年產剛120噸轉爐煉鋼車間設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 2)得：(m)(5) 爐身高度轉爐爐帽以下，熔池面以上的圓柱體部分稱為爐身。其直徑與熔池直徑是一致的，故須確定的尺寸是爐身高度。 (83)式中 、——分別為爐帽、爐身和熔池的容積；Vt——轉爐的有效容積，為、三者之和，取決于容量和爐容比。代入數據可得： =(6) 爐帽尺寸爐帽尺寸包括爐帽傾角、爐口直徑和爐帽高度。① 爐帽傾角。爐帽傾角一般為60176。~68176。，小爐子取上限，大爐子取下限。本設計取爐帽傾角為65176。② 爐口直徑一般爐口直徑為熔池直徑的43%～53%較為適宜。小爐子取上限，大爐子取下限。③ 爐帽高度為了維護爐口的正常形狀，防止因磚襯蝕損而使其迅速擴大，在爐口上部設有高度為=300～400mm的直線段。爐帽高度為： (84)=（）tan65176。+ =+ =(m)那么，爐帽總容積為：==(m3)(7) 出鋼口尺寸出鋼口一般都設在爐帽與爐身交界處，以使轉爐出鋼時其位置最低，便于鋼水全部出凈。出鋼口的主要尺寸是中心線的水平傾角和直徑。① 出鋼口中心線水平傾角。為了縮短出鋼口長度，以利維修和減少鋼液二次氧化及熱損失，大型轉爐的θ1趨于減小，一般為15176。~20176。本設計取15。② 出鋼口直徑出鋼口直徑決定出鋼時間，隨爐子容量不同而異。通常又下面的經驗式確定：= =(cm)式中 ——轉爐公稱容量，t。③ 出鋼口襯磚外徑： =6=6=(m)④ 出鋼口長度： =7=7=(m) 底部供氣構件的設計本設計為增加廢鋼型頂底復合吹煉法。不僅在轉爐底部布置噴吹惰性氣體或中性氣體N2來加強攪拌，還考慮在轉爐底部噴吹小部分燃料與氧氣。為爐膛提供更多熱量，補償廢鋼加入所吸收的熱量，使轉爐冶能夠煉順利進行。(1) 底氣用量在底部吹NAr、CO2等氣體時， m3/（tmin），其冶金特點接近頂吹法；～（tmin），則可以降低爐渣和金屬的氧化性，并達到足夠的攪拌強度。 m3/（tmin）。全程吹Ar，成本太高；全程吹N2，又會增加鋼中的氮。所以，本設計采用底部全程供氣，但是前期吹N2，末期再改吹Ar； m3/(tmin)。(2) 供氣構件根據本設計的底部噴吹N2和Ar，選擇磚型供氣元件，且為彌散型透氣磚。 轉爐爐襯設計爐襯設計的主要任務是選擇合適的爐襯材質，確定合理的爐襯組成和厚度，并提出相應的磚型和數量，以確保獲得經濟上的最佳爐齡。 爐襯材質的選擇目前常用的工作層襯磚有：瀝青結合鎂磚，含碳量為5～6%；燒成浸漬鎂磚，含碳量為2%左右；焦油或瀝青結合的白云石磚，含碳量約2%；瀝青或樹脂結合的白云石碳磚，含碳量為7～15%；瀝青或樹脂結合的鎂碳磚（加入或不加防氧化劑），含碳量通常為10～25%。 現在，氧氣轉爐爐襯材質普遍使用鎂碳磚，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、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。有些轉爐則在永久層與爐殼鋼板之間夾有一層石棉板絕熱層。永久層緊貼爐殼，修爐時一般不予拆除。該層用鎂碳磚砌筑。填充層介于永久層與工作層之間，用焦油鎂磚沙搗打而成，厚度約為80～100mm。工作層用鎂碳磚和焦油白云石磚綜合砌筑。爐帽用二步煅燒鎂磚。根據50t轉爐爐襯襯材，本設計爐襯采用表83所示值。表83 本設計轉爐爐襯厚度值爐襯厚度永久層厚度/mm工作層厚度/mm爐帽80500爐身130600（加料側）/550爐底350570 轉爐爐體金屬構件設計 爐殼爐殼通常由爐帽、爐身和爐底三部分組成。爐殼的材質力求抗蠕變強度高、焊接性能又好的材料。本設計采用鍋爐鋼板制作爐殼。根據一些爐子的爐殼尺寸，該處選為：爐帽鋼板45mm、爐身鋼板50mm、爐底鋼板45mm。