年产500万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统设计资料

1、精品文档年产 500500 万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统设计冶金工程 冶金 06-306-3 班 邵志华 指导老师：张芳摘要本设计的题目 :年产 500 万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统设计。本说明书在实习和参考文献的基础上， 对所学知识进行综合利用。 讲述了设计一转炉车间 的方法和步骤， 说明书中对车间主要系统例如铁水供应系统， 废钢供应系统， 散装料供应系统， 铁合金供应系统， 除尘系统等进行了充分论证和比较确定出一套最佳设计方案。 并确定了车间 的工艺布置，对跨数及相对位置进行设计，简述了其工艺流程，并在此基础上进行设备计算， 包括转炉炉型计算， 转炉炉衬计算及金属构件计算， 氧枪设计，

2、 净化系统设备计算， 然后进行 车间计算和所用设备的规格和数量的设计， 在此基础上进行车间尺寸计算， 确定各层平台标高。 最后对转炉车间设计得环境和安全要求进行说明。为了更加详细说明转炉车间设计中的一些工艺及设备结构， 本设计穿插了图形， 为能够明 确、直观的介绍了转炉炼钢车间的工艺布置。关键词 : 转炉； 500 万吨；设计；设备计算；车间计算值得下载精品文档DesignDesign ofof ConverterConverter SystemsSystems ofof AnnualAnnual OutputOutput 5 5 MillionMillion TonsTons ofof Qu

3、alifiedQualified ContinuousContinuousCastingCasting SlabSlabAbstractAbstractThis design topic of annual 5 million tons qualified casting steel of converter steelmaking system.This instruction booklet in the practice and in the reference foundation, to studies the knowledge to carry on the comprehens

4、ive utilization.Narrated has designed a converter mill the method and the step, in the instruction booklet to the workshop main system for example molten iron supply system, scrap supply system ， dispersed feeds the supply system, ferroalloy supply system ， dedusting system and so on to carry on the

5、 abundant proof and quite is definite a set of best design proposal.And had determined the workshop craft arrangement, carries on the design to the cross number and the relative position, has summarized its technical process, and carries on the equipment computation in this foundation, including the

6、 converter stove computation, the converter lining computation and the converter metal components computation the oxygen gun design, the purification system equipment computation, then carries on the workshop computation and uses the equipment the specification and quantity design, carries on the wo

7、rkshop size computation in this foundation, determines each platform elevation. Finally to environmental and safety requirements of the Steel workshop to carry on the explanation.For more detailed description of some of the converter workshop design technology and equipment structure, the design wit

8、h graphics, which can clear, intuitive introduces converter steelmaking plant process arrangement.Key word: The Converter ；5 million tons ；design；the converter equipment calculates ；the workshop computation第一章 文献综述1.1国内外钢铁产业的发展情况钢铁产业是国民经济的重要支柱产业， 涉及面广、 产业关联度高、 消费拉动大， 在经济建 设、 社会发展、 财政税收、 国防建设以及稳定就业等方

9、面发挥着重要作用。 为应对国际金融危 机的影响， 落实党中央、 国务院保增长、 扩内需、 调结构的总体要求， 确保钢铁产业平稳运行， 加快结构调整，推动产业升级，特编制本规划，作为钢铁产业综合性应对措施的行动方案。2008年下半年以来， 随着国际金融危机的扩散和蔓延， 我国钢铁产业受到严重冲击， 出现 了产需陡势下滑、 价格急剧下跌、 企业经营困难、 全行业亏损的局面， 钢铁产业稳定发展面临 着前所未有的挑战。 应当看到， 钢铁产业在经历了长期粗放型扩张后， 必然要进行一次大的调值得下载精品文档整。现阶段，我国城镇化、工业化任务依然繁重，内需潜力巨大，钢铁产业发展的基本面没有 改变。 必须抓住

10、机遇， 制定实施钢铁产业结构调整和振兴规划， 促进钢铁产业平稳运行、 健康 发展。按照规划目标：力争在 2009年遏制钢铁产业下滑势头，保持总体稳定。据2010年初统计，2009 年粗钢产量超过 1000万吨的钢铁企业共有 11家。钢铁产业粗放发展方式得到明显转变，技术水平、 创新能力再上新台阶， 综合竞争力显著提高， 支柱产业地位得到巩固和加强， 步入良 性发展的轨道。（ 1）总量恢复到合理水平。 2009年我国粗钢产量 5.6亿吨，同比下降 8%；表观消费量维持 在5.3亿吨左右，同比下降 5%。到 2011年，粗钢产量控制在 5亿吨左右，表观消费量 4.5亿吨左 右，工业增加值占 GDP

