冶金工程课程设计报告书

1/18重庆科技学院《冶金工程》课程设计报告学院:冶金与材料工程学院专业班级:冶金普08-02班学生姓名:季焕林学号:2008440226设计地点（单位）冶金科技大楼L515设计题目:转炉炉型设计及物料平衡计算完成日期：2011年12月30日指导教师评语:成绩（五级记分制）:指导教师（签字）:2/18目录150t氧气顶吹转炉炉型设计3....................................................................................................1.1转炉炉型及其选择...............................................................................................31.2转炉炉型各部分尺寸的确定..............................................................................31.2.1熔池尺寸.................................................................................................................31.2.2炉身尺寸.................................................................................................................41.2.3炉帽尺寸.................................................................................................................51.2.4出钢口尺寸............................................................................................................61.2.5高径比.....................................................................................................................61.3绘制转炉炉型图..................................................................................................62氧气顶吹转炉炼钢物料平衡和热平衡计算7......................................................................2.1物料平衡计算......................................................................................................72.1.1计算原始数据........................................................................................................72.1.2物料平衡基本项目...............................................................................................82.1.3计算步骤.................................................................................................................8第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分......................................8第二步：计算氧气消耗量.........................................................................9第三步：计算炉气量及其成分...............................................................10第四步：计算脱氧和合金化前的钢水量................................................11第五步：计算加入废钢的物料平衡........................................................11第六步：计算脱氧合金化后的物料平衡...............................................122.2热平衡计算........................................................................................................142.2.1计算所需原始数据.................................................................................142.2.2计算步骤.................................................................................................15第一步：计算热收入Qs.........................................................................15第二步：计算热支出Qz.........................................................................16第三步：列出热平衡表..........................................................................17参考文献............................................................................................................................................18附50t氧气顶吹转炉炉型图冶金工程课程设计任务书3/18150t氧气顶吹转炉炉型设计说明书1.1转炉炉型及其选择[1]转炉的炉型是指由炉帽、炉身、炉底三部分组成的炉衬内部空间的几何形状。由于炉帽和炉身的形状没有变化，所以通常按熔池形状将转炉炉型分为筒球型、锥球型和截锥型等三种。炉型的选择往往与转炉的容量有关。转炉公称容量：50t，根据我国中小型转炉普遍采用的炉型，选择锥球型熔池（熔池由球缺体和倒截锥体两部分组成）。1.2转炉炉型各部分尺寸的确定[1]1.2.1熔池尺寸（1）熔池直径D。熔池直径是指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。转炉吹氧时间t与金属装入量G成正比，而与单位时间供氧量Q成反比，即：QGt∝（1-1）在供氧增大的情况下，若要避免喷溅趋于严重，就必须扩大熔池面积。也就是说，单位时间供氧量Q与熔池直径D的平方根成正比，即：2D∝Q（1-2）将式（1-1）与式（1-2）合并，得：tG∝D（1-3）上式可写为：tGKD（1-4）式中D——熔池直径，m；K——系数，参见表1-1，取K=1.85；G——新炉金属装入量，t，可取公称容量；t——平均每炉钢吹氧时间，min，参见表1-2，取t=14min。表1-1系数K的推荐值转炉容量/t3030~100100备注K1.85~2.101.75~1.851.50~1.75大容量去下限，小容量取上限4/18表1-2平均每炉钢冶炼时间推荐值转炉容量/t3030~100100备注冶炼时间/min28~3232~3838~45结合供氧强度、铁水成分和所炼钢种等具体条件确定吹氧时间/min12~1614~1816~20代入数值计算得：mtGKD496.3145085.1（1-5）（2）熔池深度h。熔池深度指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的深度。对于一定容量的转炉，炉型和熔池直径确定之后，可利用几何公式计算熔池深度h。锥球型熔池：倒锥度一般为12°～30°，当球缺体半径R=1.1D时，球缺体高h1=0.09D的设计较多。熔池体积和熔池直径及熔池深度h有如下关系：ρG=V池，其中ρ为钢液的密度，取ρ=7.0t/m3320.033D－0.665hD=V池（1-6）因而23665.0033.0VDDh池（1-7）代入数值计算得：取倒锥度β=15°3池m143.70.750=VρG球缺体半径R=1.1D=1.1×3.496=3.846m球缺体高h1=0.09D=0.09×3.496=0.315mmDDh052.1496.3665.0496.3033.0143.7665.0033.0V2323池1.2.2炉身尺寸转炉炉帽以下，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，故需确定的尺寸高度H身。2t2D(VDV4π）π池帽身身VVH（1-8）式中5/18帽V，身V，池V——分别是炉帽、炉身、熔池的容积；tV——转炉的有效容积，为帽V，身V，池V三者之和，取决于炉容量和炉容比。炉容比系指转炉有效容积tV与公称容量G之比值tV/G(m3/t)。近20年投产的大型氧气转炉，其炉容比都在0.9～1.05之间。据此取炉容比tmGVt/0.13。计算得：3t50500.10.1mGV1.2.3炉帽尺寸（1）炉帽倾角θ。倾角过小，炉帽内衬不稳定，容易倒塌；过大则出钢时容易钢渣混出和从炉口大量流渣。倾角为55°～63°，小炉子上限，大炉子取下限，这是因为大炉子的炉口直径相对小些。据此：取θ=60°（2）炉口直径d。在满足顺利兑铁水和加废钢的前提下，应适当减小炉口直径，以减少热损失。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。据此：d=0.52D=0.52×3.496=1.818m。（3）炉帽高度H帽。为了维护炉口的正常形状，防止因转衬蚀损而使其迅速扩大，在炉口上部设有高度为H口=300～400mm的直线段。因此炉帽高度H帽为：口帽）（HDHtand2/1（1-9）取H口=350mm，代入数值得：m803.135.0tan60818.1496.32/1）（帽H炉帽总容积V帽为：口口帽帽））（（HDDHHV222d4dd-12（1-10）代入数值得：3222m233.935.0818.14818.1818.1496.3496.335.0-803.112π）（）（π帽V所以由式（1-8）得：6/18m503.3496.3)143.79.23350(42π－－身H1.2.4出钢口尺寸出钢口内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。（1）出钢口中心线水平倾角θ1。为了缩短出钢口长度，以利于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。国外不少转炉采用0°一般为15°～20°。据此：取θ1=15°（2）出钢口直径d出。出钢口直径决定着出钢时间，因此随炉子容量而异。出钢时间通常为2～8min。时间过短（即出钢口大），难于控制下渣，且