綜上所述，轉爐總高：=+++(+++)= m； 轉爐外殼直徑：=+2(++)++ = m。驗算高徑比：=，符合要 求的范圍，也與取值相符。由上述數據可畫出轉爐爐型圖(見附錄圖2)。 支承裝置托圈選取大型轉爐剖分式焊接托圈。其具體尺寸見下表85。 表85設計中的托圈尺寸斷面形狀斷面高度/mm斷面寬度/mm蓋板厚度/mm腹板厚度/mm箱24007608375爐殼與托圈的連接選用吊掛式連接裝置。該結構是用螺栓將爐殼吊掛在托圈上，三個螺栓在圓周上呈120布置，且與焊在托圈蓋板上的支座絞接。耳軸要受多種負荷的作用，必須有足夠的強度和剛度。該處耳軸選用合金鋼，且耳軸直徑為800mm，耳軸軸承采用雙列向心滾子軸承。 傾動裝置該處轉爐采用電動機一齒輪傳動方式。，傾動角度為177。360，無極調速。9 轉爐氧槍設計及相關參數計算 氧槍噴頭尺寸計算噴頭是氧槍的核心部分，其基本功能可以說是一個能量轉換器，它將氧管中氧氣的高壓能轉換為動能，并通過氧氣射流完成對熔池的作用。而氧氣射流的參數主要由噴頭參數所決定。 噴頭主要參數計算公式(1) 氧流量計算氧流量是指單位時間通過氧槍的氧量（Nm3/min）。氧流量的精確計算應根據物料平衡求得。簡單計算氧流量則可用下式： Nm3/min對于普通鐵水，每噸鋼耗氧量為55～65Nm3/t，對于高磷鐵水，每噸鋼耗氧量為60～69Nm3/t。本設計取65 Nm3/t.(2) 噴頭孔數現代轉爐氧槍都用多孔噴頭。一般中、小型轉爐用三孔或四孔噴頭，大型轉爐用五孔或五孔以上的噴頭。(3) 理論計算氧壓及噴頭出口馬赫數M理論計算氧壓（又稱設計工況氧壓）是指噴頭進口處的氧氣壓強，近似等于滯止氧壓，它是噴頭設計的重要參數。噴頭出口馬赫數M是噴頭設計的另一個重要參數。M值與滯止氧壓和噴頭出口壓力P的比值（P/）有確定的對應關系。如圖91。圖91 M與Po、V之間的關系表91 M、V、P0之間的關系M氧射流出口溫度/K氧射流出口音速/m/sV/m/sP0/MPa備 注200161129104270242217195405485542582假定氧氣滯止溫度為290K, 50t轉爐氧槍噴頭尺寸計算公稱容量50t轉爐設計氧槍噴頭尺寸。采用普通鐵水。冶煉鋼種以碳素結構鋼和低合金鋼為主。(1) 計算氧流量 取每噸鋼耗氧量為65,純吹氧時間為15min，出鋼量按公稱容量50t計算，則通過氧槍的氧流量： /min (91) (2) 選用噴孔出口馬赫數與噴孔數馬赫數確定原則已如前述。綜合考慮，選取馬赫數M=。參照同類轉爐氧槍使用情況，對于50t轉爐噴孔數取3孔，能保證氧氣流股有一定的沖擊面積與沖擊深度，熔池內盡快形成乳化區，減少噴濺，提高成渣速度和改善熱效率。(3) 設計工況氧壓根據等熵流表，當M=,；取噴頭出口壓力（為爐膛壓力，此處按近似等于大氣壓力計算），則噴口滯止氧壓： (92) 取設計工況氧壓近似等于滯止氧壓。(4) 計算喉口直徑噴頭每個噴孔氧氣流量： Nm3/min (93)由噴管實際氧氣流量計算式： ，取，又，代入上式，則。由上式可求出 mm(5) 求噴孔出口直徑根據等熵流表，在M= 時，即，故噴孔出口直徑： (94)(6) 計算噴孔擴張段長度,則擴張段長度 (95)(7) 確定噴孔喉口直線段長度喉口直線段的作用是保持喉口直徑穩定。一般取3～10mm。在本例中取喉口直線段長度=5mm。(8) 噴孔收縮段長度與收縮段進口直徑收縮段長度與收縮段進口直徑應該以能使整個噴頭布置下三個噴孔為原則，并盡可能使收縮孔大一些。(9) 確定噴孔傾角β多孔噴頭的各個流股是否發生匯交以效應角θ為界，大于θ則各流股很少匯交，小于θ則必定匯交。按照經驗，噴頭傾角β=176?！?76。為宜。綜合考慮取β=15176。(10) 噴頭五噴孔中心分布圓直徑在噴孔傾角β確定以后，噴孔中心分布圓（即噴孔間距）是影響氧射流是否匯交的另一個因素。