11、 的比重维持在 4%的水平。（ 2）淘汰落后产能有新突破。按期淘汰 300立方米及以下高炉产能和 20吨及以下转炉、电 炉产能。 提高淘汰落后产能的标准， 力争三年内再淘汰落后炼铁能力 7200万吨、 炼钢能力 2500 万吨。（3）联合重组取得重大进展。形成若干个具有较强自主创新能力和国际竞争力的特大型 企业，国内排名前 5位钢铁企业的产能占全国产能的比例达到45%以上，沿海沿江钢铁企业产能占全国产能的比例达到 40%以上，产业布局明显优化， 重点中心城市钢铁企业污染明显减少。（4）严格控制新增产能，不再核准和支持单纯新建、扩建产能的钢铁项目，所有项目必 须以淘汰落后为前提。 2010年年底

12、前，淘汰 300立方米及以下高炉产能 5340 万吨， 20吨及以下 转炉、电炉产能 320万吨； 2011年底前再淘汰 400立方米及以下高炉、 30吨及以下转炉和电炉， 相应淘汰落后炼铁能力 7200万吨、 炼钢能力 2500万吨。实施淘汰落后、 建设钢铁大厂的地区和 其它有条件的地区，要将淘汰落后产能标准提高到1000立方米以下高炉及相应的炼钢产能。目前我国的钢铁产能己超过 6亿吨，从长远的发展趋势看，新建中小规模的炼钢项目相对 较少， 对系统的升级和技术改造将成为主要方向。 转炉本体设备安装的新工艺， 在技术改造工 程中具有一定的优势， 对该工艺的应用进行深入的研究， 将对该工艺在今后

13、进一步的推广实施 提供更多的经验和资料 1 。在这种不稳定的经济条件下， 许多小规模小产量的钢铁企业逐渐被淘汰和重组， 因为这些 企业无法抵抗市场的冲击。 而重组后的钢铁企业， 必将建设大型的钢铁生产设备， 所以， 扩大 钢铁生产规模是每个钢铁企业必行之路。年产500万吨合格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统必将被大规模的使用。而根据目前许多大型钢铁企业的建设来看，年产500万吨合格铸坯转炉系统是必要的并且科学的。1.2转炉炼钢发展情况1.2.1氧气转炉炼钢法的诞生顶吹氧气转炉是将高压、高纯度（含氧气 99.4% 以上）的氧气通过水冷氧枪，以某种距离 （喷头到熔池面的距离约为 1 3m）从熔池上面吹入的。

14、为了使氧流有足够的能力穿入熔池，值得下载精品文档使用出口为拉瓦尔型的多孔喷头，氧气的使用压力为（10 14） 104Pa， 氧流出口速度可达440 400m/s。1846年，英国人贝塞麦发明了底吹酸性空气转炉炼钢法。将空气吹入铁水，使铁水中硅、 锰、碳高速氧化， 依靠这些元素氧化放出的热量将液体金属加热到能顺利地进行浇注所需的温 度，从此开创了大规模炼钢的新时代。 由于采用酸性炉衬和酸性渣操作， 吹炼过程中不能去除 磷、硫，同时为了保证有足够的热量来源，要求铁水有较高的含硅量。1879年，英国人托马斯又发明了碱性底吹空气转炉炼钢法，改用碱性耐火材料作炉衬，在 吹炼过程中加入石灰造碱性渣， 并通

15、过将液体金属中的碳氧化去除到 0.06%以下的 “后吹 ”操作， 集中化渣脱磷。 在托马斯法中， 磷取代硅成为主要的发热元素， 因而此法适合于处理高磷铁水， 并可得到优质磷肥。西欧各国一直使用此法直到20世纪 60年代。早在 1846年，贝塞迈就提出利用纯氧炼钢的设想，由于当时工业制氧技术水平较低，成本 太高， 氧气炼钢未能实现， 直到 19241925年间，德国在空气转炉上开始进行富氧鼓风炼钢的 试验， 结果表明， 随着鼓入空气中氧含量的增加， 钢的质量有明显的改善。 当鼓入空气中富氧 的浓度超过 40%时，炉底的风眼砖损坏严重，因此又开展了用CO2+O2或CO2+O2+H2O 汽）等混合气

16、体的吹炼试验，但效果都不够理想，没能投入工业生产。氧气顶吹转炉炼钢法出现以后，在世界各国得到了迅速发展，不仅新建转炉停建平炉，而 且还纷纷拆除平炉改建氧气转炉， 如日本到 1997年底平炉已全部拆除。 进入20世纪 70年代， 炼 钢技世纪术日趋完善，公称吨位 400吨的大型氧气顶吹转炉先后在前苏联、前联邦德国等国投 入生产，单炉生产能力达 400500万 t/年，大型转炉的平均吹炼时间为 1115min ，月平均冶炼 周期已缩短到 26 28min。氧气转炉不仅能冶炼全部平炉钢种， 而且还可以冶炼部分电炉钢种。 随着炉衬耐火材料性能的不断改善，炉衬寿命不断提高，大型氧气转炉炉衬寿命在日本高达

