帽尺寸...................................... 错误！未定义书签。 2.2.4炉身尺寸...................................... 错误！未定义书签。 2.2.5出钢口尺寸.................................... 错误！未定义书签。第三章氧气顶吹转炉耐火材料................................ 错误！未定义书签。 3.1 炉衬的组成和材质的选择............................. 错误！未定义书签。 3.2炉衬厚度的确定...................................... 错误！未定义书签。第四章氧气顶吹转炉金属构件的确定.......................... 错误！未定义书签。 4.1炉壳组成及结构形成................................. 错误！未定义书签。 4.2炉壳钢板材质与厚度的确定 (7) 4.3支撑装置 (7) 4.3.1 托圈......................................... 错误！未定义书签。 4.3.2炉衬的组成和材质的选择....................... 错误！未定义书签。 4.3.3耳轴及其轴承................................. 错误！未定义书签。 4.4倾动机构........................................... 错误！未定义书签。 4.5高径比的核定....................................... 错误！未定义书签。参考文献.............................................................. - 12 -
氧气顶吹转炉设计
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
转炉炉型计算
7转炉炉型设计 7.1 转炉的座数、公称容量及生产能力的确定 为了有效地提高转炉利用率及提高平均日作业率，借鉴同类型厂家经验，本设计采用“三吹二”制度。 7.1.1根据生产规模和产品方案计算出年需钢水量 据国内同类转炉经验所得η坯=95%~99%。取η坯=99% 年浇铸钢液量=η坯年合格坯产量= 万吨）(04.404% 99400= 7.1.2选取转炉作业率和冶炼一炉钢平均时间 对“三吹二”制度而言，转炉有效时间为310天/年 则转炉作业率=%93.84%100365 310%100=?=?年日历时间转炉有效时间 根据同类型厂家，取冶炼时间为41 min 。 7.1.3计算出年出钢炉数（N ） （炉）冶炼平均时间转炉冶炼作业率年日历时间1088341 93.8460243652=???=?=N （炉）21766108832=?=N 7.1.4平均炉产钢水量 平均炉产钢水量=年浇铸钢液量年出钢炉数=（吨）6.18521766 1004.4044 =? 本设计中取转炉公称容量为185吨，参考《钢铁厂设计原理》下册，140页，表7-4可知185吨的转炉公称容量，平均冶炼时间与所取冶炼时间基本符合。 7.1.5车间生产能力的确定 车间年生产钢水量=转炉公称容量?年出钢炉数 =185?21766 =402.671（万吨）
检验是否满足要求： %1%339.0%1004040400 40404004026710<-=?-=计算误差合乎要求。 7.2转炉炉型的主要参数 7.2.1原始条件 炉子平均出钢量为185t ，收得率取99%，最大废钢比取12.49%。采用矿石法冷却；铁水采用P12低P 生铁[ω(Si)≤0.85% ω(P)≤0.2% ω(S)≤0.06%]；氧枪采用四孔拉瓦尔喷头，设计氧压1.0MPa 。 7.2.2炉型选择 根据原始条件及采用顶底复吹工艺的要求，本设计将采用截锥型炉型作为设计炉型。 7.2.3炉容比 取V/T=0.92 7.2.4熔池尺寸的计算 熔池直径的计算公式 t G k D = a.确定初期金属装入量G .取B=20% 则 )(18392 .012.021852122t B T G =?+?=?+=金η )(91.268.61833m G V ===金 金ρ b.确定吹氧时间.根据生产实践，吨钢耗氧量，一般低磷铁水约为50~70m 3/t(钢)，高磷铁水约为62~69m 3/t （钢），本设计采用低磷铁水，取取吨钢耗氧量为63m 3/t ，并取吹氧时间为t =18min.则 ()[] min /5.318633?===t m 吹氧时间吨钢耗氧量供养强度 取K=1.72 则)(484.518 18372.1m t G K D =?=?=
100吨交流电弧炉炼钢车间设计
毕业设计说明书 设计题目：100吨交流电弧炉炼钢车间设计 学 号：_________________________ 姓 名：_________________________ 专 业 班 级：_________________________ 李龙 冶金技术2班 0929302245 2012 年 05月20号
毕业设计说明书................................................................................................................... - 1 -文献综述. (2) 1.3现代电弧炉炼钢技术 (5) 1.4电弧炉炼钢的发展趋势 (6) 1.5电弧炉装备技术未来的创新发展 (6) 1.5.2我国正进人电炉炼钢高速发展时期 (7) 3.4.1、炉料入炉 (13) 第四章建设所选电弧炉炼钢工程的必要性和可行性分析 (13) 电弧炉车间设计 (18) 1.1电炉车间计算 (18) 11..1电炉容量和座数的确定 (18) 1.1.2电炉车间生产技术指标 (18) 参考文献.................................................................................................................................................. 致谢..........................................................................................................................................................
