【正文】 ）熔池深度 h。熔池深度指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時，從金屬液面到爐底的深度。對于一定容量的轉(zhuǎn)爐，爐型和熔池直接確定后，可以用幾何公式計算熔池深度 h。 因為所取為筒球型轉(zhuǎn)爐，所以通常球缺體的半徑 R 為熔池直徑 D 的 ～ 倍。本設計去 ，當 R= 時，熔池體積 V 池 和熔池直接 D 及熔池深度 h 有如下關系： V 池 = 根據(jù)爐子容量與鋼水密度可以確定 V 池 ，鋼 水密度可以根據(jù)經(jīng)驗公式計算如下：取鋼水溫度為 1600。 )273(835 3 ??? Tρ =（ 1600+273） =85231565 =6959 ㎏ /m3 V 池 =105247。6959= m3 因此2323 4 0 4 ? ????? D DVh 池 =247。= （ 3） 爐身尺寸 轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分成為爐身。其直徑與熔池直接是一致的，故須確定的尺寸是爐身高度 H 身 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 11 222 4 . 6 ) 0 8(4)(44 ? ???????? D VVVtDVH ?? 池帽身身 ? = 式中 V 帽 、 V 身 、 V 池 —— 分別為爐帽、爐身和熔池的容積； Vt—— 轉(zhuǎn)爐有效容積，為 V 帽 、 V 身 、 V 池 三者之和，取決于容量和爐容比。 （ 4） 爐帽尺寸 頂吹轉(zhuǎn)爐一般都是正口爐帽，其主要尺寸有爐帽傾角、爐口直徑和爐帽高度。 爐帽傾角 θ。傾角過小，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定，容易倒塌；過大則出鋼時容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。目前傾角多為 60176。177。3176。，小爐子取上限，大爐子取下限，這是因為大爐子的爐口 直徑相對要小些。 本設計取 60176。 爐口直徑 d。在滿足順利兌鐵水和加廢鋼的前提下，應適當減小爐口直徑，以減少熱損失。一般爐口直徑為熔池直徑的 43%～ 53%較為適宜。小爐子取上限，大爐子取下限。 本設計取 45%。 即 d=4 5%=。 爐帽高度 H 帽。為了維護爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴大，在爐口上部設有高度為 H 口 =300～ 400 ㎜的直線段。 本設計 H 口 取為 400mm。因此爐帽高度 H 帽為： a n)(21t a n)(21 ????????口帽 θ HdDH ???? =+ = 爐帽總容積 V帽為： 口口帽帽 ππ HddDdDHHV 222 4))((12 ???? ))((12 222 ???????? ?? 4 ?????? =+ = （ 5） 出鋼口 尺寸 出鋼口內(nèi)口一般都設在爐帽與爐身交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時其位置最低，便于鋼水全部出凈。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。 出鋼口中心線水平傾角 θ1。為了縮短出鋼口長度，以利維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉(zhuǎn)爐的 θ1趨于減小。國外不少轉(zhuǎn)爐采用 0176。，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐多為 45176。以下。 出鋼口直徑 d 出。出鋼口直徑?jīng)Q定著出鋼時間，隨爐子容量不同而異。出鋼時間通常為 2～ 8min。時間短（即出鋼口過大），難以控制下渣，且鋼包內(nèi)鋼液靜壓力增長過快，脫氧產(chǎn)物不易上浮。時間過長（即出鋼口過?。?，鋼液容易二次氧化和吸氣，散 熱也大。通常 d 出（㎝）按下面經(jīng)驗公式計算： Gd ??出 式中 G—— 轉(zhuǎn)爐公稱容量， t 所以本設計的出鋼口直徑就為 : 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 12 ?????? ㎝ 取 166 ㎜。 （ 6） 爐容比（或容積比） 爐容比系指轉(zhuǎn)爐有效容積 Vt 與公稱容量 G 之比值 Vt/G（ m3/t）。 