17、 10110次2。1.2.2我国氧气转炉的发展概况1951 年，碱性空气侧吹转炉炼钢法首先在我国唐山钢厂试验成功， 并于 1952年投入工业生产。1954 年开始了小型氧气顶吹转炉炼钢的试验研究工作，1962年首钢试验厂将空气侧吹转炉改建成 3t氧气顶吹转炉，开始了工业性试验。在试验取得战功的基础上，我国第1个氧气顶吹转炉炼钢车间 （2 30t）在首钢建成，于 1964年12月 26日投入生产。以后，又在唐山、上海、杭 州等地改建了一批 3.4 4t的小型氧气顶吹转炉。 1966年上钢一厂将原有的一个空气侧吹转炉 炼钢车间， 改建成有 3座 30t氧气顶吹转炉的炼钢车间， 并首次采用了允进的烟

18、气冷化回收系统， 于半年月月投入生产， 还建设了弧形连铸机与之扣配套， 试验和扩大了氧气顶吹转炉炼钢的品 种。这些都为我国日后氧气顶吹转炉炼钢技术的发展提供了宝贵经验。 此后， 我国原有的一些 空气侧吹转炉挛间逐渐改建戊中小型氧气顶吹转炉炼钢车间， 并新建了一批中、 大型氧气顶吹 转炉车间。小型顶吹转炉有天律钢厂 20t 转炉、济南钢厂 13t 转炉、邯郸钢厂 14、转炉、太原钢 铁公司引进的 40t转炉、包头钢铁公司 40t转炉、武钢 40t 转炉、马鞍山钢厂 40t转炉等；中犁的值得下载精品文档有鞍钢 140t和180t转炉、攀校花钢铁公司 120t转炉和本溪钢铁公司 120t转炉等； 2

19、0世纪 80年代， 宝钢从日本引进建成具有 70年代末技术水平的 300t 大型转炉 3座，首钢购入二手设备建成 210t 转炉车间； 90年代，宝钢又建成 250t转炉车间，武钢引进 250t转炉，唐钢建成 150t转炉车间， 重钢和首钢又建成 80t转炉炼钢车间；许多平炉车间改建成 80t 氧气顶吹转炉车间等。顶吹转炉 钢占年钢总产员的 83，1999年我国转炉钢产量突破 1亿t;达到 10247.2万t;占全国钢产量比重上 升到 82.7%3。近年来， 转炉钢产量持续处于高速增长态势， 2002年我国转炉钢产量高达 15330 万t，仅时隔 3年转炉钢产量增长近 50%。1994年我国

20、1384万 t平炉钢产能至 2002年已全部被转炉 钢所取代 4 。据统计 2003年我国转炉钢产量已接近 1.9亿 t，占我国钢产量的 85.2%，约占世界转 炉钢的 25%。50300 t转炉由 2001年的75座增至 2003年的134座，工艺技术进一步优化 5。我 国转炉冶炼新钢种和优质钢种增长迅速， 其中包括低合金、耐候钢、 TRIP（ 相变诱发塑性 ）钢以 及合金结构钢、 齿轮钢、 轴承钢、 锅炉用钢等特殊钢。 今后转炉钢的增长主要是对条件较好转 炉钢厂挖潜改造，进一步提高装备水平、扩大品种、提高质量以及降低消耗，改善环境6 。随着钢产量的增加， 转炉所占的产钢比例也在迅速增加。

21、自 2000年以来我国各种炼钢法产钢量和 转炉炼钢比例变化情况 7 。2000年到2006年的 6年间，我国转炉钢产量由10584.3万t增长到 37671.4万t，年均增幅23.56 ，转炉钢比例始终保持在 80以上，高于世界平均水平，且总体呈上升趋势。这是由 于我国废钢资源短缺， 电力缺乏， 电价偏高， 致使电炉钢产量的增长受到一定程度的制约； 平 炉被淘汰， 生铁资源的充裕， 给转炉钢产量的增长提供了良好条件， 因此转炉钢产量近年来获 得了快速增长。 2006年转炉钢产量 37671.4万 t，比例达到创记录的 89.48，相当于当年电炉钢 的9倍。粗钢实际费量扣除补库存因素将超过5亿吨

22、。这表明，在应对国际金融危机的大环境下，固定资产投资的高速增长和我国工业化、 城镇化步伐的不断加快， 拉动了钢材消费大幅度增长； 也表明国家一揽子刺激经济计划措施有效地抵御了国际市场需求萎缩对我国钢铁业的冲击， 钢 铁复苏为我国率先实现经济形势回升向好做出了重要贡献。1.3 转炉炼钢技术的发展 随着钢铁行业的日益发展，各地的钢铁企业不断合并重组，为了适应对钢品种的要求，降 低生产成本， 提高生产效率， 减少能耗和生产成本， 保护环境， 现代转炉炼钢不断采用各种转 炉新技术，如：铁水预脱硫技术、水冷炉口技术、顶底复合吹炼技术、烟气除尘及煤气回收利 用技术、挡渣出钢技术、溅渣护炉技术和终点控制技术

