煉鋼轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)

1、 專業(yè)班級(jí)： 冶金工程3班學(xué)生姓名： 李源祥指導(dǎo)教師： 楊吉春完成時(shí)間： 2011年11月25日任務(wù)要求：含C 3.9%，Si 0.6%，50t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型1. 煉鋼課程設(shè)計(jì)目的與內(nèi)容1、 煉鋼課程設(shè)計(jì)的目的 煉鋼課程設(shè)計(jì)屬于鋼鐵冶金專業(yè)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生查閱相關(guān)資料，在指導(dǎo)老師的具體指導(dǎo)下，合理選擇工藝參數(shù)、配料，使物料平衡、熱平衡等工藝過(guò)程，及其繪圖等，使學(xué)生經(jīng)物料平衡計(jì)算，了解加入爐內(nèi)參與煉鋼過(guò)程的全部物料與產(chǎn)物之間的平衡關(guān)系。經(jīng)熱平衡計(jì)算后，了解煉鋼過(guò)程的全部熱量來(lái)源與支出之間的平衡關(guān)系。經(jīng)爐型設(shè)計(jì)和繪圖，掌握爐型對(duì)尺寸的計(jì)算方法。對(duì)提高學(xué)生工程實(shí)踐及獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力，培

2、養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)，加深了學(xué)生對(duì)煉鋼原理，煉鋼工藝等專業(yè)知識(shí)的理解，提高專業(yè)水平具有重要意義。2、 煉鋼課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1. 轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡與熱平衡計(jì)算；2. 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)計(jì)算及繪圖。3. 設(shè)計(jì)具體要求：鐵水含C 3.9%，含Si 0.6%，50t爐型圖。2.轉(zhuǎn)爐煉鋼的物料平衡和熱平衡計(jì)算2.1 物料平衡計(jì)算2.1.1 計(jì)算原始數(shù)據(jù)基本原始數(shù)據(jù)有：冶煉鋼種及成分、鐵水和廢鐵的成分、終點(diǎn)鋼水成分；造渣用溶劑及爐襯等原材料成分；脫氧和合金化用鐵合金的成分及回收率；其他工藝參數(shù)。表2-1 鋼種、鐵水、廢鋼和終點(diǎn)鋼水的成分設(shè)定值 成分含量/%類別CSiMnPS鋼種Q235設(shè)定值0.180.25.0

3、.550.0450.050鐵水設(shè)定值3.900.600.300.100.040廢鋼設(shè)定值0.180.250.550.0300.030終點(diǎn)鋼水設(shè)定值0.10痕跡0.180.0200.020 注：本計(jì)算設(shè)定的冶煉鋼種為Q235A。 C和Si按實(shí)際生產(chǎn)情況選??；Mn、P和S分別按鐵水中相應(yīng)成分含量的30%、10%和60%留在鋼水中設(shè)定。表2-2 原材料成分成分含量/%類別CaSiO2MgOAl2O3Fe2O3CaF2FeOP2O5SCO2H2OC灰分揮發(fā)分石灰90.002.50.1.501.200.08螢石5.000.503.0089.600.500.052.35生白云石52.000.5025.00

4、2.000.0020.01礦石0.54.10.330.966.028.00.020.15爐襯1.402.0078.800.500.5015.0焦炭0.5881.512.45.52 注：爐襯配比：（鎂碳磚），鎂砂：8085% 碳：1520% 碳的有效成分：99.56%，余為揮發(fā)分：0.44% 。表2-3 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母） 成分回收率/%類別CSiMnAlPSFe硅鐵73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100錳鐵6.60/900.50/7567.8/800.23/1000.13/10024.74/100 注：10%的C與氧氣生成

