一 转炉计算炉型设计1. 原始条件炉子平均出钢量为60吨，钢水收得率取90%，铁水比取90.5%，采用废钢矿石法冷却。
铁水采用P08低磷生铁[w(si)≤0.85% w(p)≤0.2% w(s)≤0.05%]； 氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0Mpa2. 炉型选择根据原始条件采用锥球型作为本设计炉型。
3. 炉容比取V/T=1)(/3钢t m 4. 熔池尺寸的计算1) 熔池直径的计算公式 tG KD = (1) 确定初期金属装入量G ：取B=15%则 G=）（金t B T 6290.01%182602122=⨯+⨯=⋅+η ）（金金312.98.662m G V ===ρ (1) 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)(/3钢t m ，高磷铁水约为62～69)(/3钢t m ，本设计采用低磷铁水，取吨钢耗氧量为57)(/3钢t m 。
并取吹氧时间为15min ，则 供氧强度=m in)]/([8.315573⋅==t m 吹氧时间吨钢耗氧量取K =1.80则 )(660.3156280.1m D == 2) 熔池深度计算锥球型熔池深度的计算公式为)(162.166.37.066.30363.01.970.00363.02323m D D V h =⨯⨯+=+=金 确定D =3.66m, h =1.162m3) 熔池其他尺寸确定 (1) 球冠的弓形高度:)(3294.066.309.009.01m D h =⨯==(2) 炉底球冠曲率半径：)(026.466.31.11.1m D R =⨯==（3） m D h 3294.09.01== 5. 炉帽尺寸的确定 1) 炉口直径 0d :()m D d 90.166.352.052.00=⨯==2) 炉帽倾角θ：取067=θ3) 炉帽高度帽H)(07.267tan )9.166.3(21tan 2100m d D H =-=-=θ）（锥取mm H 380=口，则整个炉帽高度为：）（口锥帽m H H H 45.238.007.2=+=+=在炉口处设置水箱式水冷炉口炉帽部分容积为：口锥帽）（H d d Dd D H V 202002412ππ+++=)06.1438.09.14)9.19.166.366.3(07.2123222m =⨯⨯++⨯+⨯⨯=ππ6. 炉身尺寸确定1) 炉膛直径D D =膛=3.66m （无加厚段） 2) 根据选定的炉容比为1，可求出炉子总容积为）（容360601m V =⨯= ）（帽池总身382.3606.1412.960m V V V V =--=--=3) 炉身高度)(50.366.3482.36422m D V H =⨯=⨯=ππ身身4) 炉型内高）（身帽内m H H h H 112.750.345.2162.1=++=++=由97.166.3112.7H ==膛内H 知符合2.2—1.85范围 7. 出钢口尺寸的确定1) 出钢口直径)(13.0)(136075.16375.163m cm T d T =≈⨯+=+= 2) 出钢口衬砖外径)(78.013.066m d d T ST =⨯== 3) 出钢口长度)(91.013.077m d L T T =⨯== 4) 出钢口倾角β：取015=β8. 炉衬厚度确定炉身工作层选600mm,永久层115mm,填充层90mm,总厚度为600+115+90=805（mm ）炉壳内径为27.52805.066.3=⨯+=壳内D炉帽工作层500mm ，炉底工作层选550mm,炉帽永久层为150mm,炉底永久层用标准镁砖立砌一层230mm 粘土砖，平砌三层65×3=195（mm ）,则炉底衬砖总厚度为550+230+195=975（mm ）,故炉壳内形高度为)087.8975.112.7m H （壳内=+=，工作层材质全部采用镁碳砖。
9. 炉壳厚度确定炉身部分选60mm 厚的钢板，炉帽和炉底部分选用55mm 厚的钢板。
则 )(8142558087mm H =+=总 )(53906025270mm D =⨯+=壳炉壳转角半径 )4909755.05.0)(800321mm SR mm SR SR （底=⨯====δ10. 验算高宽比51.153908142==壳总D H可见，3.1〉壳总D H ，符合高宽比的推荐值。
因此所设计的炉子尺寸基本上是合适的。
能够保证转炉的正常冶炼进行。
二．氧枪设计2.1喷头设计1. 原始数据转炉公称容量60吨，低磷铁水，冶炼钢种以低碳钢为主。
转炉参数，炉容比V/T ＝1,熔池直径D ＝3660mm,有效高度H 内＝7112mm, 熔池深度h ＝1162mm 。
2. 计算氧流量取吨钢耗氧量57m 3,吹氧时间15min,则氧流量 ()min /22815/60573m q v =⨯=3. 选用喷孔出口马赫数为M ＝2.0 ,采用三孔喷头,喷孔夹角为10°。
4. 设计工况氧压查等熵流表，当M ＝2.0时0，Pa P P P 50103.1,1278.0/⨯==膛定，则()pa p p p p 5501017.101278.0103.1⨯=⨯==膛设5. 计算喉口直径每孔氧流量 m in /3763/2283m q q v === 利用公式,1017.10,290,90.0,784.1500Pa p K T C T p A C q D T D⨯====设设令则29041017.1090.0784.17652⨯⨯⨯⨯⨯⨯=t d π求得mm m d T 32032.0==，取喉口长度mm L T 10=。
