150T轉(zhuǎn)爐課程設(shè)計(jì)說明書(共26頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上內(nèi)蒙古科技大學(xué)冶金工程課程設(shè)計(jì)說明書150t氧氣轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)學(xué)生姓名班級學(xué)號指導(dǎo)老師冶金工程學(xué)院年 月 日目 錄1 轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡計(jì)算-11.1 原始數(shù)據(jù)選取-11.2 未加廢鋼和合金的物料平衡計(jì)算-31.3 熱平衡計(jì)算-91.4 加廢鋼和合金的物料平計(jì)算-122 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)-152.1 轉(zhuǎn)爐爐型選擇-152.2 轉(zhuǎn)爐爐容比與高寬比-152.3 轉(zhuǎn)爐主要尺寸確定-152.4 轉(zhuǎn)爐爐體結(jié)構(gòu)圖-18參考文獻(xiàn)-21 轉(zhuǎn)爐物料平衡與熱平衡計(jì)算物料平衡是計(jì)算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中加入爐內(nèi)與參與煉鋼的全部物料（如鐵水、廢鋼、氧氣、冷卻劑、渣料、合金添加劑、被侵蝕的爐襯等）和煉鋼過程的

2、產(chǎn)物（如鋼水、爐渣、爐氣、煙塵等）之間的平衡關(guān)系。熱平衡是計(jì)算轉(zhuǎn)爐煉鋼過程的熱量收入（如鐵水物理熱、化學(xué)熱）和熱量支出（如鋼水、爐渣、爐氣的物理熱、冷卻劑溶化和分解熱）之間的平衡關(guān)系。下面我以Q235鋼為例，其規(guī)格成分為（%）：C 0.140.22，Si 0.120.30，Mn 0.400.65，P0.045,S0.0501.1 原始數(shù)據(jù)的選取 1.1.1 原材料成分（表1-1表1-5）表1-1 鐵水、廢鋼成分（%）成分含量CSiMnPS鋼種Q235設(shè)定值0.170.220.40P0.045,S0.050鐵水3.920.60.40.0750.04廢鋼0.180.220.500.0300.030

3、終點(diǎn)鋼水0.10痕跡0.120.00750.024注：C和Si按實(shí)際上生產(chǎn)選??；MnPS分別按鐵水中相應(yīng)成分的30%，10%，60%留在鋼水中設(shè)定 表1-2 渣料和爐襯（原材料）材料成分（%）種類CaOSiO2MgOAl2O3SPCaF2FeOFe2O3燒減H2OC石灰902.31.61.240.084.78礦石1.05.00.471.00.0328.563.70.3螢石5.490.633.540.040.5887.32.42白云石53.10.4528.62.050.010.1215.67爐襯1.402.0078.800.500.501.815 表1-3 鐵合金成分（分子）及其回收率（分母）項(xiàng)

4、目CSiMnAlPSFe硅鐵-73.00/750.50/802.50/00.05/1000.03/10023.92/100錳鐵6.60/900.50/7567.8/80-0.23/1000.13/10024.74/100 1-4假設(shè)條件(工藝參數(shù)設(shè)定值)名稱參數(shù)名稱參數(shù)終渣堿度螢石加入量白云石加入量噴濺鐵損爐襯蝕損量礦石加入量爐氣中自由氧含量氣化去硫量金屬中C氧化產(chǎn)物%CaO/%SiO2=3.8為鐵水量的0.25%為鐵水量的2.5%鐵水量的1%鐵水的0.3%，爐齡>2000鐵水量的0.5%0.5%（體積比）占總的三分之一90%氧化為CO,10%氧化為CO2渣中鐵損煙塵量氧氣純度廢鋼量終渣

5、w（FeO）按w(Fe2O3)=1.35w(FeO)折算為渣量的6%為鐵水量的1.5%。其中（FeO75%,Fe2O320%）99.6%，N2為0.4%又熱平衡計(jì)算確定，結(jié)果為鐵水量的13.35%，即廢鋼比為11.78%15%，而。1.2冶煉鋼種及規(guī)格成分 要求冶煉低碳鋼，以Q235鋼為例，其規(guī)格成分為（%）：C 0.140.22，Si 0.120.30，Mn 0.400.65，P0.045,S0.0501.2 未加廢鋼和合金的物料平衡計(jì)算物料平衡基本項(xiàng)目：（1） 收入項(xiàng)：鐵水、廢鋼、溶劑（石灰、螢石、白云石）、氧氣、爐襯蝕損、鐵合金。（2） 支出項(xiàng)：鋼水、爐渣、煙塵、渣中鐵珠、爐氣、噴濺。1

