南京工业大学毕业设计说明书年产750万吨转炉炼钢全连铸车间设计冶金工程 0901 任人第二章 生产规模及产品方案2.1 金属平衡计算92.8%铁水817.25766.17万吨入炉金属料880.66万吨7.2%废钢63.41114.49万吨93%转炉钢水819.01万吨97%钢包794.44万吨LF精炼794.44万吨3%损失24.57万吨2%损耗15.89万吨98%RH精炼778.55万吨0.7%损失5.45万吨99.3%中间包773.10万吨0.03%氧化铁皮0.23万吨97.5%钢坯753.77万吨1.2%连铸切头9.28万吨1%中间罐结壳7.73万吨0.5%连铸废品3.77万吨99.5%合格坯750万吨图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750万吨。2.2.1 转炉座数和大小的确定设计年产750万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819万吨。每一座吹炼转炉的年出钢炉数N为： （2-1）式中： T1每炉钢的平均冶炼时间，min；T2一年的有效作业天数，d；1440一天的日历时间，min；365一年的日历天数，d；转炉的作业率，取84%；转炉车间年产钢水量：W=nNq （2-2）式中： W转炉车间年产钢水量，t；n转炉车间经常吹炼炉子座数；N每一座吹炼炉的年出钢炉数；q转炉公称容量，t。nq=819000010034=816吨 所以，取n= 2，则q=420t所以：本设计选两座420吨的转炉进行炼钢。3.1 转炉炉型选择及计算转炉炉型选筒球形，其中球缺体半径取R=1.1D。3.1.1 转炉主要尺寸参数的确定和计算（1）炉容比炉容比取0.90m3/t（2）熔池尺寸计算 熔池直径D （3-1）式中： G新炉金属装入量，取公称容量300t；t平均每炉钢纯吹氧时间，min，（取16min）；K系数（取1.50）D熔池直径，mm； 熔池深度h （3-2） （3-3）式中： V池转炉熔池有效容积，m3 ；T转炉内钢水密度，取6.8t/m3 ；(3) 炉帽尺寸计算 炉帽倾角：取=60 炉口直径d口：d口=（0.430.53）D (3-4)本设计取d口=0.43D=0.436554=2818.2mm 炉帽高度H帽： （3-5）式中H口炉口直线段高度，取H口=300： 炉帽总容积V帽：m3 （3-6）（4) 炉身尺寸计算 炉身体积V身：取炉容比为0.90m3/tVT=0.80T=0.90420=378m3 （3-7）V身=VT-V帽-V池=255.61m3 （3-8）式中：VT转炉有效容积，m3； 炉身高度H身： (3-9)（5）出钢口尺寸的确定 出钢口中心线水平倾角1：取1=0； 出钢口直径d出： （3-10）（6）转炉有效高度H内：H内= h+H身+H帽=2201.6+7576.6+3535.3=13313.5 (3-11)（7）转炉总高H总：H总=H内+H衬+底+帽=13313.5+1060+130=14503.5 （3-12）（8）炉壳直径D壳：D壳=D+D衬+2身=6554+2020+160=8734 (3-13)式中：身炉身钢板厚度，取80；D衬炉身处两侧炉衬的厚度；(9) 高宽比核定：H总/D壳=14503.5/8734=1.65 (在1.351.65范围内）所以设计合格。3.2 转炉炉衬设计炉衬设计得主要任务是选择合适的炉衬材质，确定合理的炉衬组成和厚度，并确定相应各层厚度，以确保获得经济上的最佳炉龄。3.2.1 炉衬材质选择表3.1 转炉炉衬厚度选取值 名称工作层/填充层/永久层/绝热层/炉帽6009014020炉身（加料侧）8009015020炉身（出钢侧）7009015020炉底60090350203.3 复吹转炉底部供气构件设计3.3.1 底气种类本设计确定采用加强搅拌型，所以顶枪吹氧，底部吹惰性气体和中性气体N2等。3.3.2 底气用量采用底吹N2、Ar、CO2等气体时，供气强度小于0.03m3/（tmin）时，其冶金特征已接近顶吹法；达到0.20.3m3/（tmin），则可以降低炉渣和金属的氧化性，并达到足够的搅拌强度。最大供气强度一般不超过0.3m3/（tmin）。全程吹Ar，成本太高；全程吹N2，又会增加钢中的氮。考虑到经济效益和产品需求，底部全程供气，只是前期吹N2，末期再改吹Ar。3.3.3 供气构件本设计采用类环缝式喷嘴，在环缝中设有许多细金属管，它兼有透气砖和喷嘴的优点，适用于喷吹各种气体和粉剂，还简化了细金属管砖的制作工艺，是很有发展前途的一种供气构件。