转炉设计
180t 顶底复吹转炉设计
一、转炉炉型设计
原始条件： 炉子平均出钢量180t 。金属收得率取92%，最大废钢比取20%，采用废钢矿石冷却，铁水采用P08低磷生铁{w （si ）≤0.85%，w （p ）≤0.2%，w （s ）≤0.05%}
1、熔池形状确定
转炉炉型有筒球型、锥球型、截锥型，熔池形状选用截锥型。为了满 足顶底复吹的要求，炉型趋于矮胖型，由于在炉底上要设置底吹喷嘴，炉底为平底，所以熔池为截锥形。
2、炉容比确定
炉容比系指转炉有效容积t V 与公称容量T 之比值。t V 系炉帽体积帽V 、炉身体积身V 、和容池体积c V 三个内腔容积之和。
由于顶底复吹转炉吹炼过程比较平稳，产生泡沫渣的量比顶吹转炉要少得多，喷溅较少，因此其炉容比比顶吹转炉小，但比底吹转炉要大。根据冶炼条件取炉容比为0.95m 3/t 。
3、熔池尺寸的确定
熔池是容纳金属并进行一系列复杂物理化学反应的过程，其主要尺寸有熔池 直径和熔池深度。设计时，应根据装入量、供氧强度、喷嘴类型、冶金动力学条件以及炉衬蚀损的影响综合考虑。
截锥型熔池尺寸如图（1）所示：
则其体积为： )(12h 2
112d Dd D V ++=
π熔 （1） 熔池直径D ： 熔池直径通常指熔池处于平静状态时金属液面的直径。 D=K
t G =1.63×15180=5.646m 式中G ——炉子公称容量，180t ；
t ——平均每炉钢纯吹氧时间，取15分钟；
K ——比例系数，根据炉子容量取1.63；
（2）熔池深度h ：
根据经验，取D d 7.01== 3.952m 其中熔池体积38.268.6180m G V c ==
=ρ 故熔池深度： 20.574c V h D == 2646.5574.08.26?=1.465m 校核26.0646
.5465.1/==
D h 符合要求 4、炉帽尺寸的确定 （1）炉帽倾角θ：本计算中取θ=65度
（2）炉口直径d ：炉口直径为熔池直径的43~53%，本计算中取48%
则 d=48%D=0.48×5.646=2.710m
（3）炉帽高度H 帽：炉帽高度是截椎体高度与炉口直线段高度值和。
H 锥()θtg d D -=21=()m tg H 132.36571.2646.52
10=?-=帽 直线段高度H 口一般为300~400mm ，本计算中取H 口=400mm 。
则有 m H H H 532.34.0132.3=+=+=口锥帽 炉帽总容积为：322247.47m 4d d 12=+++=d H D D H V 直锥帽）（ππ
5、炉身尺寸确定
（1） 炉膛直径D 膛=D （无加厚段）
（2）根据选定的炉容比0.95m 3/t ，可求出炉子总容积为总V =0.95?180=171m 3
身V =总V -c V -帽V =171-26.8-47.47=97.03m 3
（3）炉身高度H 身
m 877.34/2
==D V H ）（身
身π 则炉型内高内H =h+帽H +身H =1.465+3.532+3.877=8.874m
6、出钢口尺寸确定
（1）.位置
出钢时出钢口应处于钢液最深处，因此出钢口应设在炉帽和炉身内衬的交界处，以便当转炉处于水平位置出钢时其位置最低，这样钢水容易出净，又不容易下渣。
（2）出钢口中心线水平倾角θ：
出钢口角度是指出钢口中心线与水平显得夹角，，其大小应考虑缩短出钢口长度，有利维修、减少钢水二次氧气及热损失，大型转炉的出钢口角度趋向减小。国外不少采用0°，但0°倾角使钢流对钢包内金属的冲力变小。
本设计取θ=18°
（3）.出钢口直径T d ：出钢口直径决定着出钢时间，因此随炉子容量而异。出钢时间通常为2-8min 。通常T d 可按下面经验公式确定：
0.19m 19.44cm 18075.16375G .163≈=?+=+=T d 式中：G —转炉公称容量，本计算中取180t
（4）.出钢口衬砖外径：
ST d =6d T =6?0.19=1.14m
（5）.出钢口长度：
L T =7d T =7?0.19=1.33m
二、 转炉炉衬设计
1、炉衬厚度：
炉身工作层选700mm，永久层115mm，填充层100mm，总厚度为700+115+100=915 mm
则炉衬外径即炉壳内径为D
=5.646+0.915×2=7.476m
壳内
炉帽和炉底工作层均选600mm，炉帽永久层为150mm，炉底永久层用标准镁砖立砌一层230mm，粘土砖平砌三层65×3=195mm；
则炉底砖衬总厚度为600+230+195=1025mm
故炉壳内型高度为
H=8.874+1.025=9.899m
1
工作层材质全采用镁碳砖。
2、材质：
选用沥青或树脂结合的镁碳转，含碳量为14%。镁碳砖具有耐高温、耐渣侵和耐剥落等优良的使用性能。与其他镁砖相比，在使用过程中变质层变薄，不至于引起砖体结构的剥落，加入相当的数量的石墨改善了砖的导热性能，具有良好的抗震性。用镁碳砖砌筑炉衬，大幅度的提高了炉衬的使用寿命，再配合溅渣护炉等护炉技术，炉衬寿命可达1万次以上。
但由于镁碳砖成本较高，因此根据在冶炼过程中，工作层不同部位受损情况的不同，采用不同档次的镁碳砖，这样整个炉衬的受损情况较为均匀，就是综合砌炉。
（1）.炉口部位。该部位温度变化剧烈，熔渣和高温废气的冲刷较严重，在加料和清理残钢、残渣时。炉口受到撞击，因此用于炉口的耐火砖必须具有抗热震性和抗渣性，耐熔渣和高温废气的冲刷，且不易粘钢的易于清理的镁碳砖。
（2）. 炉帽部位。该部位是受熔渣侵蚀最严重的部位，同时还受温度急变的影响和含尘废气的冲刷，故使用抗渣性强和抗热震性好的镁碳砖。
（3）. 炉衬装料侧。该部位除受吹炼过程熔渣和钢水时的直接撞击与冲刷、化学侵蚀外，还要受到装入料废钢和兑铁水时的冲蚀，给炉衬带来严重的机械性
损伤，因此应砌筑具有较高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。
（4）.炉衬出钢侧。此部位主要是受出钢时钢水的热冲击和冲刷作用，损坏速度低于装料侧，所以可砌筑档次低一些的镁碳砖，并且砌筑厚度可薄一些。出钢口除受高温钢水的冲刷外，还经受温度急变的影响，蚀损严重，需要经常更换，影响冶炼时间，而出钢口则采用等静压成型的整体镁碳砖出钢口，整体结构方便更换。
（5）.渣线部位。此部位在吹炼过程中，炉衬与熔渣长期接触受到严重侵蚀而形成。在出钢侧渣线位置的变化并不明显，但在排渣侧受到熔渣的强烈侵蚀，再加上吹炼过程中其他作用的共同影响，衬砖损毁较为严重，应砌筑抗渣性良好的镁碳砖。
（6）. 两侧耳轴部位。该部位出受吹炼过程的蚀损外，其表面又无保护渣层覆盖，砖体中的碳素极易被氧化，并难于修补，因而损坏严重。故此部位应砌筑抗渣性好、抗氧化性能强的高级镁碳砖。
（7）.熔池和炉底部位。此部位炉衬在吹炼过程中受钢水强烈冲蚀，并且采用顶底复吹工艺，炉底中心部位容易损毁，可与装料侧砌筑相同材质的镁砖。
炉衬由永久层、填充层和工作层组成。
无绝热层时，永久层紧贴炉壳，修炉时一般不予拆除，作用是保护炉壳，常用镁砖砌筑。
填充层介于永久层与工作层之间，一般用焦油镁砂捣打而成，厚度约80～100 mm。
工作层与金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，工作条件相当恶劣，用高、中、低不同档次的镁碳砖砌筑。炉帽可用二步煅烧镁砖。
三、转炉炉壳设计：
1、炉壳厚度确定：
查表选择：炉帽：65mm厚钢板
炉身：75mm 厚钢板
炉底：65mm 厚钢板
2、炉壳转角半径：
SR 1=SR 2=900mm
SR 3=0.5δ底=0.5×1025=510mm
3、验算高宽比：
由以上数据可计算得：H 总=9899+65=9964mm
D 壳=7476+2×75=7626mm
则： 壳总D H =7626
9964=1.31 由此可知，壳
总D H ≥1.3，符合高宽比的推荐值，因此所设计的炉子尺寸基本上是合适的，能够保证转炉的正常冶炼。
四、氧枪设计
氧枪是转炉炼钢的主要设备，氧枪设计的好坏也关系到炉内的温度、钢液质量等。氧枪由喷头、枪身和尾部三部分组成。
氧枪设计的内容包括：喷头设计、枪身设计。
1、氧枪喷头设计
⑴原始数据
转炉公称容量180t ，低磷铁水，冶炼钢种以低碳钢为主，转录参数，炉容为0.95，熔池直径为5.646m ，有效高度8.874 m ，熔池深度1.465m 。
⑵氧流量和供氧强度
氧流量是指单位时间通过氧枪的氧量。供氧强度指单位时间每吨钢的供氧
量，在转炉设计中常用单位时间转炉每工程称单位的供氧量。
①氧流量：
氧流量v q =吹氧时间出钢量吨钢耗氧量? =68415
18057=? (Nm 3/min)
②供氧强度：
供氧强度=
吹氧时间吨钢耗氧量=8.315
57= [ m 3/（t.min ）] ⑶选用喷孔参数
出口马赫数 M=2.0，采用4孔喷头，喷空夹角120
多孔喷头变集中供氧为分散供氧，增大了氧射流同熔池的冲击面积，渣中FeO 含量高，化渣快，热效率高，废钢比高，吹炼平稳，喷溅减少，炉口结渣少等优点。
喷头出口射流马赫数的大小决定了喷嘴氧气出口速度，即决定了氧气射流对熔池的冲击能力。射流马赫数过大会出现喷溅，清渣费时，热损失增大，增大了渣料消耗及铁损，容易损坏转炉内衬及炉底；射流马赫数过低，气流搅拌作用减弱，降低氧气利用率，渣中铁含量增高，也会引起喷溅。一般推荐氧气射流马赫数选取的范围为Ma =1.8～2.1，本设计取马赫数 M=2.0。
⑷设计工况氧压
根据等熵表来确定，当Ma=2.0时，P/P 0=0.1278，取P=P 膛=1.3×105 Pa 。则：
P 设=0P/P 膛P =1.3×105/0.1278=10.17×105（ Pa ） ⑸计算喉口直径：
每孔氧流量： q=q V /4=684/4=171（m 3/min ）
利用公式q=00T p 784.1喉A C D ，令C D =0.90,T 0=290K ，P 设=10.17×105（ Pa ），
D C ——多空喷头流量系数，D C =（0.90～0.96），本设计取0.90
喉A ——喉口总断面面积，喉A =4
2喉d π 0T ——氧气滞止温度，一般按当地夏天温度选取，0T =273+（30～40）K ，本设计取 290K ， 则：
171=1.784×0.90×42
喉d π×290
1017.105?
