氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的主體設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u21423氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的主體設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例 1208961.1主要參數(shù)及轉(zhuǎn)爐爐型的設(shè)計(jì) 1102691.1.1選擇轉(zhuǎn)爐爐型 135571.1.2確定爐體的尺寸 2210611.2轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯設(shè)計(jì) 4204001.2.1氧氣轉(zhuǎn)爐爐底 4135031.2.2爐缸 4304161.2.3爐腹 53381.2.4爐腰 5169891.2.5轉(zhuǎn)爐的爐身 595921.3氧氣轉(zhuǎn)爐爐殼和氧氣轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ) 9290891.3.1氧氣轉(zhuǎn)爐爐殼 9133501.3.2氧氣轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ) 1085221.4爐體設(shè)備 11324341.1.1爐體冷卻設(shè)備 11284631.1.2風(fēng)口水套 12240761.1.3鐵口套 122971.1.4爐喉鋼磚 12303771.1.5爐頂保護(hù)板 121.1主要參數(shù)及轉(zhuǎn)爐爐型的設(shè)計(jì)1.1.1選擇轉(zhuǎn)爐爐型目前，存在三種主要的轉(zhuǎn)換器類型，即管式，截錐式和錐式。管和球轉(zhuǎn)換器的熔池由兩部分組成：球的底部和直管的軸。爐形簡單，平鋪方便，熔池直徑大，有利于金渣的形成反應(yīng)。錐式和球式轉(zhuǎn)換器也是更常見的熔爐類型。其熔煉槽由一個(gè)倒圓錐臺和一個(gè)球底組成，倒錐角通常為12°到13°。與相同容量的轉(zhuǎn)爐相比，如果熔池的深度相同，則其直徑熔池較大。以上兩種類型的轉(zhuǎn)換器在國內(nèi)外的大型轉(zhuǎn)換器中使用。如今，有更多的圓錐和球轉(zhuǎn)換器可用。截頂轉(zhuǎn)爐熔化罐的形狀是倒截頭圓錐體。當(dāng)熔池的容量和直徑相等時(shí)，熔池最深。這種類型的熔爐適用于小型轉(zhuǎn)爐。要設(shè)計(jì)具有非常合理熔爐結(jié)構(gòu)，滿足工藝要求的轉(zhuǎn)爐是生產(chǎn)車間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提，整個(gè)車間設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是熔爐設(shè)計(jì)。根據(jù)選擇的轉(zhuǎn)爐的公稱容量為240噸，在此設(shè)計(jì)中選擇了管式和球式轉(zhuǎn)爐。1.1.2確定爐體的尺寸爐體尺寸、熔池深度、爐容比、熔池直徑、爐帽尺寸、寬高比等要確定。1轉(zhuǎn)爐有效體積（Ve）和爐容比（η）爐容比（η）是轉(zhuǎn)爐公稱容積（g）與轉(zhuǎn)爐有效容積（Ve）之比，單位為m3/t。根據(jù)轉(zhuǎn)爐容量和高徑彼得不同本次設(shè)計(jì)的爐容比為0.9m3/T。國內(nèi)的不同容量的轉(zhuǎn)爐容量下表4-1。表4-1高徑比和不同容量轉(zhuǎn)爐的爐容比轉(zhuǎn)爐公稱容量和容量比的乘是積轉(zhuǎn)爐的有效容積。所以，就能確定此次設(shè)計(jì)中有效轉(zhuǎn)爐容積為：Ve=Gη=240×0.9=216m3。