【正文】 含量 （表 110） += 合計(jì) 合計(jì) 第三步：計(jì)算爐氣量及其成分。 爐氣總體積 V∑： V∑ =Vg+% V∑ +1/99[（ ） GS+% V∑ VX] V∑ =（ 99Vg+） / 式中： Vg—— CO、 CO SO2 和 H2O 各組分總體積， ； GS—— 不計(jì)自由氧的氧氣消耗量， ； VX—— 鐵水與石灰中的 S 與 CaO 反應(yīng)還原出的氧量，其質(zhì)量為 （見表39）， m3； %—— 爐氣中自由氧含量； 99—— 由氧氣純度為 99%轉(zhuǎn)換得來。 所以爐氣自由氧含量 =179。 表 110 爐氣量及其成分 爐氣成分 爐氣量 /kg 體積 /m3 體積分?jǐn)?shù) /% CO 5 CO2 5 SO2 3 H2O 0 O2 N2 合計(jì) 第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量。 112/160） +1+179。 第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡。 表 112 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量 元素 反應(yīng)產(chǎn)物 元素氧化量 /kg 耗氧量 /kg 產(chǎn)物量 /kg 進(jìn)入鋼中量 /kg C [C]→{CO} %90%=24 （入氣） [C]→{CO 2} %10%=03 （入氣） Si [Si]→ {SiO2} %= Mn [Mn]→ {MnO} %= P [P]→ （ P2O5） %= S [S]→{SO 2} %1/3=015 （入氣） [S]+（ CaO）→ （ CaS ）+[O] %2/3=009 （ CaS） 合計(jì) .150=14.4 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 8 成渣量 /kg 表 113 加入廢鋼的物料平衡表（以 100kg 鐵水為基礎(chǔ)） 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 鐵水 鋼水 += 廢鋼 爐渣 += 石灰 爐氣 += 螢石 噴濺 輕燒生白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵 珠 氧氣 += 合計(jì) 合計(jì) 上表中，由表 19 得 實(shí)際耗氧量 =， 所以 ,氧氣量 =+=。 100=% 誤差在允許范圍內(nèi)，說明結(jié)果可取。 %=； 螢石量 =179。 %=。 表 114 加入廢鋼的物料平衡表（以 100kg（鐵水 +廢鋼）為 基礎(chǔ)） 收入 支出 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 項(xiàng)目 質(zhì)量 /kg % 鐵水 鋼水 廢鋼 爐渣 石灰 爐氣 螢石 噴濺 輕燒生白云石 煙塵 爐襯 渣中鐵珠 氧氣 合計(jì) 合計(jì) 第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡。（錳鐵中 Mn 含量179。 80%）179。 Si 回收率） 查表 1表 13，并根據(jù)下表 115，進(jìn)行計(jì)算，可得 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 10 WSi=[（ %0）179。 100%=% ω（ Si） =（ +） /179。 100%=% 可見，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值。 C回收率） =（ %179。 表 116 焦粉生成產(chǎn)物表 碳燒損量 /kg 耗氧量/kg 氣體量 /kg 成渣量 /kg 碳入鋼量 /kg %25%=012 2 %= %75%= 由此可得冶煉過程（即脫氧和合金化后）的總物料平衡表 117，如下。 100%=% 誤差在允許范圍內(nèi)，說明所得物料平衡數(shù)據(jù)可取。 各種入爐料及產(chǎn)物的溫度見表 21，如下。 表 22 物料平均熱容 物料名稱 生鐵 鋼 爐渣 礦石 煙塵 爐氣 固態(tài)平均熱容 /kJ（ kgkg1 C [C]+1/2{O2}={CO} 氧化反應(yīng) 139420 11639 C [C]+{O2}={CO2} 氧化反應(yīng) 418072 34834 Si [Si]+{O2}= （ SiO2 ） 氧化反應(yīng) 817682 29202 Mn [Mn]+1/2{O2}= （ MnO ） 氧化反應(yīng) 361740 6594 P 2[P]+5/2{O2}= （ P2O5 ） 氧化反應(yīng) 1176563 18980 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 14 Fe [Fe]+1/2{O2}= （ FeO ） 氧化反應(yīng) 238229 4250 Fe 2[Fe]+3/2{O2}= （ Fe2O3 ） 氧化反應(yīng) 722432 6460 SiO2 （ SiO2） +2（ CaO） =（ 2CaO 第一步：計(jì)算熱收入 Qs。 