四．炉型与氧枪的设计计算
4.1炉型的设计计算 4.1.1原始数据
⑴ 炉子平均出钢量220 t 钢水的收得率91.05%
新炉的金属装入量G=220 t/0.9105=242 T
⑵ 吨钢耗氧量=7.18/91.05×1000×22.4/32=55.20 Nm3/T 供氧强度3.68m3/(T·min) 供养时间t=15min ,4.1.2熔池尺寸计算
⑴熔池的直径 D=K
G/t K(1.5~1.75) 取K=1.53
所以D=1.53242/15=6141 mm ⑵熔池深度计算
选用筒球型 熔池深度为
h=V金属+0.046D3/0.079D2=（35.5+0.046×6.1413）/（0.79×6.1412） =1550mm
⑶熔池其他尺寸的确定
炉底球冠的曲率半径R=0.91D=5588 mm 球冠的弓形高度h1=0.15D=921 mm ⑷ 炉帽尺寸的确定
① 取炉口直径与炉膛直径之比d/D=0.51 d=0.51×6141=3132 mm ② 取炉帽的倾角为64° ③ 炉帽高度的计算
H帽=1/2(D-d)tanθ+400=3485 mm H锥=H帽-400=3085 mm ④ 炉帽容积计算
V帽=0.257×3.14×（6.1412+3.1322+6.141×3.132）+0.785×3.1322×0.4 =56.954m3
⑸ 出钢口尺寸计算
d出钢=63?1.75T=63?1.75?220=210 mm
取水平倾角为18°
出钢口衬砖外径dST＝6×210＝1270mm 出钢口长度＝7×210＝1480mm ⑹炉子内型高度的计算 取炉容比V/T=1.0 新炉炉膛有效容积： V=G×V/T=1.0×220=220 m3
V身=V-（V金+V帽）=220-（35.5+56.954）=127.513 m3 炉身高度：
127.513H==4.308 m=4038 mm ?/4×6.141?6.141炉型内高：
H=h+H身+H帽=1550+4308+3485=9343 mm ⑺炉衬的选择 工作层选用镁碳砖
炉身永久层选115 mm，工作层选700 mm，填充层100mm 炉帽永久层选150 mm，工作层选600 mm 炉底永久层选425 mm，工作层选600 mm D壳内=6.141+0.915×2＝7.971m H壳内=9.343+1.025＝10.368m ⑻炉壳钢板
炉身选75mm，炉底炉帽选用65 mm H总=10.368+0.065=10.433m D壳=7.971+0.075×2=8.121m ⑼炉子高宽比 H总10.433==1.28 D壳8.121因为顶底复吹转炉的高宽比一般为1.25~1.45，所以炉子尺寸基本是合理地，能保证炉子的操作正常进行。
4.2低吹喷嘴设计
本次设计采用管式喷嘴结构
一般说来，喷嘴多而直径小些好。生产中喷嘴数量常为2~4个，具体视炉子容量和布置形式而定。本炉喷嘴取4个。 合理的布置应使底吹和顶吹产生的熔
池环流运动方向相同，以获得最佳的搅拌效果，即最快的熔池混匀时间。 4.3氧枪设计计算 4.3.1原始数据
转炉公称容量220t 冶炼钢种以EH36为主 炉容比1.0 m3/t 熔池直径6141mm 有效高度9343 mm 熔池深度1550 mm 4.3.2有关参数的计算确定 ⑴ 计算氧流量Qv
取每吨钢水的耗氧量为55.2 Nm3/T 吹氧时间15.0min
Qv=55.2×220/15.0=809.6 m3/min
⑵ 选四孔喷头的出口马赫数M=2.0，喷孔夹角12° ⑶ 设计工况氧压 当M=2.0，P/Po=0.1278 取P膛=1.3×105 Pa
则P设=P膛PO/P=1.3×105/0.1278=10.17×105Pa ⑷计算喉口直径
每孔氧流量Q＝1/4×Qv＝202.4 m3/min Qo2=1.784×CD×