2轉(zhuǎn)爐的熔池的直徑（D）（4-1）其中，D—轉(zhuǎn)爐的熔池直徑，m；K—比例系數(shù)，根據(jù)表4-2可知，該設(shè)計(jì)選取K=1.51；G—轉(zhuǎn)爐的公稱容量，t；T—吹氧時(shí)間，min，因?yàn)檗D(zhuǎn)爐容量為240t時(shí)，所以，所需吹氧時(shí)間為20min。根據(jù)相關(guān)計(jì)算得到：熔池直徑D=1.51×（240/20）1/2=7.325（7.20m）表4-2轉(zhuǎn)爐吹氧時(shí)間和冶煉周期的值3轉(zhuǎn)爐的熔池的深度（h）金屬熔池里面液體體積計(jì)算：Vm=G/ρm=240/6.8=35.2m3其中，Vm—熔池的體積m3；ρm—鋼水密度取6.8t/m3；G—轉(zhuǎn)爐公稱容量240t。由于此次設(shè)計(jì)所用的爐型為管球式，筒球型球缺體爐底半徑因此，經(jīng)驗(yàn)公式表明熔池深度為4確定爐帽的尺寸本次設(shè)計(jì)采用對稱正口爐帽，爐帽形狀為底部大上面小的截圓錐體。（1）轉(zhuǎn)爐的爐口的直徑式中，d—轉(zhuǎn)爐的爐口直徑，m；K1—比例系數(shù)，取K1=0.59。（2）轉(zhuǎn)爐的爐帽傾角，取爐60°。轉(zhuǎn)爐的爐口線段高度，取350mm。（4）轉(zhuǎn)爐的爐帽高度。轉(zhuǎn)爐的爐帽的高度為：（5）轉(zhuǎn)爐爐帽的容積（6）轉(zhuǎn)爐的爐身尺寸轉(zhuǎn)爐的爐身容積轉(zhuǎn)爐的爐身高度（7）出鋼口的角度與直徑本設(shè)計(jì)中出鋼口取α=10°。出鋼口直徑按照下面公式計(jì)算：出鋼口的襯磚外徑：出鋼口的長度： 1.2轉(zhuǎn)爐的內(nèi)襯設(shè)計(jì)1.2.1氧氣轉(zhuǎn)爐爐底氧氣轉(zhuǎn)爐爐底是采用綜合爐底結(jié)構(gòu)，高鋁磚砌筑用于死鐵層下面，高鋁磚砌筑用于下面，高鋁磚砌筑用內(nèi)圈.由《煉鋼設(shè)計(jì)參考資料》可查，氧氣轉(zhuǎn)爐的碳磚爐底高度為2300mm，高鋁轉(zhuǎn)800mm.炭磚型號400mm×150mm×90mm.爐底直徑D1=2300×4=9200mm一塊高鋁磚的體積一塊炭磚的體積爐底需鋪四層高鋁磚。則爐底的高鋁磚數(shù)：1.2.2爐缸分兩段。Ⅰ）部分，共層，由內(nèi)向外共兩圈表4-3第1段砌磚型號及用量Ⅱ）部分，共層，由內(nèi)向外共兩圈，表4-4第2段砌磚型號及用量1.2.3爐腹，共層表4-5第3段砌磚型號及用量1.2.4爐腰，共層，分三段：Ⅰ段：2層，由內(nèi)向外共三圈：表4-6第4段砌磚型號及用量Ⅱ段：2層，由內(nèi)向外共一圈表4-7第5段砌磚型號及用量Ⅲ段：26層，由內(nèi)向外共兩圈：表4-8第6段砌磚型號及用量1.2.5轉(zhuǎn)爐的爐身因?yàn)檗D(zhuǎn)爐爐身高11.1m，所以需要需要242層磚，從底部到上面共分為8部分。（1）因?yàn)闋t身下部鑲磚冷卻壁是5塊，每塊為2.0m，它們的間隙是150mm，所以冷卻壁的長度為，其中爐身所占的長度：轉(zhuǎn)層數(shù)：，則可分為3段：39層、39層、40層Ⅰ段，39層，平均直徑D=mm內(nèi)圈：外圈：表4-9第7段砌磚型號及用量Ⅱ段，39層，平均直徑D=mm內(nèi)圈：外圈：表4-10第8段砌磚型號及用量Ⅲ段，40層，均直徑D=mm內(nèi)圈：外圈：（2）爐身的總長度里爐身中部的長度大約占的，則有層，可分兩段：Ⅰ段：1層內(nèi)圈：第二圈：第三圈：第四圈：表4-11第10段砌磚型號及用量Ⅱ段：34層，均直徑D=mm第一層：內(nèi)圈：第二圈：第三圈：第二層：內(nèi)圈：第二圈：第三圈：表4-12第11段砌磚型號及用量爐身上部可分為三段：29層，29層，31層Ⅰ段：29層，均直徑D=mm內(nèi)圈：外圈：表4-13第12段砌磚型號及用量Ⅱ段：分兩部分，一部分砌兩圈磚，一部分砌三圈第一部分：2層內(nèi)圈：第二圈：第三圈：表4-14第13段砌磚型號及用量第二部分：27層，均直徑D=內(nèi)圈：外圈：表4-15第13段砌磚型號及用量Ⅲ段：同Ⅱ段，分兩部分，一部分砌兩圈磚，一部分砌三圈。