第五章 LF精炼系统主要设备选型及计算

1、5.1 LF炉本体平均精炼周期计算本设计年处理钢水量为100万吨,即选一座额定炉容量为150万吨的LF炉即可,计算其年处理能力为:年处理钢水量=××365× （5-1）式中：t精炼一炉钢的平均周期，min；LF额定炉容量，t；作业率（本计算取85%）。代入数值计算可得处理周期为：150万吨=×150×365×0.85求的t=44.7min 平均每台每天处理炉数炉数=32.232炉 炉体个部分尺寸计算1）LF炉钢包容积（1）钢包容纳钢水量。本设计钢包的额定容量为P=150t，一般考虑应用10%的过剩装余量，则钢包内钢水实际容量为P+0.

2、1P=1.1P(t=1.1×150=165t （5-2）（2）钢包内渣量。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。采用留渣出刚操作者除外，但留渣出钢操作时在钢包中要新加渣料熔融成新渣层覆盖。渣量一般为金属量的3-5%，设计时取较大比例为15%。即渣量为：1.1P×0.15=0.165P=24.75t （5-3）（3）钢包容积。根据钢包实际容纳金属液与渣量计算容积。钢液比容取0.14m3/t，熔渣比容取0.28 m3/t。因此，钢与渣的总体积即钢包容积应为：0.14×1.1P+0.28×0.165P=0.20Pm3=30m3 （4） 钢包的主要

3、数据计算。若采用D/H=1，锥度为15%，则钢包下部内径：DH =D-0.15H=0.85D （5-4） 钢包容积按圆锥台计算：V=(+ (5-5将H=D, DH=0.85D代入式（5-5）得：V=0.673D3 （5-6）又因为钢与渣总体积为0.20P，故：0.673D3 =0.20P=30 m3 （5-7）所以D=3546mm由于式（5-7）从而可得出炉子的基本尺寸与容量的关系式如下：D=0.667P13 =3546mm （5-8）H=0.667P13 =3546mm （5-9）DH=0.56713 =3014mm （5-10）上面三式是根据内衬厚度上下一致的情况下推出的，但炉子砖衬也有砌

4、成阶梯形状的，即沿高度分段砖衬厚度不同，沿高度上中下各1/3分段，中下两段内衬分别加厚和2。设V1代表中段1/3H高加厚砖衬所占体积。V2代表下段1/3H高加厚2砖衬所占的体积。V·代表中、下段加厚之后炉子的实际容积。则：V· =V-V1-V2 （5-11）由图5.1可知，计算V1、V2 V1 =××D'2D"2 D'D"（D'2）（D"2）（D'2）（D"2） （5-12）V2=××D"2+(0.85DD"2+0.85DD"-(D&

5、quot;-42 (0.85D-42 -（D"-4）（0.85-4） （5-13）因为锥度为15%，即有：D'=D-0.15×H/3=0.96D=3369mmD"= D'-0.15×H/3=0.90D= 3191mm将D'、D"代入（5-14）式中得：V1+V2=0.28D2-5.24D2据（5-6）式，钢包原容积为V=0.673D3，因此实际容积为：V1+V2=2.8D2-5.24D2据（5-6）式，钢包原容积为V=0.673D3，因此实际容积为：V´=V-V1-V2=0.673D3-2.8D2+5.24D2

6、另一方面钢包仍应容纳全部钢水与渣量，体积为0.20P。即必须使V´=0.20P，将其带入（5-18）式得：0.673D3-2.8D2+5.24D2=0.20P （5-19）上式说明：砖衬厚度加厚后，D的选取值应满足此等式恒等条件，才可容纳下倾入之钢水和熔渣。一般取值为30-60mm，由于次钢包用于精炼，耐火材料损耗较大，所以取=60mm，并一直P，将其带入（5-19）式可求得D。所以可得：D=DH´=2 LF炉钢包砖衬厚度（1）炉壁厚度LF炉钢包砖衬包含保温层（外层）与耐火工作层（外层）砖衬厚度决定于炉子的尺寸，一般砌成100250mm，可针对钢包的锥度、直径、高度等参数设

