1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué) 號(hào)：河北聯(lián)合大學(xué)成人教育畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 論文題目：120轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)計(jì)學(xué) 院：河北聯(lián)合大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：大專(zhuān)班 級(jí)：12冶金姓 名：張強(qiáng)指導(dǎo)教師：劉增勛2014 年 11 月 20 日目 錄目 錄1序言2120T 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)21. 設(shè)計(jì)步驟22. 爐型設(shè)計(jì)與計(jì)算23. 爐襯簡(jiǎn)介5120T 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭設(shè)計(jì)71.原始數(shù)據(jù)72.計(jì)算氧流量73.選用噴孔參數(shù)74.設(shè)計(jì)工況氧壓75.設(shè)計(jì)爐喉直徑76.計(jì)算87.計(jì)算擴(kuò)張段長(zhǎng)度88.收縮段長(zhǎng)度89.裝配圖8120T 轉(zhuǎn)爐氧槍槍身設(shè)計(jì)91.原始數(shù)據(jù)92.中心氧管管徑的確定93.中層套管管徑的確定94.外層套管管徑的確定9

2、5.中層套管下沿至噴頭面間隙的計(jì)算106.氧槍總長(zhǎng)度和行程確定107.氧槍熱平衡計(jì)算118.氧槍冷卻水阻力計(jì)算11結(jié)束語(yǔ)13參考文獻(xiàn)14致 謝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，又是供給軋鋼廠坯料的基地，煉鋼車(chē)間的生產(chǎn)正常與否，對(duì)整個(gè)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(lái)共同完成，而這些設(shè)備的布置和車(chē)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(chē)間的核心

3、設(shè)備，設(shè)計(jì)一座爐型合理滿足工藝需求的轉(zhuǎn)爐是保證車(chē)間正常生產(chǎn)的前提，而爐型設(shè)計(jì)又是整個(gè)轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 120T 轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)步驟1.1 列出原始條件：公稱(chēng)容量，鐵水條件。廢鋼比，氧槍類(lèi)型以及吹氧時(shí)間等。1.2 根據(jù)條件選爐型1.3 確定爐容比 1.4 計(jì)算熔池直徑，熔池深度等尺寸1.5 計(jì)算爐帽尺寸1.6 計(jì)算爐身尺寸 1.7 計(jì)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/D 1.11 繪制爐型圖2. 爐型設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 本次設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì) 120T 轉(zhuǎn)爐爐型(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%

4、， 采用廢鋼礦石法冷卻。 鐵水采用P80低磷生鐵W(si)0.85%,W(F)0.2% W(5)0.05% ; 氧槍采用三孔拉瓦爾型噴頭，設(shè)計(jì)氧壓為 1.0mpa(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(jì)的轉(zhuǎn)爐爐型(3) 爐容比，取 V/T=0.989 2.2 爐型尺寸的計(jì)算(1) 熔池尺寸的計(jì)算 A： 熔池直徑計(jì)算：計(jì)算公式 : 熔池直徑式中 : K 常數(shù)，取 1.57 ； G 金屬裝入量， t ； T 吹氧時(shí)間， min 。確定初期金屬裝入量為 G=2T/2+B*1/2式中： T 平均出鋼量為， 120t ； B 常數(shù)，取 15% ； 金 金屬收得率為 90% ； G=V金=

5、G/金=120.17/6.8=17.67(m3)B：確定吹氧時(shí)間： 根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，噸鋼耗氧量一般低磷鐵水約為 5057 則供氧強(qiáng)度=噸鋼耗氧量/吹氧時(shí)間=57/14=4.07m3/(t*min)D=1.57=4.6（m）爐深度計(jì)算 錐球型熔池深度的計(jì)算公式為：熔池其他尺寸的確定 球冠的弓形高度： h1=0.15D=0.15×4.6=0.69（m）爐底球冠曲率半徑：R=0.91D=0.91×4.6=4.19（m）2.3爐帽尺寸的確定 (1) 爐口直徑 d0： d0=0.48D=0.48×4.6=2.21（m）（2）爐帽傾角 取 64° ； (3) 爐帽高度

6、 (H 帽 ) （m）式中： Ho 爐口高度，取 0.4m 整個(gè)爐帽高度為：H帽=H膛+H口=4.45+0.4=4.85（m）在爐口設(shè)置水箱式水冷爐口2.4 爐身尺寸確定 (1) 爐膛直徑 ( 無(wú)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總=0.989×120=118.68（m3）V身=V總V金V帽=118.6817.6726.1=74.91（m3）（3）爐身高度：H身=則爐型內(nèi)高 : H內(nèi)=h+H帽+H身=1.46+4.85+4.51=10.82（m）2.5 出鋼口尺寸計(jì)算 (1) 出鋼口直徑 : dT =(2) 出鋼口襯磚外徑 dst=6dT=6&#

