转炉设计

1.1转炉炉型设计

1.1.1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。

（2）炉型的定义

转炉炉型是指转炉炉膛的几何形状，亦即指由耐火材料切成的炉衬内形。炉型设计内容包括：

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。

1.1.2炉型种类及其选择

（1）炉型种类

根据熔池（容纳金属液的那部分容积）的形状不同来区分，炉帽、炉身部位都相同，大体上归纳为以下三种炉型：筒球形、锥球形和截锥形。

①筒球形炉型：该炉型的熔池由一个圆筒体和一个球冠体两部分组成，炉帽为截锥体，炉身为圆筒形。其特点是形状简单，砌砖简便，炉壳容易制造。在相同的熔池直径D和熔池深度h的情况下，与其他两种炉型相比，这种炉型熔池的容积大，金属装入量大，其形状接近于金属液的循环运动轨迹，适用于大型转炉。

②锥球形炉型（国外又叫橄榄形）：该炉型的熔池由一个倒置截锥体和一个球冠体两部分组成，炉帽和炉身与圆筒形形炉相同。其特点是，与同容量的其他炉膛相比，在相同熔池深度h下，其反应面积大，有利于钢、渣之间的反应，适用于吹炼高磷铁水。

③截锥体炉型：该炉型的熔池有一个倒置的截锥体组成。其特点是，形状简单，炉底砌筑简便，其形状基本上能满足于炼钢反应的要求。与相同容量的其他炉型相比，在熔池直径相同的情况下，熔池最深，适用于小型转炉。

结合中国已建成的转炉的设计经验，在选择炉型时，可以考虑：

100～200t以上的大型转炉，采用筒球形炉型；

50～80t的中型转炉，采用锥球形转炉；

30t以下的小型转炉，采用截锥体转炉。

1.1.3转炉炉型主要参数的确定

迄今为止，国内外还没有一套完整的转炉炉型的理论计算公式，不能完全从理论上确定一个理想的转炉炉型和炉型各部分尺寸参数。现有的公式都属于经验

公式。目前国内各厂进行转炉炉型设计时，一般都是采用“依炉建炉”的设计方法。即通过考察和总结同类转炉的长期生产情况和较先进的技术经济指标，结合采用经验公式和进行可行的模拟试验，再结合当地的条件做适当的修改，来确定转炉的炉型尺寸。

转炉炉型的主要参数的确定方法，通常采用推荐的方法。

①直接推荐各参数的数值范围。

②推荐经验计算公式。

以下为北京钢铁设计研究总院推荐的一套经验公式。

主要参数包括：V/T、H/D、h/D、d0/D、θ，出钢口参数（d T、β、L T）。对这些参数的确定需要持慎重态度，在进行炉型设计时，要仔细考虑确定这些参数，才能使设计出来的转炉炉型比较合理，满足工艺要求。

（1）炉容比（V/T，容积比或容积系数）

炉容比V/T是指新炉时，转炉炉膛有效容积V与公称容量T的比值（m3/t）。

意义：单位公称容量所占有的炉膛有效容积（也叫工作容积）的大小。它是炉型参数中一个最重要参数。它决定了转炉吹炼容积的大小。炉容比对吹炼操作、喷溅、炉衬寿命都有很大的影响。

根据炼钢工艺设计技术规定，要求转炉新砌炉衬的炉容比V/T应在0.9～0.95m3/t，小容量转炉取上限，大容量转炉取下限。中国设计部门推荐，炉容量越大，炉容比越小。下表为不同转炉炉容比的情况。

使用条件：90%～95%的铁水比，采用废钢矿石法冷却，使用部颁标准P08生铁，供氧强度B在3～4m3/(t·min)。

不同转炉炉容比

度，V/T 设计值比推荐值大些，例如：太钢50t 转炉为0.98 m 3/t ，包钢50t 转炉为0.99 m 3/t ，马钢50t 转炉的V/T 为0.975 m 3/t ，武钢50t 转炉的V/T 为0.95 m 3/t ，攀钢120t 转炉的V/T 为1.02 m 3/t ，20t 转炉定型设计为1.03 m 3/t ，15t 转炉定型设计取1.03～1.21 m 3/t 。

上述数据与实际比较接近，通常V/T 在0.95～1.05 m 3/t ，通常V/T 增大的原因是采用了较大的供养强度，吹氧时间缩短，

炉容比还可以采用经验公式计算：

06.0)(15100.0)(12100.0)(5.775.0213131+??

????++=B P Si C T V ??? 式中，ω（C ）:铁水含碳量，%。

ω（Si ）:铁水含硅量，%。

ω（P ）:铁水含磷量，%。

B:供氧强度， m 3/(t ·min)。

（2）高宽比（H/D ）

表示方法：H 内/ D 膛，炉型的高宽比；H/D ，炉壳的高宽比，两种的表示方法，

相差一个炉衬厚度。

高宽比是反映炉型形状的另一个重要参数，决定了炉型是瘦长型还是短胖型。

经验证明，高宽比H/D<1.3则得不到防止喷溅的起码高度，国内高宽比不小于1.3。

炼钢工艺设计技术规定，要求炉壳的高宽比H/D 应在1.35～1.65范围，小容量转炉取上限，大容量转炉去下限。

3.01.065.21.0++=B T

D H 内

式中，H 内/D ：炉膛内高直径比；

T:公称容量，t ；

B ：供氧强度，m 3/(t ·min)。