120T轉(zhuǎn)爐煉鋼課設(shè)

1、學(xué)號：201230090河北聯(lián)合大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計說明書論文題目：120轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)計學(xué) 院：河北聯(lián)合大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專業(yè)：大專班級：12冶金姓名：張強(qiáng)河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院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，乂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(shè)備的大型化，生產(chǎn)的連續(xù)化和高速化，達(dá)到了很高的生產(chǎn)率，這就需要足 夠的設(shè)備來共同完成，而這些設(shè)備的布置和車間內(nèi)各種物料的運(yùn)輸流程必須合 理，才能夠使生產(chǎn)順利進(jìn)行。轉(zhuǎn)爐是煉鋼車間的核心設(shè)備，設(shè)計一座爐型

2、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(shè)計乂是整個轉(zhuǎn)爐設(shè)計的關(guān)鍵。120T轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計1 .設(shè)計步驟1.1 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。1. 2根據(jù)條件選爐型1.3 確定爐容比1.4 計算熔池直徑，熔池深度等尺寸1. 5計算爐帽尺寸1.6 計算爐身尺寸1.7 計算出鋼口尺寸1.8 確定爐襯厚度1.9 確定爐殼厚度1. 10 校核 H/D1 . 11繪制爐型圖2 .爐型設(shè)計與計算2.1 本次設(shè)計任務(wù)：設(shè)計120T轉(zhuǎn)爐爐型7河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院(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

3、礦石法冷卻。鐵水采用P80低磷生鐵W“W0.85%,WW0.2% WW0.05%;氧槍采用三孔拉瓦爾型噴頭，設(shè)計氧壓為1. Ompa(2)爐型選擇根據(jù)原始條件采用錐球形爐型作為此次設(shè)計的轉(zhuǎn)爐爐型(3)爐容比，取 V/T=O. 9892. 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1.57 ； G金屬裝入量，t ； T吹氧時間,G=2T/2+B*l/2120t ： B常數(shù)，取15% ：熔池直徑式中：K-常數(shù)，取 min o確定初期金屬裝入量為 式中：T平均出鋼量為， n金金屬收得率為90% ；2T 7 12x120* =x =1ZU.1/U92 + 15% %;2 + 15

4、% 0.9V 金二G/ P 金=120. 17/6. 8=17. 67 (m3) B：確定吹氧時間：根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，噸鋼耗氧量一般低磷鐵水約為50-57則供氧強(qiáng)度二噸鋼耗氧量/吹氧時間=57/14=4. 07m7(t*min)。心7噂二4.6(m)3爐深度計算,唳 +0.04 £)3h = 0.7D2錐球型熔池深度的計算公式為: _ 17.67+0,04 x4,630.7x4.62 熔池其他尺寸的確定球冠的弓形高度:ht=0. 15D=0. 15X4. 6=0. 69 (m)爐底球冠曲率半徑:R=0.91D=0.91X4. 6=4. 19 (m)2.3 爐帽尺寸的確定(1)爐口直徑 d

5、O： do=O. 48D=0. 48X4. 6=2.21 (m)(2)爐帽傾角。取64° ； 爐帽高度(H 帽) "帽(6.74-2.4)x tan64° =4.45 (m)式中：出一一爐口高度，取0.4m整個爐帽高度為：H W=H W+H n=4. 45+0. 4=4. 85 (m)在爐口設(shè)置水箱式水冷爐口%=展(+ 04)+5424=X2.45X(4.62 + 4.6x2.4 + 2.42) + -x2.42 x0.4124= 26.1(機(jī)與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 .ft=0.

6、989X120=118. 68 (m3)V 身二V g一V 金一V 用二 118. 6817. 6726. 1=74. 91 (m3)V,j. 74 91(3)爐身高度：H #: 一 =一 = 4.51(w)-xD2 -x4.6244則爐型內(nèi)高：H W=h+HW+H »=1. 46+4. 85+4. 51=10. 82 (m)2.5 出鋼口尺寸計算(1)出鋼口直徑：d產(chǎn)J63 + 1.77= 16.52(0) = 0.17(?)(2)出鋼口襯磚外徑 d5t=6dT=6X0. 17=0. 72 (m)(3)出鋼口長度 L產(chǎn)7dL7X0. 17=1. 19 (m)(4)出鋼口傾角P取18