5、CO2表2-4 其他工藝參數(shù)設(shè)定值名稱參數(shù)名稱參數(shù)終渣堿度w(CaO)/w(SiO)=3.5渣中鐵損(鐵珠)為渣量的6螢石加入量為鐵水量的0.3氧氣純度99.6，余者為N2生白云石加入量為鐵水量的2.5爐氣中自由氧含量0.5(體積比)爐襯蝕損量為鐵水量的0.3氣化去硫量占總?cè)チ蛄康?/3終渣w(FeO)含量(按向鋼中傳氧量w(Fe2O3)1.35w(FeO)折算)15而(Fe2O3)/ (FeO)=1/3,即金屬中C的氧化產(chǎn)物w(Fe2O3)5，w(FeO)=8.25金屬中C的氧化物90C氧化成CO，10C氧化成CO2煙塵量為鐵量的1.5(其中w(FeO)為75w(Fe2O3)的20)廢鋼量由

6、熱平衡計(jì)算確定，本計(jì)算結(jié)果為鐵水量的6.33，廢鋼比為5.95噴濺鐵損為鐵水量的1礦石加入量鐵水的1%2.1.2物料平衡的基本項(xiàng)目收入項(xiàng)有：鐵水、廢鋼、溶劑（石灰、螢石、白云石、礦石）、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。支出項(xiàng)有：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。2.1.3 計(jì)算步驟以100鐵水為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算。第一步：計(jì)算脫氧和合金化前的總渣量及其成分。總渣量包括鐵水中元素氧化，爐襯腐蝕和加入溶劑的成渣量。其各項(xiàng)成渣量分別列于表2-5表2-7?？傇考俺煞秩绫?-8所示。表2-5 鐵水中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量/耗氧量/產(chǎn)物量/備注CCCO3.80×90%=3.42

7、04.5607.980CCO23.80×10%=0.381.0131.393SiSi(SiO2)0.600.6861.286入渣MnMn(MnO)0.1200.0350.155入渣PP(P2O5)0.0800.1030.183入渣SSSO20.02×1/3=0.00670.00670.013S+CaO(CaS)+(O)0.02×2/3=0.0133-0.0070.030（CaS）入渣FeFe(FeO)0.577×56/72=0.4490.1280.577入渣（表2-8）Fe(Fe2O3)0.399×112/160=0.2790.1200.399

8、入渣（表2-8）合計(jì)5.3486.645成渣量2.630入渣組分之和注：由CaO還原出的氧量；消耗CaO量=0.0133×56/32=0.0233。表2-6 爐襯腐蝕的成渣量爐襯蝕損渣量/成渣組分/氣態(tài)氧化物/耗氧量/ CaOSiO2MgOAl2O3Fe2O3CCOCCO2CCO，CO20.3(表2-4)0.0040.0060.2360.0020.0020.3×15%×90%×28/12 =0.09450.3×15%×10%×44/12 =0.01650.3×15%×（90%×16/1

9、2+10%×32/12）=0.066合計(jì)0.250.1110.066表2-7 加入溶劑的成渣量類別加入量成渣組分/氣態(tài)氧化物 CaOMgOSiO2Al2O3Fe2O3P2O5CaSCaF2H2OCO2O2螢石0.50.0030.0150.0150.0030.4480.005白云石2.51.300.6250.0130.05石灰4.3033.7730.0650.1080.0520.0080.002礦石1.00.0050.0030.0410.0090.6600.002合計(jì)5.0780.06960.1770.1260.6600.0030.0100.4480.0050.002成渣量6

10、.572注：.石灰加入量：渣中已含CaO=-0.0233+0.004+1.30+0.003=1.2837kg； 渣中已含SiO2 =1.286+0.006+0.015+0.013+0.021=1.341kg ；因設(shè)定終渣堿度R=3.5，故石灰加入量為：R(SiO2)-(CaO)/(CaO,石灰)-R×(SiO2，石灰)=3.410/(88.0%-3.5×2.50%)=4.303.石灰加入量=(石灰中CaO含量）-（石灰中SCaS自耗的CaO量）表2-8 總渣量及其成分爐渣成分/ CaOSiO2MgOAl2O3MnOFeOFe2O3CaF2P2O5 CaS

11、合計(jì)元素氧化成渣1.2860.1550.5770.3990.1830.0302.63石灰石成渣量3.7730.1080.0650.0520.0074.005爐襯蝕損成渣0.0030.0050.2360.0010.0010.246生白云石成渣1.300.0130.6250.0501.988螢石成渣量0.0150.0030.0150.4480.0030.484礦石成渣量0.0050.0410.0030.0090.2800.6600.0021.000總成渣量5.0811.4680.9320.1620.1550.8571.0600.4480.1860.03910.388質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%48.9114.13