23、等，使转炉实现了自动化、高效化、节 能化、寿命长寿化、钢种多样化、环境友好化。1.4 结论250t转炉本体部分结构合理，功能齐全，技术先进，具备当今世界一流水平，其中许多技 术及结构在国内还是首次应用， 转炉的整个冷却系统， 在设计中考虑的十分周全， 冷却点分布值得下载精品文档很广，可大大延长设备的使用寿命。从结构、性能及技术参数上看，设计方案先进合理，产品 性能优良可靠。大力发展 100t到 300t的转炉设备，比较适合我国国情，应进一步完善冶炼、分 析、检测的自动控制，推广挡渣技术。随着钢铁企业的改造和重组，100t以上转炉设备将会大量上马占有市场的主导地位。 故设计建造年产 500万吨合

24、格铸坯炼钢厂转炉炼钢系统是可行的， 也是必要的。第二章 生产规模及产品方案2.1金属平衡计算值得下载所需的转炉钢水年图 2.12.1 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 500 万吨。2.2.1转炉座数和大小的确定设计年产 500 万吨合格铸坯的转炉炼钢系统。 由金属平衡表计算可知，值得下载精品文档N 1440 T2 1440 365T1T11440 365 84%4011037.6炉2-1)K t 1.50250 5929.3 163-1)3-2)精品文档产量为 546 万吨。每一座吹炼转炉的年出钢炉数 N 为：式中： T1 每炉钢的平均冶炼时间， min；T2

25、 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=5460000 11037.6=494.7 吨 所以，取 n= 2，则 q=250t 所以：本设计选两座 250 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

26、算 熔池直径 D式中： G新炉金属装入量，取公称容量250t；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 hV池 G/T 250/6.8 36.76 (m 3)值得下载精品文档3V池 0.046D 30.79D21668.92 （mm ）式中： V 池转炉熔池有效容积， m3 ；3T转炉内钢水密度，取 6.8t/m 3 ；（3） 炉帽尺寸计算 炉帽倾角 ：取 =60? 炉口直径 d 口 ：d 口=（0.43 0.53）D本设计取 d 口=0.43D=0.43 5929.3=2549.6mm 炉帽高度 H 帽：1H帽 （D

27、 - d口） tan H口 3226.91 式中 H 口 炉口直线段高度，取 H 口=300 ： 炉帽总容积 V 帽：2 2 2V帽（H帽 H口）（ D2 Dd口 d口2） d口2H口12 4（ 4） 炉身尺寸计算 炉身体积 V 身：取炉容比为 0.90m3/tVT=0.90 T=0.90 250=225m33V 身 =V T-V 帽 -V 池 =143.23m式中： V T转炉有效容积， m3； 炉身高度 H 身：H身4V身D2（4 VT -V帽 V池）D25190.4 （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：d出63 1.75G 223.72

28、6）转炉有效高度 H 内：H 内 = h+H 身+H 帽=1668.92+5190.4+3226.91=10086.23 7）转炉总高 H 总：H 总 =H 内+H 衬+底+帽=10086.23+1060+130=11276.23 （3-3）（3-4）（3-5）45.01m3（ 3-6）（3-7）（3-8）（3-9）（ 3-10 ）（3-11）（3-12）8）炉壳直径 D 壳：值得下载精品文档D 壳=D+D 衬 +2身=5929.3+2020+160=8109.3 （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=11276.2

29、3/8109.3=1.39 （在 1.21.4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 、CO 2等

30、气体时，供气强度小于 0.03m3/（t min ）时，其冶金特征已接近 顶吹法； 达到 0.20.3m3/（t min），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 0.3m 3/（ t min ）。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

31、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。值得下载60GWQ160 250 55 20625 Nm 3/h404-1)式中： G平均炉产钢水量，t；3W 吨钢耗氧量， m3/t，可取4555m3/t；T1 平均每炉钢水冶炼时间，min 。Q260GW 60 250 5541250Nm3/h204-2)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）

32、：3Q 3=NQ 1=220625=41250m 3/h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）：3Q4=n/N Q2=41250m3/h4.1.3 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。(4-3)4-4)本设计选取 2 座 26000m3/h精品文档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

33、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 （Nm 3/h）： 高峰小时耗氧量 Q2 （m3/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值得下载而成；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 口马赫数 M=2.0 。（2）喷头尺寸计算 氧流量计算5 孔，喷孔夹角为每吨钢耗氧量 出钢量氧