6、.2.1 渣量及其成分計(jì)算根據(jù)鐵水、渣料質(zhì)量及其冶煉鋼種的要求，采用單渣法操作。為了簡化運(yùn)算，以100 kg鐵水為計(jì)算基礎(chǔ)。（1） 鐵水中元素氧化量（表1-6）氧化量=元素在鐵水中的含量 元素在鋼水中的含量表1-6 鐵水中的元素氧化量 元素/%項(xiàng)目CSiMnPS鐵水3.920.60.40.0750.04鋼水0.1400.1360.00750.0256氧化量3.780.60.2640.06750.0144由表1-6知：脫磷率 = 0.0675 / 0.075 ×100% =90%； 脫硫率 =0.0144 /0.04 ×100% =36%； 鋼中殘錳量 =0.136 /0.4

7、×100% =34%. (2) 各元素耗氧量及氧化產(chǎn)物量（表1-7）表1-7 鐵水中元素氧化量、氧化產(chǎn)物量元素反應(yīng)元素氧化量/Kg耗氧量/kg產(chǎn)物量/kgCC+1/2O2=CO3.78×90%=3.4023.402×16/12=4.5363.402×28/12=7.938CC+O2=CO23.78×10%=0.3780.378×32/12=1.0080.378×44/12=1.386SiSi+O2=SiO20.60.6×32/28=0.6860.6×60/28=1.286MnMn+1/2O2=MnO 0.

8、2640.264×16/55=0.07680.264×71/55=0.341P2P+5/2O2=P2O5 0.06750.0675×80/62=0.0870.0675×142/62=0.154SS+O2=SO20.0144×1/3=0.00430.0043×32/32=0.00430.0043×64/32=0.0086SS+(CaO)=(CaS)+O0.0144×2/3=0.00960.0096×（-16/32）=-0.0048(2)0.0096×72/32=0.0216FeFe+1/2O2=F

9、eO0.701×56/72= 0.5450.701×16/72= 0.1560.701FeFe+3/2O2=Fe2O30.186×112/16= 1.3020.186×48/160= 0.0560.186總計(jì)6.5726.605注意*：1.假定爐內(nèi)氣化脫硫1/3；鐵的氧化由表1-13得出。 (2).由CaO還原出的氧量；消耗的CaO量=0.0096×56/32=0.0168 kg(3) 渣料的加入量 1) 螢石加入量 ：在本設(shè)計(jì)中，取螢石加入量為：100×0.25%=0.25 kg，其成分質(zhì)量計(jì)算見表1-9. (質(zhì)量計(jì)算中各成分質(zhì)量百

10、分?jǐn)?shù)見表1-2)表1-9 螢石加入量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgCaF20.25×87.3% = 0.218MgO0.25×0.63% = 0.002SiO20.25×5.49% =0.0140.25×0.58% = 0.001Al2O30.25×3.54% = 0.009S0.25×0.04%0.000(忽略)H2O0.25×2.42% = 0.011其中： 2P+5/2O2=P2O5(P2O5)生成量 = 0.001×142/62 = 0.002 kg 3) 白云石加入量 ：為了提高轉(zhuǎn)爐壽命，采用白云石造

11、渣，根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐的經(jīng)驗(yàn)，在本設(shè)計(jì)中為：100×2.5%= 2.5 kg，其成分質(zhì)量計(jì)算見表1-10。(質(zhì)量計(jì)算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表1-2) 表1-10 生白云石加入量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgCaO2.5×53.1% = 1.328MgO2.5×28.6% = 0.715SiO22.5×0.45% = 0.011燒減2.5×15.67% =0.392Al2O32.5×2.05% = 0.051P2.5×0.12%=0.003S2.5×0.01%=0.000(忽略)其中：燒減是白云石中分解產(chǎn)生的氣體。 4