12、8.971.561.498.2510.214.311.790.38100.00.總渣量計(jì)算如下：表中除(FeO)和(Fe2O3)以外的總渣量為:5.081+1.468+0.932+0.162+0.155+0.448+0.186+0.039=8.471，礦石成渣量中(FeO)和(Fe2O3)所占比例：（0.280+0.660）/（8.471+0.280+0.660）=9.988%<13.25%,因此總渣量為：（8.471+0.280+0.660）/（1-9.988%）=10.388 kg (FeO)=10.388×8.25%-0.28=1.577 (Fe2O3)=10.388-8

13、.471-0.857-0.660-0.001=0.399第二步：計(jì)算氧氣消耗量。氧氣的實(shí)際消耗量系消耗項(xiàng)目與供入項(xiàng)目之差。見(jiàn)表2-9表2-9 實(shí)際耗氧量耗氧項(xiàng)/供氧項(xiàng)/實(shí)際耗氧量/鐵水中元素氧化耗氧量（表2-5） 6.645爐襯中碳氧化消耗氧量（表2-6） 0.066石灰中S與CaO反應(yīng)還原出的氧化量（表2-7）0.002煙塵中鐵氧化消耗氧量（表2-4） 0.3407.102-0.002+0.0625 =7.1625爐氣自由氧含量（表2-10） 0.051合計(jì) 7.102合計(jì) 0.002第三步：計(jì)算爐氣量及其成分。爐氣中含有CO、CO2、N2、SO2和H2O.其中CO、CO2、SO2和H2O可

14、由表2-5表2-7查得，O2和N2則由爐氣總體積來(lái)確定?，F(xiàn)計(jì)算如下：爐氣總體積V : V=+0.5%V+ (+0.5%V) 所以：V=(99.6+0.7Gs)/99.103=7.275 m3 式中 VgCO、CO2、SO2和H2O各組分總體積，m³。本計(jì)算中其值為： 8.075×22.4/281.410×22.4/440.013×22.4/640.005×22.4/18=7.189m3 Gs不計(jì)自由氧的氧氣消耗量，。本計(jì)算中其值為： 6.645+0.066+0.34=7.051 Vx石灰中的S和CaO反應(yīng)還原出的氧量（其質(zhì)量為：0.002）m&

15、#179;。 0.5%爐氣中自由氧含量。 99自由氧純度為99%轉(zhuǎn)換得來(lái)。計(jì)算結(jié)果列于表2-10表2-10 爐氣量及其成分爐氣成分爐氣量/爐氣體積/ m³體積分?jǐn)?shù)/%CO8.0758.075×22.4/28=6.4688.80CO21.4101.410×22.4/44=0.7189.86SO20.0130.013×22.4/64=0.0050.07H2O0.0050.005×22.4/18=0.0060.08O20.0510.0360.50N20.06250.0500.69合計(jì)9.61657.275100.00注：.爐氣中O2的體積為7.275

16、×0.5%=0.036m³；質(zhì)量為0.036×32/22.4=0.051。.爐氣中N2的體積系爐氣總體積與其他成分體積之差；質(zhì)量為0.050×28/22.4=0.0625第四步：計(jì)算脫氧和合金化前的鋼水量。鋼水量Qg鐵水量-鐵水中元素的氧化量-煙塵、噴濺和渣中的鐵損 100-5.348-1.50×(75%×56/72+20%×112/160)+1+10.388×6% 91.944由此可以編制出未加廢鋼、脫氧與合金化前的物料平衡表2-11表2-11 未加廢鋼時(shí)的物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/%項(xiàng)目質(zhì)量/%鐵水10086

