内蒙古科技大学冶金工程课程设计说明书180t氧气转炉设计学生姓名顼鑫班级10级冶金6班学号1076806630 指导老师富晓阳冶金工程年月日目录1转炉物料平衡与热平衡计算---------------------------------------------------------11.1原始数据选取---------------------------------------------------------------------11.2未加废钢和合金的物料平衡计算---------------------------------------------31.3热平衡计算-----------------------------------------------------------------------91.4加废钢和合金的物料平计算--------------------------------------------------12 2转炉炉型设计----------------------------------------------------------------------------152.1转炉炉型选择--------------------------------------------------------------------152.2转炉炉容比与高宽比-----------------------------------------------------------152.3转炉主要尺寸确定--------------------------------------------------------------152.4转炉炉体结构图-----------------------------------------------------------------18 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------21转炉物料平衡与热平衡计算物料平衡是计算转炉炼钢过程中加入炉内与参与炼钢的全部物料（如铁水、废钢、氧气、冷却剂、渣料、合金添加剂、被侵蚀的炉衬等）和炼钢过程的产物（如钢水、炉渣、炉气、烟尘等）之间的平衡关系。

热平衡是计算转炉炼钢过程的热量收入（如铁水物理热、化学热）和热量支出（如钢水、炉渣、炉气的物理热、冷却剂溶化和分解热）之间的平衡关系。

下面我以Q235钢为例，其规格成分为（%）：C 0.14~0.22，Si 0.12~0.30，Mn 0.40~0.65，P≤0.045,S≤0.0501.1 原始数据的选取1.1.1 原材料成分（表1-1~表1-5）表1-1 铁水、废钢成分（%）注：《C》和《Si》按实际上生产选取；《Mn》《P》《S》分别按铁水中相应成分的30%，10%，60%留在钢水中设定表1-2 渣料和炉衬（原材料）材料成分（%）表1-3 铁合金成分（分子）及其回收率（分母）1--4假设条件(工艺参数设定值)1.2冶炼钢种及规格成分要求冶炼低碳钢，以Q235钢为例，其规格成分为（%）：C 0.14~0.22，Si 0.12~0.30，Mn 0.40~0.65，P≤0.045,S≤0.0501.2 未加废钢和合金的物料平衡计算物料平衡基本项目：（1）收入项：铁水、废钢、溶剂（石灰、萤石、白云石）、氧气、炉衬蚀损、铁合金。

（2）支出项：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。

1.2.1渣量及其成分计算根据铁水、渣料质量及其冶炼钢种的要求，采用单渣法操作。

为了简化运算，以100 kg铁水为计算基础。

（1）铁水中元素氧化量（表1-6）氧化量=元素在铁水中的含量–元素在钢水中的含量表1-6 铁水中的元素氧化量由表1-6知：脱磷率= 0.099 / 0.11×100% =90%；脱硫率 =0.012 /0.03×100% =40%；钢中残锰量 =0.09 /0.3×100% =30%.(2) 各元素耗氧量及氧化产物量（表1-7）表1-7 铁水中元素氧化量、氧化产物量注意*：1.假定炉内气化脱硫1/3；铁的氧化由表1-13得出。

(2).由CaO还原出的氧量；消耗的CaO量=0.0096×56/32=0.0168 kg(3) 渣料的加入量1) 萤石加入量：在本设计中，取萤石加入量为：100×0.25%=0.25 kg，其成分质量计算见表1-9. (质量计算中各成分质量百分数见表1-2)表1-9 萤石加入量及成分其中：2[P]+5/2O2=P2O5(P2O5)生成量 = 0.001×142/62 = 0.002 kg3) 白云石加入量 ：为了提高转炉寿命，采用白云石造渣，根据已投产转炉的经验，在本设计中为：100×2.5%= 2.5 kg ，其成分质量计算见表1-10。

(质量计算中各成分质量百分数见表1-2)表1-10 生白云石加入量及成分其中：烧减是白云石中33CaCO MgCO 分解产生的2CO 气体。

4）炉衬侵蚀量：转炉炉衬在炉渣作用下，将被侵蚀和冲刷进入渣中，本设计中取铁水量的0.3%，即100×0.3% = 0.3 kg ,其成分质量计算见表1-11. (质量计算中各成分质量百分数见表1-2)表1-11 炉衬侵蚀量及成分其中：炉衬中碳的氧化与金属中氧化生成的CO 和CO 2比例相同。