12、）爐襯侵蝕量：轉(zhuǎn)爐爐襯在爐渣作用下，將被侵蝕和沖刷進(jìn)入渣中，本設(shè)計(jì)中取鐵水量的0.3%，即100×0.3% = 0.3 kg ,其成分質(zhì)量計(jì)算見表1-11. (質(zhì)量計(jì)算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表1-2)表1-11 爐襯侵蝕量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgCaO0.3×1.4% = 0.0042SiO20.3×2.0% = 0.006MgO0.3×78.8% = 0.2364C0.3×15% = 0.045Al2O30.3×0.5% = 0.002Fe2O30.3×0.5%=0.002 其中： 爐襯中碳的氧化與金屬中氧化生成的

13、CO和CO2比例相同。即：C+1/2O2=CO：氧化產(chǎn)物CO量為：0.045×90%×28/12 =0.0945kg 耗氧量為：0.045×90%×16/12 = 0.054kgC+O2=CO2：氧化產(chǎn)物CO2量為：0.045×10%×44/12 = 0.0165kg 耗氧量為：0.0165×32/44 = 0.012kg共消耗氧量=0.054+0.012 = 0.066kg 礦石侵蝕量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgCaO0.5×1.0% = 0.005SiO20.5×5.0% = 0.025MgO0

14、.5×0.47% = 0.002S0.03×15% = 0.005Al2O30.5×1.0% = 0.005Fe2O30.5×63.7%=0.319FeO0.5×28.5=0.143H2O0.5×0.3=0.002 5) 石灰加入量：根據(jù)鐵水成分，取終渣堿度R=3.8，石灰加入量計(jì)算如下：(SiO2)=鐵水Si生成（SiO2）+ 爐襯、白云石、螢石、礦石帶入的（SiO2） =1.286 + 0.006 + 0.011 + 0.014+0.025 =1.342kg(CaO)=白云石、爐襯、礦石帶入（CaO） 鐵水、礦石中S消耗CaO量

15、=1.328 + 0.0042 +0.005 0.0168-0.005×56/32=1.312kg石灰加入量 = w(SiO2)×R - w(CaO)/wCaO有效×100% = （1.342×3.8 1.312）/(90% 3.8×2.3%) ×100%= 4.66 kg注意：wCaO有效=w(CaO石灰)-R×w (SiO2石灰) 其成分質(zhì)量計(jì)算見表1-12. (質(zhì)量計(jì)算中各成分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表1-2)表1-12 石灰加入量及成分成分質(zhì)量/kg成分質(zhì)量/kgCaO4.66×90% = 4.194SiO24.66&

16、#215;2.3% = 0.107MgO4.66×1.6% = 0.075S4.66×0.08% = 0.0037Al2O34.66×1.24% = 0.058燒減4.66×4.78% = 0.223其中： S+(CaO)=(CaS)+O生成的(CaS) = 0.0037×72/32 = 0.008 kg6) 渣中的鐵氧化物：對于冶煉Q235鋼，根據(jù)已投產(chǎn)轉(zhuǎn)爐渣中含（FeO）量，?。‵eO）= 8.25%，（Fe2O3）= 5%。7）終渣總量及成分：根據(jù)表1-7表1-12中的數(shù)據(jù)，確定終渣總量及成分，見表1-13，若不計(jì)（FeO）、（Fe2O3

17、），由表1-13中可得：CaO+MgO+SiO2+P2O5+MnO+Al2O3+CaF2+CaS=5.531+1.03+1.449+0.156+0.341+0.125+0.218+0.023=8.873kg已知（FeO）= 8.25% ,(Fe2O3）= 5%，則其余渣應(yīng)占渣量總數(shù)的86.75%。故總渣量為8.873/86.75% = 10.228 kg 由此可知：（FeO）= 10.228× 8.25% = 0.844 kg, （Fe2O3）= 10.228 × 5% = 0.511kg。 由于礦石和爐襯中帶入部分（FeO）和（Fe2O3），其含量參見表1-2和1-10，

18、實(shí)際鐵氧化物為：（FeO）= 0.844 0.143 = 0.701 kg ；其值列入表1-7.（Fe2O3）= 0.507 0.319 0.002= 0.186 kg .其值列入表1-7表1-13 終渣總量及成分成分氧化產(chǎn)物/kg石灰/kg礦石/kg白云石/kg爐襯/kg螢石/kg總計(jì)/kgCaO4.1940.0051.3280.0045.531MgO0.0750.0020.7150.2360.0021.03SiO21.2860.1070.0250.0110.0060.0141.449P2O50.1540.0020.156MnO0.3410.341Al2O30.0580.00500510.0