17、.75鋼水9481.69石灰4.3033.73爐渣10.399.03螢石0.500.43爐氣9.628.36生白云石2.502.17噴濺1.000.87爐襯0.300.26煙塵1.501.30氧氣7.16256.21渣中鐵珠0.620.54礦石1.00.87合計(jì)115.07100合計(jì)115.27100.00注：計(jì)算誤差為（115.27-115.07）/115.27×100%=0.017%第五步：計(jì)算加入廢鋼的物料平衡。如同第一步計(jì)算鐵水中元素氧化量一樣，利用表2-1中的數(shù)據(jù)先確定廢鋼種元素的氧化量及其消耗量和成渣量（表2-12），再將其與表2-11歸類合并，逐得到加入廢鋼后的物料平衡

18、表2-13和表2-14。表2-12 廢鋼中元素的氧化產(chǎn)物及其成渣量元素反應(yīng)產(chǎn)物元素氧化量/耗氧量產(chǎn)物量進(jìn)入鋼中的量/CCCO6.33×0.08%×90%=0.00460.00610.0107CCO26.33×0.08%×10%=0.00050.00130.0018SiSi(SiO2)6.33×0.25%=0.01580.01810.0339MnMn(MnO)6.33×0.37%=0.02340.00680.0302PP(P2O5)6.33×0.01%=0.00060.00080.0014SSSO2 6.33×0.0

19、10%×1/3=0.00020.00020.0004S+CaO(CaS)+(O) 6.33×0.010%×2/3=0.0004-0.00020.0009合計(jì)0.04550.03316.33-0.0455 =6.2845成渣量/0.0664表2-13 加入廢鋼的物料平衡表（以100鐵水為基礎(chǔ)）收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/%項(xiàng)目質(zhì)量/%鐵水10081.88鋼水91.94+6.2845=98.2380.89廢鋼6.33 5.18爐渣10.388+0.066=10.458.61石灰4.3033.52 爐氣9.6165+0.0129=9.637.93螢石0.500.41 噴濺1.00

20、0.82輕燒白云石2.502.044煙塵1.501.24爐襯0.300.25 渣中鐵珠0.620.51氧氣7.1625+0.0331=7.19565.89 礦石1.00.82合計(jì)121.629100.00合計(jì)121.43100.00注：計(jì)算誤差為（121.629-121.43）/121.629×100%=0.16%表2-14 加入廢鋼的物料平衡表（以100鐵水+廢鋼為基礎(chǔ)）收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/%項(xiàng)目質(zhì)量/%鐵水94.0578.03鋼水92.3880.89廢鋼5.959.91爐渣9.83 8.62石灰4.053.13爐氣9.067.93螢石0.470.23噴濺0.940.82輕燒白云石2

21、.351.95煙塵1.411.23爐襯0.280.23渣中鐵珠0.580.51氧氣6.776.13礦石0.940.39合計(jì)114.86100.00合計(jì)114.20100第六步：計(jì)算脫氧和合金化后的物料平衡。現(xiàn)根據(jù)鋼種成分設(shè)定值（表2-1）和鐵合金成分及其回收率（表2-3）算出錳鐵和硅鐵的加入量，在計(jì)算其元素的燒損量。將所有的結(jié)果與表2-14合并，及得到煉一爐鋼的總物料平衡表。錳鐵加入量WMn為： WMn ×鋼水量 ×92.380.63 kg 硅鐵加入量WSi為：WSi 0.42 kg鐵合金中元素?zé)龘p量和產(chǎn)物量列于表2-15。脫氧和合金化后的鋼水成分如下：w(C)0.10%&

22、#215;100%0.14%表2-15 鐵合金中元素?zé)龘p量和產(chǎn)物量類別元素?zé)龘p量脫氧量/成渣量/爐氣量/入鋼量錳鐵C0.63×6.60%×10%=0.0040.0110.0150.63×6.60%×90%=0.037Mn0.63×67.80%×20%=0.0850.0250.1100.63×67.80%×80%=0.342Si0.63×0.50%×25%=0.0010.0010.0020.63×0.50%×75%=0.002P0.63×0.23%=0.001S0.6

23、3×0.13%=0.001Fe0.63×24.74%=0.156合計(jì)0.0900.0370.1120.0150.539硅鐵Al0.42×2.50%×100%=0.0110.0100.006Mn0.42×0.50%×20%=0.00040.00010.0050.42×0.50%×80%=0.002Si0.42×73.00%×25%=0.0770.0880.1650.42×73.00%×75%=0.230P0.42×0.05%=0.0002S0.42×0.03