鐵水熔點(diǎn) Tt=1536（ 179。 30+179。（ 13701084） ] = （ 2） 元素氧化熱及成渣熱 Qy：根據(jù)表 23中的數(shù)據(jù)，由鐵水中的元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)可以算出，其結(jié)果列于表 25，如下。 Qc=179。 112/160179。 90%179。 34834 = 所以熱收入總值為 Qs=Qw+Qy+Qc+Ql =+++ = 第二步：計(jì)算熱支出 Qz。 65+179。 出鋼溫度 Tz=1520+50+50+70 =1690℃ 式中， 50、 50、 70 分別為出鋼過程中的溫降鎮(zhèn)靜及爐后處理 過程中的溫降和過熱度。（ 16901520） ] = （ 2）爐渣物理熱 Qr：令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得： 爐渣物理熱 Qr=179。具體情況見表 26，如下。 1690+179。 {1179。（ 100+）179。 100% =（ Qg+Qr+Qf） /Qs179。 100% =（ +） /179。 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 18 第三章 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)及計(jì)算 轉(zhuǎn)爐爐型及其選擇 轉(zhuǎn)爐由爐帽、爐身、爐底三部 分組成，轉(zhuǎn)爐爐型是指由上述三部分組成的爐襯內(nèi)部空間的幾何形狀。熔池由球缺體和圓柱體兩部分組成。與相同容量的筒球型比較，錐球型熔池較深，有利于保護(hù)爐底。熔池為一個(gè)倒截錐體。 100%= 365365 3T? 179。 q—— 轉(zhuǎn)爐公稱容量， 則 q= nN年產(chǎn)鋼水量 = 1116925500000? = 考慮到鋼廠的發(fā)展空間，本設(shè)計(jì)中將轉(zhuǎn)爐的公稱容量去為 250t，爐型選擇上選擇 筒球型 爐型。它 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 20 主要與金屬裝入量和吹氧時(shí)間有關(guān)。 min） 6—— 氧槍噴頭孔數(shù) q 2o =min /m 3吹氧時(shí)間噸鋼耗氧量 t=2055 = /（ t178。本爐爐口直徑為： dD =48%D=48%179。177。關(guān)于爐帽高度有如下公式： H 帽 = 21 （ DdD ） tanθ+H 口 （ ） 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： H帽 = 21 （ 50592428） tan60176。公稱容量以轉(zhuǎn)爐爐役期的平均出鋼量來表示。對于大 型轉(zhuǎn)爐，由于采用多孔噴槍和頂?shù)讖?fù)吹，操作比較穩(wěn)定，因此在其他條件相同的情況下，爐容比有所減少。 161） /（ π） =7906m， () 則爐型內(nèi)高可算出： H 內(nèi) =H 帽 +H 身 +h=2600+7906+2059=12565mm 。 第三章 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)及計(jì)算 23 出鋼口直徑?jīng)Q定出鋼時(shí)間，隨爐子容量不同而異。 通常按下面的公式來確定： d 出 =（ 63+） 1/2 （ ） 式中 G 為轉(zhuǎn)爐公稱容量， t。 為了縮短出鋼口長度，以利于維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉(zhuǎn)爐的β趨于減小。從實(shí)際情況考慮，本爐傾角β取 o30 (3)出鋼口爐襯外徑 STd =6出d=1501mm (4)出鋼口長度 出dLT 7? =1751mm 爐襯厚度的確定 通常爐襯由永久層、填充層、工作層組成。該層常用鎂磚砌筑。 爐帽可用 二步煅燒鎂磚，也可根據(jù)具體條件選用其它材質(zhì)。 爐帽工作層厚度選 650mm，永久層 100mm，填充層 100mm。研究表明，其中熱應(yīng)力起主導(dǎo)作用。本爐選用 16Mn 低合金鋼作為爐殼鋼板。實(shí)際上它只是作為爐型設(shè)計(jì)的校核數(shù)據(jù)。隨著轉(zhuǎn)爐大型化和頂?shù)讖?fù)吹技術(shù)的采用，轉(zhuǎn)爐由細(xì)高型趨于矮胖型，即高寬比趨于減小。 75+2179。而氧氣射流的參數(shù)主要由噴頭參數(shù)所決定 。