250噸鋼包設(shè)計(jì)

1、250噸鋼包設(shè)計(jì)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(nèi)完成；鋼包工況的好壞既影響前道煉鋼工序的鋼水質(zhì)量、爐襯壽命、生產(chǎn)節(jié)奏；又影響后道精煉和連鑄工序的鋼水質(zhì)量、包襯壽命和生產(chǎn)節(jié)奏，尤其影響最終鋼材產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和制造成本。鋼包為煉鋼生產(chǎn)重要設(shè)備之一，爐外精煉技術(shù)又對(duì)鋼包的使用與結(jié)構(gòu)提出了更新更高的要求。鋼包的工作條件極為苛刻。內(nèi)襯承受高溫鋼水的靜壓力與出鋼時(shí)的劇烈沖擊，經(jīng)受急劇的機(jī)械沖刷、化學(xué)侵蝕和溫度的激冷激熱作用。隨著冶煉工藝的改進(jìn)與發(fā)展，各種二次精煉（鋼包精煉）技術(shù)的應(yīng)用對(duì)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(yīng)用等等，使鋼水包內(nèi)襯長(zhǎng)時(shí)間與激烈運(yùn)動(dòng)中的高溫鋼水接觸，相互作用，鋼水包的工作條件更加復(fù)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(nèi)形的鋼包高寬比（砌磚后深度H和上口內(nèi)徑D之比）接近于1,即口=1。為了便于H在澆注完畢時(shí)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(nèi)型做成上大下小的（倒錐度）圓錐臺(tái)形。同理，據(jù)上述原則，錐度也不宜太大，一般取15崛|3高度下降1m時(shí)，直徑縮減0.15m。作為鋼包內(nèi)襯，隔熱層使用輕質(zhì)粘土磚或一般標(biāo)準(zhǔn)型粘土耐火磚。工作層通常為粘土質(zhì)耐火磚。為了提高其耐用性（提高使用壽命），現(xiàn)在耐

3、火工作層多已采用耐火度高、耐化學(xué)侵蝕性強(qiáng)以及具有較高時(shí)機(jī)械沖刷力的優(yōu)質(zhì)耐火材料制品來代替。例如，全高鋁質(zhì)耐火磚內(nèi)襯，全鎂質(zhì)耐火磚襯和新近發(fā)展起來的鋁鎂碳磚襯等。對(duì)某些精煉用的鋼包，為抵抗熔渣的長(zhǎng)時(shí)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(zhì)、鎂質(zhì)、鎂硅質(zhì)或鐵質(zhì)耐火材料制作。1、鋼包尺寸計(jì)算（1）鋼包容納鋼水量。鋼包的容量應(yīng)于轉(zhuǎn)爐的最大出鋼量相匹配，設(shè)鋼包的額定容量為P（t）0一般考慮應(yīng)用10%的過裝余量，則鋼包內(nèi)鋼水實(shí)際容量為(2)鋼包內(nèi)渣量。出鋼時(shí)一般將爐內(nèi)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(shí)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(shè)計(jì)時(shí)取較大比例為15%。即渣量為：P義15%=0.15P(3)鋼包的容積。根據(jù)鋼包實(shí)際容納金屬液與熔渣量計(jì)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(yīng)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?jī)?nèi)徑(鋼包內(nèi)空間尺寸見圖1):DH=D-15%H=0.85D圖1鋼包內(nèi)空間尺寸鋼包的容積按圓錐臺(tái)計(jì)算：H_2_2V(D2Dh2DDh)12將H=D,DH=0.85D帶入上式得：V=0.637D3又因?yàn)殇摵驮w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(guān)系使如下：111D=0.667P3；H=0.667P3；DH=0.567P3上面三個(gè)計(jì)算式是根據(jù)內(nèi)襯厚度上下一致的情況下推出的。各部設(shè)計(jì)過程參考（鋼鐵廠設(shè)計(jì)下冊(cè)，李傳新主編P128-129）從而得到各部分參數(shù)如圖2所示。D：=I，1口LDID圖2鋼包各部分尺寸1）外殼內(nèi)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?jī)?nèi)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?jī)?nèi)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(biāo)準(zhǔn)的盛鋼桶襯磚磚型外，可針對(duì)專用盛鋼桶依據(jù)其錐度、直徑、高度等參數(shù)設(shè)計(jì)專用襯磚，則砌筑工作更為方便順利，砌筑質(zhì)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?jī)?nèi)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(kuò)大修正，亦即增大值方能保證實(shí)際容積為0.20P表示為：KX0.637D3=0.20P。K為0930.96的一個(gè)系數(shù)。意義是磚襯部分加厚使容積減小了47%,為彌補(bǔ)容積之不足故在式中乘以系數(shù)K并得下部?jī)?nèi)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(shù)名稱數(shù)值(mm)參數(shù)名稱數(shù)值(mm)D4289H4289口4889H4718D24975H24769D34246Jd429D4332Jb3000rd510rb43上述鋼包設(shè)計(jì)

