转炉炉型设计计算

2.转炉炉型设计及计算2.1 转炉容量的计算2.1.1 根据生产规模和产品方案计算出年需要钢水量年需钢水量= 年需良坯量 良坯收得率年需不同钢种的连铸方坯250xl04t，连铸板坯200xl04t。连铸收得率99%, 则：450年需钢水量=450x104t99%2.1.2计算年出钢炉数：（按2吹2计算）年出钢炉数=2 x年炼钢时间冶炼周期日历时间x转炉作业率冶炼周期转炉作业率=转炉有效作业天数日历天数x 100% =361x 100%=79-5%转炉有效作业天数：日历天数扣除大于 20min 以上的一切检修和故障时间总 和，转炉工艺设计技术规范规定，当转炉与单台连铸机配合全连铸时为275300 天。本设计取 290 天。冶炼周期按容量大小确定，大于100t为3845min,本设计取40min, 则：年出钢炉数=2x365x79.5%x24x60/40=20880 炉每天出钢炉数=年出钢炉数 年作业天数20880290=72炉平均产钢水量=年产钢水量 年出钢炉数450000020880=215.5t2.1.3 按标准系列确定炉子容量：选定250t转炉2座，按照2吹2方式生产。核算车间年产量：250x20880x99%=495.9x104t良坯。2.2转炉炉型设计2.2.1 原始条件炉子平均出钢量为250t，铁水密度6.8g/cm3，铁水收得率为92%。2.2.2 炉型选择顶底复吹转炉的炉型基本上与顶吹和底吹转炉相似；它介于顶吹转炉和底吹 转炉之间。为了满足顶底复吹的要求炉型趋于矮胖型，由于在炉底上设置底吹喷 嘴，炉底为平底，所以根据原始数据，为了便于设置底部供气构件，选择截锥形 炉型。2.2.3 炉容比炉容比指转炉有效容积Vt与公称容量T之比值V/T(m3/t)。Vt系炉帽、炉身 和熔池三个内腔容积之和。公称容量以转炉炉役期的平均出钢量表示，这种表示方法不受操作方法 和浇注方 法的影响 。 转炉新砌 炉衬的 炉容比推荐 值为0.85-0.95m3/t，大转炉取下限，本设计取V/T=0.95。2.2.4 熔池尺寸的计算2.2.4.1 熔池直径的计算式中 D熔池直径，m；G一新炉金属装入量，t；t垂杨时间，min；K比例系数;(1)确定初期装入量G：取B=15%小 2T 12x2501 小“、G =x= 2 5（t）2 + B 耳2 +15% 92%金V = = 252 = 37.2(m3) 金 p6.8金式中B老炉比新炉多产钢系数;n金一钢水收得率；V 金新炉装入量占的体积2)确定吹氧时间：吨耗氧量：57m3/t，吹氧时间14min/卄关阳商 吨耗氧量 574 07 3/(.)供养强度= =4.07m 3/t min)吹氧时间 14取 K=1.50 则：D=1.5X -，252 =6.36m142.2.4.2 熔池深度的计算。V37.2熔池深度h= 金二 372二1.602m0.574D20.574 x 6.3622.2.4.3 炉帽尺寸的计算确定(1) 炉 口直径 d0：取 d0=0.43 D=0.43x6.36=2.73 (m)。(2) 炉帽倾角G：选0=640o(3) 炉帽高度 H : H =丄(D-d0) tan 64 0帽膛 20=x (6.36 2.73) x tan 60 02=3.72( cm)取H =400 mm,则整个炉帽高度为：口H =H +H帽 膛 口=3.72+0.4=4.12(m)炉帽体积为：V =V +V帽口锥兀兀= xd 2H + xH x (D2+Ddc+dc2)40 口 12膛00兀兀=-x2.732x0.4+x3.72x (6.362+6.36x2.73+2.732)412=63.9 (m3)2.2.4.4 炉身尺寸的确定(1) 炉膛直径D =D (无加厚段)。膛(2) 根据选取的炉容比为 0.95,可算出炉子的总容积为：V =0.95x250=237.5( m3)总V =V =T/p=2528/68=372 (m3)池金贝I：V =V -V -V身 总 池 帽=237.5-37.1-65.87=134.13 (m3)3)炉身高度：V身 兀 fX D 24134.1371 x 6.3624=4.22( m)贝炉型内高：H =h+H +H 内帽身=1.602+4.22+4.12=9.946( m)2.2.4.5 出钢口尺寸的确定出钢口尺寸的确定。