四．炉型与氧枪的设计计算4.1炉型的设计计算4.1.1原始数据⑴ 炉子平均出钢量220 t钢水的收得率91.05%新炉的金属装入量G =220 t/0.9105=242 T⑵ 吨钢耗氧量=7.18/91.05×1000×22.4/32=55.20 Nm 3/T供氧强度3.68m 3/(T·min)供养时间t =15min,4.1.2熔池尺寸计算⑴熔池的直径D =K t G / K (1.5~1.75) 取K =1.53所以D =1.5315/242=6141 mm⑵熔池深度计算选用筒球型 熔池深度为h =V 金属+0.046D 3/0.079D 2=（35.5+0.046×6.1413）/（0.79×6.1412）=1550mm⑶熔池其他尺寸的确定炉底球冠的曲率半径R =0.91D =5588 mm球冠的弓形高度h 1=0.15D =921 mm⑷ 炉帽尺寸的确定① 取炉口直径与炉膛直径之比d/D =0.51d =0.51×6141=3132 mm② 取炉帽的倾角为64°③ 炉帽高度的计算H 帽=1/2(D-d)tanθ+400=3485 mmH 锥=H 帽-400=3085 mm④ 炉帽容积计算V 帽=0.257×3.14×（6.1412+3.1322+6.141×3.132）+0.785×3.1322×0.4=56.954m 3⑸ 出钢口尺寸计算d 出钢=T 75.163+=22075.163⨯+=210 mm取水平倾角为18°出钢口衬砖外径dST ＝6×210＝1270mm出钢口长度＝7×210＝1480mm⑹炉子内型高度的计算取炉容比V/T =1.0新炉炉膛有效容积：V =G ×V/T =1.0×220=220 m 3V 身=V -（V 金+V 帽）=220-（35.5+56.954）=127.513 m 3炉身高度：H =141.66.141×4/513.127⨯π=4.308 m=4038 mm 炉型内高：H =h +H 身+H 帽=1550+4308+3485=9343 mm⑺炉衬的选择工作层选用镁碳砖炉身永久层选115 mm ，工作层选700 mm ，填充层100mm炉帽永久层选150 mm ，工作层选600 mm炉底永久层选425 mm ，工作层选600 mmD 壳内=6.141+0.915×2＝7.971mH 壳内=9.343+1.025＝10.368m⑻炉壳钢板炉身选75mm ，炉底炉帽选用65 mmH 总=10.368+0.065=10.433mD 壳=7.971+0.075×2=8.121m⑼炉子高宽比壳总D H =121.8433.10=1.28 因为顶底复吹转炉的高宽比一般为1.25~1.45，所以炉子尺寸基本是合理地，能保证炉子的操作正常进行。
4.2低吹喷嘴设计本次设计采用管式喷嘴结构一般说来，喷嘴多而直径小些好。
生产中喷嘴数量常为2~4个，具体视炉子容量和布置形式而定。
本炉喷嘴取4个。
合理的布置应使底吹和顶吹产生的熔池环流运动方向相同，以获得最佳的搅拌效果，即最快的熔池混匀时间。
4.3氧枪设计计算4.3.1原始数据转炉公称容量220t冶炼钢种以EH36为主炉容比1.0 m 3/t熔池直径6141mm有效高度9343 mm熔池深度1550 mm4.3.2有关参数的计算确定⑴ 计算氧流量Q v取每吨钢水的耗氧量为55.2 Nm 3/T吹氧时间15.0minQ v=55.2×220/15.0=809.6 m 3/min⑵ 选四孔喷头的出口马赫数M=2.0，喷孔夹角12°⑶ 设计工况氧压当M=2.0，P/P o =0.1278取P 膛=1.3×105 Pa则P 设=P 膛P O /P =1.3×105/0.1278=10.17×105Pa⑷计算喉口直径每孔氧流量Q ＝1/4×Q v ＝202.4 m 3/minQ o 2=1.784×C D ×0T P A 设⋅*，C D 取0.90，To=290 K =1.784×0.90×2901017.105A⨯⨯=202.4 m 3/min所以A *=21.1 cm 2A *=π/4·d 喉2所以d 喉=π*A 4=5.2 cm=52 mm⑸ 喷孔出口直径d 出和出口断面积A当M=2.0时，查表A/A 出=1.688d 出=d 喉*A A /=52×688.1=68 mmA 出=4/π（6.8）2=36.3 cm 2⑹ 计算扩张段长度L半锥角为5°L =（68-52）/2·tan5°=91 mm⑺收缩段的尺寸取收缩α收=50º，则收缩半角为25o ，收缩段长度由作图法确定，即按照确定的α收从喉口向上划线延伸到与枪身的中心氧管内径相交为止，此段即为收缩段长度。
相交处圆滑些更好。
