150t转炉课程设计150吨转炉设计.docx

1、150t转炉课程设计一150吨转炉设计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1150t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临最大废钢比取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LOMPa。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VT=1.054 .熔池尺寸的计算1）熔池直径的计算公式D=K-（1）确定初期金属装入量G：取B=15%则121501=X=152/金2+15

2、0.92=22.WP金68（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加（钢），取吨钢耗氧量为57m3（钢）。并取吹氧时间为16min,则供氧强度=吨钢耗氧量吹氧时间57=3.56/,11i11)取K=L70则152D=1.70J=5.24mV162）熔池深度计算锥球型熔池深度的计算公式为丸_嗫+0.036303”0.70D222.4+0.0363xSR0.75.242=1.44m确定D=5.24m,z=l.44m3）熔池其他尺寸确定(1)球冠的弓形高度：hl=0.09D=0.095.08=0.47m(2)炉底球冠曲率半径：H=LLD=I.1x5.24=5.7647

3、3)锥台高度：h-4=l.030m5 .炉帽尺寸的确定1)炉口直径d0:d0=0.48D=0.48X5.24=2.52m2)炉帽倾角8：取6=643)炉帽高度帽“帽=4)tane=(5.24-2.52)tan640=2.8m取H口=350mm,则整个炉帽高度为：“帽=H锥+/口=2.8+0.35=3.15m在炉口处设置水箱式水冷炉口炉帽部分容积为：V帽=HCD2+Dd0出口=3.14(5.242+5.242.52+2.522)+-2.522X0.35124=43.57m36 .炉身尺寸确定1)炉膛直径。膛=D=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=1.05

4、150=157.5m3%=%=157.5-22.4-43.57=91.53m33）炉身高度UVt91.53H身=4.25777-xD2-5.242444）炉型内高%=人+/=L44+2.8+4.25=8.49m7 .出钢口尺寸的确定1）出钢口直径d=63+1.75T=63+1.7515018（cm）=0.18m2）出钢口衬砖外径ds=6=60.18=1.08m3）出钢口长度Zr=7必=7x0.18=1.26m4）出钢口倾角夕：取夕=168 .炉衬厚度确定炉身工作层选750三,永久层150三,填充层100mm,总厚度为750+150+100=1000三炉壳内径为。壳内=5.24+2=7.24m炉

5、帽工作层均选550三,炉底工作层选600mm,炉帽永久层为150三,炉底永久层用标准镁砖立砌，一层230三,粘土砖平砌三层653=195三,则炉底衬砖总厚度为600+230+195=1025三,故炉壳内形高度为H壳内=8.49+1.025=9.515m,工作层材质全部采用镁碳核。9 .炉壳厚度确定炉身部分选70三厚的钢板，炉帽和炉底部分选用60三厚的钢板。则H总=9815+60=9875mm。壳=7240+2*70=7380mn1, .JSR=SR2=900mm炉壳转角半径cSR3=05金=0.51025=5IQmm10 .验算高宽比=28Z5=1.34D竞7380可见，.3,符合高宽比的推荐

6、值。因此所设计的炉子尺寸基本上是D壳合适的。能够保证转炉的正常冶炼进行。1.2转炉砖称炉身砖称炉身永久层选用M-28型（镁砖115230/22065）o外圈外数=738x=11（块）230内圈砖数-（7380-1152）11=102.5101（块）220故，每层选用101块。层数=5240+1468+4-405）=H底（层），根据实际炉型，选用10865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100三,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破，80/36o外圈砖数=（738T5x2l0x2）XLI30（块）168内圈砖数=（7380-115X2-

7、100x2-6502）%3（块）132故，每层选用134块。层数=丝上幽包二9=70.2（层），根据实际炉型，选用71层，除100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30075/65150）o/I-ArI=Iuzr2410+1601_11_/E=I、估算层数=17.117（层）150第1层：外圈砖数=（12x2+2170）”194（块）75内圈核数=（12x2+217。-300x2）x194（块）65故，该层选用194块。75内圈砖数=105+7（）X2）X乃=205.205（块）第2层：外圈砖数=四强0=197.7198（块）65故，该层选