求得 d 喉=0.048m=48mm
⑹喷嘴喉口长度：喷嘴喉口段长度对稳定气流影响较大，过长的喉口段会增大阻损，同时为了收缩段和扩张段加工方便，喉口长度一般取值5～10mm.本设计喉L =10mm 。
⑺喷孔出口直径：
根据等熵表来确定，当Ma=2.0时，查等熵表得A /喉A =1.688，即： 42
出d π=1.688×42
喉d π
出d =喉喉d A/A ?=688.1×48=62mm
⑻扩张段的长度为：
取半锥角为5o ，则扩张段长度：
扩L =（出d —喉d ）/ [2tan （扩α/2）]
=(62-48)/2tan5
=80mm
（扩α/2）——扩张段的半锥角，一般为4°～6°，可保证气流不脱离孔壁
⑼收缩段长度为：
收L =1.2×喉d =1.2×48=57.6≈58mm
2、氧枪枪身设计
⑴原始数据：
冷却水流量w m q =180t /h ，冷却水进水速度j v =6m/s ，冷却水回水速度p v =7m/s ，冷却水喷头处流速h v =9m/s ，中心氧管内氧气流速v 0=50 m/s,吹炼过程中水温升
Δt=200C ，其中回水温度t 2=450C ，进水温度t 1=250C ；
()2中心氧管直径的确定：
中心氧管管径的公式为
A 0=v q / v 0
依据气体状态方程，在中心管内的实际状态下的氧流量为：
Q 实=2736841?×17
.10290=71.44m 3/min=1.19m 3/s 取中心管内氧气流速为50m/s ，则中心钢管直径为：d 内=50
19.14?π=0.174m=174mm 。 根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为φ194×8mm 的钢管。 验算氧气在钢管中的实际流速
v 0=v q 工/ A 0=1.19 /（π/4?0.1782）=47.86m/s 符合要求
⑶中层套管管径的确定
环缝间隙的流通面积 j A =w m q /j v =180/（6?3600）=0.0083 m 2
中层套管的内径为d 2=πj A d 421'+ =π0083
.04194.02?+=0.220 mm
根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为φ245×8mm 的钢管。 验算实际水速 j v =4.3 m/s 符合要求
()4外层套管管径的确定
出水通道的面积为 p A =w m q /p v =180/（7?3600）=0.00714 m 2
外管内径为d 3=πp
A d 422'+=π00714
.04245.02?+=0.245 mm
根据热轧无缝钢管产品目录，选择标准系列产品规格为φ299×16mm 的钢管。 验算实际水速 p v =5.7 m/s 符合要求
()5中层套管下沿至喷头面间隙h 的计算
该处的间隙面积为A h =75%?h m v q w
=75%?3600
8180?=0.0047 m 2 又知 A h =2
)('22h d d +π 故 h=0.0067 m=6.7 mm
()6氧枪枪身尺寸的确定：
根据公式氧枪总长枪H =1h +765432h h h h h h ++++++ 8h
=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800+0.800+1.000+0.500 =21.908 m
式中，1h ——氧枪最低位置至炉口的距离，m ；
2h —— 炉口至烟罩下沿的距离，取1.212 m ；
3h ——烟罩下沿至烟道拐点的距离，取4.403 m ；
4h ——烟罩拐点至氧枪孔的距离， m ；
5h ——为清理结渣和换枪需要的距离，取0.800 m ；
6h ——根据把持器下段要求决定的距离，m ；
7h ——把持器的两个卡座中心线间的距离，m ；
8h ——根据把持器上段要求决定的距离，m ；
氧枪行程为
枪H =1h +5432h h h h +++
=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800
=19.608 m
五．转炉炉体支撑装置及倾动机构
1、支撑装置
支撑装置承载着转炉炉体的全部重量。其中主要部件有托圈部件，炉体与托圈的连接装置，支撑托圈部件的轴承和轴承座等。转炉炉体的全部质量通过支撑系统传递到基础上。而托圈又把倾动机构传来的情动力矩传给炉体，并使其倾动。
（1）托圈
①托圈结构
托圈是转炉的重要承载和传动部件。它主要起支撑炉体和传递倾动力矩的作用。它在工作中除承受炉壳、炉衬、钢水和自重等全部静载荷外，还要承受由于频繁启动制动所产生的动载荷和操作过程所引起的冲击载荷以及来自炉体，钢包等热辐射作用而引起的拖圈在径向，圆周和轴向存在温度梯度而产生的热负荷。
如果托圈采用水冷，则还要承受冷却水对托圈的压力。故托圈结构必须具有足够的强度，刚度和韧性才能够满足转炉生产的要求。材质选用Q235钢板制作
②托圈基本尺寸参数的确定：（托圈内径，外径，断面尺寸）
a 、托圈的内径n D ：Δ=0.03L D （一般比0.03小）
n D =L D +2Δ=1.06?7626=8083.56 mm 取8000mm
b 、托圈的外径W D : B=(0.115-0.135)W D
W D =n D +2B=L D +2B+2Δ=8000+0.23W D
W D =10390 mm
式中 L D ——炉壳外径，mm ；
Δ ——炉壳与托圈之间的间隙，mm ；
B ——托圈断面宽度，mm 。
c 、托圈的断面尺寸：（断面高度H ，断面宽度B ，盖板和腹板的厚度21,δδ）它们是决定托圈强度，刚性的强度尺寸。而托圈的外径W D 和内径n D 主要决定于炉壳外径L D ，所以属于工艺尺寸。
由于托圈工作时，受弯、扭复合作用，并多数时间处于水平位置。因此，断面采用立着的矩形断面。其断面的高宽比H/B 为：
H/B=2.5——3.5
大型转炉为了配置紧凑，多选较大的比值；而小型转炉取小值。此处取3。 转炉托圈高度H 和宽度B 一般为：
H=(0.22——0.24)L H =0.24?9964=2391 mm
B=（0.115——0.135）W D =0.115?10390=1194 mm 式中 L H ——炉体全高（即包括水冷炉口）
托圈上、下盖板厚度1δ和内外腹板厚度2δ一般为
1δ=（0.046——0.052）H=0.05?2391=120 mm
2δ=（0.08 ——0.095）H=0.09?2391=215 mm
加强筋板厚度，一般与腹板相同。其数量通常不少于8——10块，视托圈与炉体连接装置的结构而定。
③耳轴与托圈的连接
耳轴与托圈的连接方式有三种：法兰螺栓连接、静配合连接和耳轴与托圈直接焊接。为满足性能要求，设计选用法兰螺栓连接。
法兰螺栓连接。耳轴用过渡配合装入托圈的耳轴座中，用螺栓和圆销连接，以防止耳轴与耳轴孔发生转动和轴向移动。这种方式连接件较多，而且耳轴需要一个法兰，从而增加耳轴的制造困难。
（2）炉体与托圈的连接装置
①托圈和炉体之间的连接装置应能满足下述要求：
a、保证转炉在所有的位置都能安全地支撑全部工作负荷；
b、为转炉炉体传递足够的转矩；
c、能够调节由于温度变化产生的轴向和径向的位移，使对炉壳产生的限制
力量小；
d、能使载荷在支撑系统中均匀分布；
e、能吸收或消除冲击载荷，并能防止炉壳过度变形；
f、结构简单，工作可靠，易于安装、调整和维护，而且经济。
为满足上述要求，在设计时应考虑以下的问题。
在保证有足够传递载荷能力的条件下，支架数目不宜过多，通常为3至6个。多个支架会抑制炉壳的热变形位移，安装调整困难，还易造成因炉壳和托圈变形引起一部分支架介绍不良而失去作用，以致降低其使用寿命。
为减小托圈的弯曲应力，支架应位于远离托圈跨距的中点，但又不应都靠近耳轴。为了转动炉体要有一个足够长的力臂。通常采用与耳轴呈30、45和60度角的位置。
为了在垂直方向是炉壳与托圈之间的相对热运动不受阻碍，支架应安排在一个平面内。
②目前已在转炉上应用的支撑系统形式很多，大致有支撑夹持器和悬挂式
连接装置两类。
为满足以上要求，本设计选用支撑夹持器，它的的基本结构是沿炉壳圆周
固接着若干组上、下托架，并用它们夹住托圈的顶面和底部，通过接触面把炉体负荷传给托圈，当炉壳和托圈由于温差而出现不同热变形位移量时，可自由地沿其接触面相对位移。
（3）耳轴及其轴承
耳轴因承受多种负荷（静、动载荷产生的转矩、变曲和剪切负荷）的作用依次要有足够的强度和刚度，且必须是空心的。耳轴材质一般为合金钢。