Vt 系爐帽、爐身和熔池三個內(nèi)腔容積之和。公稱容量以轉(zhuǎn)爐爐役期的平均出鋼量來表示。 確定爐容比時應綜合考慮。通常，鐵水比增大，鐵水中 Si、 S、 P 含量高，用礦石作冷卻劑以及供氧強度提高時，為了減少噴濺和溢渣損失，提高金屬收得率和操作穩(wěn)定性，爐容比要適當增大。但過大的爐容比又會使基建和設備投資增加。對于大型轉(zhuǎn)爐，由于采用多孔噴槍和頂?shù)讖痛担僮鞅容^穩(wěn)定，因此在其他條件相同的情況下，爐容比有所減小。 轉(zhuǎn)爐新砌爐襯的爐容比推薦值為 ～ ，大轉(zhuǎn)爐取下限，小轉(zhuǎn)爐取上限。 本設計取 m3/t。 由此得到 Vt=120=108m3 （ 7） 高徑比 高徑比系指轉(zhuǎn)爐爐殼總高 H 總與爐殼外徑 D 殼之比值。實際上它只是作為爐型設計的校核數(shù)據(jù) 。 （ 8） 增加爐殼鋼板厚度 在爐身取鋼板厚為 ，而在爐底和爐帽分別都取為 。 則計算的 H 總 和 D 殼 就為： H 總 =++++= D 殼 =D+2 （爐襯厚度 +爐殼鋼板厚度） =+2（ +） =+ = 則高徑比就為 247。 = 在高徑比所推薦的范圍之內(nèi)。 4 轉(zhuǎn)爐爐襯與金屬構件 爐襯材質(zhì)的選 擇 轉(zhuǎn)爐爐襯壽命是一個重要的技術經(jīng)濟指標，受許多因素的影響，特別是受冶煉操作工藝水平的影響比較大。但是，合理選用爐襯（特別是工作層）的材質(zhì)，也是提高爐襯壽命的基礎。 根據(jù)爐襯的工作特點，其材質(zhì)選擇應遵循以下原則： （ 1） 耐火度（即在高溫條件下不熔化的性能）高； （ 2） 高溫下機械強度高，耐急冷急熱性能好 （ 3） 化學性能穩(wěn)定； （ 4） 資源廣泛，價格便宜。 近年來氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯工作層普遍使用鎂炭磚，爐襯壽命顯著提高。但由于鎂炭磚成本較高，因此一般只用于諸如耳軸區(qū)、渣線等爐襯易損部位。 爐襯組成及厚度確定 通常爐襯由永久層、填充層和工 作層。有些轉(zhuǎn)爐則在永久層與爐殼鋼板之間夾有一層石棉板絕熱層。 永久層貼緊爐殼（無絕熱層時），維修時一般不予拆除。其主要作用是保護爐殼。該層常用鎂磚砌筑。 填充層介于永久層與工作層之間，一般用焦油鎂砂搗打而成，厚度 80～ 100 ㎜。其主要功能是減輕爐襯受熱膨脹時對爐殼產(chǎn)生擠壓和便于拆除工作層。也有的轉(zhuǎn)爐不設填充層。 本設計取用 100 ㎜ 。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 13 工作層系指與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件極其苛刻。目前該層多用鎂炭磚和焦油白云石磚綜合砌筑。 爐帽可用二部煅燒鎂磚，也可根據(jù)具體條件選用其他材質(zhì)。 轉(zhuǎn)爐各部位的爐襯厚 度設計參考值如下表。 表 21 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度設計參考值 爐襯各部位名稱 轉(zhuǎn)爐容量 ＜ 100 100～ 200 ＞ 200 本設計選用 爐帽 永久層厚度 /㎜ 60～ 115 115～ 150 115～ 150 120 工作層厚度 /㎜ 400～ 600 500～ 600 550～ 650 500 爐身（加料側） 永久層厚度 /㎜ 115～ 150 115～ 200 115～ 200 120 工作層厚度 /㎜ 550～ 700 700～ 800 750～ 850 700 爐身（出鋼側） 永久層厚度 /㎜ 115～ 150 115～ 200 115～ 200 120 工作層厚度 /㎜ 500～ 650 600～ 700 650～ 750 700 爐底 永久層厚度 /㎜ 300～ 450 350～ 450 350～ 450 400 工作層厚度 /㎜ 550～ 600 600～ 650 600～ 750 600 選擇爐身鋼板厚度為 80㎜，爐底和爐帽的厚度為 60㎜ 。 則所選的 D 殼 =D+2（ +++） =+= H 總 =h+H 身 +H 帽 +H 襯 +H 鋼 =++++= 得本設計的轉(zhuǎn)爐相關數(shù)據(jù)為下表： 名稱 尺寸 單位 h m D m D 殼 m H 口 m H 帽 m H 身 m H 內(nèi) m H 總 m d 出 181 ㎝ d m θ 60 176。 轉(zhuǎn)爐爐型選筒球形 ，其中球缺體半徑取 R=。 