8、用199块。75第3层：外圈砖数=如土亚5丝=204.6205（块）内圈砖数=105+70x4）xr=2i,822（块）65故，该层选用205块。第4层：外圈砖数=0605+70X6）,=20,42（块）75内圈一数=g105+70x6）x=2i8622（块）65故，该层选用211块。第5层：外圈核数=g605+70x8）xr=26326（块）75内圈砖数=05+70x8）十=22546226（块）65故，该层选用216块。第6层：外圈砖数=如05+70X10）X乃=2222222（块）75内圈一数=5+7X1）X=232.1一233（块）65故，该层选用222块。第7层：外圈核数=如。5+7

9、0*12）X万=228.0228（块）75内圈砖数=5+70X12）X*=23&9-239（块）65故，该层选用228块。第8层：外圈砖数=如。5+70x14）乃=233.9234（块）75内圈砖数-（415+70x14）x=245.6246（块）65故，该层选用234块。第9层：外圈砖数=05+70X16）乃=239.8240（块）75内圈破数=皿七2生四丝=252.4。253（块）65故，该层选用240块。第10层：外圈口数=0605+7X18）*=245.6246（块）75内圈砖数=05+70X18）乃=259.2-260（块）65故，该层选用246块。第11层：外圈砖数=065*72）

10、251.5-252（块）75内圈砖数=5+70X20）%=266（块）65故，该层选用252块。第12层：外圈砖数=（4605+70X22）X乃=2574257（块）75内圈砖数=05+70x22）x%=272.6273（块）65故，该层选用257块。第13层：夕卜圈砖数=色丝土凶”=263.2263（块）75内圈砖数=5+70x24）x%=279.5280（块）65故，该层选用263块。第14层：夕卜圈砖数=色出上8=269.1269（块）75内圈砖数=（4105+70x26）xj=2862287（块）65故，该层选用269块。第15层：外圈砖数=（4605+70*28）X乃=275。

11、275（块）75内圈砖数=（4105+70x28）xi=293（块）65故，该层选用275块。第16层：外圈砖数=也身土四包丝=280.8281（块）75内圈砖数=（4105+70x30）x%=299.7300（块）65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=16（层）150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破，60/60（600180120100）。第1、2层：外圈砖数=Q170+500x2）x/O（块）180内圈砖数=217、*=57.758（块）120故，该层选用60块。第3、4层：外圈砖

12、数-0364+600x2+19x2）x%=62.663（块）180内圈砖数=2346、*=62.863（块）120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（600168132100）o第5、6层：外圈砖数=（2364+600x2+19x2+93x2）x*-70（块）168内圈砖数=（2364+192+93x2）”=61.662132（块）故，该层选用62块。第7、8层：夕卜圈砖数=士生勺丝=74.374（块）168内圈成数=（2402+93x4）xi=66.066（块）132故，该层选用66块。第9、10层：外圈砖数=做2空=77.876（块）168内圈破数=（2

13、402+936）x=70.571（块）132故，该层选用71块。第11、12层：外圈核数=（3602+93x8）xl=81682（块）168内圈破数=（242+93x8）”=74.975（块）132故，该层选用75块。第13、14层：外圈砖数=（3602+93X10卜=g4.785（块）168内圈砖数=（242+93x10）”=79.380（块）132故，该层选用80块第15、16层：外圈砖数=（362+93XX=88.288（块）168内圈砖数=（2402+93x12）x=83.784（块）132故，该层选用84块。第17、18层：外圈砖数二（3602+93xl4）%=91792（块）168

14、内圈砖数=（2402+93x14）”=88.288（块）132故，该层选用88块。第19、20层：外圈砖数=垣型四”=95.295（块）168内圈砖数=（242+93x16）”=92.693（块）132故，该层选用93块。第21、22层：外圈砖数=网型四*=98.799（块）168内圈破数=（242+93x18）”=97.097（块）132故，该层选用97块。第23、24层：外圈核数=做空史=IO2.1102（块）168内圈成数=（2402+93x20）”=101.5102（块）132故，该层选用102块。第25层：外圈砖数=（3602+93x22）x*=107（块）168内圈砖数=（2402

15、9322）xj059106（块）132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220三,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23011465）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（115230/22065）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-9z307k（300义225义75）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破（砌