耳轴直径选1000mm，耳轴轴承的工作特点是：负荷大，转速低，经常处于局部工作状态，工作条件恶劣（高温、多尘），托圈在高温下工作会使耳轴伸长和翘曲变形。因此耳轴轴承必须具有足够的强度，能够经受静力和动力载荷，有足够的抗疲劳极限，对中性好，轴承外壳和支座结构应合理，安装、更换，维修容易，而且经济。所以选用抗摩擦球面滚柱轴承，它能承受重载，自动调位和保持良好的润滑，耳轴与托圈采用法兰螺栓连接。
2、倾动机构的选择
倾动机构满足兑铁水、加废钢、取样、测温、补炉出渣、出钢的需要。
此外，倾动机构尚需与氧枪和烟罩升降机构连锁，且能适应载荷的变化和结构的变形。我们采用悬挂式倾动机构。优点是设备轻、结构紧凑、占地面积小、设备安全可靠性大大提高。
（1）倾动机构的选择原则。
①为了满足兑铁水、加废钢、测温、取样和出钢、倒渣等冶炼操作的要求，
倾动机构应能使炉体连续正反转360度，并能平稳而又准确地停在任何倾角位置。在启动、旋转和制动时能保值平稳，操作灵活、还要与氧枪和烟罩提升机构等操作保持一定的联锁关系，以免误操作。
②一般大、中型转炉应具有两种以上倾动速度。转炉在出钢、倒渣、测温
取样等操作时，要求平稳而缓慢地倾动，以免钢渣猛烈冲击而发生炉液严重喷溅和溢出。当转炉大幅度倾转时，则采用较快速度，一边节约辅助时间，缩短冶炼周期。
③倾动机构必须要求可靠，应避免传动机构的任何环节发生故障。
④倾动机构应能使用载荷的变化和结构的变形、当托圈产生绕曲变形而引起耳轴先偏斜时，仍能保持各传动齿轮副的正常啮合。
⑤结构紧凑，占地面积小，效率高，投资少，维修方便。
（2）倾动机构的配置形式。
转炉倾动机构的总体配置要紧凑，应避免使转炉跨间柱距加大，增加土建难度。转炉倾动机构的配置形式经历了落地式、半悬挂式、全悬挂式三个发展阶段。
根据以上倾动机构的选择原则，全悬挂式比较符合设计要求。全悬挂式是将整套传动装置全部挂在耳轴外伸端上。为了减少传动系统的尺寸和质量并使其工作安全可靠，大型全悬挂式转炉倾动机构均采用多点啮合柔性传动。即在末级传动总是由数个各自带有传动机构的小齿轮驱动同一末级大齿轮，而整个悬挂减速器用两端铰接的两根立杆通过曲柄与水平扭力杆连接而支撑在基础上。它的优点是：结构紧凑，质量轻，占地面积少，运转安全可靠，工作性能好。其多点啮合一般为2至4点，有的多达12点以上，这样可充分发挥大齿轮的作用，是单齿传动力减少1/2至1/12。多点啮合由于采用两套以上传动装置，所以当其中一至二套损坏时，仍可维持操作，即事故状态下处理能力强、安全性好；全悬挂式由于整套传动装置都挂在耳轴上，托圈的翘曲变形不会影响齿轮副的正常啮合。而低速级的大型齿式联轴器或万向联轴器的取消，使传动间隙大为减少。同时由于柔性抗扭缓冲装置的采用，是传动过程中机构所受力矩逐渐增加或减少，传动平稳，有效地降低机构的动载荷和冲击力。
六、底部供气元件设计
1、底气种类
采用惰性气体和中性气体
3、底气用量
常用的有两种：一种是当冶炼含碳低于0.02％的钢时，待碳降至0.035～
N，吹炼时间约为5～10min，另0.040％左右时，切断顶枪的氧气，改为底吹
2
N，末期Ar，本设计采用后者。
一种是在底部全程供气，只是前期吹
2
4、供气构件
供气元件的类型及主要特点
（1）喷嘴型供气元件：早期使用的供气元件是单管式喷嘴。使用单式喷嘴当气流出口速度低于音速时，容易引起气流脉动,造成间断式供气，从而导致喷嘴粘结，甚至灌钢。而且气体流股射向金属会产生非连续性反向脉冲，将加速对母体
耐火材料的侵蚀。于是又出现了由底吹氧气转炉引申来的双层套管式喷嘴。此外外层套管是引入速度较高的气浪而不是冷却气体，以防止内管的黏结堵塞。双层套管的工作好坏不仅与环缝和内管间的压力和面积有关，而且与管壁厚度有
关，一般要求P
内/P
缝
≥1.89或.0
1
p
.5
2≥
≥
缝
内
p
；3
f
f
1≤
≤
缝
内；3
≤
内
缝
δ
δ
由于双层套管式喷嘴的主要缺点是气量调节幅度很小，冶炼中高碳钢时脱磷困难，因此出现了一种可以较大范围调节气量的环缝式喷嘴。此种喷嘴有双层套管式喷嘴将内管用泥料堵塞，只由环缝供气，环缝宽度一般0.5~5.0mm，与套管喷嘴相比，最大气量与最小气量比值由2.0增加至10.0。喷嘴蚀损速度由0.7~1.2/炉降为≤0.6mm/炉。环缝式喷嘴的主要问题是如何保持双层套管的同心度，以使环缝均匀，保证供气稳定。
（2）砖型供气元件：早期透气砖，内有大小约100目的无数微细孔。其主要缺点是砖的气孔率高，致密性差，，气流通过阻力大，故寿命底。组合型透气砖由多块耐火砖按不同形式拼凑成各种砖缝并外包不锈钢板而成，气体径下不气室通过砖缝进入炉内。由于耐火砖致密度高，寿命提高。但存在炉役期内钢壳易开裂漏气以及砖与钢板壳间的缝隙不均造成供气不均匀，不稳定的缺点。直孔型透气砖内分布很多贯通的直孔道，砖的致密度比弥散型号，同时气流由直孔道进入炉内，比通过砖层的阻力要小。
砖型供气元件的最大优点是可调气量范围大，具有能允许气流间断的优点，故对吹炼操作有较大的适应性，在生产中得到应用。但不适于吹氧及喷粉。（3）细金属管多孔塞式：最早的多孔塞型供气元件是由埋没在母体耐火材料中的许多细不锈钢管组成，所埋设金属管的内径一般为φ0.1~3.0mm(通常多为φ1.5左右)根。各金属管焊装在一个集装箱内。此种供气元件不仅调节气量幅度比较大，而且通过适当控制供气压力也可以做到中断供气。不论在供气的均匀性稳定性和使用寿命方面都比较好。经过反复生产实践及不断改进，又出现一种新式细金属管砖式供气元件——MHP-D型金属管砖。此种结构是在砖体外层细金属管处对增设一个专门供气箱，因而吧一块元件分别通入两路气体，在用C
2
O气源
供气时，可在外侧通以少量Ar气，以减轻多孔砖与炉底接缝处由于C
2
O气体造成的腐蚀。细金属管式多孔砖的出现时喷嘴型和砖型两种基本元件综合发展的结果。它既有管式元件的特点，又有砖式元件的特点。细金属管型供气元件是比较好的一种类型的供气元件。
本设计中底部供气元件选为类环缝管式喷嘴，环缝中设有许多细金属管，它兼有透气砖和喷嘴的优点，适用于喷吹各种气体，还简化了细金属管砖的制作工艺，是很有发展前途的一种供气构件。喷嘴数量为4个
环缝喷嘴直径的确定：
经验公式：12120.785()()x f D D D D =+- 1/212123()5D D D D +≤≤- 1D =70mm 2D =40mm
转炉氧枪装置设计
转炉氧枪装置设计 摘要：通过对转炉氧枪装置设计过程介绍，分析了氧枪横移车、升降小车以及氧枪刮渣器设计中的要点，提出了针对氧枪装置在保证转炉炼钢生产过程的连续性、可靠性以及安全性和维护便利性等方面的一套全新的设计方案，使氧枪装置使用维护性能得到较大提高，所提到的新型结构氧枪已在多个转炉炼钢生产现场得到验证。 关键词：事故提升系统；防坠枪装置；快速换枪；可控力矩刮渣器 氧枪装置用于向转炉内吹氧，使钢水脱碳；并加大冶炼强度，实现快速炼钢。 氧枪装置是转炉炼钢系统连续生产的重要在线设备，设置于转炉上方。氧枪工作时需插入转炉内吹氧，处于高温、液态渣包裹之中，因此，其对设备的运行安全性、可靠性、连续性设计提出了很高要求，因而设计中需要对这些需求提出切实可行的解决办法，以满足其复杂控制需求和适应其所处的恶劣工况。 氧枪装置设计依据来自于工艺专业的任务书，设备设计首先需要明确的是运行负荷，接下来进行方案设计、结构设计、施工图设计。 运行负荷：卷扬升降负荷应考虑升降小车、氧枪、金属软管、管内积水、枪体挂渣、刮渣器的刮渣力以及氮封塞、钢绳重量；横移车运行阻力按横移运行设备重量的0.025%计算[1]；横移锁紧装置的锁紧能力按运行阻力的4倍考虑；刮渣力按2～3t考虑。 横移车为一钢结构小车，分为上下两层，上层设置有升降卷扬装置及钢绳平衡器，下层设置横移传动装置，上下层之间由活动导轨和钢结构相连。升降卷扬机设有主传动和事故传动两套传动系统，通过离合器实现转换；卷扬控制设有两台绝对型编码器（一用一备、互相比照）控制升降行程、主传动电动机尾部装有增量型编码器控制升降速度；另装有钢绳张力传感器、位置行程开关等电控元件。钢绳平衡器吊挂在上层平台下部，既可调钢绳安装误差，又可在小车升降过程中平衡两根钢绳变形差，使两根钢绳受力始终一样。 事故传动是独立于主传动之外的事故提升系统，当出现车间停电、主电机故障、制动器电液推杆失效等事故时，可利用事故提升系统安全地将氧枪提出炉外，避免更大的事故发生。我们设计的事故提升系统形式为：在卷扬减速机的高速轴上设置气动离合器，增加一级减速，事故电机传动，EPS电源供电，制动器设置开闸气缸，采用气、电结合方式控制。事故提升时，控制室操作人员按下事故提升按钮，离合器电磁阀由UPS电源给电，离合器合上，舌簧开关给出信号后，事故电机给电启动，电机力矩建立起来后，制动器气缸用电磁阀由UPS电源给电，气缸将制动器打开，开始提枪。将氧枪提出炉口一定高度（由2台事故提枪位接近开关判断）后，制动器电磁阀断电（制动器抱闸），然后事故电机停电。最后离合器电磁阀断电复位。整个过程一键自动完成。
