t转炉课程设计--150吨转炉设计.doc

河北联合大学课程设计说明书课程设计题目：150吨转炉设计学生姓名：王占军专业班级：08实验学 号：200820010116学 院：冶金与能源学院指导教师：冯聚和 2012年3月8日1 150t转炉计算1.1炉型设计1. 原始条件 炉子平均出钢量为150吨，钢水收得率取92%，最大废钢比取10%，铁水采用P08低磷生铁；氧枪采用四孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0Mpa。2. 炉型选择根据原始条件采锥球型作为本设计炉型。3. 炉容比 取V/T=1.054. 熔池尺寸的计算1) 熔池直径的计算公式 (1) 确定初期金属装入量G：取B=15%则G=(1) 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5057，取吨钢耗氧量为57。并取吹氧时间为16min，则 供氧强度=取=1.70则 2) 熔池深度计算 锥球型熔池深度的计算公式为 确定=5.24m, =1.44m3) 熔池其他尺寸确定(1) 球冠的弓形高度: (2) 炉底球冠曲率半径： （3）锥台高度：h-=1.030m5. 炉帽尺寸的确定1) 炉口直径 :2) 炉帽倾角：取3) 炉帽高度 取，则整个炉帽高度为： 在炉口处设置水箱式水冷炉口炉帽部分容积为： 6. 炉身尺寸确定1) 炉膛直径=5.24m（无加厚段）2) 根据选定的炉容比为1.05，可求出炉子总容积为 3) 炉身高度4) 炉型内高7. 出钢口尺寸的确定1)出钢口直径2) 出钢口衬砖外径3) 出钢口长度4) 出钢口倾角：取8. 炉衬厚度确定炉身工作层选750mm,永久层150mm,填充层100mm,总厚度为750+150+100=1000mm炉壳内径为炉帽工作层均选550mm, 炉底工作层选600mm，炉帽永久层为150mm,炉底永久层用标准镁砖立砌，一层230mm,粘土砖平砌三层653=195mm,则炉底衬砖总厚度为600+230+195=1025mm,故炉壳内形高度为，工作层材质全部采用镁碳砖。9. 炉壳厚度确定炉身部分选70mm厚的钢板，炉帽和炉底部分选用60mm厚的钢板。则 炉壳转角半径 10. 验算高宽比可见， ，符合高宽比的推荐值。因此所设计的炉子尺寸基本上是合适的。能够保证转炉的正常冶炼进行。1.2转炉砖称1 炉身砖称 炉身永久层选用M-28型(镁砖)。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用101块。层数=（层），根据实际炉型，选用108层，除去出钢口处的影响要减掉30块砖，共计10878块砖。 炉身填充层该层厚100mm，用焦油镁砂捣打而成。 炉身工作层选用氧气炼钢转炉用碱性砖，80/36。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用134块。层数=（层），根据实际炉型，选用71层，除去出钢口处的影响要减掉36块砖，共计9478块砖。炉帽砖称 炉帽永久层选用M-21型(镁砖)。估算层数=（层）第1层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用194块。 第2层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用199块。 第3层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用205块。 第4层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用211块。 第5层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用216块。 第6层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用222块。 第7层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用228块。 第8层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用234块。 第9层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用240块。 第10层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用246块。 第11层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用252块。第12层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用257块。 第13层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用263块。 第14层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用269块。 第15层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用275块。 第16层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用281块。 根据实际炉型，选用16层，除去出钢口处的影响要减掉70块砖，共计3785块砖。 炉帽工作层估算层数=（层）由上至下，每两层砖为一组，前四层选用氧气炼钢转炉用碱性砖，60/60（）。