24、%=0.0001Fe0.42×23.92%=0.100合計(jì)0.0880.0980.1720.332總計(jì)0.1780.1350.2840.0150.871可見(jiàn)，含碳量尚未達(dá)到設(shè)定值。為此需在鋼包內(nèi)加焦炭增碳。其加入量W1為： 焦粉生成的產(chǎn)物如下：碳燒損量/耗氧量/氣體量/成渣量/碳入鋼量/0.061×81.50%×25%=0.0120.0320.044+0.06×（0.58+5.52）%=0.0470.061×12.40%=0.0070.061×81.50%×75%=0.037 由此可得整個(gè)冶煉過(guò)程（即脫氧和合金化后）的總物料

25、平衡表2-16。表2-16 總物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/%項(xiàng)目質(zhì)量/%鐵水94.0580.99鋼水92.38+0.871+0.037=93.2980.80廢鋼5.95 5.12爐渣 9.83+0.284+0.007=10.128.76石灰4.053.49爐氣9.06+0.015+0.047=9.127.90螢石0.470.40噴濺0.940.81輕燒白云石2.352.02煙塵1.411.22爐襯2.280.24渣中鐵珠0.580.51氧氣6.77+0.135+0.032=6.9375.97錳鐵0.630.54硅鐵0.420.36焦粉0.0610.05礦石0.940.81合計(jì)116.13100

26、.00合計(jì)115.96100.00.計(jì)算誤差為(116.13-115.96)/116.13×100%= 0.14%.可以近似的認(rèn)為(0.135+0.032)的氧量系出鋼水二次氧化帶入。2.2 熱平衡計(jì)算2.2.1計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)計(jì)算所需的基本原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（表2-17）；物料平均熱熔（表2-18）；反應(yīng)熱效應(yīng)（表2-19）；融入鐵水的元素對(duì)鐵水熔點(diǎn)的影響（表2-20）。其他工藝參數(shù)參照物料平衡選取。表2-17 入爐物料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值名稱入爐物料產(chǎn)物鐵水廢鋼其他原料爐渣爐氣煙塵溫度/12502525與鋼水相同14501450表2-18 物料平均熱熔物料名稱生鐵

27、鋼爐渣礦石煙塵爐氣固態(tài)平均熱熔kJ/（·K）0.7450.699-1.0470.996-融化潛熱kJ/218272209209209-液態(tài)或氣態(tài)平均熱熔kJ/（·K）0.8370.8371.248-1.137表2-19 煉鋼溫度下的反應(yīng)熱效應(yīng)組元化學(xué)反應(yīng)H/kJ·k mol-1H/kJ·kg-1CC+1/2 O2=CO 氧化反C+ O2=CO2氧化反應(yīng)41807234834SiSi + O2= (SiO2 氧化反應(yīng)81768229202MnMn +1/2 O2= (MnO) 氧化反應(yīng)3617406594P2P+5/2 O2= (

28、P2O5) 氧化反應(yīng)117656318980FeFe +1/2 O2= (FeO) 氧化反應(yīng)2382294250Fe2Fe +3/2 O2= (Fe2O3) 氧化反應(yīng)7224326460SiO2(SiO2)+2(CaO)=(2CaO·SiO2) 成渣反應(yīng)971331620P2O5(P2O5)+4(CaO)=(4 CaO·P2O5) 成渣反應(yīng)6930544880CaCO3CaCO3=(CaO)+ CO2 分解反應(yīng)1690501690MgCO3MgCO3=MgO+ CO2 分解反應(yīng)1180201405表2-20 融入鐵水的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值元素CSiMnPSAlCrN、H、O