16、法见砌语图）。由上至下，依次为a. M-28型（镁砖115230/22065）o外圈砖数-（2363+97+115）2=70.370（块）230内圈砖数-（2363+97）x2=70.370（块）220故，每层选用70块。b. M-23型（镁砖230115/10565）o外圈房数=（2363+97+；+23O）X2笃=033H露3（块）内圈砖数-（2363+97+115）211=154.1154（块）105故，每层选用153块。c. M-28型（镁砖115230/22065）0外圈砖数=（2363+97+115+230+115）2r=79.880（块）230内圈砖数=（2363+97+115+

17、230）x2*=&CH=80（块）220故，每层选用80块。d. M-23型（镁砖115230/22065）0外圈核数=（2363+97+230）x2=147.0147（块）内圈砖数-（2363+97）x2%=147.2147（块）220故，每层选用147块。e. M-23型（镁砖115230/22065）0外圈砖数=（2363+97+460）x2-160.5161（块）内圈砖数=（2363+97+230）x2=161.7162（块）220故，每层选用161块。f, M-22型（镁砖380X75/65150）o外圈砖数=（2363+97+380）x2=238.0238（块）75内圈砖数=（23

18、63+97+380）x2%=237.8/238（块）65故，每层选用238块。g, M-26型（镁砖345150/13065）o外圈砖数-（2363+97+345）211=117.5118（块）150内圈砖数-（2363+97）x2=118.2118（块）130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0180,长1260三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L炉衬重心(以炉壳底为原点)帽锥圆柱体体积公式为V=圆柱体重心公式为y=gh截锥体体积公式为

19、V=Zh(R2+Rr+r2)截锥体重心公式为y由以上公式求得Vft=L300m3Vzh=21.130m3V大链=59.420m3V帽二V大锥一V小锥hR2+2Rr+3r2-XOO-4R2+Rr+r2V柱=2.471myj3y筒=1.47+2.495=3.970m炉身(截锥)截锥体体积公式为V=g;Zh(R2+Rr+r2)截锥体重心公式为y=?XR2j2Rr+3,4R2+Rr+r2由以上公式求得V小锥二13.Ollm3y小锥=0.487mV大锥二30.091m3y大锥=0.522mV锥二V大锥V小锥二17.008m3Y 锥=0.362+V大锥y大锥V小锥y小锥=Q901(m)锥炉底球缺体体积公式

20、V=1/611h(3r2+h2)=11h2(R-h3)Y 大球缺=4L381m3Y 大球缺=5.308mY 小球缺=L998m3Y 小球缺=4.729mV衬=V大球缺V小球缺=39385m3=V帽+V筒+v炉+V底=4496m衬V衬Gw=VttX2.85X103=504.841t2.炉壳重心(以炉壳底为原点)炉帽V大=62.07m3y大=1.139mV小=59.420m3y小=1.142mV 帽=V大-V小=2.672m3y帽=7.628+Y大-Y,小=8.877m帽V帽炉身V*=170.222m3y大=2.499mV=163.771m3y小=2.499mV 身=V大-V小=6.445m3y

21、身=L47+2.495=3.971m炉身(锥体)：V *=31.269m3y大=0.52OmVzh=30.Illm3V壳=V大一V=l.171m3y小=0.520mY壳=0.362+V大丫大V小丫小=0.880m底：V大=84.120m3V小=41.378m3V底=V大-V小=1.610m3y大二5.401my小=5.128m=V大y大一%、y小=1146m底V底V壳=V帽+V身+V截锥+V底=53.030m3=V帽+V身+V截锥+V底=549m元V壳G壳=V壳X7.8X1()3=413631ty炉=G衬y衬+G壳y壳=4.945mG衬+G壳则耳轴位置定为4.945+0.100=5.045m2

22、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VT=1.05,熔池直径D=5240三,有效高度H内=8490三,熔池深度h=1440mmo2 .计算氧流量取吨钢耗氧量57m3,吹氧时间14min,则氧流量a=57X150/16=534(m3/min)3 .选用喷孔出口马赫数为M=2.0,采用四孔喷头,喷孔夹角为12。4 .设计工况氧压查等爆流表，当m=2.0时，尸/尸。=1278,定P膛=L3xl5,则?膛_1.3XIO,p/p00.1278=10.17XlCP(Pa)5 .计算喉口直径每孔氧流量q=q、J4=534/4=133.6(

