120T轉(zhuǎn)爐煉鋼課設(shè)

1、學(xué)號(hào)：201230090河北聯(lián)合大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)論文題目：120轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)計(jì)學(xué) 院：河北聯(lián)合大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專(zhuān)業(yè)：大專(zhuān)班級(jí)：12冶金姓名：張強(qiáng)河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院指導(dǎo)教師：劉増勛2014年.月20日目錄1序言2120T轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)21. 設(shè)計(jì)步驟22. 爐型設(shè)計(jì)與計(jì)算23. 爐襯簡(jiǎn)介5120T轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭設(shè)計(jì)71. 原始數(shù)據(jù)72. 計(jì)算氧流量73. 選用噴孔參數(shù)74. 設(shè)計(jì)工況氧壓75. 設(shè)計(jì)爐喉直徑86. 計(jì)算87. 計(jì)算擴(kuò)張段長(zhǎng)度88. 收縮段長(zhǎng)度89. 裝配圖8120T轉(zhuǎn)爐氧槍槍身設(shè)計(jì)91. 原始數(shù)據(jù)92. 中心氧管管徑的確定93. 中層套管管徑的確定104. 外層套管管徑

2、的確定105. 中層套管下沿至噴頭面間隙的計(jì)算106. 氧槍總長(zhǎng)度和行程確定II7. 氧槍熱平衡計(jì)算II8. 氧槍冷卻水阻力計(jì)算II結(jié)束語(yǔ)13參考文獻(xiàn)141河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院致謝15序言現(xiàn)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)包括煉鐵，煉鋼，軋鋼三大主要主產(chǎn)廠。煉鋼廠則起著承 上啟下的作用，它既是高爐所生產(chǎn)鐵水的用戶，乂是供給軋鋼廠坯料的基地，煉 鋼車(chē)間的生產(chǎn)正常與否，對(duì)整個(gè)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)有著重大影響。目前，氧氣轉(zhuǎn)爐 煉鋼設(shè)備的大型化，生產(chǎn)的連續(xù)化和高速化，達(dá)到了很高的生產(chǎn)率，這就需要足 夠的設(shè)備來(lái)共同完成，而這些設(shè)備的布置和車(chē)間內(nèi)各種物料的運(yùn)輸流程必須合 理，才能夠使生產(chǎn)順利進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐是煉鋼車(chē)間的核心設(shè)備，設(shè)計(jì)

3、一座爐型合理滿足工藝需求的轉(zhuǎn)爐是 保證車(chē)間正常生產(chǎn)的前提，而爐型設(shè)計(jì)乂是整個(gè)轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。120T轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)步驟1.1列出原始條件：公稱容量，鐵水條件。廢鋼比，氧槍類(lèi)型以及吹氧時(shí)間等。1. 2根據(jù)條件選爐型1.3確定爐容比1.4計(jì)算熔池直徑，熔池深度等尺寸1. 5計(jì)算爐帽尺寸1.6計(jì)算爐身尺寸1.7計(jì)算岀鋼口尺寸1.8確定爐襯卑度1.9確定爐殼厚度1. 10 校核 H/D1. 11繪制爐型圖2. 爐型設(shè)計(jì)與計(jì)算2. 1本次設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)120T轉(zhuǎn)爐爐型7河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院(1) 原始條件 爐子平均出鋼量為1201 ,鋼水收得率為90% ,最大廢鋼比取 10% ,采用廢鋼礦石

4、法冷卻。鐵水采用P80低磷生鐵W,：si>0. 85%,W,:f)0. 2%WWO. 05%;氧槍采用三孔拉瓦爾型噴頭，設(shè)計(jì)氧壓為1. Ompa(2) 爐型選擇根據(jù)原始條件采用錐球形爐型作為此次設(shè)訃的轉(zhuǎn)爐爐型(3) 爐容比，取 V/T=O. 9892. 2爐型尺寸的計(jì)算(1) 熔池尺寸的計(jì)算A：熔池直徑計(jì)算：計(jì)算公式：D = K算熔池直徑式中：K-常數(shù)，取1.57 ； G-金屬裝入量，t ； T-吹氧時(shí)間，min。確定初期金屬裝入量為G=2T/2+B*l/2式中：T 平均出鋼量為，120t ； B 常數(shù)，取1概；Q金金屬收得率為90% :2T 弋 12x1201”、* =x =120.1