19、020.0090.125CaF20.2180.218CaS0.01350.0080.0010.023FeO0.8370.1430.980Fe2O30.5070.3190.0020.828總計(jì)10.681 冶煉中的吹損計(jì)算1.2.2根據(jù)假設(shè)條件，渣中鐵珠量為渣量的6%，噴濺損失為鐵水量的1%，煙塵損失為鐵水量的1.5%。故可得到：渣中鐵珠量 = 10.681 × 6% = 0.64 kg噴濺損失量 = 100 × 1% = 1.0 kg煙塵鐵損失量 = 100 × 1.5%×（75%×56/72 + 20%×112/160）= 1.08

20、5 kg元素氧化損失 =6.572 kg （見表1-7）吹損總量 = 0.64+ 1.0 + 1.085 + 6.572 = 9.297 kg 鋼水量 = 100 9.297 = 90.703 kg .1.2.3 氧氣消耗量計(jì)算1）元素氧化耗氧 =6.605 kg（見表1-7）；2）煙塵鐵氧化耗氧 =100×1.5%（75%×16/72 + 20%×48/160）= 0.341 kg；3) 爐襯中碳氧化耗氧 = 0.066kg（見表1-10下）。4）爐氣自由氧含量=0.054kg故總耗氧量 = 6.605 + 0.341 + 0.066 +0.054 = 7.06

21、6 kg.換算為標(biāo)準(zhǔn)體積為：7.066×22.4/32 = 4.946 m3 即冶煉100 kg 鐵水需要4.901氧氣。取氧氣利用率為80%，則冶煉1 t 鐵水的實(shí)際供氧量為： 4.946/80%×10 = 61.83m3 /t由于氧氣不純，含有0.4%的氮?dú)?，故供氧時(shí)帶入的氮?dú)鉃椋?7.066× 0.4% = 0.028 kg其體積量為：0.028 ×22.4/28 = 0.023 m3，則冶煉 1 t 鐵水將會帶入0.23 m3的氮?dú)狻?.2.4 爐氣量及成分計(jì)算 爐內(nèi)產(chǎn)生的爐氣由CO、CO2、SO2、H2O、N2和自由 O2 組成。其中：CO來源

22、于鐵水和爐襯中的碳氧化；CO2來源于鐵水、爐襯中碳氧化，以及白云石和石灰石中的燒減量；SO2來源于鐵水中硫氧化；H2O來源于礦石和螢石中；N2來源于供氧時(shí)被帶入。自由O2約占爐氣總量的0.5%，即以上氣體占爐氣總量的99.5%，則爐氣總體積V為：V=Vg+0.5%V+1/99.6(22.4/32Gs+0.5%V-Vx) V= 99.6Vg+0.7Gs-Vx/99.1=7.559 m3式中 Vg-CO、CO2、SO2 和H2O各組分總體積，m3 。本計(jì)算中，其值為8.033×22.4/28 +2.018×22.4/44+0.009×22.4/64+0.013

23、5;22.4/18=7.472 m3 Gs-不計(jì)自由O2 的消耗量，kg。本計(jì)算中，其值為7.012kg(如上) Vx-鐵水與石灰中的S與CaO反應(yīng)還原出的氧量，其質(zhì)量為0.007kg。 0.5%-爐氣中的自由氧含量。 99.6-由氧氣純度為99.6%轉(zhuǎn)換得來。自由O2量為 7. 559 ×0.5% = 0.038 m3，其質(zhì)量為0.038×32/22.4 = 0.054 kg表1-14 爐氣量及成分7.439成分質(zhì)量/kg體積/ m3體積/%CO7.938+0.095= 8.0338.033×22.4/28 =6.42685.43CO21.386+0.0165+

24、0.392+0.223=2.0182.018×22.4/44 = 1.02713.51SO20.0090.009×22.4/64 =0.003150.04H2O0.002 + 0.011 = 0.0130.013×22.4/18 = 0.01620.22N20.0280.0230.31O20.0540.0380.49總計(jì)10.0217.4391001.2.5 未加廢鋼和合金時(shí)的物料平衡表把以上各種物質(zhì)的總收入和總支出匯總起來，得到未加合金時(shí)的物料平衡表1-15.表1-15 未加廢鋼和合金時(shí)的物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/kg%項(xiàng)目質(zhì)量/kg%鐵水10086.67鋼水