34、流量吹氧时间式中：每吨钢耗氧量为5565m3/t，本设计选 理论计算氧压由等熵流函数表可查得：当马赫数 M=2.0 时，则可求得 P0=7.90 105Pa其中： P 转炉炉膛内气体压力，即喷孔出口处气流的压力， 105Pa； P0使用氧压，在设计喷头时按理论计算氧压选取， 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 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， 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：15，喷孔布置选择周边布置，出55 250 3687.5 m /min（ 4-5）2055m3/t；

35、5P/P0=0.1278，将选取的 P=1.01 105Pa 带入，Pa，选取范围（ 1.01 1.04）Pa；250t 转炉氧气使用情况，选取转炉熔池内尽快形成乳化区， 减少q 氧流量 q 喷孔数687.553137.5m3/min( 标态)4-6)喷管实际氧气流量 QV ：QV 1.782C DA 喉 P0(4-7)式中：一般单孔 CD=0.950.96；三孔喷头 CD=0.90 0.96。137.5 1.782 0.96d喉47.90 105290精品文档由上式可求得： d 喉=47 求喷孔出口直径T0由式 （4-7），并且取 CD=0.96，T0=290K ，又 P0=7.90 105

36、Pa，代入上式，则值得下载Q0P标P0T0T标4-10)51.01325 105 2907.90 105 2733687.5 93.67m3/min31.56m3/s 219 8 。精品文档22根据等熵流表，在 Ma=2.0 时， A 出/A 喉=1.6875，即 d2出 1.6875 d2喉 ，故喷孔出口 44直径d出1.6875d喉1.6875 47 61 （4-8）出喉 计算扩张段长度。取扩张段的半锥角为 4 ，则扩张段长度d出 d 喉 61 47 L 扩 出 喉 0 100（ 4-9）扩 2tan2tan40 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

37、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5 10 。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：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

38、际温度，一般取 290K。 取中心管内氧气流速 V 0=50m/s ，则中心氧管内径4 4 Q04 1.56d1F10210 （ 4-11）1 1V045式中： F1 中心氧管内截面积，； V0管内氧气流速， m/s，一般取 40 50m/s，这里取 V 0=45m/s； 根据标准热轧无缝钢管产品规格，选取中心钢管为值得下载PmaxN Qnc17000600 0.9 3 0.7513.95-1)精品文档 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 =219 ，则：进水环

39、缝面积Q水250 2 2F2水0.01157m2 115.7cm2（ 4-12）2 V 进 6 3600出水环缝面积Q 水250 2 2F30.00992m 99.2cm（ 4-13）3 V 出 7 3600所以，中层钢管的内径 d2：d24F2 d1外 24 115.7 21.92 25.03cm 250.3mm （4-14）选取中层钢管 d2 外=2538 。同理，外层钢管内径4F32 4 99.2 2d33 d2外 225.32 27.68cm 276.8mm （4-15 ）选取外层钢管 d3 外=2808 。（2）氧枪长度的确定氧枪全长包括下部枪身长度 l1 和尾部长度 l2。氧枪尾部

40、装有氧枪把持器，冷却水进出管接 头，氧气管接头和吊环等。故 l 2的长度取决于炉子容量和烟罩尺寸。本设计参照宝钢三百吨转炉参数，取氧枪总长为24m，氧枪工作行程为 18m 。第五章 转炉车间原材料供应5.1铁水供应由于所建的是两座 250 吨的转炉，所以采用容量为 600 吨的混铁车。 车间所需混铁车台数 N（台）为：式中： Pmax高炉铁水最高日产量， t/d ； Q混铁车容量， t，取 600t； n 混铁车装满系数，可取 0.9； c混铁车日周转次数，一般取23 次/d；混铁车作业率，约取 0.75；值得下载由金属料平衡可计算出每炉钢水需要铁水231t，考虑过余装量10%后可装 254t

41、，由此选择铁水包容量为 260t。参照盛钢桶尺寸计算，选取铁水包全高为4759 ，空铁水包重72.05t，其它数据兼同钢包。铁水包耳轴位置选取为铁水包全高一半偏上500 。废钢的加入量一般为 10 30%。加入转炉的废钢块度，最大长度不得大于炉口直径的面积的 1/7。根据炉子吨位的不同，废钢块单重波动范围为1/3，最大截面积要小于炉口的1502000kg。1）废钢的加入方式目前在氧气顶吹转炉车间，向转炉加入废钢的方式有两种， 一种是直接用桥式吊车吊运废钢槽倒入转炉；另一种是用废钢加料车装入废钢；本设计选用直接用桥式吊车吊运废钢槽倒入转炉。2）废钢堆场面积精品文档经计算得知，选取 14 个鱼雷罐