5、7(f)2 + 15% 上 2 + 15% 0.9V 滬G/ P 金=120. 17/6. 8=17. 67 (m3)B：確定吹氧時(shí)間：根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，噸鋼耗氧量一般低磷鐵水約為5057則供氧強(qiáng)度二噸鋼耗氧量/吹氧時(shí)間=57/14=4. 07m3/(t*min)l(m)爐深度計(jì)算錐球型熔池深度的計(jì)算公式為：V金+0.04D' 17.67+0.04 x4.63 、 h = =；=1.46(?)0.7D20.7x4.62熔池其他尺寸的確定球冠的弓形高度:ht=0. 15D=0. 15X4. 6=0. 69 (m)爐底球冠曲率半徑:R=0.91D=0.91X4. 6=4. 19 (m)23爐帽

6、尺寸的確定(1) 爐口直徑 dO： do=O. 48D=0. 48X4. 6=2.21 (m)(2) 爐帽傾角0取64°； 爐帽高度(H 帽) H侑=*(6.74 2.4)x urn64° =4.45 (m)式中：比一一爐口高度，取0.4m整個(gè)爐帽高度為：H 滬H 悴+H “二4. 45+0. 4二4. 85 (m)在爐口設(shè)置水箱式水冷爐口=x2.45x(4.62 + 4.6x2.4 + 2.42) + -x2.42 x0.4124= 26.1(")2.4爐身尺寸確定(1) 爐膛直徑(無(wú)加厚段)(2) 根據(jù)選定的爐容比為0. 989 ,可求出爐子總?cè)莘e為V 總二0

7、.989X120二 118. 68 (m3)V 滬V ©V 金一V 滬 118. 6817. 6726. 1=74. 91 (m3)V,j. 74 91(3) 爐身高度：H尸一=一 = 4.51(加)-xD2 -x4.6244則爐型內(nèi)高:H 內(nèi)二h+H+H 滬1.46+4. 85+4. 51=10.82 (m)2.5出鋼口尺寸計(jì)算(1) 出鋼口直徑:山=J63 +1.77 = 16.52(如)=0.17(加)(2) 出鋼口襯磚外徑 d5t=6dT=6X0. 17=0. 72 (m)(3) 出鋼口長(zhǎng)度 LT=7dT=7X0. 17=1. 19 (m)出鋼口傾角0取18°2.6

8、爐襯療度確定爐身工作層選700(mm),永久層115(mm),填充層取100(mm )總厚度為700+115+100= 915(mm)。爐殼內(nèi)徑為:D 蒯=4. 6+0.915X2=6. 43 (m)爐帽和爐底工作層均選600mm ,爐帽永久層150mm ,爐底永久層用標(biāo)準(zhǔn)鎂磚立 砌一層230mm ,黏土磚平砌三層65X3= 195mm ,則爐底磚襯總厚度為： 600+230+195= 1025mm 故爐殼內(nèi)型高度為：H 伽二 10. 82+1. 025二 11. 845 (m)工作 層材質(zhì)全部用鎂碳磚。2. 7爐殼厚度確定爐身部分選75mm，驚的鋼板，爐帽和爐底部分均選用65mm片的鋼板，則

9、 Hfi=ll. 845+0. 065=11.91 (m)Dft=6. 43+2X0. 075=6. 58 (m)爐殼轉(zhuǎn)角半徑SRt=SR：=900 (mm)SRs=0. 5 3底=0. 5 X 1025=510 (mm)H ,11.912. 8驗(yàn)算高寬比= 1. 81D 殼6.58符合高寬比的推薦值，因此認(rèn)為所涉及的爐子尺寸是基本合適的。3. 爐襯簡(jiǎn)介3. 1爐襯組成轉(zhuǎn)爐爐襯由永久層，填充層和工作層組成。永久層緊貼著爐殼鋼板，通常是 用一層鎂磚或鋁磚側(cè)砌而成，其作用是保護(hù)爐殼。修爐時(shí)一般不拆除爐殼永久層 填充層介于永久層和工作層之間，一般用焦油鎂砂或焦油口云石料搗打而成。工 作層直接與鋼水，

