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表1—22 合金 成分 元素烧损重kg 0.590×7.5% ×（1-90%）=0.004 0.590×2.5% ×（1-70%）=0.004 0.590×75% ×（1-75%）=0.111 0.119 0.333×70% ×（1-75%）=0.059 0.335×0.7% ×（1-80%）=0.0005 0.0595 0.179 耗氧量kg 0.004×32=0.011 120.004×32=0.005 280.111×16=0.032 55 0.047 0.059×32=0.067 280.0005×16=0.0001 55产物 成渣量kg 0.004×60=0.008 28元素进入钢中 炉气量kg 0.004×44=0.015 12 0.015 0.015 重量kg 0.590×7.5%×90% =0.040 0.590×2.5%×70% =0.010 0.590×75%×75% =0.332 0.590×0.38%=0.002 0.590×0.03%=0.00017 0.590×14.59%=0.086 0.470 0.335×70% ×75%=0.176 0.335×0.7% ×80%=0.002 0.335×29.21%=0.098 0.276 0.741 重量百分数% C→CO2 Si→SiO2 0.04100%=0.04% 92.65*×0.010100%=0.01% 92.65×锰 Mn→MnO2 P S Fe 合计 Si→SiO2 0.111×71=0.143 55 0.153 0.059×60=0.126 280.332100%=0.36% 92.65×0.002100%=0.002% 92.65×铁 因S%微量而不计 0.176100%=0.19% 92.93*×0.002100%=0.002% 92.93×硅 Mn→MnO2 Fe 合计 总计 0.0005×71=0.0006 55 0.127 0.280 铁 0.067 0.114 铁硅用量比锰硅少P、 S量更低而不计
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第二部分 270吨转炉炉型设计计算
当第一部分结束经审阅后可进入第二部分的计算。有关计算参数可参第一部分的计算资料并结合国内外同类炉子最后选定计算参数。
应用计算公式时应附符号说明，并注上前后一致的单位。选用参数时应分析原因并附上下限的范围。
(一)转炉炉型及主要参数
一、转炉三种炉型介绍
转炉炉型应能适应炉内钢液、溶渣和高温气的循环运动规律，达到反应快、喷溅少和炉龄高等目的。内型应与残余炉衬的轮廓接近，以利减少炉衬的局部侵蚀和降低耐火材料的消耗，此外还要容易砌筑。
目前，氧气顶吹转炉金属熔池形状可分为三种炉型： 1.筒球形炉型
这种炉子形状简单、砌砖方便、炉壳容易制造。球形底可使散热面积小，倒渣时炉底形成拱顶而强度相对要大。球底熔池的形状接近金属液的循环轨迹。.常用于≥50吨的炉子。
2.锥球形炉型
这种炉子的熔池形状更符合钢流循环的要求，且与筒球形相比，当熔池深度相同时，熔池直径与反应而积均可稍大而有利于去磷反应的进行(见式2-6和式2-6)。常用于20~80吨的炉子。
3.截锥形炉型
熔池循环有死角，故适用于≤30吨的炉子。这种倒圆台的炉底比球形炉底易于砌筑.
二.炉子各部分主要尺寸参数的确定和计算
转沪的主要尺寸如[4]254图23一1所示.下面分五个部分进行讨论 (I)熔池部分 1.熔池直径的计算
D=KG/t 式中：G——新炉金属料装入量，T（由原始条件给出）
t——吹氧时间，min
K——系数 >30吨炉子 K=1.85~2.1
系数 <30吨炉子 K=2.0~2.3
3前期出钢量[T]′加废钢后耗氧量[Nm/T] t=
供养强度[Nm3/Tmin]′G[T]由表1-21可求“加废钢后每吨钢水耗氧量”=
氧[kg]×1000[kg]×22.4[Nm3] 钢水[kg]32[kg]T供氧强度可参表2—1，计算后，供养时间应符合表2—2的范围。
参表2—1 转炉供氧强度[Nm/T·min]参数表 厂名 公称容量 喷头孔数 供氧强度
唐钢 5 单孔 4~6.5 天津二钢 15 三孔 3.5~3.8 首钢 30 三孔 3.4~3.6 上海一厂 30 三孔 3.4~3.0 太钢二炼 50 三孔 2.75~3.1 全钢 50 三孔 2.75~3.1 武钢二炼 50 三孔 2.85~3.3 3
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续表2—1
厂名 公称容量 喷头孔数 供氧强度 樊纲 120 三孔 2.5 鞍钢 150 三孔 2.45 （西德）萨尔茨吉特 200 三孔 4 （日）加古川 250 三孔 2.6 （意）塔兰托 300 三孔 3 宝钢 300 三孔 ~4.4 表2—2 转炉供氧时间参数表
公称容量 供氧时间(min)
2.金属熔池体积和熔池深度的计算 ①当取铁水密度ρ=6.8[T/m3]时
则金属熔池体积V金属=G[T]×0.147[T/m3] ②锥球形熔池深度h=V金属+0.0363D(m)
0.7D2③筒球形熔池深度h=V金属+0.046D(m)
0.79D2由：比较式2—6与式2—7可知，当深度两者相同时，锥球形熔池直径稍大而可扩大熔池的渣钢反应界面有利于去磷的反应。
两种熔池相应尺寸见图2—1所示
3<50 12~16 50~80 16~18 >120 14~20 3R=1.1D D h’ h R=1.1D D h’ h (a) b=0.895D h’=0.090D (b)h’=R-R-(D2) 22
图2—1 锥球形熔池（a）和筒形熔池（b）的示意图
3.熔池深度的核算
由[7]，对顶吹转炉要求有合适的熔池穿透比：
表2—3 熔池穿透比参数表
h/h穿
4.熔池穿透深度的三种计算式(结果近似可选用) ①试算式
单孔喷头 0.4~0.7 三孔喷头 0.25~0.4 18
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H锥+h穿2.93.4h穿=[13([（）P设]/10-4r[mm] [7]69 2-28
d0喉式中： ρ= 6.8 [g/cm3]
最高枪位 H高=4.33d出·P0=35d出[mm][7]
最佳枪位 H佳=3.1d出·P0=25d出[mm]
或 H*=1.4H佳
②三孔喷头单孔穿透式 = d出·V单孔/(H佳+ h穿) [mm]2
其中：V单孔—[Nm3/S〕;其余参数的单位与试算式同。 (参西安冶院编的炼钢设计参考资料) 解：令x=h穿1/2，则x2= h穿 可得一般式
x3+ax2+bx+c=0 (x有三个根)
以x=y-1a代入则可得 312Y2+py+q=0 (由y：即可得根x：=h穿)
∴
y1=3q2q3qq2q332-q+()+()+--()+( 223223)=h穿1(参四川矿业学院编的数学手册第13页)
式中：q= V单孔[mm·Nm/S] V单孔=
P= H佳=25 d出 [mm]
单孔流量[Nm3/S]
2-422单孔出口面积[cm][10?m/cm]=
供氧强度[Nm3/T?min]?G[T]/3[孔]60[S]?