8、的凈空高度為300400mm,為了適應(yīng)現(xiàn)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(dá)400mm以上即可。本設(shè)計(jì)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(jìn)后鋼包各部分的值參數(shù)名稱數(shù)值(mm)參數(shù)名稱數(shù)值(mm)D4289+120H4289+800口4889+137H4718+8004975+139乂4769+800Q4246+119Jd429D4332+121Jb300551%432、鋼包質(zhì)量鋼包質(zhì)量的精確計(jì)算須完成外殼、吊掛耳抽、支撐腿及滑動(dòng)水口等結(jié)構(gòu)計(jì)算后，根據(jù)詳細(xì)圖紙進(jìn)行計(jì)算，但由上述已經(jīng)確定的主要尺寸參數(shù)與選材亦可以較粗略地算出鋼包的質(zhì)量。

9、(1)包襯質(zhì)量。磚襯總體積體積與總質(zhì)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(zhì)量(現(xiàn)取平均密度約1.81t/m3計(jì)算)33333W襯=0.219D0.077D1.81=0.396D0.139D=0.535D(2)外殼鋼板質(zhì)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(zhì)

10、量：W殼=0.0390.01D37.85=0.384D3(3)空鋼包質(zhì)量1W1=亞襯+M=0.919D3,將式D=0.667P號(hào)代入得：W-0.273P即空盛鋼桶質(zhì)量約為鋼桶額定容量值的2728%?？紤]到其它未計(jì)入的鋼結(jié)構(gòu)件與耐火磚(塞仔磚或滑板)質(zhì)量，應(yīng)增加約10%,則空桶質(zhì)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(zhì)量。鋼包容量按過裝10%+算，渣量為金屬量15%計(jì)算，則裝滿鋼水和渣后的質(zhì)量為：W2=1.1P0.165P0.273P=1.538P=1.538X250=384.5t因此，在選用澆注起重機(jī)時(shí)，具起重

11、容量應(yīng)大于W2加門形吊鉤的質(zhì)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(jì)入起重總量。3鋼包重心計(jì)算計(jì)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(yùn)與澆注過程穩(wěn)定，無(wú)傾翻的危險(xiǎn)；又要使其在傾倒出殘鋼與鋼水時(shí)不需太費(fèi)力。計(jì)算重心是采用力學(xué)常規(guī)的計(jì)算方法。對(duì)于盛鋼桶而言，如簡(jiǎn)化不計(jì)澆注操作機(jī)構(gòu)(塞桿或滑動(dòng)鑄口)的質(zhì)量，即忽略它們?cè)谑撏吧纤鸬闹匦钠?，則可視盛鋼桶桶體，內(nèi)襯及鋼水、熔渣是圍繞鉛垂軸線完全對(duì)稱的。故計(jì)算重心只考慮堅(jiān)直方向的距離即可以了。(1)鋼桶桶壁磚襯的重心點(diǎn)由計(jì)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(diǎn)由計(jì)算可得

12、桶底磚襯重心距上口為：汝=1.05D(3)外殼側(cè)壁之重心點(diǎn)由計(jì)算可得外殼側(cè)壁重心距上口為y03=0.537D底殼的重心點(diǎn)由計(jì)算可得底殼重心距上口為yo4-1.106D(5)渣層的重心點(diǎn)由計(jì)算可得渣層重心距上口為y05=0.099D(6)盛鋼桶內(nèi)金屬的重心點(diǎn)由計(jì)算可得盛鋼桶內(nèi)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(shù)據(jù)，總重心就可以求出。因盛鋼桶是對(duì)稱的，所有重心都在對(duì)稱袖上，根據(jù)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(zhì)量：W2=1.5383.365D3車風(fēng)水量：1.1P=1.13.365D3=3.702D3化簡(jiǎn)得:2.795y0-5.175D=0.54Dy0=0.54X4.289=2.316m同時(shí)，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(jì)算方法，可