7、°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)。河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院工作層實(shí)行干砌，磚縫之間用不定型耐火材料填充，搗打結(jié)實(shí);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(jìn)操作工藝；(4)轉(zhuǎn)爐熱態(tài)噴補(bǔ)；()激光監(jiān)測；(6)采用濺渣護(hù)爐技術(shù)。120T轉(zhuǎn)爐爐型示意圖120T轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭設(shè)計氧槍是氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵設(shè)備，氧槍管直徑取決于轉(zhuǎn)爐大小，有較規(guī)范的 設(shè)定尺寸。而氧槍噴頭的形狀和孔數(shù)各異，就成為設(shè)計的重要內(nèi)容。

8、經(jīng)多年的煉 鋼實(shí)踐，收縮一擴(kuò)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(jìn)行氧槍噴頭設(shè)計之前，必須十分慎重地確定氧槍噴頭設(shè)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(zhǔn)確的計量儀表，往往給出的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。就 應(yīng)當(dāng)?shù)揭睙挰F(xiàn)場去觀察具體條件，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定出幾個最關(guān)鍵的初始數(shù)據(jù)。氧槍是

9、氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵設(shè)備.氧氣是通過形狀復(fù)雜的氧槍噴頭供給 轉(zhuǎn)爐熔池進(jìn)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1203低磷鐵水，冶煉低碳鋼；轉(zhuǎn)爐參數(shù)：爐熔比V/T=0.989,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=57X 120/14=488. 57 (m7min) 3.選用噴孔參數(shù)出口馬赫數(shù)為M=2.0,采用三孔拉瓦爾型噴頭，噴孔夾角為10°。4 .設(shè)計工況

10、氧壓查等焙 流表，當(dāng) M=2.0時，p/po =0.1278，定P霹=1,3 X 10%,則A/P設(shè)方5 .設(shè)計爐喉直徑每孔氧流量 q=qv/3=488. 57/3=162. 86 (m7min)利用公式9=1.784CD令 Cd=0.9, To=29OK, p s=10. 17X105Pa,則兀 xd； xlO.17 xlO"162. 86=1.784X0. 9X3xV29O求得 dT =0. 04m=40mm取喉口長度Lt =20mmo6 .計算依據(jù) M=2.0,查等燃流表 A 出/A 喉二 1. 688d A/=40X 1. 3=52 (mm)7 .計算擴(kuò)張段長度取半錐角為5。

11、，則擴(kuò)張段長度L二義匚上=建工”=68.97 (mm) c 擴(kuò)、2 tan (5) 2tan( )28 .收縮段長度取收縮a小50° ,則收縮半角為25° ,收縮段的長度由作圖法確定，Lk68. 97mm。9 .裝配圖由上面計算出的尺寸繪制氧槍噴頭圖。7河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院120T轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭裝配圖120T轉(zhuǎn)爐氧槍槍身設(shè)計1 .原始數(shù)據(jù)冷卻水流量qmw =120t/h,冷卻水進(jìn)水速度內(nèi)=5m/s,冷卻水回水速度&二6m/s, 冷卻水噴頭處流速上二8m/s,中心氧管內(nèi)氧氣流速出二50m/s,吹煉過程中水溫升 t=19,其中回水溫度廿45,進(jìn)水溫度 319；槍身外管

12、長1=12. 964m, 槍身中層管長Lj=13.4m,中心氧管長L0=14.76in, 1800局部阻損系數(shù)8 =1.5。2 .中心氧管管徑的確定中心氧管管徑的公式為A。=紀(jì)上 %管內(nèi)氧氣的工況體積流量qv . = qv- = 814x -I * " = 85.02(/?5 /min ) = 1.42(/ Is)p°T標(biāo)10.17x2731 42中心氧管的內(nèi)截面積4)=V：=0.0284(機(jī)2)中心氧管的內(nèi)徑/ =三k = 0.27(?)根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為203mmX8mm的鋼管驗(yàn) 算氧氣在鋼管內(nèi)的實(shí)際流速” =史上=丁呼一=38.38(&q