即： [C]+1/2O 2=CO ：氧化产物CO 量为：0.045×90%×28/12 =0.0945kg 耗氧量为：0.045×90%×16/12 = 0.054kg [C]+O 2=CO 2：氧化产物CO 2量为：0.045×10%×44/12 = 0.0165kg 耗氧量为：0.0165×32/44 = 0.012kg共消耗氧量=0.054+0.012 = 0.066kg5) 石灰加入量：根据铁水成分，取终渣碱度R=3.8，石灰加入量计算如下：∑(SiO2)=铁水[Si]生成（SiO2）+ 炉衬、白云石、萤石、矿石带入的（SiO2）=1.5+ 0.0051 + 0.011 + 0.014+0.015 =1.545kg∑(CaO)=白云石、炉衬、矿石带入（CaO）—铁水、矿石中S消耗CaO量=1.328 + 0.00357 +0.003—0.008-0.003×56/32=1.321kg石灰加入量 = {∑w(SiO2)×R - ∑w(CaO)}/wCaO有效×100%= （1.545×3.8 –1.321）/(90%–3.8×2.3%) ×100%= 5.599 kg注意：w CaO有效=w(CaO石灰)-R×w (SiO2石灰)其成分质量计算见表1-12. (质量计算中各成分质量百分数见表1-2)表1-12 石灰加入量及成分其中：[S]+(CaO)=(CaS)+[O]生成的(CaS) = 0.0045×72/32 = 0.010 kg6) 渣中的铁氧化物：对于冶炼Q235钢，根据已投产转炉渣中含∑（FeO）量，取（FeO）= 8.25%，（Fe2O3）= 5%。

7）终渣总量及成分：根据表1-7~表1-12中的数据，确定终渣总量及成分，见表1-13，若不计（FeO）、（Fe2O3），由表1-13中可得：CaO+MgO+SiO2+P2O5+MnO+Al2O3+CaF2+CaS=6.374+1.05+1.674+0.229+0.271+0.133+0.218+0.038=9.987kg已知（FeO）= 8.25%,(Fe2O3）= 5%，则其余渣应占渣量总数的86.75%。

故总渣量为9.987/86.75% = 11.512 kg由此可知：（FeO）= 11.512× 8.25% = 0.950 kg,（Fe2O3）= 11.512 × 5% = 0.704kg。

由于矿石和炉衬中带入部分（FeO）和（Fe2O3），其含量参见表1-2和1-10，实际铁氧化物为：（FeO）= 0.950— 0.143 = 0.807 kg ；其值列入表1-7.（Fe2O3）= 0.704 — 0.319— 0.002= 0.383 kg .其值列入表1-7表1-13 终渣总量及成分冶炼中的吹损计算1.2.2根据假设条件，渣中铁珠量为渣量的6%，喷溅损失为铁水量的1%，烟尘损失为铁水量的1.5%。

故可得到：渣中铁珠量 = 11.641× 6% = 0.698 kg喷溅损失量 = 100 × 1% = 1.0 kg烟尘铁损失量 = 100 × 1.5%×（75%×56/72 + 20%×112/160）= 1.085 kg 元素氧化损失 =6.891 kg （见表1-7）吹损总量 = 0. 698+ 1.0 + 1.085 + 6.891 = 9.665 kg钢水量 = 100 —9.665 = 90.335 kg .1.2.3 氧气消耗量计算1）元素氧化耗氧 =7.003kg（见表1-7）；2）烟尘铁氧化耗氧 =100×1.5%（75%×16/72 + 20%×48/160）= 0.341 kg；3) 炉衬中碳氧化耗氧 = 0.066kg（见表1-10下）。

4）炉气自由氧含量=0.054kg故总耗氧量 = 6.605 + 0.341 + 0.066 +0.054 = 7.464kg.换算为标准体积为：7.464×22.4/32 = 5.225 m3即冶炼100 kg 铁水需要4.9013m氧气。

取氧气利用率为80%，则冶炼1 t 铁水的实际供氧量为：5.225/80%×10 = 65.313m3 /t由于氧气不纯，含有0.4%的氮气，故供氧时带入的氮气为：7.464× 0.4% = 0.028 kg其体积量为：0.028 ×22.4/28 = 0.023m3，则冶炼 1 t 铁水将会带入0.023 m3的氮气。

1.2.4炉气量及成分计算炉内产生的炉气由CO、CO2、SO2、H2O、N2和自由 O2组成。

其中：CO来源于铁水和炉衬中的碳氧化；CO2来源于铁水、炉衬中碳氧化，以及白云石和石灰石中的烧减量；SO2来源于铁水中硫氧化；H2O来源于矿石和萤石中；N2来源于供氧时被带入。