7、215;0.17=0.72（m）(3) 出鋼口長(zhǎng)度 LT =7dT=7×0.17=1.19（m)(4) 出鋼口傾角取 18° 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) 。爐殼內(nèi)徑為 : D殼內(nèi) =4.6+0.915×2=6.43(m)爐帽和爐底工作層均選 600mm ，爐帽永久層 150mm ，爐底永久層用標(biāo)準(zhǔn)鎂磚立砌一層 230mm ，黏土磚平砌三層 65×3= 195mm ，則爐底磚襯總厚度為： 600+230+195= 1025mm故爐

8、殼內(nèi)型高度為： H殼內(nèi)=10.82+1.025=11.845（m）工作層材質(zhì)全部用鎂碳磚。 2.7爐殼厚度確定 爐身部分選 75mm 厚的鋼板，爐帽和爐底部分均選用 65mm 厚的鋼板，則H總=11.845+0.065=11.91（m）D殼=6.43+2×0.075=6.58（m）爐殼轉(zhuǎn)角半徑SR1=SR2=900(mm)SR3=0.5=0.5×1025=510(mm)2.8驗(yàn)算高寬比1.81符合高寬比的推薦值，因此認(rèn)為所涉及的爐子尺寸是基本合適的。3. 爐襯簡(jiǎn)介3.1 爐襯組成 轉(zhuǎn)爐爐襯由永久層，填充層和工作層組成。永久層緊貼著爐殼鋼板，通常是用一層鎂磚或鋁磚側(cè)砌而成，其

9、作用是保護(hù)爐殼。修爐時(shí)一般不拆除爐殼永久層填充層介于永久層和工作層之間，一般用焦油鎂砂或焦油白云石料搗打而成。工作層直接與鋼水，爐渣和爐氣接觸，不斷受到物理的，機(jī)械的和化學(xué)的沖刷，撞擊和侵蝕作用，另外還要受到工藝操作因素的影響，所以其質(zhì)量直接誒關(guān)系到爐齡的高低。 國(guó)內(nèi)外中小型轉(zhuǎn)爐 普遍采用焦油白云石或焦油鎂砂質(zhì)大磚砌筑 爐襯。為提高爐襯壽命，目前已廣泛使用鎂質(zhì)白云石為原料的燒成油浸磚。我國(guó)大中型轉(zhuǎn)爐多采用鎂碳磚。 3.2 爐襯砌筑(1) 砌筑順序： 轉(zhuǎn)爐爐襯砌筑順序是先測(cè)定爐底中心線，然后進(jìn)行爐底砌筑，在進(jìn)行爐身，爐帽和爐口的砌筑，最后進(jìn)行出鋼口爐內(nèi)和爐外部分的砌筑。 (2) 砌筑要求 背緊，

10、靠實(shí)，填滿找平，盡量減少磚縫； 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)；(5) 激光監(jiān)測(cè)； (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(jì)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(jì)的重要內(nèi)容。經(jīng)多年的煉鋼實(shí)踐，收縮擴(kuò)張的拉瓦爾型三孔噴頭已為許多煉鋼車(chē)間所普遍采用，而大型轉(zhuǎn)爐對(duì)4孔、5孔等多孔噴頭改善吹煉操作有更大的

11、興趣。噴頭每個(gè)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(shí)的工況氧壓和噴出口面積對(duì)喉口面積之比。進(jìn)行氧槍噴頭設(shè)計(jì)之前，必須十分慎重地確定氧槍噴頭設(shè)計(jì)所需要的初始數(shù)據(jù)，包括氧流量、氧氣壓力、純吹氧時(shí)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(chē)間缺乏準(zhǔn)確的計(jì)量?jī)x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(chǎng)去觀察具體條件，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定出幾個(gè)最關(guān)鍵的初始數(shù)據(jù)。氧槍是氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼的關(guān)鍵設(shè)備.氧氣是通過(guò)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

12、.容易化渣.吹煉過(guò)程平穩(wěn).減少?lài)姙R.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(chēng)容量120t，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(jì)算氧流量噸鋼耗氧量57m3，吹氧時(shí)間14min，則氧流量qv=57×120/14=488.57（m3/min）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(jì)工況氧壓查等熵流表，當(dāng)M=2.0時(shí)，p/p0 =0.1278，定P膛=1.3×105Pa,則5. 設(shè)計(jì)爐喉直徑每孔氧

13、流量q=qv/3=488.57/3=162.86（m3/min）利用公式,令CD=0.9，T0=290K，p設(shè)=10.17×105Pa，則162.86=1.784×0.9×求得dT =0.04m=40mm取喉口長(zhǎng)度LT =20mm。6. 計(jì)算依據(jù)M=2.0，查等熵流表A出/A喉=1.688 d出=dT×=40×1.3=52（mm）7. 計(jì)算擴(kuò)張段長(zhǎng)度取半錐角為5°，則擴(kuò)張段長(zhǎng)度L2=68.97（mm）8. 收縮段長(zhǎng)度取收縮a收=50°，則收縮半角為25°，收縮段的長(zhǎng)度由作圖法確定，L1=68.97mm。9. 裝配圖

