150t转炉课程设计报告书.docx
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150t转炉课程设计报告书
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：
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%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=1.05
4.熔池尺寸的计算
1）熔池直径的计算公式DKG
t
（1）确定初期金属装入量G取B=15%!
U
（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50〜57m/t（钢），取吨
钢耗氧量为57m3/t（钢）。
并取吹氧时间为16min，则
取K=1.70则
D
5.24m
供氧强度=
吨钢耗氧量
吹氧时间
3.56[m3/（tmin）]
16
（3）锥台高度：
h-h1=1.030m
5.炉帽尺寸的确定
1）炉口直径d0:
d00.48D0.485.242.52m
2）炉帽倾角：
取640
3）炉帽高度H帽
11
H帽一（Dd0）tan—（5.242.52）tan6402.8m
22
取H口350mm，则整个炉帽高度为：
H帽H锥H口2.80.353.15m
在炉口处设置水箱式水冷炉口
炉帽部分容积为：
V帽-H锥（D2Dd。
d：
）—d^H口
124
222
3.14（5.245.242.522.52）2.520.35
12443.57m3
6.炉身尺寸确定
1）炉膛直径D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
V容1.05150157.5m3
V身V总V池7帽157.522.443.5791.53m3
3）炉身高度
V身
-D2
4
4）炉型高
H内hH帽H身1.442.84.258.49m
7.出钢口尺寸的确定
1）出钢口直径dT.631.75T、.631.7515018（cm）0.18m
2）出钢口衬砖外径dST6dT60.181.08m
3）出钢口长度Lt7dT70.181.26m
4）出钢口倾角：
取160
8.炉衬厚度确定
炉身工作层选750mm,永久层150mm,填充层100mm,总厚度为
750+150+100=1000mm
炉壳径为D壳内5.2427.24m
炉帽工作层均选550mm,炉底工作层选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65x3=195mni则炉底衬砖总厚度
为600+230+195=1025mr故炉壳形高度为H壳内8.491.0259.515m，工作层材
质全部采用镁碳砖。
9.炉壳厚度确定
炉身部分选70mm?
的钢板，炉帽和炉底部分选用60mm?
的钢板。
贝U
H总9815609875mm
总、
D壳72402*707380mm
〜，一SRSR900mm
炉壳转角半径
SR0.5底0.51025510mm
10.验算咼宽比
H总9875
—1.34
D壳7380
可见，耳总1.3，符合高宽比的推荐值。
因此所设计的炉子尺寸基本上是合D壳
适的。
能够保证转炉的正常冶炼进行。
1.2转炉砖称
⑴炉身砖称
1炉身永久层
选用M-28型（镁砖11523022065）。
外圈砖数=7380101（块）
230
73801152圈砖数=102.5101（块）
220
故，每层选用101块。
52401468714405
层数=5240I468714405107.5108（层），根据实际炉型，选用108
65
层，除去出钢口处的影响要减掉30块砖，共计10878块砖。
2炉身填充层
该层厚100mm用焦油镁砂捣打而成。
3炉身工作层
选用氧气炼钢转炉用碱性砖，80/36。
738011521002
外圈砖数=130（块）
168
7380115210026502
圈砖数=134（块）
132
故，每层选用134块。
52401468714405
层数=5240146871440570.2（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。
⑵炉帽砖称
1炉帽永久层
选用M-21型（镁砖3007565150）。
估算层数=241016017.117（层）
150
第1层：
外圈砖数=120022170—194（块）
75
1200221703002
圈砖数=194（块）
65
故，该层选用194块。
第2层：
外圈砖数=4605702一197.7198（块）
75
圈砖数=4105702——205.1205（块）
65
故，该层选用199块。
第3层：
外圈砖数=4605704——204.6205（块）
75
圈砖数=4105704——211.8212（块）
65
故，该层选用205块。
第4层：
外圈砖数=4605706一210.4211（块）
75
圈砖数=218.6219（块）
65
故，该层选用211块。
第5层：
外圈砖数=——216.3216（块）
75
圈砖数=——225.4.6226（块）
65