出钢口一般都设在炉帽与炉身交界处，以便当转炉处于 水平位置出钢时其位置最低，可使钢水全部出净。出钢口的主要尺寸是其中心线 的水平倾角和直径。(1) 出钢口直径：dT=63 + 1.75T =63 +1.75x 250 =0.2m(2) 出钢口衬砖外径：dsT=6dT=6x0.2=1.2 (m)(3) 出钢口长度：LT=7dT=7x0.2=1.2 (m)(4) 出钢口倾角：出钢口角度是指出钢口中心线与水平显得夹角，其大小应考 虑缩短出钢口长度，有利维修、减少钢水二次氧气及热损失，大型转炉的出钢口 角度趋向减小。国外不少采用 18，但0倾角使钢流对钢包内金属的冲力变小。 本设计取0=8。2.2.4.5 炉衬厚度确定查表知，炉身工作层选700mm,永久层选115mm,填充层选100mm。总厚度为:800+115+100=915 (mm)炉壳内径为：D =6.36+1.015x2=8.19 (m)壳内炉帽工作层选600mm，永久层选150mm，炉底工作层选600mm，永久层230mm，黏土砖平砌三层65x3=195mm。则炉底砖衬总厚度为：600+230+195=1025 （m）故炉壳内型高度为：H =9.946+1.025=10.971（m） 壳内表2.1转炉炉衬厚度的设计值炉衬各部位名称转炉容量250t炉帽永久层厚度（mm）150工作层厚度（mm）600炉身永久层厚度（mm）115工作层厚度（mm）700炉底永久层厚度（mm）230工作层厚度（mm）6002.2.4.6 炉壳厚度确定查表选择：炉帽： 65mm 厚钢板炉身： 75mm 厚钢板炉底： 65mm 厚钢板2.2.4.7 验算高宽比：由以上数据可计算得： H =11036+65=11036（m）总D =8190+2x75=8340 （m）壳则：1.32H 11036总=D 8340壳由此可知，鈔的比值符合高宽比的推荐值因此所设计的炉子尺寸基本壳上是合适的，能够保证转炉的正常冶炼。2.3 材质的选择选用镁碳转，含碳量为 14%。镁碳砖具有耐高温、耐渣侵和耐剥落等优良的 使用性能。与其他镁砖相比，在使用过程中变质层变薄，不至于引起砖体结构的 剥落，加入相当的数量的石墨改善了砖的导热性能，具有良好的抗震性。用镁碳 砖砌筑炉衬，大幅度的提高了炉衬的使用寿命，再配合溅渣护炉等护炉技术，炉 衬寿命可达1 万次以上。但由于镁碳砖成本较高，因此根据在冶炼过程中，工作层不同部位受损情况 的不同，采用不同档次的镁碳砖，这样整个炉衬的受损情况较为均匀，就是综合 砌炉。2.3.1 炉口部位该部位温度变化剧烈，熔渣和高温废气的冲刷较严重，在加料和清理残钢、 残渣时。炉口受到撞击，因此用于炉口的耐火砖必须具有抗热震性和抗渣性，耐 熔渣和高温废气的冲刷，且不易粘钢的易于清理的镁碳砖。2.3.2 炉帽部位该部位是受熔渣侵蚀最严重的部位，同时还受温度急变的影响和含尘废气的 冲刷，故使用抗渣性强和抗热震性好的镁碳砖。2.3.3 炉衬装料部位该部位除受吹炼过程熔渣和钢水时的直接撞击与冲刷、化学侵蚀外，还要受 到装入料废钢和兑铁水时的冲蚀，给炉衬带来严重的机械性损伤，因此应砌筑具 有较高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。2.3.4 炉衬出钢侧面此部位主要是受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用，损坏速度低于装料侧，所 以可砌筑档次低一些的镁碳砖，并且砌筑厚度可薄一些。出钢口除受高温钢水的 冲刷外，还经受温度急变的影响，蚀损严重，需要经常更换，影响冶炼时间，而 出钢口则采用等静压成型的整体镁碳砖出钢口，整体结构方便更换。2.3.5 渣线部位此部位在吹炼过程中，炉衬与熔渣长期接触受到严重侵蚀而形成。在出钢侧 渣线位置的变化并不明显，但在排渣侧受到熔渣的强烈侵蚀，再加上吹炼过程中 其他作用的共同影响，衬砖损毁较为严重，应砌筑抗渣性良好的镁碳砖。2.3.6 两侧耳轴部位该部位出受吹炼过程的蚀损外，其表面又无保护渣层覆盖，砖体中的碳素极 易被氧化，并难于修补，因而损坏严重。故此部位应砌筑抗渣性好、抗氧化性能 强的高级镁碳砖。2.3.7 熔池和炉底部位 此部位炉衬在吹炼过程中受钢水强烈冲蚀，并且采用顶底复吹工艺，炉底中 心部位容易损毁，可与装料侧砌筑相同材质的镁砖。