120T轉(zhuǎn)爐煉鋼課設

1、學 號：201230090河北聯(lián)合大學成人教育畢業(yè)設計說明書 論文題目：120轉(zhuǎn)爐煉鋼設計學 院：河北聯(lián)合大學繼續(xù)教育學院專 業(yè)：大專班 級：12冶金姓 名：張強指導教師：劉增勛2014 年 11 月 20 日目 錄目 錄1序言2120T 轉(zhuǎn)爐爐型設計21. 設計步驟22. 爐型設計與計算23. 爐襯簡介5120T 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭設計71.原始數(shù)據(jù)72.計算氧流量73.選用噴孔參數(shù)74.設計工況氧壓75.設計爐喉直徑76.計算87.計算擴張段長度88.收縮段長度89.裝配圖8120T 轉(zhuǎn)爐氧槍槍身設計91.原始數(shù)據(jù)92.中心氧管管徑的確定93.中層套管管徑的確定94.外層套管管徑的確定95.中層

2、套管下沿至噴頭面間隙的計算106.氧槍總長度和行程確定107.氧槍熱平衡計算118.氧槍冷卻水阻力計算11結(jié)束語13參考文獻14致 謝15序言現(xiàn)在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)包括煉鐵，煉鋼，軋鋼三大主要生產(chǎn)廠。煉鋼廠則起著承上啟下的作用，它既是高爐所生產(chǎn)鐵水的用戶，又是供給軋鋼廠坯料的基地，煉鋼車間的生產(chǎn)正常與否，對整個鋼鐵聯(lián)合企業(yè)有著重大影響。 目前，氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼設備的大型化，生產(chǎn)的連續(xù)化和高速化，達到了很高的生產(chǎn)率，這就需要足夠的設備來共同完成，而這些設備的布置和車間內(nèi)各種物料的運輸流程必須合理，才能夠使生產(chǎn)順利進行。     轉(zhuǎn)爐是煉鋼車間的核心設備，設

3、計一座爐型合理滿足工藝需求的轉(zhuǎn)爐是保證車間正常生產(chǎn)的前提，而爐型設計又是整個轉(zhuǎn)爐設計的關鍵。 120T 轉(zhuǎn)爐爐型設計 1. 設計步驟 列出原始條件：公稱容量，鐵水條件。廢鋼比，氧槍類型以及吹氧時間等。 根據(jù)條件選爐型 確定爐容比 計算熔池直徑，熔池深度等尺寸 計算爐帽尺寸 計算爐身尺寸 計算出鋼口尺寸 確定爐襯厚度 確定爐殼厚度 校核 H/D 繪制爐型圖2. 爐型設計與計算2.1 本次設計任務：設計 120T 轉(zhuǎn)爐爐型(1) 原始條件 爐子平均出鋼量為 120t ，鋼水收得率為 90% ，最大廢鋼比取 10% ， 采用廢鋼礦石法冷卻。 鐵水采用P80低磷生鐵W(si)0.85%,W(F)0.2

4、% W(5)(2) 爐型選擇 根據(jù)原始條件采用錐球形爐型作為此次設計的轉(zhuǎn)爐爐型(3) 爐容比，取 V/T=0.989 2.2 爐型尺寸的計算(1) 熔池尺寸的計算 A： 熔池直徑計算：計算公式 : 熔池直徑式中 : K 常數(shù)，取 1.57 ； G 金屬裝入量， t ； T 吹氧時間， min 。確定初期金屬裝入量為 G=2T/2+B*1/2式中： T 平均出鋼量為， 120t ； B 常數(shù)，取 15% ； 金 金屬收得率為 90% ； G=V金=G/金=/6.8=(m3)B：確定吹氧時間： 根據(jù)生產(chǎn)實踐，噸鋼耗氧量一般低磷鐵水約為 5057 則供氧強度=噸鋼耗氧量/吹氧時間=57/14=m3/

