250噸鋼包設計

1、250噸鋼包設計鋼包是連接煉鋼和連鑄的中間容器，幾乎所有的鋼水爐外精煉過程都必須在鋼包內完成；鋼包工況的好壞既影響前道煉鋼工序的鋼水質量、爐襯壽命、生產節(jié)奏；又影響后道精煉和連鑄工序的鋼水質量、包襯壽命和生產節(jié)奏，尤其影響最終鋼材產品的內在質量和制造成本。鋼包為煉鋼生產重要設備之一，爐外精煉技術又對鋼包的使用與結構提出了更新更高的要求。鋼包的工作條件極為苛刻。內襯承受高溫鋼水的靜壓力與出鋼時的劇烈沖擊，經受急劇的機械沖刷、化學侵蝕和溫度的激冷激熱作用。隨著冶煉工藝的改進與發(fā)展，各種二次精煉（鋼包精煉）技術的應用對鋼包提出更高的要求，諸如鋼水的各種（在包中）攪拌，鋼水的各種真空處理（精煉），帶有

2、加熱功能的二次精煉方法，高堿度渣在鋼包精煉中的應用等等，使鋼水包內襯長時間與激烈運動中的高溫鋼水接觸，相互作用，鋼水包的工作條件更加復雜苛刻。為減少外表面散熱，盡量使鋼包外表面積最小即接近于球形，圓包狀內形的鋼包高寬比（砌磚后深度H和上口內徑D之比）接近于1,即口=1。為了便于H在澆注完畢時傾倒出殘余鋼水和爐渣，和清理取出冷藏的鋼與渣塊。通常又把鋼包內型做成上大下小的（倒錐度）圓錐臺形。同理，據上述原則，錐度也不宜太大，一般取15崛|3高度下降1m時，直徑縮減0.15m。作為鋼包內襯，隔熱層使用輕質粘土磚或一般標準型粘土耐火磚。工作層通常為粘土質耐火磚。為了提高其耐用性（提高使用壽命），現在耐

3、火工作層多已采用耐火度高、耐化學侵蝕性強以及具有較高時機械沖刷力的優(yōu)質耐火材料制品來代替。例如，全高鋁質耐火磚內襯，全鎂質耐火磚襯和新近發(fā)展起來的鋁鎂碳磚襯等。對某些精煉用的鋼包，為抵抗熔渣的長時間作用，有的廠家在渣線附近除加大襯磚外，還使用鎂磚和鎂銘磚修砌。鋼包的鑄口則常使用高鋁質、鎂質、鎂硅質或鐵質耐火材料制作。1、鋼包尺寸計算（1）鋼包容納鋼水量。鋼包的容量應于轉爐的最大出鋼量相匹配，設鋼包的額定容量為P（t）0一般考慮應用10%的過裝余量，則鋼包內鋼水實際容量為(2)鋼包內渣量。出鋼時一般將爐內熔渣全部或絕大部分隨鋼水水傾入鋼包。采用留渣出鋼操作者除外，但留渣出鋼操作時在鋼桶中要新加渣

4、料熔融成新渣層覆蓋。渣量一般為金屬量的35%,設計時取較大比例為15%。即渣量為：P義15%=0.15P(3)鋼包的容積。根據鋼包實際容納金屬液與熔渣量計算容積。鋼液比容取為0.14m3/t,熔渣比容取為0.28m3/t。因此，鋼與渣的總體積即鋼包容積應為：V=0.14X1.1P+0.28X0.15P=0.20P(m3),若采用D=1,錐度為15%,則H鋼包下部內徑(鋼包內空間尺寸見圖1):DH=D-15%H=0.85D圖1鋼包內空間尺寸鋼包的容積按圓錐臺計算：H_2_2V(D2Dh2DDh)12將H=D,DH=0.85D帶入上式得：V=0.637D3又因為鋼和渣體積為V=0.20P,故0.6

5、37D3=0.20P_110.20P鼻鼻D=(-)3=0.667P30.673從而可得鋼包基本尺寸與容量的關系使如下：111D=0.667P3；H=0.667P3；DH=0.567P3上面三個計算式是根據內襯厚度上下一致的情況下推出的。各部設計過程參考（鋼鐵廠設計下冊，李傳新主編P128-129）從而得到各部分參數如圖2所示。D：=I，1口LDID圖2鋼包各部分尺寸1）外殼內高Hi=H+Jd=D+0.1D=1.1D2）外殼全高H2=H+氣=1.1D+0.012D=1.112D3）外殼上部內徑D尸D+Zb=D+2M0.07D=1.14D4）外殼上部外徑D2=D+Jb+2%=1.14D+2M0.0

6、1D=1.16D5）外殼下部內徑D3=DH+2Jb=0.99D6）外殼下部外徑D4=D+2%=1.01D說明：（1）盛鋼桶磚襯厚度。盛鋼桶磚襯包含保溫層（外層）與耐火工作層（外層）,般砌筑總厚度100250mm工作層砌磚有多種型式，陳列入標準的盛鋼桶襯磚磚型外，可針對專用盛鋼桶依據其錐度、直徑、高度等參數設計專用襯磚，則砌筑工作更為方便順利，砌筑質量也較高。鋼桶桶壁厚度約等于Jb=0.07D;Jd:包壁厚度（上下一致），mmD：鋼包上部內徑，mmJb：鋼包底襯厚度,mm(Jb=0.10D)Qb：鋼包殼壁厚，mm(<Tb=0.01D)S：鋼包殼底厚，mm(ffd=0.012D)磚襯部分加厚