转炉工作原理及结构设计要点
攀枝花学院本科课程设计 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
转炉工作原理及结构设计 1.1 前言 1964年，我国第一座30t氧气顶吹转炉炼钢车间在首钢建成投产。其后，上钢一厂三转炉车间、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炉。20世纪60年代中后期，我国又自行设计、建设了攀枝花120t大型氧气顶吹转炉炼钢厂，并于1971年建成投产。进入20世纪80年代后，在改革开放方针策的指引下，我国氧气转炉炼钢进入大发展时期，由于氧气转炉炼钢和连铸的迅速发展，至1996年我国钢产量首次突破1亿t，成为世界第一产钢大国。 1.2 转炉概述 转炉（converter）炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，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；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。 1.2.1 转炉分类 1.2.1.1 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钢水进行吹炼。侧吹转炉容量一般较小，从炉墙侧面吹入空气。炼钢转炉按不同需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬。直立式圆筒形的炉体，通过托圈、耳轴架置于支座轴承上，操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动。 50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，发展成顶吹喷氧枪供氧，因而得名氧气顶吹转炉，即L-D转炉（见氧气顶吹转炉炼钢）;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）。
设计作业 300t顶底复吹转炉炉型计算
转炉炉型设计计算 1.1原始数据 （1）、转炉的公称容量为300t 。 （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 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，要求转炉底部为平的，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0.85~0.95m 3/t 。 本设计为300t ，取V/T=0.92 1.4熔池尺寸的计算 熔池直径的计算公式 t G k D 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300t ， 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=1.50 则)(495.616 30050.1m t G K D =?=? = ② 截锥型熔池深度的计算公式为: )(822.1495.6574.0119 .44574.0574.02 22m D V D V h =?=?== ） （金池 V 池=G/Y=44.119m 3 其中Y=6.8t/ m 3 ③熔池其他尺寸确定. )(546.4495.67.07.01m D D =?== 1.5炉帽尺寸的确定 ①炉口直径d 0.取 )(2475.3495.65.00m d =?= ②炉帽倾角: 取?60 ③炉帽高度H 帽: 取H 口=400mm ， )(76.260tan )2475.3495.6(2 1 tan )(2100m d D H =?-=?-= θ锥 则整个炉帽高度为：
转炉设计
氧气顶吹转炉设计 姓名XXX 学号XXX 冶金工程XXXX 材料科学与工程学院
目录 1.原始条件 2.炉型选择 3.炉容比的确定 4.熔池直径的计算 5.炉帽尺寸的确定 6.炉身尺寸的确定 7.出钢口尺寸的确定 8.炉衬厚度确定 9.炉壳厚度的确定 10.验算高宽比
序言 现在钢铁联合企业包括炼铁，炼钢，轧钢三大主要生产厂。炼钢厂则起着承上启下的作用，它既是高炉所生产铁水的用户，又是供给轧钢厂坯料的基地，炼钢车间的成产正常与否，对整个钢铁联合企业有着重大影响。 目前，氧气转炉炼钢设备的大型化，生产的连续化和高速化，达到了很高的生产率，这就需要足够的设备来共同完成，而这些设备的布置和车间内各种物料的运输流程必须合理，才能够使生产顺利进行。 转炉是炼钢车间的核心设备，设计一座炉型合理满足工艺需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。 炉衬简介 1 炉衬组成 转炉炉衬由永久层，填充层和工作层组成。永久层紧贴着炉壳钢板，通常是用一层镁砖或铝砖侧砌而成，其作用是保护炉壳。修炉时一般不拆除炉壳永久层填充层介于永久层和工作层之间，一般用焦油镁砂或焦油白云石料捣打而成。工作层直接与钢水，炉渣和炉气接触，不断受到物理的，机械的和化学的冲刷，撞击和侵蚀作用，另外还要受到工艺操作因素的影响，所以其质量直接诶关系到炉龄的高低。 国内外中小型转炉普遍采用焦油白云石或焦油镁砂质大砖砌筑 炉衬。为提高炉衬寿命，目前已广泛使用镁质白云石为原料的烧成油浸砖。我国大中型转炉多采用镁碳砖。
2 炉衬砌筑 (1) 砌筑顺序： 转炉炉衬砌筑顺序是先测定炉底中心线，然后进行炉底砌筑，在进行炉身，炉帽和炉口的砌筑，最后进行出钢口炉内和炉外部分的砌筑。 (2) 砌筑要求 ①背紧，靠实，填满找平，尽量减少砖缝; ②工作层实行干砌，砖缝之间用不定型耐火材料填充，捣打结实； ③要注意留有一定的膨胀缝. 3 提高炉衬寿命的措施 (1) 提高耐火材料的质量； (2) 采用均衡炉衬提高砌炉质量； (3) 改进操作工艺； (4) 转炉热态喷补； (5) 激光监测； (6) 采用溅渣护炉技术；
40吨电弧炉炉体设计
目录 一、电弧炉简介及其发展趋势 (2) 二、电弧炉炉型算及变压器功率确定 (3) 1、电弧炉设计要求 (3) 2、电弧炉炉型计算 (4) 3、炉子的变压器功率及电极参数确定 (8) 三、电弧炉耐火材料的损毁机理及选择 (11) 1、炉衬损毁机理 (11) 2、炉顶用耐火材料 (12) 3、炉墙用耐火材料 (13) 4、炉底和出钢槽用耐火材料 (14) 附录 (16)