设计180吨转炉计算
180t转炉炼钢车间i 学号： 课程设计说明书设计题目：设计180t的转炉炼钢车间 学生姓名： 专业班级： 学院： 指导教师： 2012年12月25日
目录 1 设备计算 1.1转炉设计 .1.1.1炉型设计------------------------------------------------------------1 2.1 氧枪设计 2.1.1氧枪喷头设计------------------------------------------------6 2.1.2氧枪枪身设计------------------------------------------------8 3.1 烟气净化系统设备设计与计算 --------------------------------------------------------------12 注：装配图 1.图1. 180t转炉炉型图--------------------------------------------------6 2.图2. 枪管横截面--------------------------------------------------------8 3. 图3.180t氧枪喷头与枪身装配图12---------------------------------12
1 设备计算 1.1转炉设计 1.1.1炉型设计 1、原始条件 炉子平均出钢量为180吨钢水，钢水收得率取90%，最大废钢比取10%，采用废钢矿石法冷却。 铁水采用P08低磷生铁 (ω(Si)≤0.85%，ω(P)≤0.2%，ω(S)≤0.05%)。 氧枪采用3孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0MPa 2、炉型选择：根据原始条件采用筒球形炉型作为本设计炉型。 3、炉容比 取V/T=0.95 4、熔池尺寸的计算 A.熔池直径的计算 t K D G = 确定初期金属装入量G ：取B=18%则 ()t 18290.01 18218021B 2T 2G =?+?=?+= ％金η () 3m 4.268 .6182 G V == = 金 金ρ 确定吹氧时间：根据生产实践，吨钢耗氧量，一般低磷铁水约为50~57m 3/t (钢)，高磷铁水约为62~69m 3/t (钢)，本设计采用低磷铁水，故取吨钢耗氧量为57m 3/t (钢)，并取吹氧时间为18min 。则 ()[] min t /m 1.318 56 3?=== 吹氧时间吨钢耗氧量供氧强度 取K=1.70则 ()m 46.518 182 70 .1D == B.熔池深度的计算 筒球型熔池深度的计算公式为： ()m 458.1406 .579.0406.5046.04.26D 70.0D 0363.0V h 2 3 2 3 =??+=+= 金
100t顶底复吹转炉炉型设计说明书
目录 前言 (1) 一、转炉炉型及其选择 (1) 二、炉容比的确定 (3) 三、熔池尺寸的确定 (3) 四、炉帽尺寸的确定 (5) 五、炉身尺寸的确定 (6) 六、出钢口尺寸的确定 (6) 七、炉底喷嘴数量及布置 (7) 八、高径比 (9) 九、炉衬材质选择 (9) 十、炉衬组成及厚度确定 (9) 十一、砖型选择 (12) 十二、炉壳钢板材质与厚度的确定 (14) 十三、校核 (15) 参考文献 (16)
专业班级学号姓名成绩 前言： 转炉是转炉炼钢车间的核心设备。转炉炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收的率、炉龄等经济指标都有直接的影响，其设计是否合理也关系到冶炼工艺能否顺利进行，车间主厂房高度和与转炉配套的其他相关设备的选型。所以，设计一座炉型结构合理，满足工艺要求的转炉是保证车间正常生产的前提，而炉型设计又是整个转炉车间设计的关键。 设计内容：100吨顶底复吹转炉炉型的选择与计算；耐火材料的选择；相关参数的选择与计算。 一、转炉炉型及其选择 转炉有炉帽、炉身、炉底三部分组成。转炉炉型是指由上述三部分组成的炉衬内部空间的几何形状。由于炉帽和炉身的形状没有变化，所以通常按熔池形状将转炉炉型分为筒球形、锥球型和截锥形等三种。炉型的选择往往与转炉的容量有关。
（1）筒球形。熔池由球缺体和圆柱体两部分组成。炉型形状简单，砌砖方便，炉壳容易制造，被国内外大、中型转炉普遍采用。 （2）锥球型。熔池由球缺体和倒截锥体两部分组成。与相同容量的筒球型比较，锥球型熔池较深，有利于保护炉底。在同样熔池深度的情况下，熔池直径可以比筒球型大，增加了熔池反应面积，有利于去磷、硫。我国中小型转炉普遍采用这种炉型，也用于大型炉。 （3）截锥形。熔池为一个倒截锥体。炉型构造较为简单，平的熔池底较球型底容易砌筑。在装入量和熔池直径相同的情况下，其熔池最深，因此一般不适用于大容量炉，我国30t以下的转炉采用较多。不过由于炉底是平的，便于安装底吹系统，往往被顶底复吹转炉所采用。 顶底复吹转炉炉型图 顶底复吹转炉炉型的基本特征如下： （1）吹炼的平稳和喷溅程度优于顶吹转炉，而不及底吹转炉，故炉子的高宽比略小于顶吹转炉，却大于底吹转炉，即略呈矮胖型。 （2）炉底一般为平底，以便设置喷口，所以熔池常为截锥型。 （3）熔池深度主要取决于底部喷口直径和供气压力，同时兼顾顶吹氧流的穿透
120T转炉炼钢课设
学号：201230090 河北联合大学成人教育 毕业设计说明书 论文题目：120转炉炼钢设计 学院：河北联合大学继续教育学院 专业：大专 班级：12冶金 姓名：张强
指导教师：刘增勋 2014 年11 月20 日 目录 目录 (1) 序言 (2) 120T 转炉炉型设计 (2) 1.设计步骤 (2) 2.炉型设计与计算 (2) 3.炉衬简介 (5) 120T 转炉氧枪喷头设计 (7) 1.原始数据 (7) 2.计算氧流量 (7) 3.选用喷孔参数 (7) 4.设计工况氧压 (7) 5.设计炉喉直径 (8) 6.计算 (8) 7.计算扩张段长度 (8) 8.收缩段长度 (8) 9.装配图 (8) 120T 转炉氧枪枪身设计 (9) 1.原始数据 (9) 2.中心氧管管径的确定 (9) 3.中层套管管径的确定 (10) 4.外层套管管径的确定 (10) 5.中层套管下沿至喷头面间隙的计算 (10) 6.氧枪总长度和行程确定 (11) 7.氧枪热平衡计算 (11) 8.氧枪冷却水阻力计算 (11) 结束语 (13) 参考文献 (14)
致谢 (15) 序言 现在钢铁联合企业包括炼铁，炼钢，轧钢三大主要生产厂。炼钢厂则起着承上启下的作用，它既是高炉所生产铁水的用户，又是供给轧钢厂坯料的基地，炼钢车间的生产正常与否，对整个钢铁联合企业有着重大影响。目前，氧气转炉炼钢设备的大型化，生产的连续化和高速化，达到了很高的生产率，这就需要足够的设备来共同完成，而这些设备的布置和车间内各种物料的运输流程必须合理，才能够使生产顺利进行。 转炉是炼钢车间的核心设备，设计一座炉型合理满足工艺需求的转炉是保证车间正常生产的前提，而炉型设计又是整个转炉设计的关键。 120T 转炉炉型设计 1. 设计步骤 1.1 列出原始条件：公称容量，铁水条件。废钢比，氧枪类型以及吹氧时间等。 1.2 根据条件选炉型 1.3 确定炉容比 1.4 计算熔池直径，熔池深度等尺寸 1.5 计算炉帽尺寸 1.6 计算炉身尺寸 1.7 计算出钢口尺寸 1.8 确定炉衬厚度 1.9 确定炉壳厚度 1.10 校核 H/D 1.11 绘制炉型图 2. 炉型设计与计算 2.1 本次设计任务：设计 120T 转炉炉型
《机械设计》习题库(计算题点讲)