42、车。5.1.2铁水包选择本设计铁水包数选用 6 个，其中两个为备用。5.2废钢的供应废钢是作为冷却剂加入转炉的。 根据氧气顶吹转炉热平衡计算，废钢间面积的大小决定于废钢需要的堆存用的面积、铁路条数、 料槽位置及称量设备占用的面积，高度取决于工艺操作所需要的吊车轨面标高。废钢堆积的面积可按下式估算：2082 3A Qx1971 1.2H 1.2 1.2 2.25-2)式中： Q每日所需废钢量， t/d ；x废钢储存定额（天数） ，d，取 3 天；H 废钢储存允许高度，有坑时包含的深度，取 1.2m； 废钢堆积密度， t/m3，取 2.2t/m3； 3）废钢料斗容积 V（ m3）：废钢入炉一般通过

43、废钢料斗， 由普通吊车像兑铁水那样装入转炉。废钢料斗容积的大小决定于每炉废钢的装入量。废钢料斗容积 V 计算如下：V nqf 0.8692.12 1 39.26m5-3)式中： q 每炉加入废钢量， t；n 料斗装满系数，取 0.8；f 每炉加入废钢的斗数，取 1； 废钢堆积密度， t/m3；值得下载精品文档5.3散状材料的供应 转炉散状材料包括石灰、白云石、萤石、铁矿石、氧化铁皮、焦炭等。品种多，批量少， 批次多，要求迅速、准确、可靠的供料。供应系统包括散状料堆场、地下（地面）料仓、由地 下料仓送往主厂房的运料设施、 转炉上方高位料仓、 称量和向转炉加料的设施。 散状料供应流 程如5.3.1

44、散状料的供应流程5.3.2散状料供应和主要设备选型（1）地面料仓容积和数量的确定 地面料仓的容积 V （m3）：QtV（ 5-4）0.8Y式中： Q一天需要的原料量， t；t贮存天数； 0.8料仓装满系数； Y 散料堆积密度， t/m3；根据公式 5-4 可得：铁矿石：V 250 0.93 1440 40 2 0.0089 10 936.2m3V 0.8 2.3 936.2m石灰：250 0.93 1440 40 2 0. 0501 3V 121.21m30. 81. 0萤石：250 0.93 1440 40 2 0.0037 10 3V 455. 4m0. 81. 7白云石：250 0.93

45、 1440 40 2 0.0187 10 3V 2661.3m3 0.8 1.7焦炭粉：250 0.93 1440 40 2 0.0005 10 3V 201.6m0.8 0.6选用标准料仓，总容量为： V 总 =126m3 故料仓需要个数：铁矿石料仓个数：n=936.2/126=7.43取8个石灰料仓个数：n=1212.1/126=9.6取 10 个萤石料仓个数：n=455.4/126=3.6取4个白云石料仓个数：n=2661.3/126=21.1取 22 个焦炭粉料仓个数：n=201.6/126=1.6取2个（ 2）上料方式的选择本设计采用全胶带运输上料系统，其作业流程如下：值得下载萤石：

46、V 250 0.93 1440 40 2 0.0037 1 45.54m30.8 1.7266.13m 3铁矿石料仓的个数为： 93.62/25=3.7取4个精品文档地下（或地面 ）料仓 固定胶带运输机 转运漏斗 可逆式胶带运输机 高位料仓 分散 称量漏斗 电磁振动给料器 汇集胶带运输机 汇集料斗 转炉这种上料系统的特点是运输能力大， 上料速度快而且可靠， 能够进行连续作业， 有利于自 动化；但它的占地面积大，投资多，上料和配料时有粉尘外逸现象。5.3.3高位料仓容积和数量的确定 高位料仓的作用在于临时储料，并利用重力向转炉及时和可靠地供料保证转炉正常生产。高位料仓的横截面一般为矩形， 上部为

47、长方体， 下部为四角锥形。 椎体部分的倾角不小于 45 50，放料口尺寸为标准散状料尺寸的36 倍以上，一般大致为 150 300 ，以保证料仓内的散状料能自由下落，避免堆积成拱和卡料。高位料仓沿炉子跨纵向布置有三种方案， 分布为共用高位料仓、 部分共用高位料仓、 单独 高位料仓。本设计选用共用高位料仓。高位料仓容积计算：V qt（ 5-4）0.8Y式中： V 料仓容积；q 一天内转炉原料消耗量， t；0.8料仓装满系数；t 原料贮存时间， h；3Y 散料堆积密度， t/m3；石灰按 68小时备料，其它 24h，白班上料， Y 堆比重 t/m3。铁矿石：250 0.93 1440 40 2 0

48、.0089 1 3V 93.62m0.8 2.3石灰：V 250 0.93 1440 40 2 0.0501 13 404.03m30.8 1.0250 0.93 1440 40 2 0.0187 10.8 1.7焦炭粉：V 250 0.93 1440 40 2 0.0005 1 20.16m30.8 0.6各散料标准仓计算和数量的确定：铁矿石、石灰、萤石、白云石、焦粉用料仓容量选25m3 ，则：白云石：值得下载精品文档石灰料仓个数：404.03/25=16.2取 17 个萤石料仓个数：45.54/25=1.8取2个白云石料仓个数：266.13/25=10.64取 11 个焦炭粉料仓个数：20