40吨电弧炉炉体设计说明书 一、电弧炉简介及其发展趋势 电弧炉是炼钢电炉的一种，也是目前世界上熔炼优质钢、特殊用途钢种的主要设备。电弧炉炼钢技术已有100年的历史，第二次世界大战后电炉炼钢才有较大发展，在最近的20年，电弧炉炼钢技术发展尤为迅速，电弧炉的应用带来了炼钢技术的革命。尽管全球粗钢年产总量的增长速度很缓慢，但以废钢为主要原料的电弧炉炼钢的产量所占的比重却在逐年上升。2001年，电弧炉炼钢占世界钢产量的40％，成为最重要的炼钢方法之一。与高炉铁水炼钢相比，其竞争优势在于投资费用和运行成本。自60年代中期提出电弧炉超高功率概念以来，电弧炉建造趋于大型化、高功率化，出现现了多种新型式的电弧炉。在发展大型电弧炉的过程中，美国曾用六支电极，由两台变压器供电，电弧炉为椭圆形。 发展大容量电炉和提高电炉自动化水平，采用大功率静止式动态补偿技术，用水冷构件代替耐火材料，炉盖第四孔直接排烟与电炉周围密封罩相连接的烟尘净化系统，炉盖第五孔机械化自动化加料系统，电炉使用还原铁比例逐渐扩大，炉外废钢预热，炉内燃料助燃，强化熔池用氧，开发底气搅拌系统和泡沫渣覆盖下的冶炼工艺，从冷却水和废气中回收热能，采用全连铸，发展纤维石墨电极和采用优质高效碱性镁碳炉衬等。 电弧炉炼钢得到迅速发展的主要原因： (1)废钢日益增多 (2)钢铁工业迅速增长。由于发电设备大型化和技术不断改进，可利煤用部分劣质粉发电，电的供应和价格比较稳定，使电炉炼钢有了比较可靠的基础。此外，电炉用废钢比高炉——转炉炼钢的能耗低。 (3)电炉趋向大型化、超高功率化，冶炼工艺化。 (4)投资少，基建速度快，基金回收速度。 (5)钢液温度、成份容易控制，品种适应性大，可冶炼多种牌号的钢，同时还能间断性生产。 电炉炼钢是世界各国生产特殊钢的主要方法，它具有一系列的优点： (1)电炉炼钢的设备投资少、基建速度快； (2)炼钢的热源来自于电弧，温度高达4000～6000℃，并直接作用于炉料，
氧气顶吹转炉炉体设计
氧气顶吹转炉炉体设计
目录 一转炉系统设备.............................................................................................................- 1 - 1.1 炉型.....................................................................................................................- 1 - 1.1.1 转炉炉型概念.............................................................................................- 1 - 1.1.2 合理的炉型要求.........................................................................................- 1 - 1.1.3 转炉的基本炉型.........................................................................................- 2 - 1.1.3.1 筒球型.................................................................................................- 2 - 1.1.3.2 锥球型.................................................................................................- 2 - 1.1.3.3 截锥型.................................................................................................- 2 - 1.2 转炉炉型主要参数确定.....................................................................................- 3 - 1.2.1 转炉的公称容量.........................................................................................- 3 - 1.2.2 炉容比.........................................................................................................- 3 - 1.2.2.1 铁水比、铁水成分.............................................................................- 3 - 1.2.2.2 供氧强度.............................................................................................- 3 - 1.2.2.3 冷却剂的种类.....................................................................................- 4 - 1.2.3 高径比.........................................................................................................- 4 - 1.3 炉型主要尺寸的确定.........................................................................................- 4 - 1.3.1 筒球型氧气顶吹转炉的主要尺寸.............................................................