安徽工业大学炼钢厂设计 指导教师：周俐 常立忠
表2—5 我国推荐的转炉高宽比和炉壳厚度
公称容量（T） 高宽比 炉壳厚
≦30 1.5~1.6 32 50~80 1.4~1.5 55~70 120~150 1.3~1.4 70~80 300 1.488 80~90 （二)炉型设计计计算
以175吨氧气顶吹转炉设计：
一、原始条件
1.炉子前期平均出钢量为175吨钢水(前三炉除外)。钢水收得率在90%左右（也可由“加废钢后物料平衡”表中选取)，则新炉金属装入量G=0.92=293（T）。
2.原料用平炉生铁P08(参[2]101)或给定条件(参表1一1)，冷却剂为矿石和废钢。 3.氧枪用四孔拉瓦尔型喷咀，设计氧压P。取8.1[kg/cm2]。
270二、熔池尺寸计算
1.熔池直径计算
据生产炉的情况选用供氧强度取为2.8[Nm3/T·min]，则供氧时间： 由式（2一2)为 t=2.8Nm3/T?min?293?T?
=17[min] (与表2一1及表2相符)
式中：:53为每吨钢水的耗氧量
低磷铁水时为50~57[Nm3/T]左右，高磷铁水时在62~69[Nm3/T]左右。 具体计算如下：
36.69?kg?由式（2—3）可求“加废钢后每吨钢水耗氧量”=92.18?kg?×1000[㎏/T]×22.4[Nm]=53[Nm3/ T ]
270?T??53Nm3/T????32[㎏].因此可得熔池直径D =KG/t=1.48×29317 =6.144[m]=6144[mm] (此值与附表参数相符)
2.熔池深度的计算
343.09?0.046?6.1443V+0.046D金属选用筒球形熔池时 h===1.803[m]=1803[mm] 0.79?6.144220.79D (此值与附表参数值接近)
式中：V金=G[T]/6.8[m3/T] =293/6.8=43.09[m3]
3、核算熔池深度
根据资料[7]介绍，氧气顶吹转炉三孔喷头要求h穿/h—0.25~0.4（表2—3）故用三孔喷头的单孔穿透式进行核算（计算时有关参数由第第三部分喷头的计算结果提供）：
h穿=·V单孔/(H锥+h穿)
[mm]12
式中：d出——三孔喷头中一个喷空的出口直径；
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d出=39[mm]
——单个喷空在标态时的流速[Nm3/S]
V单孔
qo2[Nm3/S]==[Nm/S] A[cm2]′10-4[m2/cm2]qo2=Qo2/3[孔]=2.745/3=0.915 A=11.94[cm2]
H佳——操作时的最佳枪位[mm]，喷头与静止钢液的距离
H佳=25d出=25×39=975[mm]，取H佳=1000[mm] （2—15）
将式（2—12）改成d出·V单孔 =令x=h穿（H穿+H佳）
h穿,则x2=h穿
或 39×766=x(1000+x2)=29874 整理后得 x3+1000x-29874=0 由式（2—13）得 ∴x=3
x=32987422100033+(298742)+(3)+298742210003-(298742)+(3)
31066+3-1192=31.44-10.60=20.84=h穿
h穿=434.3 [mm]
验算：h穿/h=434.3/1126=0.386(0.25~0.4范围内)也可用式（2—8）试算，试算时取h穿=365 [mm]，则代入式（2—8）得
+365-2.913(1000)′8.13.430h穿==365[mm]
6.8′10-4由于试算式两边相等，因此试算成立。
试算：h穿/h=365/1126=0.32(也在0.25~0.4范围内)。 下面再用式（2—18)作近似计算
h穿=[40×8.10.5×390.6]/6.80.4×1.625=293
验算：h穿/h=293/1126=0. 26(也在0.25~0.4范围内)。
由上可知，上面三种计算都能用，只是计算值有些差异，分别处于验算范围的上下限和中限内。
三、取炉帽尺寸计算
1、取炉口直径与炉膛直径之比d/D=0.48（波动范围为0.43~0.53) 则可得直径d=6144×0.48=2950[mm]可有利于加废钢和兑铁水等操作。 2、炉帽角为为60°(一般为60士3°) 3、炉帽高度计算
11H帽=2（D-d）tanθ+（300~400）[mm]=2×(6144-2949) ×tan60°+400=3167[mm]
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4、炉帽容积计算
V帽=12×2(D-d) tanθ×(D2?Dd?d2)+4?1?d2×0.3[m3]
? =12×2(6.144-2.95) ×tan62°×(6.1442+6.144×2.95+2.952）+4×2.952×0.4 =54.46[m3]
?1四、出钢口尺寸计算
由经验式 出钢口直径 d出钢=63+1.75T[cm]= 出钢口衬砖外径 dST=6d出钢=1380[mm] 出钢口长度 LT=7d出钢=1610[mm] 由附表取水平倾角Φ为18°
63?1.75?270=23[cm]≈230[mm]
五、炉子内型高度的计算
根据铁水成分，钢水收得率取92%，选用炉容比(V/T)=0.9，则新炉时炉膛有效容积V=G[T]×V/T=270×0.9=243[m3] 。 因此可得：炉身容积 V身=V-(V金+V帽)
=243-(43.09+54.46)=145.45[m3]
炉身高度 H身=?145.45?6.1442=4.91[m]=4910[mm]
4炉型内高 H内=h+H身+H帽
=1.803+4.91+3.167 =9.8761[m] =9876[mm]
六、炉衬厚度的选定
炉衬工作层选700mm，填充层100mm，永久层115mm 总厚度为700+100+115=915[mm]
炉壳内径为：6.144+0.915×2=7.525[m]=7970[mm]
炉帽和炉底工作层均选600mm,炉衬砖用焦油白砖振动成型的大砖。
