学号：*********河北联合大学成人教育毕业设计说明书论文题目：120转炉炼钢设计学院：河北联合大学继续教育学院专业：大专班级：12冶金*名：**指导教师：***2014 年11 月20 日目录目录 (1)序言 (2)120T 转炉炉型设计 (2)1.设计步骤 (2)2.炉型设计与计算 (2)3.炉衬简介 (5)120T 转炉氧枪喷头设计 (7)1.原始数据 (7)2.计算氧流量 (7)3.选用喷孔参数 (7)4.设计工况氧压 (7)5.设计炉喉直径 (8)6.计算 (8)7.计算扩张段长度 (8)8.收缩段长度 (8)9.装配图 (8)120T 转炉氧枪枪身设计 (9)1.原始数据 (9)2.中心氧管管径的确定 (9)3.中层套管管径的确定 (10)4.外层套管管径的确定 (10)5.中层套管下沿至喷头面间隙的计算 (10)6.氧枪总长度和行程确定 (11)7.氧枪热平衡计算 (11)8.氧枪冷却水阻力计算 (11)结束语 (13)参考文献 (14)致谢 (15)序言现在钢铁联合企业包括炼铁，炼钢，轧钢三大主要生产厂。

炼钢厂则起着承上启下的作用，它既是高炉所生产铁水的用户，又是供给轧钢厂坯料的基地，炼钢车间的生产正常与否，对整个钢铁联合企业有着重大影响。

目前，氧气转炉炼钢设备的大型化，生产的连续化和高速化，达到了很高的生产率，这就需要足够的设备来共同完成，而这些设备的布置和车间内各种物料的运输流程必须合理，才能够使生产顺利进行。

转炉是炼钢车间的核心设备，设计一座炉型合理满足工艺需求的转炉是保证车间正常生产的前提，而炉型设计又是整个转炉设计的关键。

120T 转炉炉型设计1. 设计步骤1.1 列出原始条件：公称容量，铁水条件。

废钢比，氧枪类型以及吹氧时间等。

1.2 根据条件选炉型1.3 确定炉容比1.4 计算熔池直径，熔池深度等尺寸1.5 计算炉帽尺寸1.6 计算炉身尺寸1.7 计算出钢口尺寸1.8 确定炉衬厚度1.9 确定炉壳厚度1.10 校核 H/D1.11 绘制炉型图2. 炉型设计与计算2.1 本次设计任务：设计 120T 转炉炉型(1) 原始条件炉子平均出钢量为 120t ，钢水收得率为 90% ，最大废钢比取10% ，采用废钢矿石法冷却。

铁水采用P80低磷生铁[W(si)≤0.85%,W(F)≤0.2%W (5)≤0.05%] ; 氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为 1.0mpa (2) 炉型选择根据原始条件采用锥球形炉型作为此次设计的转炉炉型 (3) 炉容比，取 V/T=0.989 2.2 炉型尺寸的计算 (1) 熔池尺寸的计算A ： 熔池直径计算：计算公式 : tG KD = 熔池直径式中 : K — 常数，取 1.57 ； G — 金属装入量， t ； T — 吹氧时间， min 。

确定初期金属装入量为 G=2T/2+B*1/2式中： T —— 平均出钢量为， 120t ； B —— 常数，取 15% ； η金—— 金属收得率为 90% ；G=）（金t T 17.1209.01%15212021*%1522=⨯+⨯=+ηV 金=G/ρ金=120.17/6.8=17.67(m 3) B ：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 50~57 则供氧强度=吨钢耗氧量/吹氧时间=57/14=4.07[m 3/(t*min)] D=1.571417.120=4.6（m ） 炉深度计算锥球型熔池深度的计算公式为：)(46.16.47.06.404.067.177.004.02323m D D V h =⨯⨯+=+=金 熔池其他尺寸的确定球冠的弓形高度： h 1=0.15D=0.15×4.6=0.69（m ） 炉底球冠曲率半径：R=0.91D=0.91×4.6=4.19（m ） 2.3炉帽尺寸的确定(1) 炉口直径 d0： d 0=0.48D=0.48×4.6=2.21（m ）（2）炉帽倾角 θ 取 64° ； (3) 炉帽高度 (H 帽 ) 45.464tan )4.274.6(210=⨯-=帽H （m ） 式中： H o —— 炉口高度，取 0.4m 整个炉帽高度为： H 帽=H 膛+H 口=4.45+0.4=4.85（m ） 在炉口设置水箱式水冷炉口)(1.264.04.244.24.26.46.445.212412322202002m H d d D D H V =⨯⨯++⨯+⨯⨯=⋅⋅+⋅+⋅⋅=ππππ）（）（帽帽2.4 炉身尺寸确定 (1) 炉膛直径 ( 无加厚段 )(2) 根据选定的炉容比为 0.989 ，可求出炉子总容积为 V 总=0.989×120=118.68（m 3）V 身=V 总—V 金—V 帽=118.68—17.67—26.1=74.91（m 3） （3）炉身高度：H 身=）（身m D V 51.46.4491.74422=⨯=⨯ππ则炉型内高 : H 内=h+H 帽+H 身=1.46+4.85+4.51=10.82（m ） 2.5 出钢口尺寸计算(1) 出钢口直径 : d T =)(17.0)(52.167.163m cm T ==+ (2) 出钢口衬砖外径 d st =6d T =6×0.17=0.72（m ） (3) 出钢口长度 L T =7d T =7×0.17=1.19（m) (4) 出钢口倾角β取 18° 2.6 炉衬厚度确定炉身工作层选 700(mm) ，永久层 115(mm) ，填充层取 100(mm )总厚度为 700+115+100= 915(mm) 。