5、(t*min)=4.6（m）爐深度計算 錐球型熔池深度的計算公式為：熔池其他尺寸的確定 球冠的弓形高度： h1×4.6=0.69（m）×4.6=4.19（m） (1) 爐口直徑 d0： d0=0.48D=0.48×4.6=2.21（m）（2）爐帽傾角 取 64° ； (3) 爐帽高度 (H 帽 ) （m）式中： Ho 爐口高度，取 0.4m 整個爐帽高度為：H帽=H膛+H口=4.45+0.4=4.85（m）在爐口設置水箱式水冷爐口2.4 爐身尺寸確定 (1) 爐膛直徑 ( 無加厚段 )(2) 根據(jù)選定的爐容比為 0.989 ，可求出爐子總?cè)莘e為V總

6、15;120=118.68（m3）V身=V總V金V帽26.1=74.91（m3）（3）爐身高度：H身=則爐型內(nèi)高 : H內(nèi)=h+H帽+H身=+4.85+4.51=（m）2.5 出鋼口尺寸計算 (1) 出鋼口直徑 : dT =(2) 出鋼口襯磚外徑 dst=6dT=6×0.17=0.72（m）(3) 出鋼口長度 LT =7dT=7×0.17=1.19（m)(4) 出鋼口傾角取 18° 2.6 爐襯厚度確定爐身工作層選 700(mm) ，永久層 115(mm) ，填充層取 100(mm )總厚度為 700+115+100= 915(mm) 。爐殼內(nèi)徑為 : D殼內(nèi) =

7、+0.915×2=6.43(m)爐帽和爐底工作層均選 600mm ，爐帽永久層 150mm ，爐底永久層用標準鎂磚立砌一層 230mm ，黏土磚平砌三層 65×3= 195mm ，則爐底磚襯總厚度為： 600+230+195= 1025mm故爐殼內(nèi)型高度為： H殼內(nèi)=+1.025=（m）工作層材質(zhì)全部用鎂碳磚。 爐殼厚度確定 爐身部分選 75mm 厚的鋼板，爐帽和爐底部分均選用 65mm 厚的鋼板，則H總=11.845+0.065=11.91（m）D殼=6.43+2×0.075=6.58（m）爐殼轉(zhuǎn)角半徑SR1=SR2=900(mm)SR3×1025=5

8、10(mm)符合高寬比的推薦值，因此認為所涉及的爐子尺寸是基本合適的。3. 爐襯簡介3.1 爐襯組成 轉(zhuǎn)爐爐襯由永久層，填充層和工作層組成。永久層緊貼著爐殼鋼板，通常是用一層鎂磚或鋁磚側(cè)砌而成，其作用是保護爐殼。修爐時一般不拆除爐殼永久層填充層介于永久層和工作層之間，一般用焦油鎂砂或焦油白云石料搗打而成。工作層直接與鋼水，爐渣和爐氣接觸，不斷受到物理的，機械的和化學的沖刷，撞擊和侵蝕作用，另外還要受到工藝操作因素的影響，所以其質(zhì)量直接誒關系到爐齡的高低。 國內(nèi)外中小型轉(zhuǎn)爐 普遍采用焦油白云石或焦油鎂砂質(zhì)大磚砌筑 爐襯。為提高爐襯壽命，目前已廣泛使用鎂質(zhì)白云石為原料的燒成油浸磚。我國大中型轉(zhuǎn)爐多

9、采用鎂碳磚。 3.2 爐襯砌筑(1) 砌筑順序： 轉(zhuǎn)爐爐襯砌筑順序是先測定爐底中心線，然后進行爐底砌筑，在進行爐身，爐帽和爐口的砌筑，最后進行出鋼口爐內(nèi)和爐外部分的砌筑。 (2) 砌筑要求 背緊，靠實，填滿找平，盡量減少磚縫； 工作層實行干砌，磚縫之間用不定型耐火材料填充，搗打結(jié)實； 要注意留有一定的膨脹縫 。 3.3 提高爐襯壽命的措施(1) 提高耐火材料的質(zhì)量；(2) 采用均衡爐襯 提高砌爐質(zhì)量；(3) 改進操作工藝； (4) 轉(zhuǎn)爐熱態(tài)噴補；(5) 激光監(jiān)測； (6) 采用濺渣護爐技術。120T 轉(zhuǎn)爐爐型示意圖120T 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭設計氧槍是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的關鍵設備，氧槍管直徑取決于轉(zhuǎn)爐大小