10、爐渣和爐氣接觸，不斷受到物理的，機(jī)械的和化學(xué)的沖刷，撞 擊和侵蝕作用，另外還要受到工藝操作因素的影響，所以其質(zhì)量直接瀆關(guān)系到爐 齡的高低。國(guó)內(nèi)外中小型轉(zhuǎn)爐普遍釆用焦油白云石或焦油鎂砂質(zhì)大磚砌筑爐 襯。為提高爐襯壽命，目前已廣泛使用鎂質(zhì)白云石為原料的燒成油浸磚。我國(guó)大 中型轉(zhuǎn)爐多采用鎂碳磚。3. 2爐襯砌筑砌筑順序：轉(zhuǎn)爐爐襯砌筑順序是先測(cè)定爐底中心線，然后進(jìn)行爐底砌筑， 在進(jìn)行爐身，爐帽和爐口的砌筑，最后進(jìn)行岀鋼口爐內(nèi)和爐外部分的砌筑。(2)砌筑要求 背緊，靠實(shí)，填滿找平，盡量減少磚縫； 工作層實(shí)行干砌，磚縫之間用不定型耐火材料填充，搗打結(jié)實(shí); 要注意留有一定的膨脹縫。3. 3提高爐襯壽命的措施

11、(1) 提高耐火材料的質(zhì)量；(2) 采用均衡爐襯 提高砌爐質(zhì)量；(3) 改進(jìn)操作工藝；(4) 轉(zhuǎn)爐熱態(tài)噴補(bǔ)：()激光監(jiān)測(cè)；(6)采用濺渣護(hù)爐技術(shù)。120T轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭設(shè)計(jì)氧槍是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵設(shè)備，氧槍管直徑取決于轉(zhuǎn)爐大小，有較規(guī)范的 設(shè)定尺寸。而氧槍噴頭的形狀和孔數(shù)各異，就成為設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。經(jīng)多年的煉 鋼實(shí)踐，收縮一擴(kuò)張的拉瓦爾型三孔噴頭已為許多煉鋼車(chē)間所普遍釆用，而大型 轉(zhuǎn)爐對(duì)4孔、5孔等多孔噴頭改善吹煉操作有更大的興趣。噴頭每個(gè)孔的氧流量 從最小20Nm3/1 min到最大283Nm3/1 min,氧射流速度在457518m/s之間變 化，取決于使用時(shí)的工況氧壓和噴出口面積對(duì)喉口面積

12、之比。進(jìn)行氧槍噴頭設(shè)計(jì)之前，必須十分慎重地確定氧槍噴頭設(shè)計(jì)所需要的初始數(shù) 據(jù)，包括氧流量、氧氣壓力、純吹氧時(shí)間、輸氧管道的圧力范圉、熔池深度、鐵 水成分等。山于一些煉鋼車(chē)間缺乏準(zhǔn)確的汁量?jī)x表，往往給出的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。就 應(yīng)當(dāng)?shù)揭睙挰F(xiàn)場(chǎng)去觀察具體條件，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定出兒個(gè)最關(guān)鍵的初始數(shù)據(jù)。氧槍是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵設(shè)備氧氣是通過(guò)形狀復(fù)朵的氧槍噴頭供給 轉(zhuǎn)爐熔池進(jìn)行冶煉操作的。合理的氧槍噴頭參數(shù)可以獲得最佳的冶煉操作.容易 化渣.吹煉過(guò)程平穩(wěn).減少噴濺.金屬收得率高.并提高了氧氣利用率。1. 原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)爐公稱容量120t,低磷鐵水，冶煉低碳鋼；轉(zhuǎn)爐參數(shù)：爐熔比V/T二0.989,熔 池直徑D二4