本設(shè)計(jì)取 50 Nm3/t. (2) 噴頭孔數(shù) 現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐氧槍都用多孔噴頭。 M值與滯止氧壓 0P 和噴頭出口壓力 P 的比值（ P/ 0P ）有確定的對應(yīng)關(guān)系。冶煉 Q235A。 (3) 設(shè)計(jì)工況氧壓 : 根 據(jù) 等 熵 流 表 ， 當(dāng) M= 時(shí) , ?oPP ； 取 噴 頭 出 口 壓 力MPaPP ?? 膛 （ 膛P 為爐膛壓力，此處按近似等于大氣壓力計(jì)算），則噴口 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 28 滯止氧壓： MP aPo ?? () 取設(shè)計(jì)工況氧壓近似等于滯止氧壓。 (8) 噴孔收縮段長度與收縮段進(jìn)口直徑 : 收縮段長度與收縮段進(jìn)口直徑應(yīng)該以能使整 個(gè)。一般取 3～ 10mm。綜合考慮，選取馬赫數(shù) M=。 第四章 轉(zhuǎn)爐氧槍設(shè)計(jì)及相關(guān)參數(shù)計(jì)算 27 圖 3 M 與 Po、 V之間的關(guān)系 表 41 M、 V、 P0 之間的關(guān)系 M 氧射流出口 溫度 /K 氧射流出口音速 /m/s V/m/s P0/MPa 備 注 200 161 129 104 270 242 217 195 405 485 542 582 假定氧氣滯止溫度為290K,爐內(nèi)環(huán)境壓力為 250t 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭尺寸計(jì)算 公稱容量 250t轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)氧槍噴頭尺寸。 (3) 理論計(jì)算氧壓及噴頭出口馬赫數(shù) M 理論計(jì)算氧壓（又稱設(shè)計(jì)工況氧壓）是指噴頭進(jìn)口處的氧氣壓強(qiáng)，近似等于滯止氧壓 0P ，它是噴頭設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。氧流量的精確計(jì)算應(yīng)根據(jù)物料平衡求得。因此可以認(rèn)為所設(shè)計(jì)的爐子尺寸基本上是合適的，能夠保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉進(jìn)行。一般大爐子取下限，小爐子取上限。增大高寬比對減少噴濺和溢渣、提高金屬收得率有利。 表 35 轉(zhuǎn)爐爐殼厚度設(shè)計(jì)參考值 爐子容量 /t 15 30 50 100 150 200 250 300 爐帽鋼板厚度/mm 25 30 45 55 60 60 65 70 爐身鋼板厚度/mm 30 35 55 70 70 75 80 80 爐底鋼板厚度/mm 25 30 45 60 60 60 65 70 根據(jù)上表，可選定爐帽、爐身、爐底的鋼板厚度分別為： 6 80、 65mm。大中型轉(zhuǎn)爐多用耐高溫高壓的鍋爐鋼板制作爐殼，也有用合金鋼板的。 爐殼鋼板材質(zhì)與厚度的確定 在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，爐殼承受多種負(fù)荷，有爐殼、爐襯自重和爐料重引起的靜負(fù)荷，有兌鐵水、加廢鋼時(shí)的沖擊以及爐體旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的動負(fù)荷，還有爐襯熱膨脹和爐殼本 身溫度分布不均勻引起的熱負(fù)荷。 表 34 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度設(shè)計(jì)參考值 爐襯各部分名稱 轉(zhuǎn)爐容量 /t 100 100200 200 爐帽 永久層厚度 60115 115150 115150 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 24 /mm 工作層厚度/mm 400600 500600 550650 爐身（加料側(cè)） 永久層厚度/mm 115150 115200 115200 工作層厚度/mm 550700 700800 750850 爐身（出鋼側(cè)） 永久層厚度/mm 115150 115200 115200 工作層厚度/mm 500650 600700 650700 爐底 永久層厚度/mm 300450 350450 350450 工作層厚度/mm 550600 600650 600750 砌筑轉(zhuǎn)爐爐襯選擇磚型時(shí)應(yīng)考慮以下一些原則： （ 1）在可能條件下，盡量選用大磚，以減少磚縫，還可以提高筑爐速度，減輕勞動強(qiáng)度； （ 2）力爭砌筑過程中不打或少打磚，以提高磚的利用率和保證磚的砌筑質(zhì)量； （ 3）出鋼口用高壓整體成 型專用磚，更換方便、快捷；爐底用帶弧形的異型磚； （ 4）