4.4氧枪枪身设计计算1 中心管内径d 内Q 实（n/v ）实=Q 标（n/v ）标，n/v=P/RTQ 实=Q 标（P/T ）标·（T/p ）实=809.6/60·⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛17.10290273033.1=1.46 m 3/s Q 实=4π·d 内2·V o 2 V o 2（40m/s-60m/s ）取V o 2=40 m/s 所以d 内=2o 4V Q π实=0.216m=216 mm 根据无缝钢管产品规格选φ219×8所以管壁6 mm2 中层管尺寸的计算进水断面积=Q 进/V 进，取V 进=5 m/s ，Q 进=200 t/h则S 进=200/3600×5=0.011 m 2吹氧管外径断面-进水断面=中层管内径断面 =4π(0.216+0.003)2+0.011=0.049 m 2 内径断面积=0.049 m 2 所以d 中=π4049.0⨯=0.250m=250mm根据无缝钢管的产品规格选用φ273×7管壁厚10 mm3 外层管尺寸的计算进水断面积=Q 出+/V 出，取V 出=6m/s,Q 出=200t/h则S 进=200/3600×6=0.0093 m 2外层管内径断面积=出水断面积+中层管外径断面积=0.0093+)273.0(4/⨯π2=0.0678m2所以d外=π40678.0⨯=0.293 m=293 mm根据无缝钢管的产品规格选用φ299×124 氧枪总长度和行程的确定根据公式氧枪总长为：H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8式中：h1—氧枪最低位置至炉口距离，取8.16 m；h2—炉口至烟罩下沿的距离，取1.212m；h3—烟罩下沿至烟道拐点的距离，取4.403m；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，取0.8 m；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；H枪=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800+0.800+1.000+0.5=21.9085 氧枪的行程H行=h1+h2+h3+h4+h5=19.608 m4.5氧枪操作(1)恒枪位操作在铁水中磷、硫含量较低时，使吹炼过程中枪位基本保持不作变动。
这种操作主要是依靠多次加入炉内的渣料和助熔剂来控制化渣和预防喷溅，保证冶炼正常进行。
(2)低一高一低枪位操作铁水人炉温度较低或铁水中w[Si]、w[Pl>l.2%时，使吹炼前期加入渣料较多，可采用前期低枪提温，然后高枪化渣，最后降枪脱碳去硫。
这种操作是用低枪点火，使铁水中Si、P快速氧化升温，然后提枪增加渣中(Fe0)来熔化炉渣，待炉渣化好后再降枪脱碳。
必要时还可以待炉渣化好后倒掉酸性渣，然后重新加入渣料，高枪化渣，最后降枪脱碳去硫。
在碳剧烈氧化期，加入部分助熔剂防止炉渣返干。
(3)高一低一高一低枪位操作在铁水温度较高或渣料集中在吹炼前期加入时可采用这种枪位操作。
开吹时采用高枪位化渣，使渣中w(Fe0)达25%～30%，促进石灰熔化，尽快形成具有一定碱度的炉渣，增大前期脱磷率和脱硫率，同时也避免酸性渣对炉衬的侵蚀。
在炉渣化好后降枪脱碳，为避免在碳氧化剧烈反应期出现返干现象，适时提高枪位，使渣中w(Fe0)保持在10%～15%，以利磷、硫继续去除。
在接近终点时再降枪加强熔池搅拌，继续脱碳和均匀熔池成分和温度，降低终渣(Fe0)含量。
(4)高一低一高的六段式操作开吹枪位较高，及早形成初期渣；二批料加入后适时降枪，吹炼中期炉渣返干时又提枪化渣；吹炼后期先提枪化渣后降枪；终点拉碳出钢。
五部分炼钢设备选择本次设计转炉采用顶底复吹转炉。
5.1烟气净化及回收本次设计采用转炉湿法OG除尘。
5.1.1 OG装置工艺原理转炉在吹炼中由于激烈的氧化反应在炉内产生大量的高温，高浓度的一氧化碳烟气。
这些烟气通过裙罩的升降和罩内烟气压力的控制达到抑制周围空气的侵入。
在未燃的情况下，把这些烟气进行冷却和净化，然后把＞40％的合格一氧化碳气体进行回收，把＜35％的不合格的一氧化碳气体通过三通切换阀的切换，由放散塔上的点火装置燃烧后排入大气。
5.1.2 OG装置工艺流程煤气放散时：下裙罩→上裙罩→下烟罩→上烟罩→下部锅炉→上部锅炉→第一级文氏管（1DC）→第二级文氏管（2DC）→烟气流量计→IDF风机→消音器→放散塔煤气回收时：下裙罩→上裙罩→下烟罩→上烟罩→下部锅炉→上部锅炉→第一级文氏管（1DC）→第二级文氏管（2DC）→烟气流量计→IDF风机→消音器→水封逆止阀→V型水封→煤气柜5.1.3 OG系统的特点（1）采用双级文氏管，净化效率高达99.9％，排放浓度小于100mg/Nm3，设备管道化、布置紧凑，较之国内盛行的二文一塔式更为合理。
（2）管路从47.5米标高顺流而下，中间无迂回曲折、系统阻损小。
本系统总阻力1750毫米水柱，配用1430转/分的中速挡风机，采用液力偶合调速装置，大大节省电耗，使电耗指标达到3.3度/吨钢的先进指标，而国内系统上下多次往返、总阻力超过2000毫米水柱，必须配用3000转/分的高速挡风机，不仅电耗大，还带来噪音危害。
这种流程还由于畅通无阻，不存在四死角，煤气不易滞留，有利于安全操作。
（3）设有炉口微差压控制装置，操纵二文R-D阀板，使罩内保持正负2毫米水柱的压差，确保煤气回收浓度55~65％，回收量超过90Nm3/t.s。