10、，有較規(guī)范的設定尺寸。而氧槍噴頭的形狀和孔數(shù)各異，就成為設計的重要內(nèi)容。經(jīng)多年的煉鋼實踐，收縮擴張的拉瓦爾型三孔噴頭已為許多煉鋼車間所普遍采用，而大型轉(zhuǎn)爐對4孔、5孔等多孔噴頭改善吹煉操作有更大的興趣。噴頭每個孔的氧流量從最小20Nm3/t·min到最大283Nm3/t·min，氧射流速度在457518m/s之間變化，取決于使用時的工況氧壓和噴出口面積對喉口面積之比。進行氧槍噴頭設計之前，必須十分慎重地確定氧槍噴頭設計所需要的初始數(shù)據(jù)，包括氧流量、氧氣壓力、純吹氧時間、輸氧管道的壓力范圍、熔池深度、鐵水成分等。由于一些煉鋼車間缺乏準確的計量儀表，往往給出的數(shù)據(jù)不準確。就應當

11、到冶煉現(xiàn)場去觀察具體條件，結(jié)合實踐經(jīng)驗確定出幾個最關鍵的初始數(shù)據(jù)。氧槍是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的關鍵設備.氧氣是通過形狀復雜的氧槍噴頭供給轉(zhuǎn)爐熔池進行冶煉操作的。合理的氧槍噴頭參數(shù)可以獲得最佳的冶煉操作.容易化渣.吹煉過程平穩(wěn).減少噴濺.金屬收得率高.并提高了氧氣利用率。1. 原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)爐公稱容量120t，低磷鐵水，冶煉低碳鋼；轉(zhuǎn)爐參數(shù)：爐熔比，熔池直徑D=4600mm，有效高度H內(nèi)=9960mm，熔池深度h=1460mm。2. 計算氧流量噸鋼耗氧量57m3，吹氧時間14min，則氧流量qv=57×120/14=488.57（m3/min）3. 選用噴孔參數(shù)出口馬赫數(shù)為M=2.0，采用三孔

12、拉瓦爾型噴頭，噴孔夾角為10°。4. 設計工況氧壓查等熵流表，當M=2.0時，p/p0，定P膛=1.3×105Pa,則5. 設計爐喉直徑每孔氧流量q=qv/3=488.57/3=162.86（m3/min）利用公式,令CD=0.9，T0=290K，p設×105Pa，則××求得dT =0.04m=40mm取喉口長度LT =20mm。6. 計算依據(jù)M=2.0，查等熵流表A出/A喉=1.688 d出=dT×=40×1.3=52（mm）7. 計算擴張段長度取半錐角為5°，則擴張段長度L2=68.97（mm）8. 收縮段長度

13、取收縮a收=50°，則收縮半角為25°，收縮段的長度由作圖法確定，L1=68.97mm。9. 裝配圖由上面計算出的尺寸繪制氧槍噴頭圖。120T 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭裝配圖120T 轉(zhuǎn)爐氧槍槍身設計1. 原始數(shù)據(jù)冷卻水流量qmw =120t/h，冷卻水進水速度µj=5m/s，冷卻水回水速度µp=6m/s，冷卻水噴頭處流速µh=8m/s，中心氧管內(nèi)氧氣流速µ0=50m/s，吹煉過程中水溫升t=19，其中回水溫度t2=45，進水溫度t1=19；槍身外管長Lp=12.964m，槍身中層管長Lj=13.4m，中心氧管長L0=14.76m，180