22-4(p/4)d出[cm]10③近似计种式 （参[4]15(2—7)式）
0.50.6h穿=40·[p0?d出]/r0.4′1.625
(Ⅱ)炉帽部分（参[4]254图23—1）
1、炉口 炉口小有利于出钢不留渣可防回磷，也可减少炉口辐射损失和防喷，但要便于加废钢，兑铁水和补炉等操作。
炉口尺寸与熔池直径之比为 d/D=0.43~0.53
炉口上部有柱形段高约300~400mm，可防炉口耐火材料因耗损而迅速扩大炉口尺寸。 炉口外部有水冷炉圈(参图或[4]257图23-3和图23-2)可易于清除炉口上的结渣。
2.炉帽倾角当炉帽高度一定时，增大倾角θ则炉子容积扩大。倾角小时则耐火材料成悬臂型负荷而容易使炉帽倾塌。
一般倾角θ=55°~700°，大炉取下限。 当耐火材料弧度高时可取θ= 60°士3° 3.炉帽高度
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H帽=
1（D-d）tgθ（300~400) 2= H帽′+（300~400)〔mm〕 (2一20) 式中：300~400mrn为炉口上端柱形段的高度 4.炉帽容积
V帽=0.262 H帽′（D2- d-D·d)+0.785d2(0.3一0.4) [m3] (2一21) (Ⅲ)炉身部分
1.炉身高度 H身 =
V身 (2一22) 2(1/4)pG式中:炉身容积V身，由炉容比(V/T)确定，为转炉有效容积和公称容量的比值。
转炉有效容积V=V金属+V身+V帽 (参[4]图23一1) (2一23) 2. 炉熔比
一般(V/T)=0.85~0.95(参附表) (2一24) 当铁水中[Si、P、S]高，铁水比大，并用矿石作冷却剂，或提高供氧强度均要求相应增大炉熔比，这样可以容纳较多的渣量和顺利地排出CO炉气而防止喷溅和过度冲刷炉衬。 3.出钢口
取出钢口在炉帽与炉身的交界处([5]492)，有利于在出尽钢水的同时可少下渣而减少回磷，出钢口直径应保证出钢时间在3~6分钟左右。过小则出钢时间长使钢水降温大，且钢流冲
力小不利混匀铁合金。过大则钢流易发展而氧化并加大下渣量影响回磷，缩短出钢口和长度可减少热损失便于维修。出钢口的水平倾角一般在0~30°之间
出钢口直径可由经验式确定：d出钢口=63+1.75[cm] (2-25) T一一炉子容量[T]
(N)沪衬材质的选择，组成和厚度的确定
我国目前炉衬砖主要有焦油白云石砖和焦油镁砂、砖两种。它们的耐火度都在2000℃以上，并有良好的抗碱性渣的能力。
炉衬的组成可分为:工作层、填料层和永久层。分述如下:
1.永久层 用以保护钢板，用一层镁砖侧砌，厚约113~115:mm。炉底永久层为345mm ([4]51)。
2.填料层 可减轻工作层在受热膨胀时对钢板的挤压作用，并可便于拆炉和调整炉容比，厚度86~175mm。 3工作层 厚度400~800mm,炉底350~600mrn,炉帽工作层由于使用三孔喷枪后，喷 溅高度下移，因此可比炉身工作层稍薄，约为炉身工作层的86%。
表2—4 我国部分转炉炉衬厚度（mm）设计参考数据
公称容量（T） ≦30 ≧50
(Ⅴ)炉子外形尺寸的宽度比（H总/D壳）（参[4]254图23—1）
炉子高宽比大则增加转炉的倾翻力矩，并使厂房高度随之增加。但可减少炉子的喷溅，炉子高宽比小则增加熔池的反应面积。
400~600 450~600 60~115 115 40~60 60~80 550~600 550~700 400 500~600 730 900~1050 4416~ 炉帽工作层 炉身永久层 填料层 工作层 炉底工作层 炉底厚度 球形
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