14、由上面計(jì)算出的尺寸繪制氧槍噴頭圖。120T 轉(zhuǎn)爐氧槍噴頭裝配圖120T 轉(zhuǎn)爐氧槍槍身設(shè)計(jì)1. 原始數(shù)據(jù)冷卻水流量qmw =120t/h，冷卻水進(jìn)水速度µj=5m/s，冷卻水回水速度µp=6m/s，冷卻水噴頭處流速µh=8m/s，中心氧管內(nèi)氧氣流速µ0=50m/s，吹煉過(guò)程中水溫升t=19，其中回水溫度t2=45，進(jìn)水溫度t1=19；槍身外管長(zhǎng)Lp=12.964m，槍身中層管長(zhǎng)Lj=13.4m，中心氧管長(zhǎng)L0=14.76m，180°局部阻損系數(shù)=1.5。2. 中心氧管管徑的確定中心氧管管徑的公式為管內(nèi)氧氣的工況體積流量中心氧管的內(nèi)截面積中心氧管的

15、內(nèi)徑根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為203mm×8mm的鋼管驗(yàn)算氧氣在鋼管內(nèi)的實(shí)際流速符合要求。3. 中層套管管徑的確定環(huán)縫間隙的流通面積中層管的內(nèi)徑根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為245mm×7mm的鋼管。驗(yàn)算實(shí)際水速4.34（m/s）符合要求。4. 外層套管管徑的確定出水通道的面積為0.006（m2）=60(cm2)外管內(nèi)徑為=0.066（m）=66（mm）根據(jù)熱軋無(wú)縫鋼管產(chǎn)品目錄，選擇標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品規(guī)格為299mm×16mm的鋼管。驗(yàn)算實(shí)際水速3.18（m/s）符合要求。5. 中層套管下沿至噴頭面間隙的計(jì)算該出的間隙面積為0.0

16、045（m2）又知，故=0.0123（m）=12.3（mm）6. 氧槍總長(zhǎng)度和行程確定根據(jù)公式氧槍總長(zhǎng)為H槍=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800+0.800+1.000+0.500=21.908(m)式中h1氧槍最低位置至爐口距離，m；h2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； h4煙道拐點(diǎn)至氧槍孔的距離，m； h5為清理結(jié)渣和換槍需要的距離，取0.800m； h6根據(jù)把持器下段要求決定的距離，m； h7把持器的兩個(gè)卡座中心線間的距離，m； h8根據(jù)把持器上段要求決定的距離，m

17、。氧槍行程為H行=h1+h2+h3+h4+h5=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800=19.608(m)7. 氧槍熱平衡計(jì)算冷卻水消耗量計(jì)算105.52（m3/h）200（m3/h）qvqmw ，證明前面設(shè)計(jì)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(jì)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?zhuān)蠹s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(gè)平面的實(shí)際氣體的柏努力方程式，即其能量平衡關(guān)系來(lái)確定氧槍冷卻水的進(jìn)水壓力。設(shè)進(jìn)水管入口為面，回水管出口為面，則p+Zg+= p+Zg+h失1-2式中p ，p

18、進(jìn)出口壓力，Pa；Z ，Z 面高度，m；µj ，µp 進(jìn)回水速度，m/s； 水的密度，1000kg/m3；g 重力加速度，m/s2因?yàn)閆 Z ，µj µp ，p=0，所以ph失1-2 ，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=0.036×=.67+.45+48000=.12Pa8×105Pa式中j p進(jìn)回水管的長(zhǎng)度，m；j p進(jìn)回水管的摩擦阻力系數(shù)，j=0.036，p=0.038；j p進(jìn)回水管內(nèi)和底部的水速，m/s；180°局部阻力損系數(shù)，=1.5； 水的密度，1000kg/m3；dej dep進(jìn)

19、回水管的有效直徑，也叫當(dāng)量直徑。dej=d2-d1，dep=d3-d2 冷卻水進(jìn)水壓力p1=.12Pa8×105Pa 。氧槍示意圖結(jié)束語(yǔ)12T轉(zhuǎn)爐煉鋼的設(shè)計(jì)滿足了現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)工藝要求。操作方式靈活，操作方式有自動(dòng)、畫(huà)面手動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)就地操作。發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠和可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)，給整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定給整個(gè)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)帶來(lái)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(huì)，通過(guò)這次比較完整的120T轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)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(jì)的目的所在。參考文獻(xiàn)馮聚和，轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)原理，