23、ti3/rrin4=1.784。0,令。0=0.90,，=290犬,0设=10.17IO5利用公式则152.75=1.784X0.90X-Jf210.17XIO54290求得d=40.6mm,取喉口长度LT=16mm。6 .计算d出依据/=2.0,查等焙流表A出As=L688d出=4XV7VA=40.6XJl.688=45(mm)7 .计算扩张段长度取半锥角为5,则扩张段长度=7(mm)_(出-)_58.50-40.62tan5L?7一2tan8 .收缩段长度取%=50,则收缩半角沟5,收缩段的长度由作图去确定，L=91mm孔喷头示意图2. 2氧枪枪身设计1 .原始数据冷却水流量=150万，冷

24、却水进水速度Vj=5s,冷却水回水速度%=6ms,冷却水喷头处流速乙=8z/s,中心氧管内氧气流速VO=5O2/s,吹炼过程中水温升加=20C,其中回水温度=45C,进水温度L=25C；枪身外管长4=13.9枪身中层管长=14.3私中心氧管长LO=I4.7办go。局部阻损系数L5。2 .中心氧管管颈的确定D中心氧管管颈的公式为:qv工%2）管内氧气的工矿体积流量:3)qv=qvP-=534Po4示l29010.17273中心氧管的内截面积:=6.3(m3/min)=1.0(m3/S)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180mmx8三的钢管验算氧气在钢管内的

25、实际流速:v0=50.2l(/5)&：义(0.164)2符合要求。3 .中层套管管径的确定D环缝间隙的流通面积:A=15063600=0.0069(疗)2)中层管的内径为:,2=j)2=j.l824三9=0.203(m)根据热轧无缝钢管产品目录,选择标准系列产品规格为中219加加X7加加的钢3)验算实际水速：vj=5.76(mS)3600(0.204)2-(0.180)2符合要求。4 .外层套管管径的确定1)出水通道的面积：纭150Ap=P=7义3600=0.00595m2=59,5)2)外管内径为：d3=)2+生j(.219)2+?。.00595=o236(m)=236(mm)根据热轧无缝钢

26、管产品目录，选择标准系列产品规格为273mmxl8,加的钢管。3)验算实际水速：vp=6.47/S)3600义：X(0.237)2-(0.219)2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：Qm150(0A.=75%XO=75%X=0.0046m2vh836007r(j2+d1)h又知L2一,故h-j、/2*0.0046-QQQ69=6.9(Zm)11(d2+d,2)=11(0.2M+0.219)，6.氧枪总长度和行程确定D根据公式氧枪总长为：H枪=IlT+/I2+小+=5.71+0.36+3.58+1.100+0.800+0.800+1.000+0.500=13.95

27、m)式中：一氧枪最低位置至炉口距离；七一炉口至烟罩下沿的距离，取0.36叫久一烟罩下沿至烟道拐点的距离，取3.58m；“4一烟道拐点至氧枪孔的距离；为一为清理结渣和换枪需要的距离，取0.800m；队一根据把持器下段要求决定的距离；年一把持器的两个卡座中心线间的距离;4根据把持器上段要求决定的距离。2)氧枪行程:H行=%+h2+A3+A4+h5=5.71+0.36+3.58+1.100+0.800=11.55(m)7 .氧枪热平衡计算0.983x106*%*0273x17.44.186103(46-22)冷却水消耗量的计算:=146(/)150(73/)/证明前面设计中选择的耗水量是足够的,且

28、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I面，回水管出口为II面，贝V2v2p+ZPg+p-P0+Z0pg+p-+h矢l2式中:P,Po一进、出口压力，Pa;Zi，Z0-i-11面高度,叫匕，“一进、出水速度，m/s;一水的密度，(100Okg/m3);g一重力加速度，m/s2.因为ZlpZo,VjVp,PO=0,所以Plph失卜2,即氧枪冷却水的进水压力近似等于氧枪

29、冷却水的阻力损失。其阻力损失为:IiPV；LpvZz失2=A-F2%P2dep、U100082+1.52=0.036X186xlx5762+X17.436.47?2X(0.203-0.180)2(0.236-0.219)=482950.4557+814071.3847+4800=1301821.8413105jpa式中：1八1。一进、回水管的长度，m;1、L一进、回水管的摩擦阻力系数，选取为=036,4=0038匕、力一进、回水管内和底部的水速，mis；180。局部阻力损系数，=1.5;。一水的密度，(100oAg/一).dej、dep一进、回水管的有效直径，也叫当量直径，冷却水进水压力：P=

