260吨转炉设计_课程设计论文.doc
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1、1 1 转炉计算 1.1 炉型设计 1. 原始条件 炉子平均出钢量为 260 吨,钢水收得率取 92%,最大废钢比取 10%,采用 废钢矿石法冷却。铁水采用 P08 低磷生铁w(si)0.85% w(p)0.2% w(s)0.05%; 氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头,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=0.9 4. 熔池尺寸的计算 1) 熔池直径的计算公式 tGKD (1) 确定初期金属装入量 G:取 B=15%则 G= )(金 tBT2639.01%5261)(金金 3.4.mGV (2)确定吹氧时间: 根据生产实践,吨钢耗氧量
2、,一般低磷铁水约为 5057 ,高)(/3钢tm 磷铁水约为 6269 ,本设计采用低磷铁水,取吨钢耗氧量为 50)(/3钢t 。并取吹氧时间为 14min,则)(/3钢tm 供氧强度= min)/(07.4153t吹 氧 时 间吨 钢 耗 氧 量 D=0.692600.4=6380mm=6.380m 2) 熔池深度计算 筒球型熔池深度的计算公式为 )(01.538.6709.47.0362 32 mDVh 金 确定 =6.380m, =5.010mh 3) 熔池其他尺寸确定 (1) 球冠的弓形高度 : )(574.038.690.2 (2) 炉底球冠曲率半径: 2 )(018.73.61.
3、mDR (3) 锥台高度 h2=h-h1=5.0100.574=4.436m d1=2 =2 =6.740m)(2)574*2(54. 5. 炉帽尺寸的确定 1) 炉口直径 :0 mDd871.230.645. 2) 炉帽倾角 : 取 06 3) 炉帽高度 帽H )(03975.6tan)870.23.6(1tan210 mdD)(锥 本设计取 h 直 =400mm,则整个炉帽高度为: 495975.直锥帽 在炉口处设置水箱式水冷炉口 炉帽部分容积为: m30.74H122022 HdDdV) ( 口口口帽帽 6. 炉身尺寸确定 1) 炉膛直径 =6.380m(无加厚段)D膛 2) 根据选定的
4、炉容比为 0.90,可求出炉子总容积为 )(总 3246095.mV 39.156.405.7m熔帽总身 3) 炉身高度 )(2.380.649152DH身身 4) 炉型内高 mh 7035.124.975.1.5身帽内 7. 出钢口尺寸的确定 1) 出钢口直径 )(663G7.63cd出 3 2) 出钢口衬砖外径 )c(56.137.26md出外 3) 出钢口长度 97L出出 4) 出钢口倾角 :取015 8. 炉衬厚度确定 炉身工作层选 700mm,永久层 115mm,填充层 100mm,总厚度为 700+115+100=915(mm) 炉壳内径为 mD21.8*95.038.6壳 内 炉
5、帽和炉底工作层均选 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=195(mm),则炉底衬砖总厚度为 600+230+195=1025(mm ),故炉壳内形高度为 ,工作层材质全部采用镁碳砖。)(7285.130.735.12H壳 内 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 50mm 厚的钢板。则 )(75.13980. mH总 /281D壳 炉壳转角半径 )510.05.)(3SR(底 10. 验算高宽比 6.187.9壳总DH 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3.1壳总
6、合适的。能够保证转炉的正常冶炼进行。 转炉砖称(砌砖) 1 炉身砖称 炉身永久层 选用 M-28 型(镁砖 )。6520315 外圈砖数= (块)208 内圈砖数= (块)1489. 故,每层选用 114 块。 层数= (层) ,根据实际炉型,选用 66 层,除去出钢口645./45 4 处的影响要减掉 30 块砖,共计 7362 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)146.5168205820 内圈砖数= (块)3 故,每层选用 146 块。 层数= (层) ,根据实际炉型,选用 42 层,除去出
7、钢口处的影54.210 响要减掉 36 块砖,共计 6096 块砖。 炉帽砖称 炉帽永久层 选用 M-21 型(镁砖 )。1506730 估算层数= (层)2.15.9 第一层:外圈砖数= 块1978.67)8( 内圈砖数= 块501 故,该层选用 198 块 第二层:外圈砖数= 块20368.7)2829( 内圈砖数= 块57.465)7301 故,该层选用 205 块 第三层:外圈砖数= 块2095.87)42895( 内圈砖数= 块16326041 故,该层选用 212 块 第四层:外圈砖数= 块4.175)( 内圈砖数= 块218.6041 故,该层选用 218 块 第五层:外圈砖数=