6. 计算d 出依据M ＝2.0，查等熵流表 688.1=喉出A A()mm A A d d T 42688.1320=⨯=⨯=出7. 计算扩张段长度取半锥角为50，则扩张段长度 ()()mm d d L T 575tan 232422tan 202=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=扩出α 8. 收缩段长度取.643060100mm L ＝=法确定，，收缩段的长度由作图，则收缩半角为收α 2.2氧枪枪身设计1. 原始数据冷却水流量,/150h t q w m =冷却水进水速度s m v j /5=，冷却水回水速度s m v p /6=，冷却水喷头处流速s m v h /7=，中心氧管内氧气流速s m v /500=，吹炼过程中水温升C t 025=∆，其中回水温度C t 0245=，进水温度C t 0120=；枪身外管长,5.14m L p =枪身中层管长,0.15m L j =中心氧管长,5.150m L =1800局部阻损系数5.1=ξ。
2. 中心氧管管颈的确定 1) 中心氧管管颈的公式为:0v qv A 工=2) 管内氧气的工矿体积流量:()()s m m T p T p qvqv /40.0min /8.232731017.10290101228335500==⨯⨯⨯⨯⨯==标标工3) 中心氧管的内截面积:()20008.05040.0m A ==4) 中心氧管的内径:()m A d 101.0401=⨯=π5) 根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为mm mm 5108⨯Φ的钢管验算氧气在钢管内的实际流速:()s m A qv v /53)098.0(440.0200=⨯==π工 符合要求。
3. 中层套管管径的确定 1) 环缝间隙的流通面积:()20083.036005150m v q A jm j w =⨯==2) 中层管的内径为:()()()()mm m A d d j149149.00083.04108.0422'12==⨯+=+=ππ根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为mm mm 5.4159⨯Φ的钢管。
3) 验算实际水速 :[]()s m v j /90.4)108.0()150.0(4360015022=-⨯⨯=π符合要求。
4. 外层套管管径的确定 1) 出水通道的面积:ph A =pm v q w =36006150⨯=0.00694()2m2) 外管内径为：()πpA d d 4223+'==()()()mm m 184184.000694.04159.02==⨯+π根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为 mm mm 0.6194⨯Φ的钢管。
3) 验算实际水速:()()[]()s m v p /76.6159.0182.04360015022=-⨯⨯=π符合要求。
5. 中层套管下沿至喷头面间隙h 的计算 该处的间隙面积为:hm h v q A w ⨯=%75=()20045.036007150%75m =⨯⨯又知 ()222h d d A h '+=π，故 ()222d d A h h '+=π=()()()mm m 3.90093.015.0159.00045.02==+⨯⨯π 6. 氧枪总长度和行程确定1) 根据公式氧枪总长为：()m h h h h h h h h H 145.14457.0502.0538.08.0713.0403.4212.1520.587654321=+++++++=+++++++=枪式中：1h —氧枪最低位置至炉口距离；2h —炉口至烟罩下沿的距离，取1.121m ； 3h —烟罩下沿至烟道拐点的距离，取4.403m ；4h —烟道拐点至氧枪孔的距离；5h —为清理结渣和换枪需要的距离，取0.800m ； 6h —根据把持器下段要求决定的距离； 7h —把持器的两个卡座中心线间的距离； 8h —根据把持器上段要求决定的距离。
2) 氧枪行程为:)(648.128.0713.0403.4212.1520.554321m h h h h h H =++++=++++=行7. 氧枪热平衡计算 冷却水消耗量的计算:()12t t c q q v -=()()h m h m /150/76.103)2545(10186.45.14194.010983.03336<=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯π＝wm v q q <，证明前面设计中选择的耗水量是足够的,且也是合适的.8. 氧枪冷却水阻力计算氧枪冷却水系统是由输水管路、软管和氧枪三部分串联而成的。
冷却水系统最大阻力损失部分是氧枪，大约占总阻力损失的80％以上。
利用氧枪进水管入口和回水管出口两个平面的实际气体的柏努力方程式，即其能量平衡关系来确定氧枪冷却水的进水压力。
设进水管入口为Ⅰ面，回水管出口为Ⅱ面，则:2120021122-+⋅+⋅+=⋅++失h v g Z P v g Z P Pjρρρρ式中:01,P P —进、出口压力，Pa; 01,Z Z —Ⅰ-Ⅱ面高度，m;P v v ,1—进、出水速度，m/s;ρ—水的密度，（1000㎏/m 3）; g —重力加速度，m/s 2.因为Z Ⅰ≈Z 0,v j ≈v p ,P 0＝0，所以P Ⅰ≈h失1-2，即氧枪冷却水的进水压力近似等于氧枪冷却水的阻力损失。