炉底永久层用标准煤粉砖立砌一层230mm，粘土石云平砌三层65×3=195mm。 炉底总厚度为：600+230+195=1025 [mm]
炉壳内型总高 H总=9.876+1.025=10.326[m]=10901[mm]
七、炉子高宽比的确定
取炉壳的高宽比 H/D=7970?75?2=1.35(与附表相符)
因此可以认为炉子尺寸基本上是合理地，能保证炉子的操作正常进行。
根据上述计算所得的炉型尺寸作出炉子内型尺寸示意图，并标上尺寸（参[4]254图23—1）。 再参考兰图作出175吨转炉炉型图 要求炉子尺寸和主要参数与附表参数相接近 八、氧气顶吹转炉主要参数表
10901?65
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附表
名称 符号 单位 天津二钢 公称容量 炉壳全高 炉壳外径 高宽比 内型有效高度 有效容积 炉容比 炉池直径 炉池深度 炉口直径 炉口直径/炉膛内径 炉帽倾角 出钢口直径 出钢口倾角 炉帽厚 炉身厚 炉底厚 炉壳钢板厚 炉壳材料 转炉全重
吨 A3 120 16Mn 131 A3 142 14MnNb 280 16Mn 287 16Mn 270 16Mn 16Mn 543 16Mn 576 16Mn mm mm mm mm 628 640 665 30 600 665 650 30 495 700 740 32 510 750 985 55 510 750 985 55 700 795 933 55 600 750 934 55 682 815 900 70 600 800 1053 70 700 850 1042 85 D出钢 度 100 40 100 15 100 45 140 19 100 19 120 19 120 19 178 20 180 20 200 T H D H/D H内 V V/T D h d d/D T mm mm mm m3 m3/T mm mm mm 度 15 6050 3660 1.64 21.46 1.43 2000 860 1100 0.478 66 上海三厂 25 6270 3890 1.61 23.67 0.95 2600 950 1100 0.423 60 30 6700 4000 1.67 5928 23.9 0.8 2516 1000 1235 0.49 50 7280 5110 1.43 6250 49.16 0.98 3500 1030 1850 0.53 55 50 7380 5110 1.44 6350 49.4 0.99 3500 1000 1850 0.53 60 50 7470 5110 1.46 6492 48.64 0.973 3500 1100 1700 0.49 60 50 7470 5110 1.46 6391 52.75 0.95 3500 1085 1850 0.53 60 130 9750 6670 1.46 8780 122 0.9 4900 1350 2200 0.45 62 150 9200 7000 1.31 8977 139 0.86 5260 1470 2500 0.48 60 300 11500 8670 1.49 10458 315 1.05 6742 1949 3600 0.53 60 首钢 太钢 包钢 马钢 武钢 攀钢 鞍钢 宝钢
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第三部分 喷头及氧枪设计计算
（一）喷头理论与设计
一、有关公式[5]537
1、缩放管公式（M2—1)dv=
vdA （3—1） A讨论马赫数 M=V/a （3—2） ① M<1为亚音速，V1为超音速，V>a，当断面放大（dA=+），则流速增大（dV=+）。
因此，当可压缩流在经过缩放喷咀后，流速可经亚音速，音速而得超音速，从而使氧气由压力能转化为超音速动能，用以搅拌熔池进行冶金反应。
2、三孔喷头在不同单位时的氧流量计算式 [5]546
Wo2=3错误！未找到引用源。×0.4167P0A*/错误！未找到引用源。（3—3）
错误！未找到引用源。o2=3错误！未找到引用源。17.5P0A*/T0错误！未找到引用源。[Nm3/min] （3—4）
式中：A*——喉口面积[cm2] P0——设计氧压[kg/cm2] 而KgO2=0.7[Nm3]（参[2]628） 3、用冷却水温度代氧滞止温度后的影响
取氧气贮气罐滞止温度T0=15°C（288K），冷却水温度T水=20°C（293K），当用T水代T0上升5°C，对氧气流量地影响为：
Wo2（288）/ Wo2（293）=17.5P0A*/288错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。
17.5P0A*/293288=1.0085 293T0[kg/S]
即用T水代T0升温对 氧气流的影响为0.0085<1% 因此可用T水错误！未找到引用源。≈T0（参[5]557）
4、当确定出口马赫数后如提高供养压力，则出口压力，滞止温度和出口温度都相应提高。 错误！未找到引用源。P=（1+
M52Po-7/2
错误！未找到引用源。）=错误！未找到引用源。(
T7/2
) [5]546 T0（3—5）
5、贮气罐的表压力可代喷头入口处的绝对氧压
错误！未找到引用源。+（错误！未找到引用源。大气—错误！未找到引用
源。阻损）=P绝（入口） （3—6）
式中：P表——错误！未找到引用源。贮气、表压力与喷头入口氧压等
错误！未找到引用源。阻损——错误！未找到引用源。用于克服管道阻力损失，其值约1大气压，因此可认为近似地抵消了大气压力错误！未找到引用源。大气错误！未找到引用源。
错误！未找到引用源。o 符号“0”指滞止状态，也即为设计氧压或供用氧压
表
关系式为：P
6、出口马赫数 M=V/a=42.646
T?To错误！未找到引用源。/19.07T [5]536
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