8、 块06.275)8( 内圈砖数= 块2516041 故,该层选用 225 块 5 第六层:外圈砖数= 块261.75)041( 内圈砖数= 块396 故,该层选用 232 块 第七层:外圈砖数= 块28.3175)2041( 内圈砖数= 块3966 故,该层选用 239 块 第八层:外圈砖数= 块284.3775)104( 内圈砖数= 块56 故,该层选用 245 块 第九层:外圈砖数= 块2470.375)104( 内圈砖数= 块516 故,该层选用 252 块 第十层:外圈砖数= 块209.475)1804( 内圈砖数= 块586 故,该层选用 259 块 第十一层:外圈砖数= 块243
9、.75)2041( 内圈砖数= 块6756 故,该层选用 266 块 第十二层:外圈砖数= 块219.75)2041( 内圈砖数= 块73506 故,该层选用 273 块 第十三层:外圈砖数= 块261.75)2401( 内圈砖数= 块7964 故,该层选用 27+块 第十四层:外圈砖数= 块2301.75)201( 内圈砖数= 块8664 6 故,该层选用 286 块 第十五层:外圈砖数= 块2798.75)2041( 内圈砖数= 块36 故,该层选用 293 块 第十六层:外圈砖数= 块28574.75)3041( 内圈砖数= 块30696 故,该层选用 300 块 第十七层:外圈砖数=
10、块21.75)32041( 内圈砖数= 块3066 故,该层选用 306 块 第十八层:外圈砖数= 块294.75)3041( 内圈砖数= 块31086 故,该层选用 313 块 第十九层:外圈砖数= 块2.75)3041( 内圈砖数= 块3085196 故,该层选用 320 块 第二十层:外圈砖数= 块.075)38401( 内圈砖数= 块327616 故,该层选用 327 块 第二十一层:外圈砖数= 块40.75)401( 内圈砖数= 块3764 故,该层选用 333 块 第二十二层:外圈砖数= 块209.175)4201( 内圈砖数= 块3464 故,该层选用 340 块 根据实际炉型,
11、选用 22 层,除去出钢口处的影响要减掉 70 块砖,共计 5653 块砖。 炉帽工作层 7 估算层数= 层32975.10675.39 由上至下,每俩层砖为一组,前四层选用氧气炼钢转炉用碱性砖 60/60(600*180/120*100) 第 1、2 层:外圈砖数= 块1180)2( 内圈砖数= 块75 故,该层选用 75 块 第 3、4 层:外圈砖数= 块75180)262( 内圈砖数= 块)587 故,该层选用 81 块 由第 5 层开始,选用氧气炼钢转炉用碱性砖,60*36(600*168/132*100 ) 第 5、6 层:外圈砖数= 块85168)420( 内圈砖数= 块793)4
12、5287 故,该层选用 85 块 第 7、8 层:外圈砖数= 块89168)520( 内圈砖数= 块3)5287 故,该层选用 89 块 第 9、10 层:外圈砖数= 块93168)520( 内圈砖数= 块93)52871 故,该层选用 93 块 第 11、12 层:外圈砖数= 块98168)0520( 内圈砖数= 块913)5287 故,该层选用 98 块 第 13、14 层:外圈砖数= 块102168)520( 内圈砖数= 块13)5287 故,该层选用 102 块 第 15、16 层:外圈砖数= 块106168)4520( 内圈砖数= 块13)45287 8 故,该层选用 107 块 第
13、 17、18 层:外圈砖数= 块10168)5207( 内圈砖数= 块13)528 故,该层选用 112 块 第 19、20 层:外圈砖数= 块1568)5207( 内圈砖数= 块113)528 故,该层选用 118 块 第 21、22 层:外圈砖数= 块1968)20507( 内圈砖数= 块13132)58 故,该层选用 123 块 第 23、24 层:外圈砖数= 块12368)507( 内圈砖数= 块1213)58 故,该层选用 128 块 第 25、26 层:外圈砖数= 块12868)4507( 内圈砖数= 块13132)458 故,该层选用 134 块 第 27、28 层:外圈砖数=
14、块13268)507( 内圈砖数= 块139132)58 故,该层选用 139 块 第 29、30 层:外圈砖数= 块13668)2507( 内圈砖数= 块14132)58 故,该层选用 145 块 第 31、32 层:外圈砖数= 块1468)30507( 内圈砖数= 块1132)58 故,该层选用 150 块 根据实际炉型,选用 32 层,出去出钢口处的影响要减掉 42 块砖,共计 1737 块。 9 出钢口砖称 此处定做外径 1020,内径 ,长 1190 的氧气炼钢转炉用碱性砖一块。170 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。 2 氧枪设计 2.1 喷头