西南科技大学 《机械设计》习题库 四、计算题 1、图示，螺栓刚度为c 1，被联接件刚度为c 2，已知c 2＝8c 1，预紧力F ＇＝1000N ，轴向工作载荷F ＝1100N 。 试求； ⑴螺栓所受的总拉力F 0； ⑵被联接件中的剩余预紧力F ” 。 F F F ＇ F ＇ 2、图示，为一对正安装的圆锥滚子轴承。已知：作用在轴上的外载荷为M =450kN ·mm ，F R =3000N ， F A =1000N ，方向如图所示。 试求：⑴在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力S 1 和S 2的方向； ⑵求出派生轴向力S 1 和S 2的大小； ⑶计算轴承所受的实际轴向力A 1和A 2。 （提示：派生轴向力S 与轴承所受的径向支反力R 的关系为：S =0.25R ）
3、夹紧联接如插图一所示，已知夹紧联接柄承受载荷Q ＝600N ，螺栓个数Z ＝2，联接柄长度L ＝300mm ， 轴直径d ＝60mm ，夹紧结合面摩擦系数f ＝0.15，螺栓的许用拉应力[σ]＝58.97MPa 。 试求； ⑴计算所需要的预紧力F ’ ⑵确定螺栓的直径 （提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表） 表 粗牙普通螺纹基本尺寸 （GB196-81） mm 4、如图所示,某轴用一对反装的7211AC 轴承所支承,已知作用在轴上的径向外载荷F R =3000N, 作用在轴上的轴向外载荷F A =500N,方向如图所示。载荷系数f p =1.2。 试求: ⑴安装轴承处的轴颈直径是多少？ ⑵标出两轴承各自的派生轴向力S 1、S 2的方向。 ⑶计算出两轴承各自的派生轴向力S 1、S 2的大小。 ⑷计算出两轴承所受的实际轴向力A 1、A 2的大小。 ⑸两轴承各自所受的当量动负荷P 1、P 2的大小。 提示：派生轴向力S 与轴承所受的径向支反力R 的关系为：S=0.7R ； e=0.7；当A/R ≤e 时，X=1，Y=0；当A/R ＞e 时，X=0.41,Y=0.87。 当量动负荷计算公式为：P=f p(XR+YA) F R L L 3 ① ② F A
氧枪设计
氧枪设计 顶底复吹转炉是在氧气射流对熔池的冲击作用下进行的，依靠氧气射流向熔池供氧并搅动熔池，以保证转炉炼钢的高速度。因此氧气射流的特性及其对熔池作用对转炉炼钢过程产生重大影响，氧枪设计就是要保证提供适合于转炉炼钢过程得氧气射流。 转炉氧枪由喷头、枪身和尾部结构三部分组成，喷头一般由锻造紫铜加工而成，也可用铸造方法制造，枪身由无缝钢管制作得三层套管组成。尾部结构是保证氧气管路、进水和出水软管便于同氧枪相连接，同时保证三层管之间密封。需要特别指出的是当外层管受热膨胀时，尾部结构必须保证氧管能随外层管伸缩移动，氧管和外层管之间的中层管时冷却水进出的隔水套管，隔水套管必须保证在喷头冷却水拐弯处有适当间隙，当外层管受热膨胀向下延伸时，为保证这一间隙大小不变，隔水套管也应随外层管向下移动。 （1）喷头设计：喷头是氧枪的核心部分，其基本功能可以说是个能量转换器，将氧管中氧气的高压能转化为动能，并通过氧气射流完成对熔池的作用。 1）设计主要要求为： A 正确设计工况氧压和喷孔的形状、尺寸，并要求氧气射流沿轴线的衰减应尽可能的慢。 B 氧气射流在熔池面上有合适的冲击半径。 C 喷头寿命要长，结构合理简单，氧气射流沿氧枪轴线不出现负压区和强的湍流运动。 2）喷头参数的选择： A 原始条件： 类别\成分(%) C Si Mn P S 铁水预处理后设定值 3.60 0.10 0.60 0.004 0.005 冶炼Q235A,终点钢水C=0.10%根据铁水成分和所炼钢种进行的物料平衡计算，取每吨钢铁料耗氧量为50.4m3（物料平衡为吨钢耗氧52m3）,吹氧时间为20min 。转炉炉子参数为：内径6.532m ，熔池深度为1.601m ，炉容比0.92m3/t 。转炉公称容量270t ，采用阶段定量装入法。 B 计算氧流量 每吨钢耗氧量取 52m3，吹氧时间取20min min /70220270523m Q =? = C 选用喷孔出口马赫数为2.0、采用5孔喷头（如下图3-3所示），喷头夹角为14°喷孔为拉瓦尔型。 图3-3 五孔喷头
液压传动系统的设计和计算word文档
10 液压传动系统的设计和计算 本章提要：本章介绍设计液压传动系统的基本步骤和方法，对于一般的液压系统，在设计过程中应遵循以下几个步骤：①明确设计要求，进行工况分析；②拟定液压系统原理图；③计算和选择液压元件；④发热及系统压力损失的验算；⑤绘制工作图，编写技术文件。上述工作大部分情况下要穿插、交叉进行，对于比较复杂的系统，需经过多次反复才能最后确定；在设计简单系统时，有些步骤可以合并或省略。通过本章学习，要求对液压系统设计的内容、步骤、方法有一个基本的了解。 教学内容： 本章介绍了液压传动系统设计的内容、基本步骤和方法。 教学重点： 1．液压元件的计算和选择； 2．液压系统技术性能的验算。 教学难点： 1．泵和阀以及辅件的计算和选择； 2．液压系统技术性能的验算。 教学方法： 课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示设计的步骤及方法。 教学要求： 初步掌握液压传动系统设计的内容、基本步骤和方法。
10.1 液压传动系统的设计步骤 液压传动系统的设计是整机设计的一部分，它除了应符合主机动作循环和静、动态性能等方面的要求外，还应当满足结构简单，工作安全可靠，效率高，经济性好，使用维护方便等条件。液压系统的设计，根据系统的繁简、借鉴的资料多少和设计人员经验的不同，在做法上有所差异。各部分的设计有时还要交替进行，甚至要经过多次反复才能完成。下面对液压系统的设计步骤予以介绍。 10.1.1 明确设计要求、工作环境，进行工况分析 10.1.1.1 明确设计要求及工作环境 液压系统的动作和性能要求主要有：运动方式、行程、速度范围、负载条件、运动平稳性、精度、工作循环和动作周期、同步或联锁等。就工作环境而言，有环境温度、湿度、尘埃、防火要求及安装空间的大小等。要使所设计的系统不仅能满足一般的性能要求，还应具有较高的可靠性、良好的空间布局及造型。 10.1.1.2 执行元件的工况分析 对执行元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的变化规律，通常是求出一个工作循环内各阶段的速度和负载值。必要时还应作出速度、负载随时间或位移变化的曲线图。下面以液压缸为例，液压马达可作类似处理。 就液压缸而言，承受的负载主要由六部分组成，即工作负载，导向摩擦负载，惯性负载，重力负载，密封负载和背压负载，现简述如下。 (1)工作负载w F 不同的机器有不同的工作负载，对于起重设备来说，为起吊重物的重量；对液压机来说，压制工件的轴向变形力为工作负载。工作负载与液压缸运动方向相反时为正值，方向相同时为负值。工作负载既可以为定值，也可以为变量，其大小及性质要根据具体情况加以分析。
转炉工作原理及结构设计要点
攀枝花学院本科课程设计 转炉工作原理及结构设计 学生姓名： 学生学号： 院（系）： 年级专业： 指导教师： 二〇一三年十二月
转炉工作原理及结构设计 1.1 前言 1964年，我国第一座30t氧气顶吹转炉炼钢车间在首钢建成投产。其后，上钢一厂三转炉车间、上钢三厂二转炉车间等相继将原侧吹转炉改为氧气顶吹转炉。20世纪60年代中后期，我国又自行设计、建设了攀枝花120t大型氧气顶吹转炉炼钢厂，并于1971年建成投产。进入20世纪80年代后，在改革开放方针策的指引下，我国氧气转炉炼钢进入大发展时期，由于氧气转炉炼钢和连铸的迅速发展，至1996年我国钢产量首次突破1亿t，成为世界第一产钢大国。 1.2 转炉概述 转炉（converter）炉体可转动，用于吹炼钢或吹炼锍的冶金炉。转炉炉体用钢板制成，呈圆筒形，内衬耐火材料，吹炼时靠化学反应热加热，不需外加热源，是最重要的炼钢设备，也可用于铜、镍冶炼。转炉按炉衬的耐火材料性质分为碱性（用镁砂或白云石为内衬）和酸性（用硅质材料为内衬）转炉；按气体吹入炉内的部位分为底吹、顶吹和侧吹转炉；按吹炼采用的气体，分为空气转炉和氧气转炉。转炉炼钢主要是以液态生铁为原料的炼钢方法。其主要特点是：靠转炉内液态生铁的物理热和生铁内各组分（如碳、锰、硅、磷等）与送入炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使金属达到出钢要求的成分和温度。炉料主要为铁水和造渣料（如石灰、石英、萤石等），为调整温度，可加入废钢及少量的冷生铁块和矿石等。 1.2.1 转炉分类 1.2.1.1 炼钢转炉 早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都用空气通过底部风嘴鼓入钢水进行吹炼。侧吹转炉容量一般较小，从炉墙侧面吹入空气。炼钢转炉按不同需要用酸性或碱性耐火材料作炉衬。直立式圆筒形的炉体，通过托圈、耳轴架置于支座轴承上，操作时用机械倾动装置使炉体围绕横轴转动。 50年代发展起来的氧气转炉仍保持直立式圆筒形，随着技术改进，发展成顶吹喷氧枪供氧，因而得名氧气顶吹转炉，即L-D转炉（见氧气顶吹转炉炼钢）;用带吹冷却剂的炉底喷嘴的，称为氧气底吹转炉（见氧气底吹转炉炼钢）。