49、.10/25=0.8取1个采用共用料仓， 其优点是料仓数目少， 停炉后料仓中剩余石灰处理方便。 缺点是称量及下 部给料器的作业频率太高，出现临时故障时会影响生产。5.4 铁合金的供应铁合金料仓容积计算：Qt0.8Y5-5）式中：V 料仓容积； Q一天内转炉原料消耗量， 0.8料仓装满系数； t 原料贮存时间， h；3Y 铁合金堆积密度， t/m3 ；铁合金储存天数为 3 天FeSi（Si45）：250 0.93 1440 40 2 0.0036 30.8 2.5104.5mFeMn （ Mn76 ）：250 0.93 1440 40 2 0.0053 30.8 3.53109.9m3各种铁合金

50、标准仓计算和数量的确定：铁合金用料仓容量选 25m3，则：FeSi（ Si45）所用料仓个数： 104.5/25=4.18 取 5 个FeMn（Mn76 ）所用料仓个数： 109.9/25=4.3 取 5 个大型转炉炼钢车间的铁合盒供应采用类似于散状料系统的全胶带供料系统。 这种系统工作可靠，运输量大，机械化程度高，对于需要铁合金品种多，用量大的炼钢车间特别适用。值得下载精品文档第六章 转炉车间烟气净化与回收6.1转炉烟气与烟尘6.1.1烟气特征（1）烟气来源及化学组成 在转炉吹炼过程中， 熔池碳氧反应生成的 CO 和 CO2，是转炉烟气的基本来源； 其次是炉 气从炉口排出时吸入部分空气， 可

51、燃成分有少量燃烧生成废气， 也有少量来自炉料和炉衬中的 水分，以及生烧石灰中分解出来的CO2 气体等。在未燃的烟气中，烟气主要成分是CO，含有少量 CO2和N 2以及极少量的 O2和 H2。（2）烟气温度转炉未燃烟气温度为 1400 1600，燃烧烟气温度为 18002000，因此烟气净化系统 中必须设置冷却设备。（3）烟气量 转炉未燃法平均烟气量为 60 80m3/t。（ 4）烟气的发热量转炉未燃法中，当烟气含 60%80%CO 时，其发热量波动在 7745.95 10048.8kJ/m 3。6.1.2烟尘的特征（1）烟尘的来源在氧气转炉熔池反应区内，局部温度可达2500 2800，使一定数

52、量的铁和铁氧化物蒸发，并夹带部分散料粉尘和渣粒， 组成烟尘， 随炉气排出。 烟尘量约为入炉金属料量的 0.8% 1.3%，烟气中的含尘量为 15 120g/m3。在大型炉每熔炼 1t钢约产生 20kg 粉尘，吹氧时烟气 含尘浓度可达 20 30g/m3。（2）烟尘成分未燃法转炉烟尘中 60%以上为 FeO，其颜色呈黑色。（3）烟尘粒度 转炉未燃法尘粒大于 10m的达 70%。6.2烟气净化方案选择（1）炉口附近烟气处理方法转炉烟气从炉口逸出， 在进入烟罩过程中或燃烧， 或不燃烧， 或部分燃烧， 然后经过汽化 冷却烟道或水冷烟道， 温度有所下降； 进入净化系统后， 烟气还需进一步冷却， 有利于提

53、高净 化效率，简化净化设备系统本设计炉口烟气处理方法选用未燃法，并选用炉口微压差控制法来控制烟罩不吸入空气。（2）转炉烟气净化方法本设计转炉烟气净化采用未燃法干法静电除尘， 未燃法电除尘通常是将空气过剩系数控制值得下载精品文档在 0.3 以下，故烟气量小得多，且可回收煤气和获得干尘，被认为是最经济的方法，越来越受 到各国的重视。6.3烟气净化系统参照邯钢集团邯宝公司炼钢厂 2座 250t顶底复吹转炉 ,年设计生产能力是 520万 t 转炉除尘系 统26 。本设计采用 LT 法干法除尘系统。该 LT 法烟气净化系统的主要参数如下：炉气量： 17000m3/h炉口烟气温度： 1450 从汽化冷却烟

54、道出来烟气温度： 800 1000从蒸发冷却器出来烟气温度： 150200 放散管处烟尘浓度： 68mg/m3煤气进入煤气柜温度： 70煤气回收量： 100m3/t6.4烟气净化回收系统主要设备6.4.1烟罩烟罩位于炉口之上， 主要作用是收集烟气使之不外溢， 且可控制吸入的空气量。 烟罩一般有固 定段与活动段两部分组成，二者用水封连接。活动烟罩下沿直径 D2：D2（2.53）d口=63737648.8 取 7200 式中： d 口 转炉炉口直径，； 活动烟罩的高度 Ht：H t 0.5d口=0.5 2549.6=1274.8 可使烟罩下沿能降到炉口以下200300 处。活动烟罩的升降行程 S为

