第五章 LF精煉系統(tǒng)主要設(shè)備選型及計算

1、5.1 LF爐本體平均精煉周期計算本設(shè)計年處理鋼水量為100萬噸,即選一座額定爐容量為150萬噸的LF爐即可,計算其年處理能力為:年處理鋼水量=××365× （5-1）式中：t精煉一爐鋼的平均周期，min；LF額定爐容量，t；作業(yè)率（本計算取85%）。代入數(shù)值計算可得處理周期為：150萬噸=×150×365×0.85求的t=44.7min 平均每臺每天處理爐數(shù)爐數(shù)=32.232爐 爐體個部分尺寸計算1）LF爐鋼包容積（1）鋼包容納鋼水量。本設(shè)計鋼包的額定容量為P=150t，一般考慮應(yīng)用10%的過剩裝余量，則鋼包內(nèi)鋼水實際容量為P+0.

2、1P=1.1P(t=1.1×150=165t （5-2）（2）鋼包內(nèi)渣量。出鋼時一般將爐內(nèi)熔渣全部或絕大部分隨鋼水倒入鋼包內(nèi)。采用留渣出剛操作者除外，但留渣出鋼操作時在鋼包中要新加渣料熔融成新渣層覆蓋。渣量一般為金屬量的3-5%，設(shè)計時取較大比例為15%。即渣量為：1.1P×0.15=0.165P=24.75t （5-3）（3）鋼包容積。根據(jù)鋼包實際容納金屬液與渣量計算容積。鋼液比容取0.14m3/t，熔渣比容取0.28 m3/t。因此，鋼與渣的總體積即鋼包容積應(yīng)為：0.14×1.1P+0.28×0.165P=0.20Pm3=30m3 （4） 鋼包的主要

3、數(shù)據(jù)計算。若采用D/H=1，錐度為15%，則鋼包下部內(nèi)徑：DH =D-0.15H=0.85D （5-4） 鋼包容積按圓錐臺計算：V=(+ (5-5將H=D, DH=0.85D代入式（5-5）得：V=0.673D3 （5-6）又因為鋼與渣總體積為0.20P，故：0.673D3 =0.20P=30 m3 （5-7）所以D=3546mm由于式（5-7）從而可得出爐子的基本尺寸與容量的關(guān)系式如下：D=0.667P13 =3546mm （5-8）H=0.667P13 =3546mm （5-9）DH=0.56713 =3014mm （5-10）上面三式是根據(jù)內(nèi)襯厚度上下一致的情況下推出的，但爐子磚襯也有砌

4、成階梯形狀的，即沿高度分段磚襯厚度不同，沿高度上中下各1/3分段，中下兩段內(nèi)襯分別加厚和2。設(shè)V1代表中段1/3H高加厚磚襯所占體積。V2代表下段1/3H高加厚2磚襯所占的體積。V·代表中、下段加厚之后爐子的實際容積。則：V· =V-V1-V2 （5-11）由圖5.1可知，計算V1、V2 V1 =××D'2D"2 D'D"（D'2）（D"2）（D'2）（D"2） （5-12）V2=××D"2+(0.85DD"2+0.85DD"-(D&

5、quot;-42 (0.85D-42 -（D"-4）（0.85-4） （5-13）因為錐度為15%，即有：D'=D-0.15×H/3=0.96D=3369mmD"= D'-0.15×H/3=0.90D= 3191mm將D'、D"代入（5-14）式中得：V1+V2=0.28D2-5.24D2據(jù)（5-6）式，鋼包原容積為V=0.673D3，因此實際容積為：V1+V2=2.8D2-5.24D2據(jù)（5-6）式，鋼包原容積為V=0.673D3，因此實際容積為：V´=V-V1-V2=0.673D3-2.8D2+5.24D2

6、另一方面鋼包仍應(yīng)容納全部鋼水與渣量，體積為0.20P。即必須使V´=0.20P，將其帶入（5-18）式得：0.673D3-2.8D2+5.24D2=0.20P （5-19）上式說明：磚襯厚度加厚后，D的選取值應(yīng)滿足此等式恒等條件，才可容納下傾入之鋼水和熔渣。一般取值為30-60mm，由于次鋼包用于精煉，耐火材料損耗較大，所以取=60mm，并一直P，將其帶入（5-19）式可求得D。所以可得：D=DH´=2 LF爐鋼包磚襯厚度（1）爐壁厚度LF爐鋼包磚襯包含保溫層（外層）與耐火工作層（外層）磚襯厚度決定于爐子的尺寸，一般砌成100250mm，可針對鋼包的錐度、直徑、高度等參數(shù)設(shè)