氧气顶吹转炉设计
3.1 转炉炉型设计3.1.1 转炉炉型设计概述（1）公称容量及其表示方法 公称容量（T），对转炉容量大小的称谓，即平时所说的转炉的吨位。它是转炉生产能力的主要标志和炉型设计的重要依据。目前国内外对公称容量的含义的解释还很不统一，归纳起来，大体上有以下三种表示方法： 1)以平均金属装入量（t）表示； 2)以平均出钢量（t）表示； 3)以平均炉产良坯量（t）表示。 在一个炉役期内，炉役前期和后期的装入量或出钢量不同，随着吹炼的进行，炉衬不断地受到侵蚀，熔池不断扩大，装入量增大，所以三种表示方法都是以其平均容量来表示。 这三种表示方法各有其优缺点，以平均金属装入量表示公称容量，便于进行物料平衡和热平衡计算，换算成新炉装入量时也比较方便。 以平均炉产良坯量表示公称容量，便于车间生产规模和技术经济指标的比较，但是在进行炉型设计时需做较复杂的换算。 以平均出钢量表示公称容量则介于两者之间，其产量不受操作方法和浇铸方法的影响，便于炼钢后步工序的设计，也比教容易换算成平均金属装入量和平均炉产良坯量。设计的公称容量与实际生产的炉产量基本一致。所以在进行炉型设计时采用以平均出钢量表示公称容量比较合理。 （2）炉型的定义： 转炉炉型是指转炉炉膛的几何形状，亦即指由耐火材料砌成的炉衬内形。 （3）炉型设计的意义 转炉是转炉炼钢车间的核心设备，炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收得率、炉龄等技术经济指标都有着直接的影响，炉型设计的是否合理关系到冶炼工艺能否顺利进行的问题，如喷溅问题，除与操作因素有关外，炉型设计是否合理也是个重要因素，并且车间的主厂房高度以及主要设备，像除尘设备，倾动机构设备等都与炉型尺寸密切相关。而且转炉一旦投产使用，炉型尺寸就很难再作改动，因为不论变动直径还是高度都牵涉到耳轴位置，它是与转炉基础联系在一起的，一般不能随意变动。 所以说，设计一座炉型结构合理，满足工艺要求的转炉是保证车间正常生产的前提。而炉型设计又是整个转炉设计的关键。 设计内容：炉型种类的选择； 炉型主要参数的确定； 炉型尺寸设计计算； 炉衬和炉壳厚度的确定； 顶底复吹转炉设计。 3.1.2炉型种类及其选择 吹炼过程中炉膛内进行着极其复杂而又激烈地物理化学反应和机械运动，因此，转炉的炉型必须适应这些反应特点和运动规律，否则就不能保证冶炼过程的正常进行。那么，什么样的炉型才是比较理想的炉型呢？也就是说，炉型具备什么特点才能适应转炉炼钢反应激烈，吹炼速度快的特点呢？ （1）炉型种类的选择原则 选择炉型时应考虑以下几条基本原则： ①炉型应能适应炉内钢液、炉渣和炉气的循环运动规律，使熔池得到激烈而又均匀的搅拌，从而加快炼钢过程的物理化学反应； ②有利于提高供氧强度（B），缩短冶炼时间，减少喷溅，降低金属损耗； ③新砌好的炉子的炉型要尽量接近于停炉以后残余炉衬的轮廓，减少吹炼过程中钢液、炉渣和炉气对炉衬的冲刷侵蚀及局部侵蚀，提高炉龄，降低耐火材料的消耗； ④炉壳应容易制造，炉衬砖的砌筑和维护要方便，从而改善工人的劳动条件，缩短修炉时间，提高转炉作业率。 总之应能使转炉炼钢获得较好的经济效益，优质、高产、低耗。 （2）炉型种类及其选择
转炉氧枪设计方案
广青金属有限公司 65T转炉φ180氧枪及氧枪喷头设计方案 山东崇盛冶金氧枪有限公司 2012年2月 65T转炉φ180氧枪及氧枪喷头设计方案
简介 山东崇盛冶金氧枪有限公司，系冶金氧枪及喷头的专业研究生产单位。位于中国潍坊高新技术产业开发区。技术力量雄厚，技术装备先进，检测手段齐全。我公司在转炉用氧枪设计方面有丰富的设计和制造经验，例如：宝钢300吨转炉炼钢φ406氧枪喷头，武钢三炼钢250吨转炉用φ355锥度氧枪及喷头，马钢300吨转炉用φ355锥度氧枪及喷头，济钢210吨转炉用φ355氧枪及喷头，新余三期210T 转炉炼钢φ325氧枪及喷头，上海罗泾150吨转炉炼钢φ299氧枪及喷头，河北承德钢铁、普阳钢铁、宁波钢铁、天铁、安阳钢铁、通化钢铁等150吨转炉炼钢φ299氧枪及喷头，目前均正常使用，效果良好。现国内120吨以上转炉用氧枪80％由我公司设计制造。 公司秉承“以人为本，科技领先”的发展战略，技术力量雄厚，拥有世界先进水平的科研机构、精良的机械加工设备及国内一流的检测设施，最大程度上保证产品最佳的使用性能。 65T转炉φ180×1孔喷头设计方案
一、设计工况参数： 1、出钢量：～65吨/炉 2、现场操作氧流量：～4200Nm3/hr 3、现场操作供氧压力：0.85～1.0Mpa （阀后压力） 4、纯吹氧吹炼时间：13～15min 5、冷却水压力：≥1.2MPa 6、进出水温差≤27℃（水温差根据现场实际情况要有所差异） 7、氧枪喷头形式：1孔拉瓦尔孔喷头 二、喷头参数设计 2.1马赫数的选择 流体力学中表征流体可压缩程度的一个重要的无量纲参数,记为,定义为流场中某点的速度v同该点的当地声速c之比,即=v/c, 在可压缩流中,气体流速相对变化dv/v同密度相对变化之间的关系是dρ/ρ＝-2dv/v，即在流动过程中，马赫数愈大,气体表现出的可压缩性就愈大。另外，马赫数大于或小于1时,扰动在气流中的传播情况也大不相同。因此，从空气动力学的观点来看，马赫数比流速能更好地表示流动的特点。按照马赫数的大小，气体流动可分为低速流动、亚声速流动、跨声速流动、超声速流动和高超声速流动等不同类型。 马赫数就是气流速度与当地温度条件下的音速之比： M＝U/a 式中：U为气流速度m/s a为在当地温度下的音速，单位m/s 氧枪的供氧压力的大小是由喷头的出口马赫数确定的，氧气的压力能转化成
炼钢转炉氧枪工艺参数设计
摘要 2005年，我国钢产量是3.49亿吨，为世界上最大的生产国。2011年我国钢产量为6.83亿吨。是发展较为迅速的国家之一。在我国转炉炼钢厂众多，而且从90年代溅渣护炉技术兴起后迅速在全国得以普遍采用。而我国在转炉氧枪系统方面基本没有大的改进，现在使用的氧枪参数基本上是采用溅渣护炉技术以前确定的氧枪喷头参数，目前炼钢厂所使用的氧枪既要满足冶炼需要又要保证溅渣要求更要注重环境的保护。随时时代的进步我国对工业发展的要求也越来越严格，其中就包括了最大可能的保护生态环境。选这个题目最重要的意义就在于发现工业生产中最佳的转炉氧枪，以提高生产效率，较低消耗[1]。 本文针对150t转炉设计一种新型的6孔氧枪，型号为637型。 关键词转炉氧枪喷头参数
000本科毕业论文ABSTRACT ABSTRACT In 2005, China's steel output of 3.49tons, is the world's largest producer. In 2011China's steel production6.83tons. Is one of the relatively rapid development. In China's converter steelmaking plant of many, but from 90 time of slag splashing technology rise quickly in the country to commonly used. But our country in converter oxygen lance system basically no big improvement, now use the oxygen gun parameters basically is the use of slag splashing technology previously determined oxygen lance nozzle parameters, the current steelmaking plant the use of oxygen gun should not only meet the needs and requirements of smelting slag splashing to pay more attention to the protection of the environment. At any time the progress of the times on China's industrial development requirements more stringent, which includes the largest possible protection of the ecological environment. Select this topic the most important significance lies in the discovery of industrial production in the optimal oxygen gun of converter, to improve production efficiency, lower consumption [1]. In this paper 150t converter design a new 6Hole oxygen lance, models for type 637 diabetes. Key words Oxygen lance 、Nozzle parameters Parameter