13、600mm,有效高度H內(nèi)二9960mm,熔池深度h二1460mm。2. 計(jì)算氧流量噸鋼耗氧量57mX吹氧時(shí)間14min,則氧流量qv=57X 120/14=488. 57 (m7min)3. 選用噴孔參數(shù)出口馬赫數(shù)為M=2.0,采用三孔拉瓦爾型噴頭，噴孔夾角為10° o4. 設(shè)計(jì)工況氧壓查等爛流表，當(dāng) M=2.0 時(shí)，p/po =0.1278，定 P 澤=1.3 X 108Pa,則p 汝1 3x1°-1O.17x1O5(P6/)丄 p/ p(0.12785. 設(shè)計(jì)爐喉直徑每孔氧流量 qpv/3二488. 57/3二 162. 86 (m7min)利用公式纟=1.784C令

14、Cd二0.9, T。二290K, p 設(shè)=10.17X10% 則Trxd； xlO.17 xlO5162. 86=1. 784X0. 9Xt=3xV290求得 dT =0. 04m=40mm取喉口長(zhǎng)度Lt =20mmo6 計(jì)算依據(jù)M=2.0,査等墻流表A岀/A *=1. 6887. 計(jì)算擴(kuò)張段長(zhǎng)度d 出二d：X jA/州貞二40X 1. 3二52 (mm)取半錐角為5。，則擴(kuò)張段長(zhǎng)度“如_心)=丁巴)=68.97 (mm)r ，擴(kuò)、2 tan (5 ) 2tan( )28. 收縮段長(zhǎng)度取收縮十50。，則收縮半角為25。，收縮段的長(zhǎng)度由作圖法確定，J二68. 97mm。9. 裝配圖山上面計(jì)算岀的

15、尺寸繪制氧槍噴頭圖。120T轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭裝配圖120T轉(zhuǎn)爐氧槍槍身設(shè)計(jì)1. 原始數(shù)據(jù)冷卻水流量qm、v =120t/h,冷卻水進(jìn)水速度Mj=5m/s,冷卻水回水速度兒二6m/s, 冷卻水噴頭處流速人二8m/s,中心氧管內(nèi)氧氣流速人二50m/s,吹煉過(guò)程中水溫升At=19°C,其中回水溫度t3=45°C,進(jìn)水溫度t產(chǎn)19°C；槍身外管長(zhǎng)匚二12. 964m, 槍身中層管長(zhǎng)L尸13. 4m,中心氧管長(zhǎng)L。二14. 76m, 180°局部阻損系數(shù)21.5。2. 中心氧管管徑的確定中心氧管管徑的公式為州=呂丄管內(nèi)氧氣的工況體積流量qv=814x " %

16、_ = 85.02（”, /min ） = 1.42（加'/s） 幾卩標(biāo)10.17x2731 42中心氧管的內(nèi)截面積4）=新=°°284（"）中心氧管的內(nèi)徑山=、：二亙=0.27 （加） 根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品LI錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為203mmX8mm的鋼管驗(yàn)算氧氣在鋼管內(nèi)的實(shí)際流速"=如=38.38（$）符合要求。兒£x（0.18 7）233. 中層套管管徑的確定環(huán)縫間隙的流通面積=池=二 男、=0.007伽2）vj 5 X 3600中層管的內(nèi)徑 “2 =、閔）2 + 尹= （0.203）2 + "（；°

17、76;7_= 0 219 伽）= 219 （皿）根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品LI錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為245mmX 7mm的鋼管。驗(yàn)算實(shí)際水速匕=4. 34 (m/s) 符合要求。3600x-x(0.219)2 -(0.203)24. 外層套管管徑的確定出水通道的面積燦廠懸刃0。6缶）二6。（歸外管內(nèi)徑為“3 = （2）= J（°245） + "°二° 066 （m） =66 （mm）根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品LI錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為299mmX16mm的鋼管。120驗(yàn)算實(shí)際水速5= =3. 18 （m/s）符合要求。3600x-x（0.267）2 -（0.