25、90.70379.11石灰4.662.54爐渣10.6818.82白云石2.52.60爐氣10.0219.11螢石0.250.35煙塵1.501.39爐襯0.30.43噴濺1.00.87氧氣7.0666.44鐵珠0.640.70總計(jì)114.776100總計(jì)114.545100計(jì)算誤差 = （收入項(xiàng) 支出項(xiàng)）/收入項(xiàng)×100% = （114.776-114.545）/114.776×100% =0.2% 1.3 熱平衡計(jì)算 計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)有：各種入爐料及產(chǎn)物的溫度（表1-16）；物料平均熱熔（表1-17）；反應(yīng)熱效應(yīng)（1-18），熔入鐵水中的元素對鐵熔點(diǎn)的降低值（1-19）

26、 入爐料及產(chǎn)物的溫度設(shè)定值（表1-16）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/C12502525與鐵水相同14501450 注意：純鐵熔點(diǎn)1536 表1-17 各材料的熱容（kJ/kg.K）項(xiàng)目固態(tài)平均熱容熔化潛熱液（氣）態(tài)平均熱容生鐵0.7452180.837鋼0.6992720.837爐渣2091.248爐氣1.137煙塵0.996209礦石1.047209 表1-18 反應(yīng)熱效應(yīng)（25）元素反 應(yīng)反應(yīng)熱/kJ·kg-1元素C C+1/2O2=CO-11639C C+O2=CO2-34834Si Si+O2=SiO2-29202P2P+5/2O2=P2O5-18980

27、Mn Mn+1/2O2=MnO-6594Fe Fe+1/2O2=FeO-4250Fe Fe+3/2O2=Fe2O3-6460SiO2SiO2+2CaO=2CaOSiO2-1620P205P2O5+4CaO=4CaO P2O5-4880熔入鐵水中的元素對鐵熔點(diǎn)的降低值（1-19）元素CSiMnPSAlCrNHO在鐵水中極限溶解度/% 5.4118.5無限2.80.1835無限溶入1%元素使鐵熔點(diǎn)降低值/65707580859010085302531.5N，H，O溶入使鐵熔點(diǎn)的降低值適用含量范圍/%<11.02.02.53.03.54.03150.70.081181.3.1 熱收入 熱收入主

28、要是鐵水的物理熱和元素氧化的化學(xué)熱。（1） 鐵水物理熱鐵水凝固溫度Tf可用表達(dá)式Tf = （1539 %iTi4）計(jì)算，即Tf = 1536 （100×3.92 + 8×0.6+ 5×0.4 + 30×0.075 + 25×0.04） 6=1140鐵水物理熱Q物 = CsTf + Qf + Cl( T Tf ) = 100×0.745×(1140 25) + 218+ 0.837×（1250 1140） = .5 kJ注：式中%i-鐵水中元素含量； Ti - 1%的元素使純鐵凝固溫度的降低值，參考高澤平煉鋼工藝學(xué)表

29、8-20 Cs、Cl - 分別為液態(tài)、固態(tài)的熱容量，kJ/kg K，參考表1-3； Tf、T - 分別為冷卻劑（生鐵）的熔點(diǎn)和熔池溫度，K，Tf見表1-3.（2） 鐵水中元素氧化放熱和成渣熱 根據(jù)表1-18、表1-7、表1-12數(shù)據(jù)計(jì)算如下：C+1/2O2=CO 3.402 ×11639 = 39595.88 kJC+O2=CO2 0.378 ×34834 = 13167.25 kJSi+O2=SiO2 0.6 ×29202 = 17521.2 kJMn+1/2O2=MnO 0.264 ×6594 =1740.82 kJ2P+5/2O2=P2O5 0.0

30、675 ×18980 = 1281.15 kJ Fe+1/2O2=FeO 0.54 × 4250 = 2295 kJFe+3/2O2=Fe2O3 1.302 × 6460 = 8410.92 kJSiO2+2CaO=2CaOSiO2 1.424×1620= 771.04kJP2O5+4CaO=4CaO P2O5 0.158 × 4880 =2306.88J 總計(jì) 87090.14 kJ（3） 煙塵氧化放熱 1.5×（75%×56/72×4250 + 20%×112/160×6460）= 5075

