文档介绍：1 转炉炉型选型设计及相关参数计算
1 转炉炉型设计
炉型选择
氧气顶底复吹转炉是20世纪70年代中、后期,开始研究的一项新炼钢工艺。其优越性在于炉子的高宽比略小于顶吹转炉却又大于底吹转炉,略呈矮胖型;炉底一般为平底,以便设置底部喷口。
综合以上特点选用转炉炉型为锥球型(适用于中小型转炉见图1-1)。
图1-1 常见转炉炉型
(a)筒球型; (b)锥球型; (c)截锥型
主要参数的确定
本设计选用氧气顶吹转炉(公称容量50t)。
(1) 炉容比
炉容比系指转炉有效容积与公称容量之比值。转炉炉容比主要与供氧强度有关,与炉容量关系不大。从目前实际情况来看,~。。
(2) 高径比
转炉高径比,~。小炉子取上限,大炉子取下限。本设计取高径比:。
(3) 熔池直径
可按以下经验公式确定:
(1-1)
式中 D——熔池直径,m;
G——新炉金属装入量,t,可取公称容量;
K——系数,参见表1-1;
t ——平均每炉钢纯吹氧时间,min,参见表1-2。
表1-1 系数K的推荐值
转炉容量/t
<30
30~100
>100
备注
K
~
~
~
大容量取下限,小容量取上限
表1-2 平均每炉钢冶炼时间推荐值
转炉容量/t
<30
30~100
>100
备注
冶炼时间/min
28~32(12~16)
32~38(14~18)
38~45(16~20)
结合供氧强度、铁水成分、所炼钢种等具体条件确定
注:括号内数系吹氧时间参考值。
设计中转炉的公称容量为50t,,t取15min。可得:
m
(4) 熔池深度
锥球型熔池倒锥度一般为12°~30°,当球缺体半径R=,球缺体高=。熔池体积和熔池直径D及熔池深度h有如下的关系:
(1-2)
由可得:
(m3)
将代入式(7-2)得:
(m)
(5) 炉身高度
转炉炉帽以下,熔池面以上的圆柱体部分称为炉身。其直径与熔池直径是一致的,故须确定的尺寸是炉身高度。
(1-3)
式中、、——分别为炉帽、炉身和熔池的容积;
Vt——转炉的有效容积,为、、三者之和,取决于容量和炉容比。
代入数据可得:
=
(6)熔池其它尺寸的计算
设计部门推荐的球冠弓形高度为:
h1==×= (m)
炉底球冠曲率半径:
R==×= (m)
(7) 炉帽尺寸
炉帽尺寸包括炉帽倾角、炉口直径和炉帽高度。
①炉帽倾角。
炉帽倾角一般为60°~68°,小炉子取上限,大炉子取下限。本设计取炉帽倾角为65°
②炉口直径
一般炉口直径为熔池直径的43%~53%较为适宜。小炉子取上限,大炉子取下限。。
③炉帽高度
为了维护炉口的正常形状,防止因砖衬蚀损而使其迅速扩大,在炉口上部设有高度为=300~400mm的直线段。炉帽高度为:
(1-4)
=×(-)×tan65°+
=+
=(m)
那么,炉帽总容积为:
=
=(m3)
(8) 出钢口尺寸
出钢口一般都设在炉帽与炉身交界处,以使转炉出钢时其位置最低,便于钢水全部出净。出钢口的主要尺寸是中心线的水平倾角和直径。
①出钢口中心线水平倾角。
为了缩短出钢口长度,以利维修和减少钢液二次氧化及热损失,大型转炉的θ1趋于减小,一般为15°~20°。本设计取15。
②出钢口直径
出钢口直径决定出钢时间,随炉子容量不同而异。通常又下面的经验式确定:
= =(cm)
式中——转炉公称容量,t。
③出钢口衬砖外径: =6=6×=(m)
④出钢口长度: =7=7×=(m)
(9)炉身尺寸的计算
①炉膛直径
炉膛直径D膛=D=(m) (无加厚段)
②转炉总容积
根据选定的炉容比V/T = :
V总=×50 = (m3)
③炉身容积
炉身容积:
④炉身高度:
炉身高度:根据公式计算可得:=
⑤炉型内高
=
底部供气构件的设计
本设计为增加废钢型顶底复合吹炼法。不仅在转炉底部布置喷吹惰性气体或中性气体N2来加强搅拌,还考虑在转炉底部喷吹小部分燃料与氧气。为炉膛提供更多热量,补偿废钢加入所吸收的热量,使转炉冶能够炼顺利进行。