7、則須加以擴大修正，亦即增大值方能保證實際容積為0.20P表示為：KX0.637D3=0.20P。K為0930.96的一個系數。意義是磚襯部分加厚使容積減小了47%,為彌補容積之不足故在式中乘以系數K并得下部內徑Dh=0.85D4仃(一般。為3060mm,取仃為45mm)。0.667P1/3(0.930.96)1/30.6672501/30.941/3=4.289mDh=0.85D-4；=3.466m表1鋼包各部分尺寸值參數名稱數值(mm)參數名稱數值(mm)D4289H4289口4889H4718D24975H24769D34246Jd429D4332Jb3000rd510rb43上述鋼包設計

8、的凈空高度為300400mm,為了適應現代真空冶煉的需要通常增大鋼包的凈空高度。RH要求鋼包的凈空達400mm以上即可。本設計中取鋼包的凈空高度為800mm從而得到鋼包的各部分尺寸如下表2所示表2改進后鋼包各部分的值參數名稱數值(mm)參數名稱數值(mm)D4289+120H4289+800口4889+137H4718+8004975+139乂4769+800Q4246+119Jd429D4332+121Jb300551%432、鋼包質量鋼包質量的精確計算須完成外殼、吊掛耳抽、支撐腿及滑動水口等結構計算后，根據詳細圖紙進行計算，但由上述已經確定的主要尺寸參數與選材亦可以較粗略地算出鋼包的質量。

9、(1)包襯質量。磚襯總體積體積與總質量為：桶壁磚襯體積為：:=D_22_2_2_23Vb=(1.14D)(0.99D)0.99D1.14D-D-(0.85D)0.85D=0.219D12桶底磚襯體積為：二(0.99D)24_30.1D=0.077D磚襯總體積：V襯=0.219D30.077D3=0.296D3磚襯總質量(現取平均密度約1.81t/m3計算)33333W襯=0.219D0.077D1.81=0.396D0.139D=0.535D(2)外殼鋼板質量2桶底鋼板體積：-(-)-0.012D=0.01D3桶壁鋼板體積：2(16D1.01D)1.115D0.01D=0.039D3外殼鋼板質

10、量：W殼=0.0390.01D37.85=0.384D3(3)空鋼包質量1W1=亞襯+M=0.919D3,將式D=0.667P號代入得：W-0.273P即空盛鋼桶質量約為鋼桶額定容量值的2728%。考慮到其它未計入的鋼結構件與耐火磚(塞仔磚或滑板)質量，應增加約10%,則空桶質量為額定容量值的3031%。W=(0.30.31)P(取為30%W1=0.3X250=75(t)(4)裝滿鋼水與熔渣后的總質量。鋼包容量按過裝10%+算，渣量為金屬量15%計算，則裝滿鋼水和渣后的質量為：W2=1.1P0.165P0.273P=1.538P=1.538X250=384.5t因此，在選用澆注起重機時，具起重

11、容量應大于W2加門形吊鉤的質量。門形吊鉤有固定在盛鋼桶上(與耳鈾餃接)和脫鉤式兩種，均須計入起重總量。3鋼包重心計算計算鋼包的重心是為了確定鋼包耳軸的高低位置，使裝滿鋼水與熔渣的鋼包吊運與澆注過程穩(wěn)定，無傾翻的危險；又要使其在傾倒出殘鋼與鋼水時不需太費力。計算重心是采用力學常規(guī)的計算方法。對于盛鋼桶而言，如簡化不計澆注操作機構(塞桿或滑動鑄口)的質量，即忽略它們在盛鋼桶上所引起的重心偏移，則可視盛鋼桶桶體，內襯及鋼水、熔渣是圍繞鉛垂軸線完全對稱的。故計算重心只考慮堅直方向的距離即可以了。(1)鋼桶桶壁磚襯的重心點由計算可得桶壁磚襯重心距上口為：y01=0.487D盛鋼桶底磚襯的重心點由計算可得

12、桶底磚襯重心距上口為：汝=1.05D(3)外殼側壁之重心點由計算可得外殼側壁重心距上口為y03=0.537D底殼的重心點由計算可得底殼重心距上口為yo4-1.106D(5)渣層的重心點由計算可得渣層重心距上口為y05=0.099D(6)盛鋼桶內金屬的重心點由計算可得盛鋼桶內金屬重心距上口為y06=0.581D(7)總重心。已知盛鋼桶各部分重心的所有數據，總重心就可以求出。因盛鋼桶是對稱的，所有重心都在對稱袖上，根據合力靜力矩等于合力靜力矩之和的原理，可列出下列方程式：W0y0-W01y01W02y02W03y03.W0my0mW0=W2=1.538P裝滿鋼水的盛鋼桶質量：W2=1.5383.365D3車風水量：1.1P=1.13.365D3=3.702D3化簡得:2.795y0-5.175D=0.54Dy0=0.54X4.289=2.316m同時，為了使盛鋼桶穩(wěn)定，必須使耳軸中心線與盛鋼桶上緣的距離小于0.54D。同樣計算方法，可