7、计炉衬可用以下公式计算炉壁的厚度约为：Jb=0.007D式中：Jb炉壁厚度，mm；D炉子上部内径，mm。所以 Jb= mm由于炉子下部的砖衬与钢液的接触时间较长，因而被侵蚀的较快，所以往往越靠近炉底的砖衬越厚些，至中间1/3加厚mm，下部加厚1/3加厚2mm。（2）LF炉钢包底砖衬厚度炉子底砖衬厚度一般砌成170300mm，可用下式计算其大致厚度：式中：Jb炉壁厚度，mm；D炉子上部内径，mm。所以： Jb=3）LF炉钢包外壳LF炉壁一般用1428mm厚的钢板，炉底用1835mm厚的钢板焊制或铆接。可用式（5-21）（5-22）计算大致厚度：b=0.01D （5-21）d=0.012D （5-

8、22）b炉子外壳壁厚，mmd炉子外壳底厚，mmD炉子上部内径，mm。所以得： b=d=据以求得炉子内部尺寸、砖衬厚度、钢壳厚度之后，便可计算出外壳的外部尺寸，见图5.2。（1） 外壳内高：H1=H=Jd=D+0.1D=（2） 外壳全高：H2=H+Jd+d=D+0.1D+0.012D=1.112D=（3） 外壳上部内径：D=D+2Jd =D+2×0.07D=1.14D=（4） 外壳上部外径：D2=D+2 Jd +2b =1.14D+2×0.01D=1.16D=（5） 外壳下部内径：D3= DH +2b =0.85D+2×0.07D=0.99D=（6） 外壳下部外径：

9、D4= DH +2b+2 Jd =0.99D+2×0.01D=1.01D=因为在精炼用的钢包在精炼过程中总体有钢水搅拌或者在真空精炼时，炉子中的钢水与熔渣的涌动十分强烈，熔池发泡、循环翻滚、液面上涨，所以必须增大上部的自由空间，防止渣钢溢出。精炼用钢包桶壁上沿一般应高出熔池面6001000mm，此设计取850mm，所以从外形看，精炼用的钢包比一般的钢包更为瘦高一些。经修正后：炉子外壳内高:H1´=H2´-d =炉子外壳全高:H2´=H2+850=1.112D+850=炉壳上部内径:D1´=D1+0.15×850=炉壳上部外径:D2&#

10、180;=D1´+2b =4耳轴中心线的确定必须是耳轴中心线与钢包上缘的距离小于0.54D，此设计取0.45D，即耳轴中心线距钢包上缘的距离L=0.45D= mm。当空包盛满钢水、熔渣时重心更低，此时更稳定，无倾覆危险。 LF炉质量的计算1）炉衬质量炉壁砖衬体积为：Vb=(1.14D2+(0.99D2+1.14D×0.99D-D2-(0.85D2-0.85D2=0.219D3（5-23）炉底砖衬体积为：Vd=××0.1D=0.77D （5-24）砖衬总体积：V总=（0.219+0.077）D3=0.296D3 （5-25）因为修正后D=mm带入（5-25）式中可得：V总=m3砖衬由隔热层轻质粘土砖和耐火工作层高铝砖或镁铝砖的密度不一，现取一平均密度约1.81t/m3计算，得砖衬总质量：W总=V总×1.81= （5-26）2）外壳钢板质量圆锥台母线长：L=H´22炉壁钢板体积：VJ=( D2´+ D4 ×L×b (5-28=壳底钢板体积：VJ= D24×b (5-29外壳钢板质量（取钢板密度为7.85t/m3）:W壳= （VJ +Vd）×7.85 （5-30）此炉体为焊接炉体，如将支