在本设计当中，由于是250t转炉，喷嘴数量选6个。3.3.4 底吹元件布置底吹喷嘴布置应使底吹和顶吹产生的熔池环流运动同向，且是熔池搅拌均匀时间最短，以此获得最佳的搅拌效果。喷嘴布置在按炉底部=0.45D同心圆上，且相互成60分布即偏轴心布置。3.4 转炉炉体金属构件设计转炉金属构件是指炉壳、支承装置（托圈与耳轴）和倾动机构。3.4.1 炉壳设计炉壳通常由炉帽、炉身和炉底三部分组成。主要承受钢水、炉渣及耐材的静载荷，以及金属料冲击；热应力作用，其材质应具有高的强度，本设计采用锅炉钢板和合金钢板。3.4.3 倾动机构的设计本设计采用全悬挂式倾动机构，采用无级调速，转速为0.151.5r/min。第四章 氧气转炉供氧系统设计4.1 氧气的供应4.1.2 转炉炼钢车间需氧量计算（1）一座转炉吹炼时的小时耗氧量计算 平均小时耗氧量Q1（Nm3/h）： Nm3/h （4-1）式中： G平均炉产钢水量，t；W吨钢耗氧量，m3/t，可取4555m3/t；T1平均每炉钢水冶炼时间，min。 高峰小时耗氧量Q2（m3/h）：Nm3/h （4-2）式中：T2平均每炉纯吹氧时间，min。（2） 车间小时耗氧量 车间平均小时耗氧量Q3(m3/h）：Q3=NQ1=231500=63000m3/h (4-3)式中：N车间经常吹炼的炉座数。 车间高峰小时耗氧量Q4（m3/h）：Q4=n/NQ2=63000m3/h （4-4）4.1.3 制氧机能力的选择根据转炉车间的小时平均需氧量确定选取制氧机座数及能力。本设计选取3座26000m3/h的制氧机。4.2 氧枪设计氧枪由喷头、枪身和尾部结构三部分组成。喷头常用紫铜制成；枪身由三层无缝钢管套装而成；尾部结构连接输氧管和冷却水进出软管。4.2.1 喷头设计（1）喷头类型与选择本设计选用拉瓦尔型喷头，孔数定为5孔，喷孔夹角为15，喷孔布置选择周边布置，出口马赫数M=2.0。（2） 喷头尺寸计算 氧流量计算m3/min （4-5）式中：每吨钢耗氧量为5565m3/t，本设计选55m3/t； 理论计算氧压由等熵流函数表可查得：当马赫数M=2.0时，P/P0=0.1278，将选取的P=1.01105Pa带入，则可求得P0=7.90105Pa其中： P转炉炉膛内气体压力，即喷孔出口处气流的压力，Pa，选取范围（1.011.04）105Pa；P0使用氧压，在设计喷头时按理论计算氧压选取，Pa； 选用喷孔出口马赫数与喷孔数。综合考虑，选取马赫数Ma=2.0。参照武钢炼钢三分厂300t转炉氧气使用情况，选取转炉喷孔数为5孔，能保证氧气流股有一定的冲击面积与冲突深度，熔池内尽快形成乳化区，减少喷溅，提高成渣速度和改善热效率。 计算吼口直径。喷头每个喷孔氧气流量q：m3/min(标态） （4-6）喷管实际氧气流量QV： (4-7)式中： 一般单孔CD=0.950.96；三孔喷头CD=0.900.96。由式(4-7)，并且取CD=0.96，T0=290K，又P0=7.90105Pa，代入上式，则由上式可求得： d喉=58 求喷孔出口直径根据等熵流表，在Ma=2.0时，A出/A喉=1.6875，即，故喷孔出口直径 （4-8） 计算扩张段长度。取扩张段的半锥角为4，则扩张段长度 （4-9） 确定喷孔倾角：多孔喷头的各个流股是否发生交汇以效应角为界，大于则各流股很少交汇，小于则必定交汇。按照经验，喷头倾角=12.815.4为宜。综合考虑选取=15。 喷孔喉口段长度确定喉口段长度的作用：一是稳定气流；二是使收缩段和扩张段加工方便，为此过长的喉口段反而会使阻损增大，因此喉口段长度推荐为510。本设计选取8。4.2.2 氧枪枪身设计氧枪枪身由三层无缝钢管套装而成，内层管是氧气通道，内层管与中层管之间是冷却水进水通道，中层管与外层管之间是冷却水通道。(1) 枪身各层尺寸的确定 中心氧管管径的确定管内氧气工况流量Q0： （4-10）/sm8.32/minm1431050273100.97290101.013253355=式中： P标标准大气压，Pa；P0管内氧气工况压力，Pa；T标标准温度，273K；T0管内氧气实际温度，一般取290K。取中心管内氧气流速V0=50m/s，则中心氧管内径 （4-11）式中： F1中心氧管内截面积，；V0管内氧气流速，m/s，一般取4050m/s，这里取V0=45m/s；根据标准热轧无缝钢管产品规格，选取中心钢管为2608。 中外层钢管管径根据生产实践经验，选取氧枪冷却水耗量Q水=250t/h；冷却水进水速度V进=6m/s，出水速度V出=7m/s。又中心氧管外径d1外=260