14、6;局部阻損系數(shù)=1.5。2. 中心氧管管徑的確定中心氧管管徑的公式為管內(nèi)氧氣的工況體積流量中心氧管的內(nèi)截面積中心氧管的內(nèi)徑根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標準系列產(chǎn)品規(guī)格為203mm×8mm的鋼管驗算氧氣在鋼管內(nèi)的實際流速符合要求。3. 中層套管管徑的確定環(huán)縫間隙的流通面積中層管的內(nèi)徑根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標準系列產(chǎn)品規(guī)格為245mm×7mm的鋼管。驗算實際水速4.34（m/s）符合要求。4. 外層套管管徑的確定出水通道的面積為0.006（m2）=60(cm2)外管內(nèi)徑為=0.066（m）=66（mm）根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標準系列產(chǎn)品規(guī)格為299mm

15、15;16mm的鋼管。驗算實際水速3.18（m/s）符合要求。5. 中層套管下沿至噴頭面間隙的計算該出的間隙面積為0.0045（m2）又知，故=0.0123（m）=12.3（mm）6. 氧槍總長度和行程確定根據(jù)公式氧槍總長為H槍=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800+0.800+1.000+0.500=21.908(m)式中h1氧槍最低位置至爐口距離，m；h2爐口至煙罩下沿的距離，取1.212m；h3煙罩下沿至煙道拐點的距離，取4.403m； h4煙道拐點至氧槍孔的距離，m； h5為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取0.800m；

16、 h6根據(jù)把持器下段要求決定的距離，m； h7把持器的兩個卡座中心線間的距離，m； h8根據(jù)把持器上段要求決定的距離，m。氧槍行程為H行=h1+h2+h3+h4+h5=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800=19.608(m)7. 氧槍熱平衡計算冷卻水消耗量計算105.52（m3/h）200（m3/h）qvqmw ，證明前面設計中選擇的耗水量是足夠的，也是合適的。8. 氧槍冷卻水阻力計算氧槍冷卻水系統(tǒng)是由輸水管路軟管和氧槍三部分串聯(lián)而成的。冷卻水系統(tǒng)最大阻力損失部分是氧槍，大約占總阻力損失的80%以上。利用氧槍進水管入口和回水管出口兩個平面的實際氣體的柏努力方程式，即其能量

17、平衡關系來確定氧槍冷卻水的進水壓力。設進水管入口為面，回水管出口為面，則p+Zg+= p+Zg+h失1-2式中p ，p 進出口壓力，Pa；Z ，Z 面高度，m；µj ，µp 進回水速度，m/s； 水的密度，1000kg/m3；g 重力加速度，m/s2因為Z Z ，µj µp ，p=0，所以ph失1-2 ，即氧槍冷卻水的進水壓力近似等于氧槍冷卻水的阻力損失。其阻力損失為×=283946.67+485715.45+480008×105Pa式中j p進回水管的長度，m；j p進回水管的摩擦阻力系數(shù)，j=0.036，p=0.038；j p進回

18、水管內(nèi)和底部的水速，m/s；180°局部阻力損系數(shù)，=1.5； 水的密度，1000kg/m3；dej dep進回水管的有效直徑，也叫當量直徑。dej=d2-d1，dep=d3-d2 冷卻水進水壓力p18×105Pa 。氧槍示意圖結(jié)束語12T轉(zhuǎn)爐煉鋼的設計滿足了現(xiàn)場的生產(chǎn)工藝要求。操作方式靈活，操作方式有自動、畫面手動和現(xiàn)場就地操作。發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠和可現(xiàn)場調(diào)試的優(yōu)點，給整個系統(tǒng)的穩(wěn)定給整個轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)帶來了較大的作用。畢業(yè)論文是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的120T轉(zhuǎn)爐煉鋼設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。參考文獻馮聚和，轉(zhuǎn)爐設計原理，化學工業(yè)出版社。2005（6）蔡志鵬