故，该层选用216块。
第6层：
外圈砖数=——222.2222（块）
75
圈砖数=232.1233（块）
65
故，该层选用222块。
第7层：
外圈砖数=——228.0228（块）
75
圈砖数=—238.9239（块）
65
故，该层选用228块。
第8层：
外圈砖数=——233.9234（块）
75
圈砖数=——245.6246（块）
65
故，该层选用234块。
第9层：
外圈砖数=——239.8240（块）
75
圈砖数=——252.4253（块）
65
故，该层选用240块。
第10层：
外圈砖数=—245.6246（块）
75
圈砖数=—259.2260（块）
65
故，该层选用246块。
第11层：
外圈砖数=—251.5252（块）
75
41057020
圈砖数=266（块）
65
故，该层选用252块。
第12层：
外圈砖数=46057022—257.4257（块）
75
圈砖数=41057022——272.6273（块）
65
故，该层选用257块。
46057024
第13层：
外圈砖数=一0263.2263（块）
75圈砖数=—279.5280（块）
65
故，该层选用263块。
第14层：
外圈砖数=—269.1269（块）
75
41057026
圈砖数=286.2287（块）
65
故，该层选用269块。
第15层：
外圈砖数=——275.0275（块）
75
41057028
圈砖数=293（块）
65
故，该层选用275块。
第16层：
外圈砖数=—280.8281（块）
75圈砖数=——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。
2炉帽工作层
估算层数=217016016（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砖，60/60
（600180120100）。
第1、2层：
外圈砖数=21705002—60（块）
180
圈砖数=217057.758（块）
120
故，该层选用60块。
23646002192
第3、4层：
外圈砖数=62.663（块）
180
圈砖数=234662.863（块）
120
故，该层选用63块。
故，该层选用62块。
第7、8层：
外圈砖数=—74.374（块）
168
圈砖数=——66.066（块）
132
故，该层选用66块。
第9、10层：
外圈砖数=360293677.876（块）
168
2402936
圈砖数=70.571（块）
132
故，该层选用71块。
第11、12层：
外圈砖数=3602938——81.682（块）
168
圈砖数=2402938—74.975（块）
132
故，该层选用75块。
第13、14层：
外圈砖数=36029310—84.785（块）168
24029310圈砖数=79.380（块）
132
故，该层选用80块
第15、16层：
外圈砖数=36029312——88.288（块）168
圈砖数=24029312——83.784（块）
132
故，该层选用84块。
第17、18层：
外圈砖数=36029314—91.792（块）168
24029314圈砖数=88.288（块）
132
故，该层选用88块。
第19、20层：
外圈砖数=36029316—95.295（块）168
24029316
圈砖数=92.693（块）
132
故，该层选用93块。
第21、22层：
外圈砖数=36029318—98.799（块）
168
24029318圈砖数=97.097（块）
132
故，该层选用97块。
第23、24层：
外圈砖数=36029320一102.1102（块）
168
24029320
圈砖数=24029320_101.5102（块）
132
故，该层选用102块。
第25层：
外圈砖数=—107（块）
168
24029322
圈砖数=24029322—105.9106（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。
3炉帽填充层
该层厚220mm用焦油镁砂捣打而成。
⑶炉底砖称
1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。
2炉底填充层
选用标准黏土砖（11523022065）平砌。
行与行之间错缝半块砖，采用三层平砌。
故，共计1806块砖。
3炉底工作层
选用氧气炼钢转炉用碱性砖，Tz-9z307k30022575立砌。
行与行之间错缝半块砖，采用双层立砌。
故，共计2120块砖。
4炉底拐角处
该处均选用不同型号的镁砖（砌法见砌砖图）。
由上至下，依次为
a.M-28型（镁砖11523022065）。
2363971152
外圈砖数=70.370（块）
230
圈砖数=236397270.370（块）
220
故，每层选用70块。
b.M-23型（镁砖23011510565）。
2363971152302
外圈砖数=153.3153（块）
115
2363971152
圈砖数=154.1154（块）
105
故，每层选用153块。
C.M-28型（镁砖11523022065）。
2363971152301152