31、.35 kJ(4) 爐襯中碳氧化放熱 0.3×1.2%（90%×11639 + 10%×34834）= 50.25 kJ 因此，爐內(nèi)熱收入總量為： .5 + 87090.14 + 5075.35 + 50.25 = .24 kJ1.3.2 熱支出（1）鋼水物理熱鋼水熔點(diǎn)Tf = 1536（65×0.15 +5×0.136 +30×0.0075 + 25×0.0256）6 = 1531 取鋼水過熱度為70，澆注過程溫降為50，出鋼、吹氬、運(yùn)輸、鎮(zhèn)靜過程溫降為50。則出鋼溫度為：T = 1531 + 70 + 50 + 50 =

32、 1701 鋼水物理熱=9 0.377 ×0.699×（1531 25）+ 272 + 0.837×（17011531）= .6kJ(2) 爐渣物理熱計(jì)算時(shí)取爐渣終點(diǎn)溫度與鋼水溫度相同。爐渣物理熱 = 10.681×1.248×（1701 - 25）+ 209 = 24573.22kJ?3) 礦石分解熱(礦石不算)1.047×（29.4%×56/72×5020 + 61.8%×112/160×6670+209）=4242.5 kJ(4) 煙塵物理熱 = 1.5×0.996×(

33、1450 25) + 209 = 2442.45kJ（5）爐氣物理熱 = 10.021×1.137×（1450 - 25）= 16236.27kJ(6) 渣中鐵珠物理熱 = 0.64×0.745×(1520 - 25) + 218 + 0.837×（1701 - 1520） = 949.30 kJ(7) 噴濺金屬物理熱 = 1×0.699×(1520 25) + 272 + 0.837×(1701 - 1520) = 1468.5 kJ(8) 吹煉熱損失 吹煉過程熱損失包括爐體和爐口的熱輻射、對流、和傳導(dǎo)傳熱、冷卻

34、水帶走熱等。在本設(shè)計(jì)中，取吹煉熱損失為熱量總收入的5%，所以吹煉過程熱損失為： .24×5% = 10314.5 kJ（9）廢鋼耗熱總的熱收入減去熱支出，得到的富余熱量用加入廢鋼來調(diào)節(jié)。富余熱量 =.24-（.6+24573.2+ 2442.45+16236.27+949.3+ 1468.5+10314.5）= 17724.42 kJ1千克廢鋼熔化耗熱 = 1×0.699×(1520 - 25) + 272 + 0.837×(1701 - 1520) = 1475.02 kJ則廢鋼加入量 = 17724.42/1475.02= 12.02 kg1.3.3

35、 熱平衡表把全部熱收入和熱支出匯總，得到熱平衡表1-16熱平衡表1-16熱收入熱支出項(xiàng)目熱量/kJ%項(xiàng)目熱量/kJ%鐵水物理熱.556.48鋼水物理熱.660.90元素放熱和成渣熱87090.1440.25爐渣物理熱24573.2211.30C52763.1326.63煙塵物理熱2442.451.29Si17521.26.99爐氣物理熱16236.278.39Mn1740.821.14鐵珠物理熱949.300.58P1281.151.26噴濺物理熱1468.50.72Fe10705.922.10吹煉熱損10314.57.50SiO2771.041.34廢鋼熔化熱17724.47.23P2O52

36、306.880.78煙塵氧化放熱5075.353.11爐襯碳放熱50.250.16共計(jì).24100共計(jì).24100熱效率 =(鋼水物理熱 + 爐渣物理熱 + 廢鋼熔化熱)/熱收入×100% =（.6 + 24573.22 + 17724.4）/.24×100% = 84.77%若不計(jì)算爐渣帶走的熱量時(shí)：熱效率1.4 加廢鋼和合金化后的物料平衡 先根據(jù)鋼種成分設(shè)定值和鐵合金成分及其收得率，計(jì)算出所加入的錳鐵和硅鐵的加入量，在計(jì)算其元素的燒損量。再將所有結(jié)果與表1-15歸類合并，即可得到總的物料平衡表。（1） 加廢鋼 如1.3.3計(jì)算得到冶煉100 kg鐵水需要加廢鋼12.02

37、kg。（2） 加合金 錳鐵加入量 = 鋼水量×（W鋼種 - W終點(diǎn)）/(錳鐵含錳量×回收率) =90.703× （0.5% - 0.12%）/(67.8% ×80%) = 0.64 kg硅鐵加入量 = （WSi鋼種 - WSi終點(diǎn)）×加錳鐵后的鋼水量 錳鐵中含硅量÷(硅鐵含硅量×回收率) = 0.22% ×（90.703 + 0.64）- 0.5%×0.64×75%/73%×75% = 0.36 kg鐵合金中元素的燒損量和產(chǎn)物量列于表1-17中表1-17 鐵合金中元素?zé)龘p量及產(chǎn)物量類別

