重庆科技学院冶金工程课程设计报告学 院: 冶金与材料工程学院 专业班级: 冶金普08-02班 学生姓名: 季焕林 学 号: 2008440226 设计地点（单位） 冶金科技大楼L515 设计题目: 转炉炉型设计及物料平衡计算 完成日期： 2011 年 12 月 30 日 指导教师评语: 成绩（五级记分制）: 指导教师（签字）: 目 录1 50t氧气顶吹转炉炉型设计31.1转炉炉型及其选择31.2 转炉炉型各部分尺寸的确定31.2.1 熔池尺寸31.2.2 炉身尺寸41.2.3 炉帽尺寸51.2.4 出钢口尺寸61.2.5 高径比61.3 绘制转炉炉型图62 氧气顶吹转炉炼钢物料平衡和热平衡计算72.1 物料平衡计算72.1.1 计算原始数据72.1.2 物料平衡基本项目82.1.3 计算步骤8第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分8第二步：计算氧气消耗量9第三步：计算炉气量及其成分10第四步：计算脱氧和合金化前的钢水量11第五步：计算加入废钢的物料平衡11第六步：计算脱氧合金化后的物料平衡122.2 热平衡计算142.2.1 计算所需原始数据142.2.2 计算步骤15第一步：计算热收入Qs15第二步：计算热支出Qz16第三步：列出热平衡表17参考文献18附 50t氧气顶吹转炉炉型图 冶金工程课程设计任务书1 50t氧气顶吹转炉炉型设计说明书1.1 转炉炉型及其选择1转炉的炉型是指由炉帽、炉身、炉底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型、锥球型和截锥型等三种。炉型的选择往往与转炉的容量有关。转炉公称容量：50t，根据我国中小型转炉普遍采用的炉型，选择锥球型熔池（熔池由球缺体和倒截锥体两部分组成）。1.2 转炉炉型各部分尺寸的确定11.2.1 熔池尺寸（1）熔池直径D。熔池直径是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： （1-1）在供氧增大的情况下，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的平方根成正比，即： （1-2）将式（1-1）与式（1-2）合并，得： （1-3）上式可写为： （1-4）式中 D熔池直径，m； K系数，参见表1-1，取K=1.85； G新炉金属装入量，t，可取公称容量； t平均每炉钢吹氧时间，min，参见表1-2，取t=14min。表1-1 系数K的推荐值转炉容量/t100备注K1.852.101.751.851.501.75大容量去下限，小容量取上限表1-2 平均每炉钢冶炼时间推荐值转炉容量/t100备注冶炼时间/min283232383845结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定吹氧时间/min121614181620代入数值计算得： （1-5）（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之后，可利用几何公式计算熔池深度h。锥球型熔池：倒锥度一般为1230，当球缺体半径R=1.1D时，球缺体高h1=0.09D的设计较多。熔池体积和熔池直径及熔池深度h有如下关系：，其中为钢液的密度，取=7.0 t/m3 （1-6）因而 （1-7）代入数值计算得：取倒锥度=15球缺体半径R= 1.1D = 1.13.496 = 3.846m球缺体高h1 = 0.09D = 0.093.496 = 0.315m1.2.2 炉身尺寸转炉炉帽以下，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，故需确定的尺寸高度H身。 （1-8）式中，分别是炉帽、炉身、熔池的容积；转炉的有效容积，为，三者之和，取决于炉容量和炉容比。炉容比系指转炉有效容积与公称容量G之比值/G (m3/t)。近20年投产的大型氧气转炉，其炉容比都在0.91.05之间。据此取炉容比。计算得：1.2.3 炉帽尺寸（1）炉帽倾角。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。倾角为5563，小炉子上限，大炉子取下限，这是因为大炉子的炉口直径相对小些。据此：取=60（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。据此：d=0.52D=0.523.496=1.818m。（3）炉帽高度H帽。为了维护炉口的正常形状，防止因转衬蚀损而使其迅速扩大，在炉口上部设有高度为H口=300400mm的直线段。因此炉帽高度H帽为： （1-9）取H口=350mm，代入数值得：炉帽总容积V帽为： （1-10）代入数值得：所以 由式（1-8）得： 1.2.4 出钢口尺寸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。（1）出钢口中心线水平倾角1。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1趋于减小。国外不少转炉采用0一般为1520。据此：取1=15（2）出钢口直径d出。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28min。时间过短（即出钢口大），难于控制下渣，且钢包内钢液静压力增长过快，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，散热也过大。通常d出(cm)按下面的经验公式确定： （1-11）代入数值计算得：1.2.5 高径比高径比指转炉的炉壳总高H总和炉壳外径D壳之比值。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，即高宽比趋于减小。转炉高径比推荐值为1.351.65。由上知： 1.3 绘制转炉炉型图1根据以上计算所得数据绘制50t氧气顶吹转炉炉型图。设计熔池为截锥型，设计草图附后。2 氧气顶吹转炉炼钢物料平衡和热平衡计算说明书2.1 物料平衡计算12.1.1 计算原始数据基本原始数据有：冶炼钢种及其成分、铁水和废钢的成分、终点钢水成分（表2-1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2-2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表2-3）；其他工艺参数（表2-4）。表2-1 钢种、铁水、废钢和终点钢水的成分设定值 成分含量/%类别CSiMnPS钢种Q235设定值0.180.250.550.0450.050铁水设定值4.100.600.400.1200.060废钢设定值0.180.250.550.0300.030终点钢水设定值0.10痕迹0.120.0120.042本计算设定的钢种为Q235。C和Si按实际生产情况选取；Mn、P和S分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和70%留在钢水中设定。表2-2 原材料成分成分含量/%类别CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2P2O5SCO2H2OC灰分挥发分石灰88.002.502.601.500.500.100.064.640.10萤石0.305.500.601.601.5088.000.900.101.50生白云石36.400.8025.601.0036.20炉衬1.203.0078.801.401.6014.00焦炭0.5881.5012.405.52表2-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）成分含量/回收率%类别CSiMnAiPSFe硅铁73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100锰铁6.60/900.50/7567.8/800.22/1000.13/10024.74/10010 %与氧生成CO2。表2-4 其他工艺参数设定名称参数名称参数终渣碱度萤石加入量生白云石加入量炉衬损失量终渣含量(FeO)含量（按向钢中传氧量(Fe2O3)=1.35(FeO)折算）烟尘量喷溅铁损(CaO)/(SiO2)=3.5为铁水量的0.5%为铁水量的2.5%为铁水量的0.3%15%，而(Fe2O3)/ (FeO)=1/3，(Fe2O3)=5%，(FeO)=8.25%为铁水量的1.5%（(FeO)为75%，(Fe2O3)为20%）为铁水量的1%渣中铁损（铁珠）氧气浓度炉气中自由氧的含量气化去硫量金属中C的氧化产物废钢量为渣量的6%99%，余者为N20.5%（体积比）占总去硫量的1/390%C氧化成CO，10%C氧化成CO2由热平衡计算确定，本次计算结果为铁水量的12.08%，即废钢比为10.78%2.1.2 物料平衡基本项目收入项目：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、轻烧白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金。支出项目：钢水