A??P设T0，CD取0.90，To=290 K
=1.784×0.90×
10.17?105?A290=202.4 m3/min
所以A*=21.1 cm2 A*=?/4·d喉2 所以d喉=
4A??=5.2 cm=52 mm
⑸ 喷孔出口直径d出和出口断面积A 当M=2.0时，查表A/A出=1.688 d出=d喉A/A?=52×1.688=68 mm
A出=?/4（6.8）2=36.3 cm2 ⑹ 计算扩张段长度L 半锥角为5°
L=（68-52）/2·tan5°=91 mm ⑺收缩段的尺寸
取收缩α收=50o，则收缩半角为25o，收缩段长度由作图法确定，即按照确定的α收从喉口向上划线延伸到与枪身的中心氧管内径相交为止，此段即为收缩段长度。相交处圆滑些更好。 4.4氧枪枪身设计计算
1 中心管内径d内
Q实（n/v）实=Q标（n/v）标，n/v=P/RT
?1.033??290?3Q实=Q标（P/T）标·（T/p）实=809.6/60·?????=1.46 m/s
?273??10.17?Q实=
?·d内2·Vo2 Vo2（40m/s-60m/s）取Vo2=40 m/s 44Q实=0.216m=216 mm ?Vo2所以d内=
根据无缝钢管产品规格选φ219×8 所以管壁6 mm 2 中层管尺寸的计算
进水断面积=Q进/V进，取V进=5 m/s，Q进=200 t/h 则S进=200/3600×5=0.011 m2
吹氧管外径断面-进水断面=中层管内径断面
?(0.216+0.003)2+0.011=0.049 m2 4内径断面积=0.049 m2 =所以d中=
0.049?4?=0.250m=250mm
根据无缝钢管的产品规格选用φ273×7 管壁厚10 mm 3 外层管尺寸的计算
进水断面积=Q出+/V出，取V出=6m/s,Q出=200t/h 则S进=200/3600×6=0.0093 m2
外层管内径断面积=出水断面积+中层管外径断面积 =0.0093+?/4?(0.273)2=0.0678m2 所以d外=
0.0678?4?=0.293 m=293 mm
根据无缝钢管的产品规格选用φ299×12 4 氧枪总长度和行程的确定 根据公式氧枪总长为： H=h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8 式中：
h1 —氧枪最低位置至炉口距离，取8.16 m； h2 —炉口至烟罩下沿的距离，取1.212m； h3 —烟罩下沿至烟道拐点的距离，取4.403m； h4 —烟道拐点至氧枪孔的距离；
h5 —为清理结渣和换枪需要的距，取0.8 m； h6 —根据把持器下段要求决定的距离； h7 —把持器的两个卡座中心线间的距离； h8 —根据把持器上段要求决定的距离；
H枪=8.160+1.212+4.403+5.033+0.800+0.800+1.000+0.5=21.908 5 氧枪的行程 4.5氧枪操作
H行=h1+h2+h3+h4+h5=19.608 m
(1)恒枪位操作在铁水中磷、硫含量较低时，使吹炼过程中枪位基本保持不作变动。这种操作主要是依靠多次加入炉内的渣料和助熔剂来控制化渣和预防喷溅，保证冶炼正常进行。
(2)低一高一低枪位操作 铁水人炉温度较低或铁水中w[Si]、w[Pl>l.2%时，使吹炼前期加入渣料较多，可采用前期低枪提温，然后高枪化渣，最后降枪脱碳去硫。这种操作是用低枪点火，使铁水中Si、P快速氧化升温，然后提枪增加渣中(Fe0)来熔化炉渣，待炉渣化好后再降枪脱碳。必要时还可以待炉渣化好后倒掉酸性渣，然后重新加入渣料，高枪化渣，最后降枪脱碳去硫。在碳剧烈氧化期，加入部分助熔剂防止炉渣返干。
(3)高一低一高一低枪位操作在铁水温度较高或渣料集中在吹炼前期加入时可采用这种枪位操作。开吹时采用高枪位化渣，使渣中w(Fe0)达25%～30%，促