外圈砖数=79.880（块）
230
2363971152302圈砖数=80.180（块）
220
故，每层选用80块。
d.M-23型（镁砖11523022065）。
2363972302
外圈砖数=147.0147（块）
115
圈砖数=236397一2147.2147（块）
220
故，每层选用147块。
e.M-23型（镁砖11523022065）。
2363974602
外圈砖数=160.5161（块）
115
2363972302圈砖数=161.7162（块）
220
故，每层选用161块。
f.M-22型（镁砖3807565150）。
2363973802
外圈砖数=238.0238（块）
75
2363973802
圈砖数=237.8/238（块）
65
故，每层选用238块。
g.M-26型（镁砖34515013065）。
2363973452
外圈砖数=117.5118（块）
150
圈砖数=2363972118.2118（块）
130
故，每层选用118块。
根据实际炉型，选用14层，共计3213块砖。
⑷出钢口砖称
此处定做外径1080，径180，长1260mm勺氧气炼钢转炉用碱性砖一块
转炉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
1.炉衬重心（以炉壳底为原点）
1帽锥
圆柱体体积公式为Vr2h
1
圆柱体重心公式为y-h
2
截锥体体积公式为V-hR2Rrr2
3
截锥体重心公式为y
hR22Rr3r2
—22~
4RRrr
由以上公式求得
V柱=1.300m{y
3
V小锥=21.130my
3
V大锥=59.420my
柱=2.471m
小锥=1.021m
大锥=1.142m
V帽=V大锥-V小锥-V柱=36.82m
V大锥y大锥V小锥y小锥V柱y柱
y帽7.6288.89m
V帽
②炉身（圆筒）
3
V大柱=163.611my大柱=2.501m
3
V小柱=80.032my小柱=2.501m
3
V筒=V大柱-V小柱=83.740m
y筒=1.47+2.495=3.970m
③炉身（截锥）
截锥体体积公式为V
截锥体重心公式为y
由以上公式求得
3
V小锥=13.011my
3
V大锥=30.091my
-22
丄hR2Rrr2
3
22hR2Rr3r
4R2Rrr2
小锥=0.487m
大锥=0.522m
3
V锥=V大锥-V小锥=17.008m
0.362S大锥Y小必锥0.901m
V锥
④炉底
球缺体体积公式：
V=1/6nh（3rA2+hA2）=n
hA2（R-h/3）
3
V大球缺=41.381m
Y大球缺=5.308m
3
V小球缺=1.998m
Y小球缺=4.729m
V衬=V大球缺—V小球缺=39.385m
V帽V筒V炉身（截锥）V底
4.496m
G衬=V衬X2.85X103=504.841t
2.炉壳重心（以炉壳底为原点）
①炉帽
V大=62.07nfy大=1.139m
3
V小=59.420my小=1.142m
V帽=V大-V小=2.672m3
y帽7.628^帽^8.877m
2炉身
V
y大=2.499m
y小=2.499m
大=170.222ni
V小=163.771ni
3
V身=V大-V小=6.445m
y身=1.47+2.495=3.971m
3
炉身（锥体）：
3
V壳=V大-V小=1.171m
Y壳=0.362竿厂0.880m
5底:
▼大=84.120m5y
大=5.401m
3
V小=41.378my
小=5.128m
V底=大-V小=1.610m3
V大y大VW1.146m
V底
3
V壳=V帽+V身+V截锥+V底=53.030m
G壳=V壳X7.8X103=413.631t
4.945m
则耳轴位置定为4.945+0.100=5.045m
2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V/T=1.05,熔池直径D=5240mm有效高度H=8490mm,熔池深度h=1440mm
2.计算氧流量
取吨钢耗氧量57m,吹氧时间14min,则氧流量
qv57150/16534m3/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
5.计算喉口直径
每孔氧流量qqv4534/4133.6m3/min
q1.784CdaaP设，令Cd0.90,T。
290K,p设10.17105Pa,
利用公式
25
152.751.7840.90
dt10.1710
4、290
求得dT40.6mm，取喉口长度LT16mm。
6.计算d出
依据M=2.0，查等熵流表A出A喉1.688d出dTA人40.61.68845mm
7.计算扩段长度
取半锥角为50，则扩段长度
8.收缩段长度
取收=50°,则收缩半角为250，收缩段的长度由作图法确定，L191mm
2.2氧枪枪身设计
1.原始数据
冷却水流量qmw150t/h,冷却水进水速度Vj5m/s，冷却水回水速度
炼过程中水温升t2Q°C,其中回水温度t245°C,进水温度ti25°C；枪身
外管长Lp13.9m,枪身中层管长Lj14.3m,中心氧管长Lo14.7m，1800局部阻
损系数
1.5
0
2.