2.4 炉衬由永久层、填充层和工作层组成 无绝热层时，永久层紧贴炉壳，修炉时一般不予拆除，作用是保护炉壳，常 用镁砖砌筑。填充层介于永久层与工作层之间，一般用焦油镁砂捣打而成，厚度约80100 mm。 工作层与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件相当恶劣，用高、中、 低不同档次的镁碳砖砌筑。炉帽可用二步煅烧镁砖。2.5 砖型选择 尽可能使用大砖，以提高筑炉速度，减少砖逢，减轻劳动强度。 力争砌筑过程中不打砖和少打砖，以提高砖的利用率和保证砖的质量。 对用小砖组合起来有困难或难以保证砌筑质量的部位，如出钢口和炉底，则 选用异型砖。尽量减少砖型种。炉壳由炉帽、炉身和炉底三部分组成。 炉帽制成截圆锥型。由于炉帽，特别是炉口部位受高温作用易变形，所以采 用水冷炉口，这样既提高了炉帽的寿命，又减少炉口粘渣。采用埋管式水冷炉口 结构，将通冷却水用的蛇形钢管埋铸在铸铁的炉口圈内。虽然制作难度大，但使 用安全,也比水箱式寿命长。水冷口采用适合于中、小型转炉的卡板连接方式， 将炉口固定在炉帽上，即可拆式的，便于修理。炉身制成圆柱型，它是整个炉子的承载部分，受力最大。转炉的整个重量通 过炉身钢板支撑在托圈上，并承受倾动力矩，因此用于炉身的钢板要比炉帽和炉 底的钢板适当厚些。为防止炉壳受热变形，延长其使用寿命，可将炉帽外壳上盘旋焊上角钢，内 通冷却水；将炉身焊上盘旋槽钢，内通冷却水。2.6 支撑装置支撑装置承载着转炉炉体的全部重量。其中主要部件有托圈，炉体与托圈的连接装置，耳轴及其轴承。2.6.1 托圈托圈是转炉的重要承载和传动部件，材质选用Q235钢板制作。托圈断面为 箱形。为增加托圈刚度，在其中间焊有垂直筋板。托圈内通水冷却，以降低热应 力。托圈的高宽比为 3,托圈与炉壳之间有一定的空隙，以改善炉身的散热条件， 并留有炉壳受热膨胀变形之空间。2.6.1.1 托圈基本尺寸参数的确定托圈的内径Dn :D =D +2 AnL=Dl +2x0.03xDlLL=8340+2x0.03x8340=8840 mm托盘的外径Dw：WDW=Dn+2BWn=DL+2B+2A=10510.4mm式中DL 炉壳外径， mm；A 炉壳与托盘之间的间隙， mm；B 托盘断面宽度， mm；2.6.1.2 断面宽度转炉托圈高度H和宽度B 一般为：H= (0.220.24) HlL=0.24x11036 =2648.6mmB=(0.1150.135) DWW=0.135x10510.4=1418.9mm式中 HL 炉体全高(即包括水冷炉口)。托盘上、下盖板厚度5 1和内、外腹板厚度5 2 般为8 1 =(0.0460.052)H=0.052x2648.6=137.73mm5 2 =(0.080.095)H=0.095x2648.6=251.62mm2.6.2炉壳与托圈的连接装置托圈与炉壳连接必须牢固可靠，同时又要适应炉壳和托圈热膨胀时在径向和 轴向产生的相对位移，以免造成炉壳或托圈严重变形或破坏。薄带连接装置是在两侧耳轴的下部各装有五组薄钢带，每组钢带均由多层薄 钢片组成，钢带的下端通过螺丝钉固定在炉壳的下部；钢带的上端固定在托圈的 下部，在耳轴处托圈上部装有一个铰接连杆，它是辅助支撑装置。当炉体直立时， 10 组多层薄钢带想一个“托笼”一样托住炉体，支撑炉体全部重量，炉体的倾动 是由离耳轴轴线最远的钢带传递扭矩；若炉体倒置时，炉体的重量由钢带压缩变 形与托圈上部的辅助支撑装置来平衡。该装置是将炉壳的主要承重点放到托圈下 部炉壳温度较低的部位，这可以消除炉壳与托圈间连接处热膨胀的影响，也减少 炉壳连接的热应力。由于采用了多层挠性薄钢带做连接件，它能适应炉壳与托圈 受热变形所产生的位移，同时还可以减缓连接件在炉壳与托圈连接处引起的局部 应力。2.6.3 耳轴及其轴承耳轴因承受多种负荷的作用依次要有足够的强度和刚度。耳轴材质一般为合 金钢。耳轴直径选1100m m,耳轴轴承型式为重型双列向心球面辊子轴承，它能 承受重载，自动调位和保持良好的润滑，耳轴与托圈采用法兰螺栓连接。2.6.4 倾动机构倾动机构满足兑铁水、加废钢、取样、测温、补炉出渣、出钢的需要。此 外，倾动机构尚需与氧枪和烟罩升降机构连锁，且能适应载荷的变化和结构的变 形。我们采用悬挂式倾动机构。优点是设备轻、结构紧凑、占地面积小、设备安 全可靠性大大提高。