第1、2层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用60块。第3、4层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用63块。由第5层开始，选用氧气炼钢转炉用碱性砖，60/36（）。第5、6层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块） 故，该层选用62块。第7、8层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用66块。第9、10层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用71块。第11、12层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用75块。第13、14层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用80块第15、16层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用84块。第17、18层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用88块。第19、20层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用93块。第21、22层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用97块。第23、24层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用102块。第25层：外圈砖数=（块） 内圈砖数=（块）故，该层选用107块。根据实际炉型，选用16层，除去出钢口处的影响要减掉40块砖，共计1951块砖。 炉帽填充层该层厚220mm，用焦油镁砂捣打而成。炉底砖称 炉底永久层选用标准镁砖(镁砖)立砌。行与行之间错缝半块砖，采用单层立砌。故，共计2235块砖。 炉底填充层选用标准黏土砖 ()平砌。行与行之间错缝半块砖，采用三层平砌。故，共计1806块砖。 炉底工作层选用氧气炼钢转炉用碱性砖，Tz-9 z307k立砌。行与行之间错缝半块砖，采用双层立砌。故，共计2120块砖。 炉底拐角处该处均选用不同型号的镁砖（砌法见砌砖图）。由上至下，依次为a.M-28型(镁砖)。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用70块。b.M-23型(镁砖)。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用153块。c.M-28型(镁砖)。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用80块。d.M-23型(镁砖)。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用147块。e.M-23型(镁砖)。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用161块。f.M-22型(镁砖)。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用238块。g.M-26型(镁砖)。外圈砖数=（块）内圈砖数=（块）故，每层选用118块。根据实际炉型，选用14层，共计3213块砖。出钢口砖称 此处定做外径1080，内径，长1260mm的氧气炼钢转炉用碱性砖一块。转炉内型与炉壳之间没有砖称填充的地方均用焦油镁砂捣打而成的填充料填充。1.3转炉空炉重心计算1.炉衬重心(以炉壳底为原点) 帽锥圆柱体体积公式为圆柱体重心公式为截锥体体积公式为截锥体重心公式为由以上公式求得V柱=1.300m3 y柱=2.471mV小锥=21.130m3 y小锥=1.021mV大锥=59.420m3 y大锥=1.142mV帽=V大锥-V小锥-V柱=36.82m3 炉身(圆筒)V大柱=163.611m3 y大柱=2.501mV小柱=80.032m3 y小柱=2.501mV筒=V大柱-V小柱=83.740m3y筒=1.47+2.495=3.970m 炉身(截锥) 截锥体体积公式为截锥体重心公式为由以上公式求得V小锥=13.011m3 y小锥=0.487mV大锥=30.091m3 y大锥=0.522mV锥=V大锥-V小锥=17.008m3Y锥 炉底球缺体体积公式：V =1/6 h（3r2+h2) = h2 (R-h/3)V大球缺=41.381m3Y大球缺=5.308mV小球缺=1.998m3Y小球缺=4.729m V衬 = V大球缺V小球缺=39.385m3G衬=V衬2.85103=504.841t2.炉壳重心(以炉壳底为原点) 炉帽V大=62.07m3 y大=1.139mV小=59.420m3 y小=1.142mV帽=V大-V小=2.672m3 炉身V大=170.222m3 y大=2.499m V小=163.771m3 y小=2.499mV身=V大-V小=6.445m3y身=1.47+2.495=3.971m 炉身(锥体):V大=31.269m3 y大=0.520m V小=30.111m3 y小=0.520mV壳=V大-V小=1.171m3Y壳= 底：V大=84.120m3 y大=5.401mV小=41.378m3 y小=5.128mV底=V大-V小=1.610m3V壳=V帽+V身+ V截锥+V底=53.030m3G壳=V壳7.8103=413.631t则耳轴位置定为4.945+0.100=5.045m2氧枪设计2.1喷头设计1. 