從降低氧射流匯交考慮，噴孔中心分布圓大為好，但噴孔中心公布圓要受到噴頭尺寸的限制。綜合考慮，取三噴孔中心分布圓直徑： 以上面的計算和選定的數據為基礎，再結合相關數據與實際情況，可繪制出50t轉爐用氧槍噴頭圖(見附錄圖1)。 50t轉爐氧槍槍身尺寸計算氧槍槍身由三層無縫鋼管套裝而成，內層管是氧氣通道，內層管與中層管之間是冷卻水進水通道，中層管與外層管之間是冷卻水出水通道。參見圖93。計算相關公式：按氣體狀態方程，標準狀態下的流量向工況流量的換算： （96）式中 ——標準大氣壓，Pa； ——管內氧氣工況壓力，Pa；——標準溫度，273K；——管內氧氣實際溫度（即氧氣滯止溫度）。圖92 氧槍示意圖中心氧管內截面積： （97）式中 ——中心氧管內截面積，m； ——管內氧氣工況流量，m/s； ——管內氧氣流速，m/s，一般取40～50m/s。將、代入式（97），即可求。則中心氧管內徑 （98）進水環縫截面積： （99）中層管內徑： （910） 式中 ——中層管內徑，m；——內層管外徑，m；——進水環形通道截面（圖98），m；——高壓冷卻水進口流量，m/s；——高壓冷卻水進水流速，一般選用5～6m/s。 中心氧管管徑套用上述公式可得。按式（96），管內氧氣工況流量取中心管內氧氣流速，則中心氧管內徑：根據標準熱軋無縫鋼管產品規格，選取中心鋼管為。 中、外層鋼管管徑根據生產實踐經驗，選取氧槍冷卻水耗量；冷卻水進水速度，出水速度（因為出水溫度升高，體積增大，故）。又中心氧管外徑，則進水環縫截面積：出水環縫面積：所以，中層鋼管的內徑：根據標準熱軋無縫鋼管產品規格選取中層鋼管為。同理，外層鋼管內徑：根據標準熱軋無縫鋼管產品規格選取外層鋼管為。 10 爐外精煉設備選型 爐外精煉的功能鋼水爐外精煉又稱鋼水二次精煉,而各種精煉設備的冶金功能又是多種多樣的。為了能獲得低碳或超低碳鋼種，采用真空脫碳或真空下吹氧脫碳的技術；為了煉得極低硫的鋼種，而有爐外脫硫手段；為促進鋼水成分和溫度的均勻化，吹入惰性氣體或通過電磁攪拌鋼水，更有利于脫除氣體和使夾雜物聚集上浮。通過爐外精煉對鋼水進行處理，能夠加快鋼水成分的穩定，從而取得傳統熔煉爐所難以達到的冶煉標準；更能冶煉出要求特殊的鋼種，應用高科技領域。精煉設備能夠完成的冶金功能包括：脫氣（脫氫、脫氮、脫氧），脫硫，脫碳（冶煉低碳、超低碳鋼種），清潔鋼液（減少非金屬夾雜物，提高顯微清潔度），調整鋼液成份和溫度。 LF精煉爐 LF精煉爐的特點LF精煉爐(圖101)在常壓下通過電弧加熱鋼包內鋼水，并同時造高堿度合成渣精煉和底部吹氬攪拌。LF爐能夠承擔電弧爐煉鋼的精煉工作，如造渣、還原、脫氧、脫氣、均勻溫度成分等。除此之外還可以保溫度、升溫，作為煉鋼和連鑄之間的緩沖裝置，協調煉鋼和連鑄生產周期不匹配的矛盾，所以現代化的轉爐和電弧爐煉鋼車間都采用它作為精煉設備。圖101 LF法原理圖a—埋弧加熱； b—真空處理；1—加熱蓋；2—電極；3—加料槽；4—真空蓋； 5—鋼包；6—堿性還原渣；7—鋼包車LF爐具有工藝靈活性強的特點，對不同精煉要求的鋼種采用不同的工藝過程：(1) 轉爐鋼水—LF(無真空)精煉—澆注；(2) 轉爐、電爐鋼水—LF(無真空)精煉—RH或DH處理—澆注；(3) 電爐鋼水—LF精煉—澆注。轉爐作為初煉爐時，因原始含氫量低，主要任務是脫硫與合金化，則只進行埋弧、密封下加熱進行還原精煉，吹氬攪拌即可，可使[S]≤%，∑[O]≤30ppm。而電弧爐鋼水則應經過真空脫氣精煉，鋼水在較長時間的爐渣與真空精煉作用下，例如軸承鋼可∑[O]＜20ppm。 LF爐設備組成LF爐與ASEASKF爐功能相近，整體結構多為臺車（鋼包車）式，鋼包由座包扒渣工位向固定于一定位置的加熱爐蓋、精煉爐蓋處移動，分別完成各項工藝過程。有的還將LF精煉與噴粉處理相連接，即將噴粉設備也裝設于鋼包車的移動線上，實現鋼水的噴粉處理?；蛘咭蜾撍|量要求不同，在同一線路上有選擇地通過幾個精