13、uot;。符合要求。A) £x (0.187)233 .中層套管管徑的確定環(huán)縫間隙的流通面積A, = %匕=二 可、=0,007(m2) o. 5 X 3600中層管的內(nèi)徑a=M)2= 4(0.203)2 + ±1詈=0.219(。= 219()根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為245mmX 7mm的鋼管。170驗(yàn)算實(shí)際水速匕=-=4. 34 (m/s)符合要求。3600 x 巳 x (0.219/ 一 (0.203)2 4 .外層套管管徑的確定出水通道的面積為4=強(qiáng)= "(I =o oo6 (m:) =60(cm2) p %6x3600外管內(nèi)徑為=

14、,(42)2 +二 = J(0.245)2 + 上j22f =0. 066 (m) =66 (mm)根據(jù)熱軋無縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為299mmX 16mm的鋼管。120驗(yàn)算實(shí)際水速3=- -=3. 18 (m/s)符合要求。3600x£x (0.267)2 -(0.245)2 35 .中層套管下沿至噴頭面間隙的計算該出的間隙面積為人力=75%x包 = 75%x-=0.0045 (m:)uh6 x 3600人兀(d,又知 Ah =一,#河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院,2 AA2 x 0.0045故"= 小丁 。、=0. 0123 (m) =12. 3 (mm) 4(

15、出 + 出)%(。.219 + 0.245)6 .氧槍總長度和行程確定根據(jù)公式氧槍總長為H 槍"hi+hz+hs+L+hs+hfi+lh+hg=8.160+1. 212+4. 403+5. 033+0. 800+0. 800+1. 000+0. 500=21. 908 (m)式中hi一氧槍最低位置至爐口距離，m；h2一爐口至煙罩下沿的距離，取1.212m：h3煙罩下沿至煙道拐點(diǎn)的距離，取4.403m；煙道拐點(diǎn)至氧槍孔的距離，m；hs一為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取0.800m：h(,一根據(jù)把持器下段要求決定的距離，m：h7一把持器的兩個卡座中心線間的距離，m；hs一根據(jù)把持器上段要求

16、決定的距離，m。氧槍行程為H 行4i+h2+h3+m+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q、=qc(Li)0.983x106x)x0.287x12.9644.186x103x(45-19)= 105.52 (m3/h) <200 (m3/h)qv<qmw ,證明前面設(shè)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(jìn)水管入口 和回水管出口兩個平面的實(shí)際氣體的

17、柏努力方程式，即其能量平衡關(guān)系來確定氧 槍冷卻水的進(jìn)水壓力。設(shè)進(jìn)水管入口為I面，回水管出口為H面，則6U1Pi+Z P g+ P = Pii+Zn P g+ P -+h 失 Iii河北理工大學(xué)成人繼續(xù)學(xué)院式中Pi , P11 一進(jìn)、出口壓力，Pa；Zi , Zu I、H 面高度，m；內(nèi)，出 一進(jìn)、回水速度，m/s；P 水的密度，1000kg/m3；g 一重力加速度，m/s2因?yàn)閆1 ，出比凡，pu=0,所以Pi 失憶，即氧槍冷卻水的進(jìn)水 壓力近似等于氧槍冷卻水的阻力損失。其阻力損失為229限贊7笥L蹩13.4x1000 x 4.34-八i 12.964 x 1000 x3.182 1000 x

18、8-=0. 036 X+ 0.038 x+1.5 x2 x (0.219 一 0.203 )2 x (0.267 一 0.245)2=283946.67+485715. 45+48000=817662. 12Pa8X103Pa式中L L一進(jìn)、回水管的長度，m：3 3進(jìn)、回水管的摩擦阻力系數(shù)，入尸0.036, X =0. 038：% %一進(jìn)、回水管內(nèi)和底部的水速，m/s；1180°局部阻力損系數(shù)，=1.5：P水的密度，1000kg/m3；dej dep一進(jìn)、回水管的有效直徑，也叫當(dāng)量直徑。dej=d2-d、l, d折d3-d、2冷卻水進(jìn)水壓力pi=817662.12Pag8X10*a。

19、氧槍示意圖結(jié)束語12T轉(zhuǎn)爐煉鋼的設(shè)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(diǎn)，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(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，通過這次比較完整的120T 轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我 的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際工程問題的能力，同時也提高我查閱 文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)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(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉, 經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的