液压油缸设计计算公式
液压油缸的主要设计技术参数 一、液压油缸的主要技术参数： 1.油缸直径；油缸缸径，内径尺寸。 2. 进出口直径及螺纹参数 3.活塞杆直径； 4.油缸压力；油缸工作压力，计算的时候经常是用试验压力，低于16MPa乘以1.5，高于16乘以1.25 5.油缸行程； 6.是否有缓冲；根据工况情况定，活塞杆伸出收缩如果冲击大一般都要缓冲的。 7.油缸的安装方式； 达到要求性能的油缸即为好，频繁出现故障的油缸即为坏。应该说是合格与不合格吧？好和合格还是有区别的。 二、液压油缸结构性能参数包括：1.液压缸的直径；2.活塞杆的直径；3.速度及速比；4.工作压力等。 液压缸产品种类很多，衡量一个油缸的性能好坏主要出厂前做的各项试验指标，油缸的工作性能主要表现在以下几个方面： 1.最低启动压力：是指液压缸在无负载状态下的
最低工作压力，它是反映液压缸零件制造和装配 精度以及密封摩擦力大小的综合指标； 2.最低稳定速度：是指液压缸在满负荷运动时没 有爬行现象的最低运动速度，它没有统一指标， 承担不同工作的液压缸，对最低稳定速度要求也 不相同。 3.内部泄漏：液压缸内部泄漏会降低容积效率， 加剧油液的温升，影响液压缸的定位精度，使液 压缸不能准确地、稳定地停在缸的某一位置，也 因此它是液压缸的主要指标之。 液压油缸常用计算公式 液压油缸常用计算公式 项目公式符号意义 液压油缸面积(cm 2 ) A =πD 2 /4 D ：液压缸有效活塞直径(cm) 液压油缸速度(m/min) V = Q / A Q ：流量(l / min) 液压油缸需要的流量(l/min) Q=V×A/10=A×S/10t V ：速度(m/min) S ：液压缸行程(m) t ：时间(min) 液压油缸出力(kgf) F = p × A F = (p × A) －(p×A) ( 有背压存在时) p ：压力(kgf /cm 2 ) 泵或马达流量(l/min) Q = q × n / 1000 q ：泵或马达的几何排量(cc/rev) n ：转速（rpm ） 泵或马达转速(rpm) n = Q / q ×1000 Q ：流量(l / min) 泵或马达扭矩(N.m) T = q × p / 20π 液压所需功率(kw) P = Q × p / 612 管内流速(m/s) v = Q ×21.22 / d 2 d ：管内径(mm) 管内压力降(kgf/cm 2 ) △ P=0.000698×USLQ/d 4 U ：油的黏度(cst) S ：油的比重
设计作业 300t顶底复吹转炉炉型计算
转炉炉型设计计算 1.1原始数据 （1）、转炉的公称容量为300t 。 （2）、采用顶底复吹冶炼工艺 1.2 转炉的炉型选择 图为常见转炉炉型 (a)筒球型； (b)锥球型； (c)截锥型 根据原始条件及采用顶底复吹工艺的要求，为便于安装底部供气元件，要求转炉底部为平的，所以本设计将采用截锥型炉型作为设计炉型。 1.3炉容比 炉容比系指转炉有效容积与公称容量之比值。转炉炉容比主要与供氧强度有关，与炉容量关系不大。从目前实际情况来看，顶底复吹转炉炉容比一般取0.85~0.95m 3/t 。 本设计为300t ，取V/T=0.92 1.4熔池尺寸的计算 熔池直径的计算公式 t G k D 式中 D ——熔池直径，m ； G ——新炉金属装入量，t ，可取公称容量； K ——系数，参见表1-1；
t ——平均每炉钢纯吹氧时间，min 表1-1 系数K 的推荐值 b.确定吹氧时间 表1.2 推荐的转炉纯吹氧时间 本设计的转炉公称容量为300t ， 又根据国家关于新建转炉的要求，吹氧时间在16min ， 所以选择的吹氧时间为16min 。 取K=1.50 则)(495.616 30050.1m t G K D =?=? = ② 截锥型熔池深度的计算公式为: )(822.1495.6574.0119 .44574.0574.02 22m D V D V h =?=?== ） （金池 V 池=G/Y=44.119m 3 其中Y=6.8t/ m 3 ③熔池其他尺寸确定. )(546.4495.67.07.01m D D =?== 1.5炉帽尺寸的确定 ①炉口直径d 0.取 )(2475.3495.65.00m d =?= ②炉帽倾角: 取?60 ③炉帽高度H 帽: 取H 口=400mm ， )(76.260tan )2475.3495.6(2 1 tan )(2100m d D H =?-=?-= θ锥 则整个炉帽高度为：
转炉设计任务书
辽宁科技学院 课程实践报告 课程实践名称：设计一座公称容量为380吨的转炉和氧枪指导教师：尹雪亮 班级：冶金姓名： 2012年月日
………………………..………装订线……..………………………… 课程设计（论文）任务书题目：设计一座公称容量吨的转炉和氧枪 系别：冶金工程学院 专业：班级： 学生姓名：学号： 指导教师（签字）：2012年月日 一、课程设计的主要任务与内容 1、转炉设计 1.1 氧气顶吹转炉炉型设计 1.2 氧气转炉炉衬设计 1.3 转炉炉体金属构件设计 2、氧枪设计 2.1 氧枪喷头尺寸计算 2.2 转炉氧枪枪身尺寸计算 2.3 氧枪水冷系统设计 2.4 氧枪升降机构与更换装置 二、设计（论文）的基本要求 1、说明书符合规范，要求打印成册; 2、独立按时完成设计任务，遵守纪律; 3、选取参数合理，要有计算过程; 4、制图符合制图规范。
三、推荐参考文献（一般4～6篇，其中外文文献至少1篇） 期刊:[序号] 作者.题名[J].期刊名称.出版年月，卷号（期号）：起止页码。 书籍：[序号] 著者.书写[M].编者.版次（第一版应省略）.出版地：出版者，出版年月：起止页码 论文集：[序号] 著者.题名[C].编者. 论文集名，出版地：出版者，出版年月：起止页码 学位论文：[序号] 作者.题名[D].保存地：保存单位，年份 专利文献：[序号] 专利所有者.专利题名[P].专利国别：专利号，发布日期 国际、国家标准：[序号] 标准代号，标准名称[S].出版地：出版者，出版年月 电子文献：[序号] 作者.电子文献题名[文献类型/载体类型].电子文献的出版或可获得地址，发表或更新日期/引用日期 报纸:［序号］作者.文名[N].报纸名称，出版日期（版次） 四、进度要求 五、专业教研室审核意见 教研室主任签字：年月日
转炉氧枪系统检修施工方案
260吨转炉氧枪系统检修方案 一、工程概况： 1.1 设备基本结构组成 氧枪系统基本构成有氧枪升降小车、氧枪横移小车、氧枪固定轨道、氧枪本体、氧枪事故提升、氧枪氮气、氧气及冷却水系统组成。 1.2 设备基本参数 1.2.1 氧枪本体参数 1、锥形氧枪外径：直段402 mm，最大直径630mm 2、氧枪长度：～25000mm 3、氧枪喷嘴型式： 5 孔拉瓦尔 4、吹炼氧气压力： 1.2~1.6MPa 5、冷却水流量： 350m3/h 6、冷却水压力： 1.0～1.2MPa 7、冷却水入口温度： 35℃ 8、氧枪喷头设计平均寿命： 400 次 氧枪本体材质： 1、外层钢管材质 20g 无缝钢管 2、中层钢管材质 20g 无缝钢管 3、内层钢管材质不锈钢钢管 4、喷嘴脱氧铜 1.2.2 氧枪升降及横移装置的主要参数 形式迅速交换、壁行式 提升负荷：～25t 升降速度：高速40m/min 低速4m/min 停位精确度：± 10 mm 升降行程：20000mm 驱动电机：200kW（交流变频） 钢丝绳张力传感器用于钢丝绳松弛检测和张力检测