18、245）235. 中層套管下沿至噴頭面間隙的計(jì)算該出的間隙面積為念=75%x仏 = 75%x-=o.OO45 （m:）uh6 x 36004/r（d。+d°）又知 A,二-c _,10河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院” 2Ah2 x 0.0045故 =77 = zn oin , n 0123 <m) =12. 3 (mm)龍(心+心)龍(°219 + 0.245)6. 氧槍總長(zhǎng)度和行程確定根據(jù)公式氧槍總長(zhǎng)為H 槍二 hi+hz+hs+hi+hs+hfi+lh+hg二& 160+1. 212+4. 403+5. 033+0. 800+0. 800+1. 000+0. 5

19、00=21. 908 (m)式中hi氧槍最低位置至爐口距離，m；h2爐口至煙罩下沿的距離，取1.212m：hs煙罩下沿至煙道拐點(diǎn)的距離，取4.403m；5煙道拐點(diǎn)至氧槍孔的距離，m；h5為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取0.800m：帕一根據(jù)把持器下段要求決定的距離，m：h?把持器的兩個(gè)卡座中心線間的距離，m；hs根據(jù)把持器上段要求決定的距離，氧槍行程為H 行=h葉h2+h3+h4+h5=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800= 19.608(m)7. 氧槍熱平衡計(jì)算冷卻水消耗量計(jì)算q 0.983 x 106 x x 0.287 x 12.964,qv =-一 =；=105.5

20、2 (n?/h) <200 (m3/h)'c(t2-t)4.186x103x(45-19)qv<qmw ,證明前面設(shè)計(jì)中選擇的耗水量是足夠的，也是合適的。8. 氧槍冷卻水阻力計(jì)算氧槍冷卻水系統(tǒng)是由輸水管路、軟管和氧槍三部分串聯(lián)而成的。冷卻水系統(tǒng) 最大阻力損失部分是氧槍?zhuān)蠹s占總阻力損失的80%以上。利用氧槍進(jìn)水管入口 和回水管出口兩個(gè)平面的實(shí)際氣體的柏努力方程式，即其能量平衡關(guān)系來(lái)確定氧 槍冷卻水的進(jìn)水壓力。設(shè)進(jìn)水管入口為I面，回水管出口為1【面，則U；U1p【+Z P g+ P = Pn+Zn P g+ P 十+h 失ii河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院式中Pi » P

21、ii 一進(jìn)、出口壓力，Pa；Zi , Zu I、II 面高度，m；円，人一進(jìn)、回水速度，m/s；P水的密度，1000kg/m3；g 一重力加速度，m/s2因?yàn)閆|Q人，Pu=O,所以,即氧槍冷卻水的進(jìn)水壓力近似等于氧槍冷卻水的阻力損失。其阻力損失為229力失1-2 =心二0 036 X134x1000 x4.M-+0 038 x 12.9Mx1(Wx3J8-+15x2x(0.219 - 0.203 )2x(0.267 - 0.245 )2=283946. 67+485715. 45+48000=817662. 12Pa8X103Pa式中i.i-進(jìn)、回水管的長(zhǎng)度，m： X進(jìn)、回水管的摩擦阻力系數(shù)

22、，二0.036, X =0. 038：u,進(jìn)、回水管內(nèi)和底部的水速，m/s；§180°局部阻力損系數(shù)，§二1.5；P水的密度，1000kg/m3；dej dcp進(jìn)、回水管的有效直徑，也叫當(dāng)量直徑。de尸d2-d、i, dep=d3-d'2 冷卻水進(jìn)水壓力 pi=817662.12Pa8X105Pa。氧槍示意圖結(jié)束語(yǔ)12T轉(zhuǎn)爐煉鋼的設(shè)計(jì)滿足了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)工藝要求。操作方式靈活，操作方式 有自動(dòng)、畫(huà)面手動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)就地操作。發(fā)揮了其配置靈活、控制可黑和可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 的優(yōu)點(diǎn)，給整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定給整個(gè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)帶來(lái)了較大的作用。畢業(yè)論文是本科 學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的120T 轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)訃，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我 的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱 文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他