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高等学校教学用书 钢铁厂设计原理《高等学校教学用书·钢铁厂设计原理》是为冶金工程及相关专业本科生编写的专业教材，系统介绍了钢铁厂设计的基本原理与方法。全书内容涵盖钢铁厂设计的总体思路、工艺流程选择、厂区布置、设备选型、能源利用与环境保护等方面，强调理论与实践相结合，突出工程实用性。书中结合现代钢铁工业的发展趋势，融入绿色制造、节能减排等新理念，旨在培养学生综合运用专业知识进行钢铁厂初步设计的能力。该书结构清晰、内容全面，适合作为高校冶金工程专业的教学用书，也可供从事钢铁工业设计与管理的工程技术人员参考。
平均每炉钢治炼时间推
：括号内数字系吹氧时间
脱硫塔设备内壁环氧树脂玻璃钢防腐工程施工方案Vc+0.046D3 0.790D2 Vc+0.033D 0.665D* Vc 0.574D²
（4）出钢口尺寸的确定。出钢口内口一般都设在炉帽与炉身交界处，以便当转炉处 于水平位置出钢时其位暨最低，可使钢水全部出净。出钢口的主要尺寸是其中心线的水平 简角和直径。 1）出钢口中心线水平倾角01：为了缩短出钢口长度，以利维修和减少钢液二次氧化 及热损失，大型转炉的6趋向减小。国外不少转炉采用0°，但0°倾角使钢流对钢包内金属的 冲击力变小。国内转炉多为45°以下。 2）出钢口直径&：出钢口直径决定着出钢时间，因此随炉子容量而异。出钢时问通 常为2～8min。时间过短，即出钢口过大，难以控制下渣，且钢包内钢液静压力增长过 快，脱氧产物不易上浮。时间过长，即出钢口太小，钢液容易二次氧化和吸气，散热也 大。通常，&可按下面经验式确定
=√63+1.757 cm
2.2氧气顶吹转炉炉衬设计
炉衬设计的生要任务是选择合适的炉衬材质，确定合理的炉衬组成和厚度，并提出相 应的砖型和数量，以确保获得经济上的最佳炉龄。 2.2.1炉衬材质的选择 合理选用炉衬，特别是工作层的材质乃是提高炉龄的基础。目前常用的工作层衬砖有 沥青结合镁砖（沥青浸渍或不浸溃），含碳量为5～6%，烧成浸渍镁砖，含碳量为2%左右 焦油或沥宵结合的白云石砖，含碳量约2%，沥青或树脂结合的白云石碳砖，含碳量为7~
选择砖型时应考虑以下一些原则： （1）在可能条件下，尽量选用大砖，以提高筑炉速度，减少砖缝，减轻劳动强度； （2）力争砌筑过程中不打或少打砖，以提高砖的利用率和保证砖的质量； （3）对用小砖组合起来有困难或难以保证修筑质量的部位，如出钢口和炉底等，则 选用异型砖， （4）尽量减少砖型种类。
5几种炉子容量的实际
支承装置承载着转炉炉体的全部重量。其主要部件有托圈，炉体与托圈的连接装置，
尺寸。托圈与炉壳之间间隙宜适当留大，以改善炉身通风条件和适当留有扩容潜力，可以 参照炉壳可能生产的最大变形量（为炉壳直径的3%）确定。 （2）炉壳与托圈的连接装置。连接装置的基本型式有两种。一种是支承托架夹持器。 其结构县沿炉壳圆周固接若干组上，下托架，由它们夹住托圈的顶底面。支架数目通常为
耳袖与托圈的连接方式主要有三种： 1）直接焊结：这可省去耳轴座和连接件。 2）法兰螺栓连接：即用过渡配合将耳轴装入托圈的耳轴座中，再用螺栓和圆销连 接。 3）静配合连接：即耳轴具有过盈尺寸，装配时将其冷缩插入耳轴座，或把耳轴孔加 热后再装进耳轴。 常用的耳轴轴承是重型双列向心球面滚子轴承。其特点是能承受重载、自动调位和保 持良好的润滑
设计时，小于100t的转炉按全正力矩考虑，150t以上的转炉采用正负力矩，即薪炉为 全正力矩，老炉为微负力矩。 转炉倾动力矩M（合成力矩）由空炉力矩Mk、炉液力矩M，和耳轴上的摩擦力矩M.三 部分组成。即
力矩Mka 空炉质量为：
合成重心的z、坐标值为：
Gk=G.+G+.... +G.= 二 G
Mk=Gkksin(a+甲R)
第三步，计算新、老炉的耳轴摩擦力矩M。
M=(Gk+Gy+Gr) apl 2
(Mk+ M,)>M
考虑到经济上的合理性，可取V和M，的临界或最小合成值，且使此合成值 (Mk+My)er>M (2~24)
改为顶底复吹转炉前的设
这种布置方式省掉连接耳轴的末级联轴器，占地面积也较前者少，通常适用于中型转 炉。 3）悬挂式：整个传动装置全部悬挂在耳轴上。传动程序与半悬挂式基本相同。 这种布置方式的优点是设备经、结构紧凑、占地面积少。特别是末级减速机中采用了 由数个小齿轮驱动同一大齿轮的多点啮合传动方式，使设备的运行安全可靠性大大提高。 所以，一般情况下，宜采用这种传动装置。国内的300t转炉即为一例。
2.4顶底复吹转炉炉型和底部供气构件的设计