型号：530-20t 最小分度数： 1.7kg 数量 4 个 制动器YWB630-3000-6300HR、WL 1.3 设备功能 一座转炉设两根氧枪，两根氧枪分别安装在各自的升降、横移装置上，互为备用，从操作位置到备用位置的更换用电动横移装置来进行。既容易又迅速，实现氧枪迅速而准确的更换。维护和检修不间断生产。另外，氧枪固定在升降小车上到达规定的为后由位置控制编码器和行程开关通过其横移装自动控制置。氧气在阀门站经压力和流量调节后供给氧枪。两根氧枪共用一套氧气供应系统，通过快速切断阀门进行切换。供氧系统最大氧气流量60480Nm3/h。 1.4 设备检修缺陷 1、氧枪升降小车固定轨道各支撑焊缝检查加固。 2、氧枪升降小车下线检查供氧供水波纹补偿器，升降小车导轮轴承检查并润滑。升降小车滑轮检查并润滑。 3、钢丝绳检查更换。 图1 氧枪升降横移示意图
液压传动——液压传动系统设计与计算
第九章液压传动系统设计与计算 液压系统设计的步骤大致如下： 1.明确设计要求，进行工况分析。 2.初定液压系统的主要参数。 3.拟定液压系统原理图。 4.计算和选择液压元件。 5.估算液压系统性能。 6.绘制工作图和编写技术文件。 根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。 第一节明确设计要求进行工况分析 在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。 1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。 2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。 3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。 图9-1位移循环图 在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。 一、运动分析 主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。 1.位移循环图L—t 图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。 2.速度循环图v—t(或v—L) 工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图9-2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，
150吨转炉设计
转炉炉型设计 转炉是转炉炼钢车间的核心设备。转炉炉型及其主要参数对转炉炼钢的生产率、金属收得率、炉龄等经济指标都有直接的影响，其设计是否合理也关系到冶炼工艺能否顺利进行，车间主厂房高度和转炉配套的其他相关设备的选型。2.1 炉型的选择 本设计为150t的中型转炉，选用筒球型转炉。 2.2 炉容比与高宽比 2.2.1 炉容比（V/T , m3/t） 炉容比是转炉有效容积与公容量的比值，主要与供氧强度有关，本设计选取炉容比为0.93 2.2.2 高宽比 高宽比是指转炉炉壳总高度与炉壳外径的比值，是作为炉型设计的校核数据。在 1.25-1.45之间。 2.3 转炉主要尺寸的确定 2.3.1 熔池尺寸 （1）熔池直径D 熔池直径是指转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。可根据公 式 D?K G ——新炉金属装入量，t；（取公称容量） t ——吹氧时间，min，取16min K——比例系数，取1.70 则熔池直径D?K 1.7×√（150÷16）＝5.21m 熔池深度是指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的深度。对于筒球 型熔池，取球缺体半径R = 1.1D = 5726mm，此时熔池体积VC与熔池直径存在如下关系：VC?0.790hD?0.046D，即h0? 2 3 VC?0.046D 0.79D 2 3 。 熔池体积VC = 装入量/比重 =150/5.0 = 30m3 则熔池深度h0? VC?0.046D 0.79D 2 3 ＝（30+0.046×5.21）/（0.790×5.21）＝1.70m 32
2.3.2 炉帽尺寸 （1）炉帽倾角? 倾角过小，炉帽内衬不稳定，容易倒塌；过大则出钢时容易钢渣混出和从炉口大量流渣。在本设计中取? = 60°. （2）炉口直径d0 本设计中取炉口直径为熔池直径的48%，即d0 = 5.21×48% = 2.5m =2500mm (3) 炉帽高度H 帽 口 = 350 mm，则炉帽高度为： 取炉口上部直线段高度H H帽 = ? (D?d)tan??H= 1/2（5.21 — 2.5）tan60°+ 0.35 = 2.70m 002 2.3.3 炉身尺寸 （1）炉身直径 转炉炉帽以下，熔池面以上的圆柱体部分称为炉身。其直径与熔池直径一致，即为D。（2）炉身高度H 身 2 2 H身 = 4V 式中 V 身 身 /(?D)?4(Vb?V帽?VC)/(?D) 、V帽、VC——分别为炉身、炉帽、熔池的容积。其中： V帽??/24(D3?d口3)tan???/4d口2H口 =0.262(H帽?H口)(D+Dd口+d口)+0.785d口H口 2 2 2 Vb ——转炉有效容积，为V身、V帽、VC三者之和，取决于容量和炉容 比。Vb = 炉容比×G。 根据已得的数据，则有： 3 Vb = 炉容比×G = 0.93×150 =140 m V帽?0.262(H帽?H口)(D+Dd口+d口)+0.785d口H口 222 =0.262（2.70-0.35）（5.21+5.21×2.5+2.5）+0.785×2.5×0.35 = 30.30 m3 2 22 由此，则有炉身高度为： H身 = 4V 身 /(?D)?4(Vb?V帽?VC)/(?D) 22
120吨转炉计算
H EBEI P OLYTECHNIC U NIVERSITY 课程设计说明书 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 课程设计题目：120吨转炉设计 学生姓名：孙韩洋 专业班级： 06冶金2 学院：轻工学院材料化工部 指导教师：贾亚楠 2010年03月13日
H EBEI P OLYTECHNIC U NIVERSITY 课程设计说明书 G RADUATE D ESIGN (T HESIS) 课程设计题目：120吨转炉设计 学生姓名：张建勋 专业班级： 06冶金2 学院：轻工学院材料化工部 指导教师：贾亚楠 2010年03月13日
1.1转炉计算 2.1.1炉型设计 1. 原始条件 炉子平均出钢量为120吨，钢水收得率取92%，最大废钢比取10%，采用废钢矿石法冷却。铁水采用P08低磷生铁[w(si)≤0.85% w(p)≤0.2% w(s)≤0.05%]； 氧枪采用三孔拉瓦尔型喷头，设计氧压为1.0Mpa 2. 炉型选择 根据原始条件采锥球型作为本设计炉型。 3. 炉容比 取V/T=1.05 4. 熔池尺寸的计算 1) 熔池直径的计算公式 t G K D = (1) 确定初期金属装入量G ：取B=15%则 G= ）（金 t B T 33.12192 .01% 15212021 22=? +?=?+η ）（金 金3 84.178 .633.121m G V == = ρ (1) 确定吹氧时间： 根据生产实践，吨钢耗氧量，一般低磷铁水约为50～57)(/3钢t m ，高磷铁水约为62～69)(/3钢t m ，本设计采用低磷铁水，取吨钢耗氧量为57)(/3钢t m 。并取吹氧时间为14min ，则 供氧强度= min)] /([07.414 573 ?==t m 吹氧时间 吨钢耗氧量 取K =1.79则 )(60.418 33.12179 .1m D == 2) 熔池深度计算 筒球型熔池深度的计算公式为 )(44.160 .47.060 .40363.084.1770.00363.02 3 2 3 m D D V h =??+= += 金 确定D =4.60m, h =1.44m 3) 熔池其他尺寸确定 (1) 球冠的弓形高度: )(438.060.4095.008.01m D h =?==