第一部分：2層內(nèi)圈：第二圈：第三圈：表4-16第14段砌磚型號及用量第二部分：29層，均直徑D=內(nèi)圈：外圈：表4-17第15段砌磚型號及用量1.3氧氣轉(zhuǎn)爐爐殼和氧氣轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)1.3.1氧氣轉(zhuǎn)爐爐殼1.3.1.1氧氣轉(zhuǎn)爐爐殼的作用爐殼是氧氣轉(zhuǎn)換器的外殼，它的頂部有冷卻裝置、襯里、進(jìn)氣管和氣管器，底部在氧氣口，這是一個(gè)有曲軸器的圓柱體。氧氣轉(zhuǎn)換器外殼的主要功能是修理冷卻裝置，以確保磚層的僵硬，承受爐內(nèi)的壓力，并發(fā)揮密封爐的作用。一些熔爐還能承受重壓，起到試劑的作用(通過外部注入水來冷卻)。所以蛋殼一定有某種力量壁爐外殼的形狀必須與壁爐層和冷卻裝置的配置相匹配。有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，削弱了熔爐外殼的力量。由于冷卻裝置的設(shè)置，爐蓋需要打開。支架的開口和旋轉(zhuǎn)應(yīng)避免在同一條橫條上。底部加熱器的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)應(yīng)該比鋼嘴支架下面100多，加熱器的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)應(yīng)該比大f鏡頭邊緣上方100多。壁爐外殼的厚度必須與工作條件相匹配，每一部分的厚度可以根據(jù)下面的公式來計(jì)算:δ=KD δ—爐殼的厚度，；D—爐殼外弦?guī)У闹睆剑?；K—系數(shù)mm/m，爐頂封板與爐喉如下：50°β55°1.0β55°3.6爐身:2.0爐身下弦?guī)?2.2爐腰、爐腹、爐缸、爐底:2.7熱風(fēng)爐筒體下弦?guī)?2.2熱風(fēng)爐筒身:1.51.3.1.2氧氣轉(zhuǎn)爐爐殼厚度的選擇本次設(shè)計(jì)中氧氣轉(zhuǎn)爐的爐殼厚度見下表：氧氣轉(zhuǎn)爐容積2038m3，氧氣轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)形式爐體框架爐底爐殼厚度28，風(fēng)口區(qū)爐殼厚度36爐腹?fàn)t殼厚度20，爐腰爐殼厚度20爐身下部爐殼厚度20，爐頂及爐喉爐殼厚度36爐身其他部分爐殼厚度281.3.2氧氣轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)1.3.2.1氧氣轉(zhuǎn)爐的基礎(chǔ)作用氧氣轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)是氧氣轉(zhuǎn)爐下部的承重結(jié)構(gòu)，其作用是將氧氣轉(zhuǎn)爐全部載荷均勻地傳遞到地基.氧氣轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)由埋在地下的基座部分和地面上的基墩部分組成。氧氣轉(zhuǎn)換器的底座有兩個(gè)要求：氧氣轉(zhuǎn)換器的底座必須將氧氣轉(zhuǎn)換器的全部負(fù)載均勻地轉(zhuǎn)移到底座上，并且不允許倒塌。氧氣轉(zhuǎn)換器的底座坍塌將導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)變形和氧氣轉(zhuǎn)換器管道破裂。沉降不均會導(dǎo)致氧氣轉(zhuǎn)換器彎曲并損壞正常的車頂。