15、设计 1. 原始数据 转炉公称容量 260 吨,低磷铁水,冶炼钢种以低碳钢为主。 转炉参数,炉容比 V/T0.9,熔池直径 D6380mm,有效高度 H 内 12703mm, 熔池深度 h5010mm。 2. 计算氧流量 取吨钢耗氧量 57m3,吹氧时间 14min,则氧流量 min/10584/2653qv 3. 选用喷孔 出口马赫数为 M2.0 ,采用三孔喷头,喷孔夹角为 10。 4. 设计工况氧压 查等熵流表,当 M2.0 时 0, ,则PaP50 103.,1278./ 膛定 pp5 503膛设 5. 计算喉口直径 每孔氧流量 min/6.52/183qv 利用公式 则,107.,90
16、,.,784.1 50 PapKTCTpAqDD 设设 令 294784.163525td 求得 ,取喉口长度 。mdT08.mLT0 6. 计算 d 出 依据 2.0,查等熵流表 M68.1喉出 A 10 mAdT 86.10出 7. 计算扩张段长度 取半锥角为 50,则扩张段长度 LT15tan28tan20扩出 8. 收缩段长度 取 .155500 mL 法 确 定 , 收 缩 段 的 长 度 由 作 图, 则 收 缩 半 角 为收 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,/20htqwmsmvj/6 ,冷却水喷头处流速 ,中心氧管内氧气流速
17、,svp/7sv/9smv/50 吹炼过程中水温升 ,其中回水温度 ,进水温度 ;Ct05Ct0245Ct12 枪身外管长 枪身中层管长 中心氧管长 1800 局,4.18Lp ,.1mLj ,9.0L 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: 0vqA工 2) 管内氧气的工矿体积流量: smTpq /84.1in/5.10273.10958 330 标标工 3) 中心氧管的内截面积: 20368.54.1mA 4) 中心氧管的内径: d01 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:m621 11 smaqv/3
18、.5)21.0(480工 符合要求。 3. 中层套管管径的确定 1) 环缝间隙的流通面积: 2093.362mvqAjmjw 2) 中层管的内径为: mdj 241.093.421.04212 根据热轧无缝钢管产品目录,选择标准系列产品规格为 的725 钢管。 3) 验算实际水速 : smvj /93.)216.0()3.(4360 符合要求。 4. 外层套管管径的确定 1) 出水通道的面积: Ap= = =0.00794pvqw360722m 2) 外管内径为: =pAd423m265.0794.245.0 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。m1629 3) 验算实际
19、水速: svp /28.645.0267.4360 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: 12 =hmhvqAw%75205.3682m 又知 ,2dh 故 =2Ahm0.7.0245.31.0 6. 氧枪总长度和行程确定 1) 根据公式氧枪总长为: mhhhH908.21 5018003.54.67632 枪 式中: 氧枪最低位置至炉口距离;1h 炉口至烟罩下沿的距离,取 1.212m;2 烟罩下沿至烟道拐点的距离,取 4.403m;3 烟道拐点至氧枪孔的距离;4h 为清理结渣和换枪需要的距离,取 0.800m;5 根据把持器下段要求决定的距离;6 把持
20、器的两个卡座中心线间的距离;7h 根据把持器上段要求决定的距离。8 2) 氧枪行程 为: )(608.19.03.54.21.60.854321 mhhH 行 7. 氧枪热平衡计算 冷却水消耗量的计算: 12tcqv 13 hmh/20/5.19)245(1086.4.8.93 333 ,证明前面设计中选择的耗水量是足够的,且也是合适的.wmvq 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 入口和回水管出口两个平面的实际气体的柏努力方程式,即其能量平衡关系来 确定氧枪冷却水的
21、进水压力。 设进水管入口为面,回水管出口为面,则: 212021 失hvgZPvgZPPj 式中: 进、出口压力,Pa;01, -面高度,m;Z 进、出水速度,m/s;Pv,1 水的密度, (1000/m 3); 重力加速度,m/s 2.g 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:h 失 1-2= 22hepejj dll =0.036* +0.038*)16.03.(*95192805.)24.09.(28618 =792614.16+306392.5+4800 =1103806.7Pa Pa51 式中 、
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