从冶金特征来说，顶底复吹转炉更类似于底吹转炉，因此它们的炉型更为接近。在此 基础上，再兼顾到顶吹转炉的某些特点。概括之，复吹转炉炉型的基本特征如下： 1）就吹炼的平稳和喷溅程度而言，它优于顶吹转炉，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，即其略是矮胖型。 2）炉底一般作成平底，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，即喷口直径或供气压力大者，深 度应适当增加，同时也兼顾顶吹氰流的穿透深度，力求保持吹炼平稳。 至于对其它部位的要求，则与顶吹转炉大致相同。 （2）主要参数的确定。 1）炉容比。在确定炉容比时，应考虑下述影响因素的互补性。即一方面，复吹转炉
欧炼过程比单纯顶吹者平稳，其钢渣喷溅高度相应低子后者：另一方面，复吹转炉呈矮胖 型，特别是采用截锥型熔池时，在装入量和熔池直径均相同的情况下，其熔池又比较深， 以致熔池面以上的炉膜高度已比熔池为简球型或锥球型的顶吹转炉有所降低。综合分析表 明，复吹转炉的炉容比可略小于顶吹转炉。 从目前实际情况来看，二者的炉容比基本相同，即复吹转炉一般也取0.85～0.95m/ t。对于容量较小的炉子，铁水比大且Si、P、S含量高，以及供氧强度增加和底部喷口直 径大者，可取其上限。 2）高径比：高径比可参照顶吹转炉来确定。如前所述，复吹转炉的高径比略小于顶 欧转炉，通常取1.25～1.45。同样，对于容量较小的炉子，铁水比大且Si、P、S含量高， 以及供氧强度增加和底部喷口直径大者，取其上限。 3）熔池直径D：设计时，熔池面常与倒截体的顶面取齐。因为熔池体积为
4）熔池深度h：当底部供气压力一定时，熔池深度主要取决于炉版喷口且佐wo， 与其成正比。而喷口直径又与其数目有关。例如，小炉子因受炉底大小的限制，不可能设 置太多的喷口。为满足工艺要求，只能增大喷口直径。 研究表明，熔池深度可近似按下式确定：
.P. .e gdo
2.4.2底部供气构件的设计
一般要求P/P≥1.89，1≤A/A≤3。内外管压差越大，气流反向冲击次数就越少，这 对提高喷嘴寿命和减轻炉底耐火材料的损毁：是有利的。若环缝出口处气流速度达到音速， 则会形成气流屏障保护内管。流量通过改变内管压力来调节。这种喷嘴既可用于喷吹非氧 化性或氧化性气体，也能进行喷粉。只是可调节的气量范围仍嫌小，其最大气量与最小气 量之比值≤2.0。 环缝式喷嘴只由环缝供气，内营用耐火材料堵实。当出口气流速度达到音速时，可消除 喷嘴结瘤，后座力也大大减小。该喷嘴的气量调节范围很大，约达10。其主要不足是不适 用于喷吹氧化性较强的气体，且因环缝狭窄（05~5.0mm），也不适宜喷粉。
R.≤X..≤1.3R.
dM2 2M²(1+
K+1 (1+ K=MM m K+1 P
1+ P 1+ K+1
根据连续性方程，气体的质量流率m为
P P 2 K+1 2R7
令底部供气强度为g（通常为0.05～0.15Nm²/t·inin），炉子容量为T（t），可得 气量为（kg/s)
如喷咀数为，则每个喷咀的直径（m）为
qTP 1 2RT。 F= 60P* √ K(K+1)g
套管喷嘴：如要求喷嘴出口处气流速度达到音速，则可按下式计算喷出的气体量 min)
=gTPoVRT、1g 128.7anP,
fa=fa+fx,fn/fx=1~3,8s/8.≤3
因为等式右边不可能为零，故等式左边1一M≠0，而只能是 1~M'>0
由于喷嘴出口压力P2必须大于外界压力P。才能保证以接近临界音速喷出，因此
电弧炉是炼钢电炉的一种，也是目前世界上熔炼优质钢、特殊用途钢种的主要设备。 电弧炉的整体设计是包括机械、电气、热工、冶炼、耐火材料等多门专业的工程。随着钢 质量不断提高西安区某区土地储备中心球墨铸铁管给水管道施工组织设计，熔炼工艺在革新，也向炉子结构（包括耐火材料砌衬）提出了更高的要 求。自60年代中期提出电弧炉超高功率概念以来，电弧炉建造趋于大型化、高功率化，出 现了多种新型式的电弧炉。但是初学者仍需了解电弧炉炉型计算的基本原则和方法，在炼 钢厂时常遇到核验炉子炉型尺寸和炉衬改造设计的问题，需要应用炉了计算的基本知识。 故本章仍将传统的炉子计算方法作简要叙述，并提供一些经验数据作参考。水冷挂渣炉壁 是伴随炉子高功率化而发展的相关技术，在我国小型电炉上也有的采用不同型式的水冷炉 壁（或附加水冷件）以提高使用寿命。直流电弧炉的发展非常迅速，限于篇幅和数学要 求，本章仪重点阐述各种炉底电极的结构原理和它们在应用上的优缺点。
电弧炉炉型设计及配用变压器容量
炉渣体积可取钢液体积的10～15%，由此即可计算渣层厚度。炉门坎平而应高于渣液 面20～40mm，炉缸.与炉壁连接面应高于炉门坎面30～70mm，减轻炉渣对炉壁与炉坡接缝 处的侵蚀。所以炉征上缘直径（或即为熔化室直径）D为：
Ds=D+0.1~0.2
采用耐火材料炉壁，特别是散状料与粘结剂打结炉壁时，为了提高炉衬寿命，便于 补和节省材料，将炉壁作成倾斜式的（或向上阶梯式的），倾角B26°。熔化室上部直径：
厂区至矿区管网系统扩容改造工程施工组织设计（2012年5月开工）D,=D + 2H tgf
弧炉是以三个电极圆心构成的圆的直径口