38、元素?zé)龘p量/kg脫氧量/kg成渣量/kg爐氣量/kg入鋼量/kg錳鐵C0.64×6.6%×10% = 0.0040.0100.0150. 64×6.6%×90% = 0.038Mn0.64×67.8%×20% = 0.0870.0250.1120. 64×67.8%×80%=0.347Si0.64×0.5%×25% = 0.0010.0010.0020. 64×0.5%×75% = 0.002P0. 64×0.23% = 0.001S0. 64×0.13%

39、 = 0.001Fe0. 64×24.74% = 0.158合計(jì) 0.0920.0360.1140.0150.546硅鐵Al0. 36×2.5%×10% = 0.00090.0010.0005Mn0. 36×0.5%×20% = 0.00040.00010.00050. 36×0.5%×80% = 0.001Si0. 36×73%×25% =0.06570.0750.1410. 36×73%×75% = 0.197P0.36×0.05% = 0.0002（舍）S0. 36&#

40、215;0.03% =0.0001（舍）Fe0. 36×23.92% = 0.086合計(jì)0.0670.0760.284總計(jì) 0.1590.1120.2550.0150.83注：表中脫氧量、成渣量、爐氣量的計(jì)算方法和前面一樣。加合金后鋼水成分如下：W(C) = 0.14% + 0.031/(90.703 + 0.83) ×100% = 0.17% ；W(Si) = (0.002 + 0.197) /(90.703 + 83) ×100% = 0.22% ；W(Mn) = 0.136% + (0.347+ 0.001) /(90.703 + 0.83) ×1

41、00% = 0.38% =0.4%；W(P) = 0.0075 + 0.001/(90.703 + 0.83) ×100% = 0.01% ；W(S) = 0.0256 + 0.001/(90.703 + 0.83) ×100% = 0.029% .對比1.1.3冶煉鋼種及規(guī)格成分，以上結(jié)果滿足設(shè)定要求。根據(jù)以上結(jié)果作出冶煉100 kg鐵水的總物料平衡表，如表1-18所示表1-18 總物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/kg%項(xiàng)目質(zhì)量/kg%鐵水87.9879.16鋼水90.703+0.83=91.53380.77廢鋼12.028.07爐渣10.681+0.255 = 10.936

42、8.21石灰2.932.32爐氣10.021+0.015 = 10.0368.32螢石0.40.32煙塵1.51.27白云石302.37噴濺1.00.79爐襯0.50.40鐵珠0.640.64氧氣7.0665.88錳鐵0.640.41硅鐵0.360.19 礦石 0.5 0.10合計(jì)115.376100合計(jì)115.645100計(jì)算誤差 = （115.376 115.645）/115.376 ×100% = -0.2%2 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)爐是轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的核心設(shè)備。轉(zhuǎn)爐爐型及其主要參數(shù)對轉(zhuǎn)爐煉鋼的生產(chǎn)率、金屬收得率、爐齡等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有直接的影響，其設(shè)計(jì)是否合理也關(guān)系到冶煉工藝能否順利進(jìn)行

43、，車間主廠房高度和轉(zhuǎn)爐配套的其他相關(guān)設(shè)備的選型。2.1 爐型的選擇本設(shè)計(jì)為150t的中型轉(zhuǎn)爐，選用筒球型轉(zhuǎn)爐。2.2 爐容比與高寬比2.2.1 爐容比（V/T , ）爐容比是轉(zhuǎn)爐有效容積與公容量的比值，主要與供氧強(qiáng)度有關(guān)，本設(shè)計(jì)選取爐容比為0.932.2.2 高寬比 高寬比是指轉(zhuǎn)爐爐殼總高度與爐殼外徑的比值，是作為爐型設(shè)計(jì)的校核數(shù)據(jù)。在1.25-1.45之間。2.3 轉(zhuǎn)爐主要尺寸的確定 2.3.1 熔池尺寸（1）熔池直徑D熔池直徑是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)金屬液面的直徑?？筛鶕?jù)公式求得，其中：G 新爐金屬裝入量，t；（取公稱容量）t 吹氧時(shí)間，min，取16minK比例系數(shù)，取1.70則熔池直徑