30、1301821.84pa13105pa3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W?(c)=0.15%,冶炼周期为40min,吹氧时间为17mino1 .烟气及烟尘有关参数炉气成分：C0=86%,C02=10%,N2=3.5%,O2=O.5%烟气进口尘浓为Co=O.109kgm3供氧强度B=3.56m3/(tmin)燃烧系数=0.08进入净化系统的气温tgj=900oC2 .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30C,供水压力为Pw=O.3MPa(送至用户最高点)1

31、)炉气量5。的计算qvo=Gw1(c)-w2(c)22.4ITXKXL8CC?=150IO3X(4.25%-0.15%)X1.871217=72931.76(3/h)故q%=73000zzz3/h2)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qv=(1+1.88CO%)q%=(1+1.880.0886%)73000=82422(m3h)假定燃烧后烟气仍残留有氧气，则烟气成分为：c)=(1-ac)qvo/qv=(1-0.08)86%X73000/82422=70.75%,(CO2)=a+(Ca必。IqV=(0.08X86%+10%)73000/82422=14.95%(凡)=

32、1.88(Co)tt+(M)/Qv=(L880.0886%+3.5%)73000/82422=14.56%(。2)=0.5%7,o/qv=0.5%73000/82422=0.44%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：Cd=0.109/1.1293=0.096(m3)4 .回收煤气量的计算每吨钢产生的炉气量等于1000(4.25%-0.15%)22.4121(0.86+0.1)=79.72(m3)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

33、即每吨钢可以回收的煤气量为0.7089.3=62.5(m3)5 .烟气的物理数据的计算1)重度P0先求烟气相对分子量MM=CO00Mco+CO2%Mco+N200Mn+O2%Moi=0.700628+0.149544+0.145528+0.004432=19.6168+6.578+4.074+0.1408=30.5504PO=M22.4=30.5504/22.4=1.364(z73)2)定压比热容CP气温为900C时，Cpt=CO%Cp-CO+CO%Cp-CO2+Noocp-N2+O200cp-O2=0.70060.335+0.1495X0.521+0.14550.331+0.0044X0

34、350=0.2347+0.0778+0.0482+0.0015=0.362X4.186=1.516V(zn3oc)气温小于100C时：Cd=0.7006X0.311+0.14950.410+Pi0.1455X0.310+0.0044X0.315=0.3257X4.186=1.363U(m3-oc)j3. 2流程简介如下4. 3主要设备的设计和选择如下:1 .蒸发冷却器C蒸发冷却器喷水量W=广X103XVX(%TgP)1W1QQ=10353390(900-170)2500=21.51m3h2 .静电除尘器由资料查的氧气顶吹转炉的有效驱进速度在0.070.09ms选取驱进速度0=0.08ms,设

35、定除尘效率=99.99%,电场风速取值11.5ms,蒸发冷却器入口煤气温度=900度，蒸冷却器出口温度tgp=170度煤气的平均比热CPGm=L38Kjm3k,水的汽化潜热【w=2500Kj/Kg,煤气流量(表态)V=53390113h极板比表面积S=TmIf)=-(1-09999)=1152u2(m3s)U0.08极板总表面积SA=QS=53390115.2/3600=1708.5m2实际需要的极板表面积S实际=KSA=14X1708.5=2391m?(K为备用系数取1.5)分为四个电场则每个电场的沉淀极板总面积为2391/4=598m2依据此选择SHWB-20m2静电除尘器。主要参数有效面

36、积20.11m2,生产能力5790054700m3h,电场风速0.60.8m/s验算电场风速：f么，3600F533903600x20.11=0.74m/s满足要求3 .放散烟囱设计直径取1100三高度高出厂房最高点35m。4 .煤气柜设计采用低压湿式气柜，选取煤气柜38000m3参数选定：转炉每炉最大产钢量为最大铁水量的95%,即G=123.54x0.95=117.36f,冶炼周期/2=4Omin,每吨钢回收煤气量为63一,同时吹炼座数为2,选定每炉实际回收煤气时间G=IOmin,不平衡系数K=O.7,进气柜时煤气温度为60C。V0=GVfi-t1t2)nln2K=117.3663(l-1040)21.15/0.7=18220(/)气柜操作容积V=Ml+Wb+-卜手=18220X110.196H0.8(MIO5+4000=26579(n3)5 .风机选择依据煤气流量选择风机的型号DllOO-Il3.4设备图如下