- 4 - 1.3.1.1 熔池直径D..........................................................................................- 5 - 1.4 炉壳.....................................................................................................................- 6 - 1.4.1 炉壳的作用.................................................................................................- 6 - 1.4.2 炉壳的组成.................................................................................................- 6 - 1.4. 2.1 炉帽.....................................................................................................- 6 - 1.4. 2.2 炉身.....................................................................................................- 8 - 1.4. 2.3 炉底.....................................................................................................- 8 - 1.4. 2.4 制作及要求.........................................................................................- 8 - 1.5 炉体支撑系统.....................................................................................................- 9 - 1.5.1 托圈与耳轴.................................................................................................- 9 - 1.5.1.1 托圈与耳轴的作用、结构.................................................................- 9 - 1.5.1.2 托圈与耳轴的连接...........................................................................- 10 - 1.5.2 炉体与托圈...............................................................................................- 10 - 1.5.3 耳轴轴承座...............................................................................................- 13 - 1.6 转炉倾动机构...................................................................................................- 14 - 1.6.1 工作特点...................................................................................................- 14 - 1.6.1.1 减速比大...........................................................................................- 14 - 1.6.1.2 倾动力矩大.......................................................................................- 14 - 1.6.1.3 启动制动频繁，承受的动载荷大...................................................- 14 - 1.6.1.4 工作条件恶劣...................................................................................- 15 - 1.6.2 结构要求...................................................................................................- 15 - 1.6. 2.1 满足工艺需要...................................................................................- 15 - 1.6. 2.2 具有两种以上倾动速度...................................................................- 15 - 1.6. 2.3 安全可靠运转...................................................................................- 15 - 1.6. 2.4 良好的适应性...................................................................................- 15 - 1.6. 2.5 结构紧凑效率高...............................................................................- 15 -