7、計爐襯可用以下公式計算爐壁的厚度約為：Jb=0.007D式中：Jb爐壁厚度，mm；D爐子上部內(nèi)徑，mm。所以 Jb= mm由于爐子下部的磚襯與鋼液的接觸時間較長，因而被侵蝕的較快，所以往往越靠近爐底的磚襯越厚些，至中間1/3加厚mm，下部加厚1/3加厚2mm。（2）LF爐鋼包底磚襯厚度爐子底磚襯厚度一般砌成170300mm，可用下式計算其大致厚度：式中：Jb爐壁厚度，mm；D爐子上部內(nèi)徑，mm。所以： Jb=3）LF爐鋼包外殼LF爐壁一般用1428mm厚的鋼板，爐底用1835mm厚的鋼板焊制或鉚接?？捎檬剑?-21）（5-22）計算大致厚度：b=0.01D （5-21）d=0.012D （5-

8、22）b爐子外殼壁厚，mmd爐子外殼底厚，mmD爐子上部內(nèi)徑，mm。所以得： b=d=據(jù)以求得爐子內(nèi)部尺寸、磚襯厚度、鋼殼厚度之后，便可計算出外殼的外部尺寸，見圖5.2。（1） 外殼內(nèi)高：H1=H=Jd=D+0.1D=（2） 外殼全高：H2=H+Jd+d=D+0.1D+0.012D=1.112D=（3） 外殼上部內(nèi)徑：D=D+2Jd =D+2×0.07D=1.14D=（4） 外殼上部外徑：D2=D+2 Jd +2b =1.14D+2×0.01D=1.16D=（5） 外殼下部內(nèi)徑：D3= DH +2b =0.85D+2×0.07D=0.99D=（6） 外殼下部外徑：

9、D4= DH +2b+2 Jd =0.99D+2×0.01D=1.01D=因為在精煉用的鋼包在精煉過程中總體有鋼水?dāng)嚢杌蛘咴谡婵站珶挄r，爐子中的鋼水與熔渣的涌動十分強烈，熔池發(fā)泡、循環(huán)翻滾、液面上漲，所以必須增大上部的自由空間，防止渣鋼溢出。精煉用鋼包桶壁上沿一般應(yīng)高出熔池面6001000mm，此設(shè)計取850mm，所以從外形看，精煉用的鋼包比一般的鋼包更為瘦高一些。經(jīng)修正后：爐子外殼內(nèi)高:H1´=H2´-d =爐子外殼全高:H2´=H2+850=1.112D+850=爐殼上部內(nèi)徑:D1´=D1+0.15×850=爐殼上部外徑:D2&#

10、180;=D1´+2b =4耳軸中心線的確定必須是耳軸中心線與鋼包上緣的距離小于0.54D，此設(shè)計取0.45D，即耳軸中心線距鋼包上緣的距離L=0.45D= mm。當(dāng)空包盛滿鋼水、熔渣時重心更低，此時更穩(wěn)定，無傾覆危險。 LF爐質(zhì)量的計算1）爐襯質(zhì)量爐壁磚襯體積為：Vb=(1.14D2+(0.99D2+1.14D×0.99D-D2-(0.85D2-0.85D2=0.219D3（5-23）爐底磚襯體積為：Vd=××0.1D=0.77D （5-24）磚襯總體積：V總=（0.219+0.077）D3=0.296D3 （5-25）因為修正后D=mm帶入（5-25）式中可得：V總=m3磚襯由隔熱層輕質(zhì)粘土磚和耐火工作層高鋁磚或鎂鋁磚的密度不一，現(xiàn)取一平均密度約1.81t/m3計算，得磚襯總質(zhì)量：W總=V總×1.81= （5-26）2）外殼鋼板質(zhì)量圓錐臺母線長：L=H´22爐壁鋼板體積：VJ=( D2´+ D4 ×L×b (5-28=殼底鋼板體積：VJ= D24×b (5-29外殼鋼板質(zhì)量（取鋼板密度為7.85t/m3）:W殼= （VJ +Vd）×7.85 （5-30）此爐體為焊接爐體，如將支