炉壳内径为 : D 壳内 =4.6+0.915×2=6.43(m)炉帽和炉底工作层均选 600mm ，炉帽永久层 150mm ，炉底永久层用标准镁砖立砌一层 230mm ，黏土砖平砌三层 65×3= 195mm ，则炉底砖衬总厚度为： 600+230+195= 1025mm 故炉壳内型高度为： H 壳内=10.82+1.025=11.845（m ）工作层材质全部用镁碳砖。

2.7炉壳厚度确定炉身部分选 75mm 厚的钢板，炉帽和炉底部分均选用 65mm 厚的钢板， 则H 总=11.845+0.065=11.91（m ） D 壳=6.43+2×0.075=6.58（m ） 炉壳转角半径SR 1=SR 2=900(mm) SR 3=0.5底δ=0.5×1025=510(mm) 2.8验算高宽比==58.691.11壳总D H 1.81 符合高宽比的推荐值，因此认为所涉及的炉子尺寸是基本合适的。

3. 炉衬简介 3.1 炉衬组成转炉炉衬由永久层，填充层和工作层组成。

永久层紧贴着炉壳钢板，通常是用一层镁砖或铝砖侧砌而成，其作用是保护炉壳。

修炉时一般不拆除炉壳永久层填充层介于永久层和工作层之间，一般用焦油镁砂或焦油白云石料捣打而成。

工作层直接与钢水，炉渣和炉气接触，不断受到物理的，机械的和化学的冲刷，撞击和侵蚀作用，另外还要受到工艺操作因素的影响，所以其质量直接诶关系到炉龄的高低。

国内外中小型转炉 普遍采用焦油白云石或焦油镁砂质大砖砌筑 炉衬。

为提高炉衬寿命，目前已广泛使用镁质白云石为原料的烧成油浸砖。

我国大中型转炉多采用镁碳砖。

3.2 炉衬砌筑(1) 砌筑顺序： 转炉炉衬砌筑顺序是先测定炉底中心线，然后进行炉底砌筑，在进行炉身，炉帽和炉口的砌筑，最后进行出钢口炉内和炉外部分的砌筑。

(2) 砌筑要求① 背紧，靠实，填满找平，尽量减少砖缝；② 工作层实行干砌，砖缝之间用不定型耐火材料填充，捣打结实； ③ 要注意留有一定的膨胀缝 。

3.3 提高炉衬寿命的措施(1) 提高耐火材料的质量；(2) 采用均衡炉衬提高砌炉质量；(3) 改进操作工艺；(4) 转炉热态喷补；(5) 激光监测；(6) 采用溅渣护炉技术。

120T 转炉炉型示意图120T 转炉氧枪喷头设计氧枪是氧气转炉炼钢的关键设备，氧枪管直径取决于转炉大小，有较规范的设定尺寸。

而氧枪喷头的形状和孔数各异，就成为设计的重要内容。

经多年的炼钢实践，收缩—扩张的拉瓦尔型三孔喷头已为许多炼钢车间所普遍采用，而大型转炉对4孔、5孔等多孔喷头改善吹炼操作有更大的兴趣。

喷头每个孔的氧流量从最小20Nm3/t·min到最大283Nm3/t·min，氧射流速度在457~518m/s之间变化，取决于使用时的工况氧压和喷出口面积对喉口面积之比。

进行氧枪喷头设计之前，必须十分慎重地确定氧枪喷头设计所需要的初始数据，包括氧流量、氧气压力、纯吹氧时间、输氧管道的压力范围、熔池深度、铁水成分等。

由于一些炼钢车间缺乏准确的计量仪表，往往给出的数据不准确。

就应当到冶炼现场去观察具体条件，结合实践经验确定出几个最关键的初始数据。

氧枪是氧气顶吹转炉炼钢的关键设备.氧气是通过形状复杂的氧枪喷头供给转炉熔池进行冶炼操作的。

合理的氧枪喷头参数可以获得最佳的冶炼操作.容易化渣.吹炼过程平稳.减少喷溅.金属收得率高.并提高了氧气利用率。

1.原始数据转炉公称容量120t，低磷铁水，冶炼低碳钢；转炉参数：炉熔比V/T=0.989，熔池直径D=4600mm，有效高度H内=9960mm，熔池深度h=1460mm。

2.计算氧流量吨钢耗氧量57m3，吹氧时间14min，则氧流量qv=57×120/14=488.57（m3/min）3.选用喷孔参数出口马赫数为M=2.0，采用三孔拉瓦尔型喷头，喷孔夹角为10°。

4.设计工况氧压查等熵流表，当M=2.0时，p/p0=0.1278，定P膛=1.3×105Pa,则）膛设Pa p p p p (1017.101278.0103.1/550⨯⨯==5. 设计炉喉直径每孔氧流量q=qv/3=488.57/3=162.86（m 3/min ）利用公式0784.1T p A C q T D设=,令C D =0.9，T 0=290K ，p 设=10.17×105Pa ，则 162.86=1.784×0.9×29031017.1052⨯⨯⨯⨯T d π求得d T =0.04m=40mm 取喉口长度L T =20mm 。

6. 计算依据M =2.0，查等熵流表A 出/A 喉=1.688 d 出=d T ×喉A A /=40×1.3=52（mm ） 7. 计算扩张段长度取半锥角为5°，则扩张段长度L 2==-=-）（）（）（）扩出5tan 240522tan 2(a d d T 68.97（mm ） 8. 收缩段长度取收缩a 收=50°，则收缩半角为25°，收缩段的长度由作图法确定，L 1=68.97mm 。