轉(zhuǎn)爐主要尺寸參數(shù)的確定和計算 （ 1）爐容比 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 14 爐容比取 （ 2）熔池尺寸計算 ① 熔池直徑 D 41301812060..1tGKD ????? mm； （ 31） 式中 ： G— 新爐金屬裝入量，取公稱容量 120t； t— 平均每爐鋼純吹氧時間， min，（取 18min）； K— 系數(shù)（取 ） D— 熔池直徑， mm； ② 熔池深度 h ）池3(m ??? （ 32） ）池 ( mm 1 5 4 9 . 7 2 3 ??? （ 33） 式中 ： V 池 — 轉(zhuǎn)爐熔池有效容積， m3 ； T— 轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼水密度，取 ； (3) 爐帽尺寸計算 ① 爐帽傾角 θ： 取 θ=60? ② 爐口直徑 d 口 ： d 口 =（ ～ ） D (34) 本設計取 d 口 ==4130= ③ 爐帽高度 H 帽 ： a ndD21H ??? 口口帽 ）（ ?㎜ （ 35） 式中 H 口 — 爐口直線段高度，取 H 口 =300 ㎜ ： ④ 爐帽總容積 V 帽 ： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 15 222 ??????? 口口口口口帽帽 ）（）（ ?? m3 （ 36） （ 4) 爐身尺寸計算 ① 爐身體積 V 身 ： 取爐容比為 VT=T=120= （ 37） V 身 =VTV 帽 V 池 = （ 38） 式中 ： VT— 轉(zhuǎn)爐有效容積， m3； ② 爐身高度 H 身 ： 5 1 9 0 . 4D VVV4DV4H 2T2 ???? ?? ）（ 池帽身身 ㎜ (39) （ 5）出鋼口尺寸的確定 ① 出鋼口中心線水平傾角 θ1： 取 θ1=0176。； ② 出鋼口直徑 d 出 ： 2 ???出 ㎜ （ 310） （ 6）轉(zhuǎn)爐有效高度 H 內(nèi) ： H 內(nèi) = h+H 身 +H 帽 =++= ㎜ (311) （ 7）轉(zhuǎn)爐總高 H 總 ： H 總 =H 內(nèi) +H 襯 +δ 底 +δ 帽 =+1060+130= ㎜ （ 312） （ 8）爐殼直徑 D 殼 ： D 殼 =D+D 襯 +2δ 身 =+2020+160= ㎜ (313) 式中 ： δ 身 — 爐身鋼板厚度，取 80 ㎜； D 襯 — 爐身處兩側爐襯的厚度； (9) 高寬比核定 ： 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 16 H 總 /D 殼 =(在 ～ 范圍內(nèi)） 所以設計合格。 轉(zhuǎn)爐爐襯設計 爐襯設計得主要任務是選擇合適的爐襯材質(zhì)，確定合理的爐襯組成和厚度，并確定相應各層厚度，以確保獲得經(jīng)濟上的最佳爐齡。 爐襯材質(zhì)選擇 表 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度選取值 名稱 工作層 /㎜ 填充層 /㎜ 永久層 /㎜ 絕熱層 /㎜ 爐帽 600 90 140 20 爐身（加料側） 800 90 150 20 爐身（出鋼側） 700 90 150 20 爐底 600 90 350 20 復吹轉(zhuǎn)爐底部供氣構件設計 底氣種類 本設計確定 采用加強攪拌型，所以頂槍吹氧，底部吹惰性氣體和中性氣體 N2等。 底氣用量 采用底吹 N Ar、 CO2等氣體時，供氣強度小于 （ tmin）時，其冶金特征已接近頂吹法；達到 ～ （ tmin），則可以降低爐渣和金屬的氧化性，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書 17 并達到足夠的攪拌強度。最大供氣強度一般不超過 （ tmin）。全程吹 Ar，成本太高；全程吹 N2，又會增加鋼中的氮?？紤]到經(jīng)濟效益和產(chǎn)品需求，底部全程供氣，只是前期吹 N2，末期再改吹 Ar。 供氣構件 本設計采用類環(huán)縫式噴嘴，在環(huán)縫中 設有許多細金屬管，它兼有透氣磚和噴嘴的優(yōu)點，適用于噴吹各種氣體和粉劑，還簡化了細金屬管磚的制作工藝，是很有發(fā)展前途的一種供氣構件。在本設計當中，由于是 250t 轉(zhuǎn)爐，噴嘴數(shù)量選 6 個。 底吹元件布置 底吹噴嘴布置應使底吹和頂吹產(chǎn)生的熔池環(huán)流運動同向，且是熔池攪拌均勻時間最短，以此獲得最