原始数据转炉公称容量150吨，低磷铁水，冶炼钢种以低碳钢为主。转炉参数，炉容比V/T1.05,熔池直径D5240mm,有效高度H内8490mm, 熔池深度h1440mm。2. 计算氧流量取吨钢耗氧量57m3,吹氧时间14min,则氧流量 3. 选用喷孔出口马赫数为M2.0 ,采用四孔喷头,喷孔夹角为12。4. 设计工况氧压查等熵流表，当M2.0时，则 5. 计算喉口直径每孔氧流量 利用公式则求得，取喉口长度。6. 计算d出依据2.0，查等熵流表 7. 计算扩张段长度取半锥角为50，则扩张段长度 8. 收缩段长度取孔喷头示意图2.2氧枪枪身设计1. 原始数据冷却水流量冷却水进水速度，冷却水回水速度，冷却水喷头处流速，中心氧管内氧气流速，吹炼过程中水温升，其中回水温度，进水温度；枪身外管长枪身中层管长中心氧管长1800局部阻损系数。2. 中心氧管管颈的确定1) 中心氧管管颈的公式为:2) 管内氧气的工矿体积流量:3) 中心氧管的内截面积:4) 中心氧管的内径:5) 根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为的钢管验算氧气在钢管内的实际流速: 符合要求。3. 中层套管管径的确定1) 环缝间隙的流通面积: 2) 中层管的内径为:根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为的钢管。3) 验算实际水速 : 符合要求。4. 外层套管管径的确定1) 出水通道的面积:Ap=0.00595=59.52) 外管内径为： =根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为 的钢管。3) 验算实际水速:符合要求。5. 中层套管下沿至喷头面间隙h的计算该处的间隙面积为: 又知 ，故 =6. 氧枪总长度和行程确定1) 根据公式氧枪总长为：式中：氧枪最低位置至炉口距离；炉口至烟罩下沿的距离，取0.36m；烟罩下沿至烟道拐点的距离，取3.58m；烟道拐点至氧枪孔的距离；为清理结渣和换枪需要的距离，取0.800m；根据把持器下段要求决定的距离；把持器的两个卡座中心线间的距离；根据把持器上段要求决定的距离。 2) 氧枪行程： 7. 氧枪热平衡计算冷却水消耗量的计算: ，证明前面设计中选择的耗水量是足够的,且也是合适的.8. 氧枪冷却水阻力计算氧枪冷却水系统是由输水管路、软管和氧枪三部分串联而成的。冷却水系统最大阻力损失部分是氧枪，大约占总阻力损失的80以上。利用氧枪进水管入口和口两个平面的实际气体的伯努力方程式，即其能量平衡关系来确定氧枪冷却水的进水压力。 设进水管入口为面，回水管出口为面，则:式中: 进、出口压力，Pa;-面高度，m;进、出水速度，m/s;水的密度，（1000/m3）;重力加速度，m/s2.因为ZZ0,vjvp,P00，所以Ph失1-2，即氧枪冷却水的进水压力近似等于氧枪冷却水的阻力损失。其阻力损失为: 式中:lj、l0进、回水管的长度，m;j、p进、回水管的摩擦阻力系数，选取, 、进、回水管内和底部的水速，;180局部阻力损系数，=1.5;水的密度，（1000）;dej、dep进、回水管的有效直径，也叫当量直径，冷却水进水压力:3烟气净化系统设备设计及计算3.1.吹炼条件转炉公称容量为150吨，2吹2，金属最大装入量为G=152吨，铁水含碳量w1（c）4.25，钢水含碳量w2（c）0.15，冶炼周期为40min，吹氧时间为17min。1. 烟气及烟尘有关参数炉气成分：CO=86% , CO2=10% , N2=3.5% ,O2=0.5%烟气进口尘浓为 Co=0.109 kg/m3供氧强度 B=3.56 m3/(tmin)燃烧系数 0.08进入净化系统的气温 tgj=9002. 供水温度一文用不经冷却循环水为40，二文用循环水经冷却为30，供水压力为Pw=0.3MPa（送至用户最高点） 1) 炉气量qVo的计算2) 烟气量计算采用未然法，空气燃烧系数=0.08，燃烧后的干烟气量= （1+1.88CO%） = (1+1.880.0886%)73000 =82422 假定燃烧后烟气仍残留有氧气，则烟气成分为： 3. 烟气浓度的修正根据回收中期，烟气量为炉气量的82422/73000=1.13倍，故进口烟尘浓度应作修正，即：=0.109/1.1293=0.09654. 回收煤气量的计算每吨钢产生的炉气量等于1000（4.250.15）22.4121（0.86+0.1）79.72按烟气生成倍率为1.12倍，则每吨钢产生的煤气量等于1.1279.72=89.3m3,考虑到前后期不回收煤气，定回收率为70，即每吨钢可以回收的煤气量为0.7089.362.55. 烟气的物理数据的计算1) 重度0先求烟气相对分子量M =0.700628+0.149544+0.145528+0.004432=19.6168+6.578+4.074+0.1408=30.5504=30.5504/22.4=1.364 2) 定压比热容气温为900时， = 0.70060.3350.14950.5210.14550.3310.00440.350= 0.2347+0.0778+0.0482+0.0015= 0.3624.186= 1.516 气温小于100时： 0.70060.3110.14950.4100.14550.3100.00440.315 0.32574.186 1.363 3.2流程简