29、在鐵中極限溶解度/%5.4118.5無(wú)限2.80.1835.0無(wú)限融入1%元素使鐵熔點(diǎn)降低值/65707580859010085302531.5N、H、O融入使鐵熔點(diǎn)降低值/=6適用含量范圍/%11.02.02.53.03.54.03150.70.081182.2.2 計(jì)算步驟以100鐵水為基礎(chǔ)第一步：計(jì)算熱收入。熱收入項(xiàng)包括：鐵水物理熱；元素氧化熱及成渣熱；煙塵氧化熱；爐襯中碳的氧化熱。(1) 鐵水物理熱先根據(jù)純鐵熔點(diǎn)、鐵水成分以及溶入元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值(見(jiàn)表2-17、表2-1和表2-20)計(jì)算鐵水熔點(diǎn)Tt，然后由鐵水溫度和生鐵熱容(見(jiàn)表2-17和表2-18)確定 。 =1536(3.9&

30、#215;100+0.6×8+0. 3×5+0.10×30+0.040×25)6=1129.7 () =100 ×0.745×(1129.725)+218+0.837×(12501129.7)=114169.26(KJ)(2) 元素氧化熱及成渣熱由鐵水中元素氧化量和反應(yīng)熱效應(yīng)(見(jiàn)表2-19)可以算出，其結(jié)果列于表2-21。 表2-21元素氧化熱和成渣熱反應(yīng)產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kJ反應(yīng)產(chǎn)物氧化熱或成渣熱/kJCCO3.420×11639=39805.38FeFe2O30.279×6460=1802.34CC

31、O20.380×34834=13236.92PP2O50.08×18980=1518.40SiSiO20.60×29202=17521.2P2O54CaO·P2O50.186×4880=907.68MnMnO0.280×6594=1846.32SiO22CaO·SiO21.468×1620=2378.16FeFeO0.449×4250=1908.25合計(jì)Qy80924.65(3) 煙塵氧化熱由表2-4中給出的煙塵量參數(shù)和反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算可得。1.5×(75×56/72×4250

32、+20%×112/160×6460)=5075.35kJ(4) 爐襯中碳的氧化熱0.3×15×90×116390.3×15×10×34834628.13kJ故熱收入總量為=114169.26+80924.65+5075.35+628.13=200797.39kJ第二步：計(jì)算熱支出。熱支出項(xiàng)包括：鋼水物理熱；爐渣物理熱；煙塵物理熱；爐氣物理熱；渣中鐵珠物理熱；噴濺物(金屬)物理熱；輕燒白云石分解熱；熱損失；廢鋼吸熱。(1) 鋼水物理熱Qg先按求鐵水熔點(diǎn)的方法確定鋼水熔點(diǎn)Tg ；再根據(jù)出鋼和鎮(zhèn)靜時(shí)的實(shí)際溫降(

33、通常前者為4060，后者約為35/min，具體時(shí)間與盛鋼桶大小和澆注條件有關(guān))以及要求的過(guò)熱度(一般為5090)確定出鋼溫度TZ ；最后由鋼水熱容算出物理熱。Tg1536(0.10×650.18×50.020×300.020×25)61521.5式中，0.10、0.18、0.020和0.020分別為終點(diǎn)鋼水中C、Mn、P、S的含量。TZ1521.55050701691.50式中，50、50、70分別為出鋼過(guò)程中的溫降、鎮(zhèn)靜及爐后處理過(guò)程中的溫降和過(guò)熱度。Qg91.944×0.699×(1521.5-25)2720.837×(

34、1691.50-1521.5)134269.82kJ(2) 爐渣物理熱Qr令終渣溫度與鋼水溫度相同，則得：Qr10.388×1.248×(1691.50-25)20923775.97kJ(3) 爐氣、煙塵、鐵珠和噴濺金屬的物理熱Qx 。根據(jù)其數(shù)量、相應(yīng)的溫度和熱容確定。詳見(jiàn)表2-22。表2-22某些物料的物理熱項(xiàng) 目參 數(shù)/kJ備 注爐氣物理熱9.6165×1.137×(145025)=15580.891450系爐氣和煙塵的溫度煙塵物理熱 1.5×0.996×(145025)+209=2442.45渣中鐵珠物理熱0.62×