中心氧管管颈的确定
1）
中心氧管管颈的公式为：
Ao竺
Vo
2）管氧气的工矿体积流量
P标To12903/.“3/
qv工qv5346.36m/min1.06m/s
p0T标10.17273
3）中心氧管的截面积
A01060.0213m2
50
4）中心氧管的径：
的钢管验算氧气在钢管的实际流速
符合要求。
3.中层套管管径的确定
1）环缝间隙的流通面积：
q%150-cccc
A；—0.0069m
jvj63600
2）中层管的径为:
根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为219mm7mm的钢
3）验算实际水速：
150
Vj5.76m/s
22
3600—（0.204）（0.180）
4
符合要求。
4.外层套管管径的确定
1）出水通道的面积：
q%
Ap=Vp=
150
2
=73600=0.00595m=59.5cm
2）外管径为:
钢管
d
3
4Ap
0.219
40.00595
0.236m
236mm
根据热轧无缝钢管产品目录,
选择标准系列产品规格为
273mm18mm的
3）验算实际水速:
150
6.47m/s
36007
2
0.237
2
0.219
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：
Ah75%牛75%爲询亦
又知Ah
故
d2d2h
2Ah20.0046
0.0069m6.9mmd2d2=0.2040.219
6.氧枪总长度和行程确定
1）根据公式氧枪总长为：
H枪hih2h3h4h5h6h7hg
5.710.363.581.1000.8000.8001.0000.500
13.95m
式中：
h1—氧枪最低位置至炉口距离；
h2—炉口至烟罩下沿的距离，取0.36m；
h3—烟罩下沿至烟道拐点的距离，取3.58m；
h4—烟道拐点至氧枪孔的距离；
h5—为清理结渣和换枪需要的距离，取0.800m；
h6—根据把持器下段要求决定的距离；
h7—把持器的两个卡座中心线间的距离；
h8—根据把持器上段要求决定的距离。
2）氧枪行程：
H行h1h2h3h4h55.710.363.581.1000.80011.55（m）
7.氧枪热平衡计算
冷却水消耗量的计算
qvqmw，证明前面设计中选择的耗水量是足够的，且也是合适的.
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U面，则
式中:
3
—水的密度,（1000kg/m）;
g—重力加速度，m/s.
等于氧枪冷却水的阻力损失。
其阻力损失为:
I2ljVj
48295Q4557814071.38474800
1301821.84pa13105pa
式中：
lj、Io—进、回水管的长度，m;
入j、入p—进、回水管的摩擦阻力系数，选取
V1、Vo—进、回水管和底部的水速，m/s；
—180。
局部阻力损系数，E=1.5;
—水的密度，（1000kg/m）;
dej、dep-进、回水管的有效直径，也叫当量直径,冷却水进水压力：
P11301821.84pa13105pa
3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w（c）=4.25%，钢水含碳量比（c）=0.15%，冶炼周期为40min,吹氧时间为17min。
1.烟气及烟尘有关参数
炉气成分：
CO=86%,C（2=10%,N2=3.5%,02=0.5%烟气进口尘浓为Co=0.109kg/m
供氧强度B=3.56m/（t•min）
燃烧系数a=0.08进入净化系统的气温tgj=900C
2.
30C，供水压力为
供水温度
一文用不经冷却循环水为40°C，二文用循环水经冷却为
Pw=0.3MPa（送至用户最高点）
1）炉气量qVo的计算
qv°
Gw-i（c）w2（c）
22.4
12
60
t
1.8
1501034.25%
72931.76m3/h
0.15%
22.4
60
17
1.8
m3/h
coco
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