44、1.7×（150÷16）5.21m熔池深度是指轉(zhuǎn)爐熔池在平靜狀態(tài)時(shí)，從金屬液面到爐底的深度。對于筒球型熔池，取球缺體半徑R = 1.1D = 5726mm，此時(shí)熔池體積與熔池直徑存在如下關(guān)系：，即。熔池體積 = 裝入量/比重 =150/5.0 = 30則熔池深度（30+0.046×5.213）/（0.790×5.212）1.70m2.3.2 爐帽尺寸（1） 爐帽傾角傾角過小，爐帽內(nèi)襯不穩(wěn)定，容易倒塌；過大則出鋼時(shí)容易鋼渣混出和從爐口大量流渣。在本設(shè)計(jì)中取 = 60°.（2） 爐口直徑d0本設(shè)計(jì)中取爐口直徑為熔池直徑的48%，即d0 = 5.21

45、×48% = 2.5m =2500mm(3) 爐帽高度H帽取爐口上部直線段高度H口 = 350 mm，則爐帽高度為：H帽 = = 1/2（5.21 2.5）tan60°+ 0.35 = 2.70m2.3.3 爐身尺寸（1） 爐身直徑轉(zhuǎn)爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。其直徑與熔池直徑一致，即為D。（2） 爐身高度H身H身 = 式中 、 、分別為爐身、爐帽、熔池的容積。其中： = 轉(zhuǎn)爐有效容積，為、 、三者之和，取決于容量和爐容比。 = 爐容比×G。根據(jù)已得的數(shù)據(jù)，則有： = 爐容比×G = 0.93×150 =140 =0.262（2

46、.70-0.35）（5.212 +5.21×2.5+2.52）+0.785×2.52 × 0.35 = 30.30 由此，則有爐身高度為：H身 = = 3.74m = 3740 mm2.3.4 出鋼口尺寸出鋼口內(nèi)口一般設(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。（1） 出鋼口中心線水平傾角 為了縮短出鋼口長度，以利于維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉(zhuǎn)爐出鋼口中心線水平傾角趨于減小，本設(shè)計(jì)中取 = 20°.(2) 出鋼口直徑d出出鋼口直徑?jīng)Q定出鋼時(shí)間，因此隨爐子容量而定?？捎萌缦陆?jīng)驗(yàn)公式確定： = =18.042 cm式中 G轉(zhuǎn)爐

47、公稱容量，t 。則在本設(shè)計(jì)中，出鋼口直徑為： = 0.18m (3) 出鋼口襯磚外徑和出鋼口長度取出鋼口襯磚外徑為出鋼口直徑的6倍，即為：0.18×6 = 1.08m取出鋼口長度為其直徑的7倍，即為：0.18×7 =1.26m(4)驗(yàn)算高徑比 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3.74+1.7+2.7+0.62+0.078.806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×25.21+0.130+0.750+0.130+0.650+0.01×2所以7.01m 8.806/7.01=1.26 因1.25< 1.26

48、 <1.45所以符合要求的范圍。由上述數(shù)據(jù)可畫出轉(zhuǎn)爐爐型圖。2.3.4 爐襯爐襯材質(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%；瀝青或樹脂結(jié)合的白云石碳磚，含碳量為715%；瀝青或樹脂結(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、填充層和工作層組成，也有的轉(zhuǎn)爐不設(shè)填充層。在本設(shè)計(jì)中不設(shè)填充層。永久層緊貼爐殼，修爐時(shí)不予拆除。其主要作用是保護(hù)爐殼，用鎂磚砌筑。工作層是與金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，工作條件苛刻，設(shè)計(jì)中用鎂碳磚砌筑。各層厚度參考高澤平煉鋼設(shè)備及車間設(shè)計(jì)表3-1，設(shè)計(jì)中取值見表2-1：表2-1 轉(zhuǎn)爐爐襯厚度取值爐襯各部分名稱厚度取值/mm爐 帽永久層140工作層600 爐身（加料側(cè)）永久層130工作層750爐身（出鋼側(cè)）永久層130工作層650爐 底永久層400工作層6202.3.6 爐殼爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成，常用材質(zhì)有16Mn 、15MnTi 、14MnNb等，爐殼的材質(zhì)力求抗蠕變強(qiáng)度高、焊接性能又好的材料