35、0.699×(1521.5025)+272+0.837×(1691.501521.50)=905.411521.5系鋼水熔點(diǎn)噴濺金屬物理熱1×0.699×(1521.525)+272+0.837×(1691.51521.5)=1460.34合計(jì)Qx20389.09(4) 生白云石分解熱Qb 根據(jù)其用量、成分和表2-19所示的熱效應(yīng)計(jì)算的。Qb2.5×(52.00×169025.00×1405)3075.13kJ(5) 熱損失Qq 其他熱損失帶走的熱量一般約占總熱收入的38。本計(jì)算取5，則得Qq200797.39&#

36、215;510039.87kJ(6) 廢鋼吸熱Qf 用于加熱廢鋼的熱量系剩余熱量，即QfQSQgQrQxQbQq =200797.38134269.8223775.9720389.093075.1310039.87=9247.51kg故廢鋼加入量為：9247.51÷1×0.699×(1521.50-25)+272+0.837×(1691.50-1521.50) 6.33kg即廢鋼比為：熱平衡計(jì)算結(jié)果列于表2-23。熱效率（134269.82+23775.97+ 9247.51）/ 200797.39=83.31%若不計(jì)算爐渣帶走的熱量時(shí)：熱效率%表2-2

37、3熱平衡表收 入支 出項(xiàng) 目熱量/kJ項(xiàng) 目熱量/kJ 鐵水物理熱114169.2656.85鋼水物理熱134269.8266.86元素氧化和成渣熱80924.6540.31爐渣物理熱23775.9711.84其中 C氧化53042.3026.42廢鋼吸熱9247.514.61Si氧化17521.28.73爐氣物理熱15580.897.76Mn氧化1846.320.92煙塵物理熱2442.451.22P氧化1518.400.76渣中鐵珠物理熱905.410.45Fe氧化3710.591.85噴濺金屬物理熱1460.340.73SiO2成渣2378.161.18輕燒白云石分解熱3075.131.

38、53P2O5成渣907.680.45熱損失10039.875.00煙塵氧化熱5075.352.53爐襯中碳的氧化熱628.130.31合 計(jì)200797.41100合 計(jì)200797.39100應(yīng)當(dāng)指出，加入鐵合金進(jìn)行脫氧和合金化，會(huì)對(duì)熱平衡數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響。對(duì)轉(zhuǎn)爐用一般生鐵冶煉低碳鋼來(lái)說(shuō)，所用鐵合金種類有限，數(shù)量也不多。經(jīng)計(jì)算，其熱收入部分約占總熱收入的0.81.0，熱支出部分約占0.50.8，二者基本持平。3 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)3.1 爐型選擇氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐優(yōu)越性在于爐子的高寬比略小于頂吹轉(zhuǎn)爐卻又大于底吹轉(zhuǎn)爐，略呈矮胖型；爐底一般為平底，以便設(shè)置底部噴口。綜合以上特點(diǎn)選用轉(zhuǎn)爐爐型為筒球型。3

39、.2 主要參數(shù)的確定本設(shè)計(jì)選用氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐(公稱容量50t)。(1) 熔池直徑 可按以下經(jīng)驗(yàn)公式確定： 式中 D熔池直徑，m； G新?tīng)t金屬裝入量，t，可取公稱容量； 熔池深度，mm；鐵水密度，t/；與底部直徑d有關(guān)的熔池容積系數(shù)；系數(shù)，= (相應(yīng)數(shù)值見(jiàn)表3-1) 依據(jù)表3-1，取d=0.75，=0.604 ，=0.490； 表3-1 對(duì)應(yīng)于不同的和值d/mm0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.5360.5740.6040.6370.6730.5200.5030.4900.4770.465(2) 熔池深度 研究表明：可近似按下式確定： 式中 底氣密度，t/; 爐內(nèi)金屬的密度

40、，t/; 底氣噴出速度，m/s; 吹煉平穩(wěn)系數(shù)，其臨界值為0.6，設(shè)計(jì)取值應(yīng)大于它。 可求出： 0.790×0.960×3.53620.046×3.5363 7.449 (m3)(3) 爐身高度 式中 、分別為爐帽、爐身和熔池的容積；Vt轉(zhuǎn)爐的有效容積，為、三者之和，取決于容量和爐容比。(4) 爐帽尺寸爐帽尺寸包括爐帽傾角、爐口直徑和爐帽高度。 爐帽傾角。爐帽傾角一般為60°68°，小爐子取上限，大爐子取下限。本設(shè)計(jì)取為65° 爐口直徑一般爐口直徑為熔池直徑的43%53%較為適宜。小爐子取上限，大爐子取下限。本設(shè)計(jì)取52%,則爐口直徑