55、 300500 。固定烟罩内的直径要大于炉口烟气射流进入烟罩时的直径。 取烟气从炉口喷出自由射流的 扩张角 25，由此可求得烟气射流直径为：d口+2H ttan25 =3738.5 所以本设计固定烟罩直径 D1 取 4000 。值得下载(7-1)渣量一般为金属量的 3% 5%,（7-2）330.15m3/t，熔渣比容取 0.28m3/t 。精品文档烟气在烟道内的流速取 30 40m/s。烟道垂直段高度一般为3 4m，斜烟道的倾斜角为5560。6.4.3 静电除尘器静电除尘的原理是利用放电作用， 使烟气中气体分子电离， 由此导致尘粒带电， 遂被静电 吸引沉积于集尘电极上。 根据收尘电极的形式可分

56、为管式电除尘器和板式电除尘器。 管式电除 尘器的管径通常为 150300 ，长 2 5m。烟气在静电除尘器内的流速一般为2 3m/s，烟气温度控制在不低于 150 200。静电除尘器效率高，可达到 99.9%，而且除尘效率稳定，不受气量波动的影响，最适合于 捕集小于 1m的烟尘，处理气体量大，阻力损失小（一般在300Pa 以下）。6.4.4煤气柜煤气柜是贮存煤气之用， 以便于连续供给用户成分、 压力、 质量稳定的煤气， 是复吹转炉 回收系统中重要设备之一。 由于转炉煤气容易爆炸， 从安全与回收煤气质量出发， 要求整个系 统严密，并规定当煤气中含 O2量大于 2%时停止回收，利用燃烧器所产生的C

57、O2 废气，清洗烟道中残存的 O2 以保证安全。 经过静电除尘器精除尘的烟气经煤气冷却器降温至70后进入煤气柜。参照参照邯钢集团邯宝公司炼钢厂 250t转炉烟气回收系统，选用 10万 m3的煤气柜。第七章 冶金辅助设备的计算7.1盛钢桶的计算7.1.1盛钢桶容积计算（1）盛钢桶容纳钢水量 本设计盛钢桶的额定容量为 P=250t ，一般考虑应有 10% 的过余装量，则钢包内钢水实际 容量为：P+0.1P=1.1P=1.1 250=275t（2）盛钢桶内渣量 出钢时一般将炉内熔渣全部或绝大部分随钢水倒入钢包内。设计时取较大比例为 15% ，即渣量为：1.1P 0.15=275 0.15=41.25

58、t（3）盛钢桶的容积及尺寸计算 盛钢桶的实际容积即为钢与渣的总容积，取钢液比容为因此，钢包容积为：30.15 1.1P+0.28 (1.1P 0.15)=0.2112P=52.8m 3( 7-3)设钢包内型上部宽为 D ，下部宽度 DH,高为 H，若采用 D/H=1, 锥度为 15%，则钢包下部内径宽：值得下载精品文档D H=D-0.15H=0.85D7-4)盛钢桶的容积按圆锥台计算：VH32DH2DD H447-5)将 H=D,D H=0.85D 带入上式得：3V=0.673D 3（ 7-6）所以可求得：1/3D=0.680P 1/3=4.28m1/3H=0.680P 1/3=4.28m1/

59、3D H=0.578P1/3 =3.6m（4）盛钢桶砖衬的厚度钢桶桶壁砖衬厚度约等于：Jb=0.07D=0.07 4280=299.6 钢桶砖衬厚度约为：Jd=0.1D=0.1 4280=428 （5）盛钢桶外壳。桶壁一般选 14 28 ，桶底用 1835 的钢板焊制或衔接。b=0.01D=42.8 d=0.012D=51.36 其中 b 桶壁壳板厚度，；d桶底壳板厚度，； 已求得盛钢桶内部尺寸、砖衬厚度、钢壳厚度之后，可计算出外壳的外部尺寸： 外壳内高： H 1=H+J d=D+0.1D=4708 外壳全高： H 2=H+J d+d=D+0.1D+0.012D=4759 外壳上部内径： D

60、1=D+2J b=1.14D=4879.2 外壳上部外径： D 2=D+2J b+2b=4964.8 外壳下部内径： D 3=D H+2J b=4237 外壳下部外径： D4=DH+2Jb+2b=4322.8 值得下载Q10Q11 Q12 Q13AT124 60 24FAt 0.9 11个7-7）7-8）桶底砖衬体积为：Va0.99D 230.1D 0.077D 36.04m 37-9）精品文档7.1.2钢包需要量计算车间需要的盛钢桶数 Q10 的计算式如下：式中： Q11车间每昼夜生产周转使用的盛钢桶个数，Q 11=AT 1/（24 60）；Q12 车间每昼夜冷修的盛钢桶个数， Q12=At