通常，混凝土只能在150馬力以下運(yùn)行，在250馬力時(shí)會破裂，在400馬力時(shí)會失去強(qiáng)度，而鋼筋混凝土在700馬力時(shí)會失去強(qiáng)度。一旦采用水冷式爐底和耐熱主支架，氧氣轉(zhuǎn)化器的基礎(chǔ)就可以正常工作。底座的寬度是圓形的，直徑與爐子的底部相同，高度為2.5?3.0m，在設(shè)計(jì)中，胎面的高度可以使用底座來調(diào)節(jié)?；A(chǔ)的直徑取決于基礎(chǔ)的負(fù)載和土壤質(zhì)量。公式如下：A=P/KSA—基座底部的表面積，；P—基礎(chǔ)質(zhì)量再內(nèi)的總載荷，tK—小于1的安全系數(shù)，取值是基土質(zhì)而定；S—地基土質(zhì)允許的承壓能力，Mpa。氧氣轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)一般應(yīng)建在S>2.0的土質(zhì)上，假如S太小，基礎(chǔ)面積將會過大，厚度也要增加，使得基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)過于龐大，故對于S<2.0的地基應(yīng)加以處理，視土層厚度，處理方法有夯實(shí)墊層、打樁、沉箱等.1.3.2.2氧氣轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)的選擇此次設(shè)計(jì)中基座的高度為3000，基座直徑為13050.1.4爐體設(shè)備爐體設(shè)備包括冷卻設(shè)備、風(fēng)口裝置、渣口裝置、鐵口框、爐喉鋼磚、爐頂保護(hù)板、濾水器及煤氣取樣裝置等設(shè)備。1.1.1爐體冷卻設(shè)備目前，我國制氧機(jī)的通用冷卻設(shè)備包括冷卻壁，冷卻板，梁式儲罐等。大中型氧氣轉(zhuǎn)換器的底部和爐膛通常使用光滑的冷卻壁，而型腔中則使用鑲嵌磚的冷卻速度?？鞠浔趁婧涂鞠涞撞坑性S多冷卻裝置。根據(jù)鋼鐵生產(chǎn)的參考材料，光滑的冷卻杯是為氧氣轉(zhuǎn)換器的底部，爐膛，頭部，腰部和主體設(shè)計(jì)的。（1）冷卻壁平穩(wěn)光滑的冷卻壁具有較高的冷卻效率，通常用于窯爐的底部和窯爐中使用碳磚的部分。參考“鋼設(shè)計(jì)參考”中氧氣轉(zhuǎn)換器的總體設(shè)計(jì)，平滑冷卻載體的特性如下：表4-18光面冷卻壁的特征部位尺寸 尺寸，㎜圈32每圈每圈塊數(shù)水管高寬厚材質(zhì)鋼號管徑㎜壁厚㎜最小彎曲半徑㎜爐底17971058100402041.0590爐缸27871057100402041.0590冷卻墊的長度通常小于2.5米(8英尺)。一般寬度為0.5-1.5米(2-3英尺)，必須從殺傷區(qū)的基爾切開面盡可能遠(yuǎn)地運(yùn)輸。精細(xì)冷卻劑的柱厚一般為80-240毫米。每塊之間在同一塊夾板之間的垂直連接必須是20毫米，垂直連接必須是水平的。頂部和底部之間的水平連接是30毫米，冰箱和烤箱殼之間的距離是25毫米。（2）爐底冷卻采用水冷爐底，其結(jié)構(gòu)特性如下:表4-19水冷爐底結(jié)構(gòu)特性給水管管徑㎜給水方式水冷管，㎜數(shù)量×管徑×壁厚中心間距，㎜邊緣間距，㎜串聯(lián)根數(shù)712由爐體給總管供水46×146×1025035041.1.2風(fēng)口水套風(fēng)口裝置的設(shè)計(jì)包括短管法蘭，直管，彎頭，直吹管，風(fēng)口水套和熱風(fēng)主體下的其他零件。風(fēng)口由三件水套組成，一件是小外套，一件是青銅外套。鳥嘴含91.8％的銅，1.5％的錫和0.7％的鐵。HT15-35鑄鐵用于大臂，并倒入42×6無縫鋼管中。1.1.3鐵口套插頭手柄用于加固和保護(hù)烤箱外殼中的孔。鐵吹嘴通常由鑄鋼制成?？紤]到應(yīng)力不集中，鐵吹口的形狀通常為橢圓形或正方形，且