41、為 d = 52% D = 0.52×3.5361.839m。 爐帽高度為了維護(hù)爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴(kuò)大，在爐口上部設(shè)有高度為=300400mm的直線段。爐帽高度為： (2-4)=0.5×（3.536-1.839）×tan65°+ =1.820+0.300=2.120(m)那么，爐帽總?cè)莘e為：=11.458(m3) (5) 出鋼口尺寸出鋼口一般都設(shè)在爐帽與爐身交界處，以使轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)其位置最低，便于鋼水全部出凈。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。 出鋼口中心線水平傾角取19。 出鋼口直徑 = =12.268（cm）122.68m

42、m(6) 爐容比爐容比系指轉(zhuǎn)爐有效容積與公稱容量之比值。轉(zhuǎn)爐爐容比主要與供氧強(qiáng)度有關(guān)，與爐容量關(guān)系不大。從目前實(shí)際情況來(lái)看，轉(zhuǎn)爐爐容比一般取0.91.05m3/t。本設(shè)計(jì)取爐容比為1.05m3/t。所以有效容積 0.99×0.99×5049.5 (7) 高徑比 經(jīng)計(jì)算： 爐身高熔池深度爐帽高度底部爐襯厚度底部爐殼鋼板3.117+0.960+2.120+0.400+0.580+0.0467.223熔池直徑爐身加料側(cè)爐襯厚度爐身出鋼側(cè)爐襯厚度爐身鋼板厚度×23.536+0.130+0.620+0.130+0.550+0.01×2所以5.067m 因1.35&

43、lt; 1.42 <1.65 所以符合要求的范圍，也與取值相符。由上述數(shù)據(jù)可畫出轉(zhuǎn)爐爐型圖。3.3 轉(zhuǎn)爐爐襯3.3.1 爐襯材質(zhì)的選擇目前常用的工作層襯磚有：瀝青結(jié)合鎂磚，含碳量為56%；燒成浸漬鎂磚，含碳量為2%左右；焦油或?yàn)r青結(jié)合的白云石磚，含碳量約2%；瀝青或樹(shù)脂結(jié)合的白云石碳磚，含碳量為715%；瀝青或樹(shù)脂結(jié)合的鎂碳磚（加入或不加防氧化劑），含碳量通常為1025%。 現(xiàn)在，氧氣轉(zhuǎn)爐爐襯材質(zhì)普遍使用鎂碳磚，爐齡有明顯提高。但由于鎂碳磚成本較高，因此一般只將其用在諸如耳軸區(qū)、渣線等爐襯易損部位，即爐襯工作層采用均衡爐襯，綜合砌爐。爐襯的組成和厚度的確定通常爐襯由永久層、填充層和工作層

44、組成。有些轉(zhuǎn)爐則在永久層與爐殼鋼板之間夾有一層石棉板絕熱層。永久層緊貼爐殼，修爐時(shí)一般不予拆除。該層用鎂碳磚砌筑。填充層介于永久層與工作層之間，用焦油鎂磚沙搗打而成，厚度約為80100mm。工作層用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。爐帽用二步煅燒鎂磚。根據(jù)50t轉(zhuǎn)爐爐襯襯材，本設(shè)計(jì)爐襯采用表3-2所示值。表3-2 本設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐爐襯厚度值爐襯厚度永久層厚度/mm工作層厚度/mm爐帽80500爐身（加料側(cè)）130620爐身（出鋼側(cè)）130550爐底4005803.4轉(zhuǎn)爐金屬構(gòu)件設(shè)計(jì) 3.4.1 爐殼爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成。爐殼的材質(zhì)力求抗蠕變強(qiáng)度高、焊接性能又好的材料。本設(shè)計(jì)采用鍋爐鋼板制作爐殼。選用16Mn制作爐殼。表3-3爐殼鋼板厚度的確定爐子容量/t / mm / mm / mm 3