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1、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34m3/（tmin）。不同转炉炉容比炉容量/t小型转炉30中型转炉30100大型转炉100200200炉容量比（m3/t）1.001.050.951.000.901.00.900.95最近几年，建设炉容比V/T有增大的趋势，主要原因为采用了较大的供氧强度，V/T设计值比推荐值大些，例如：太钢50t转炉为0.98 m3/t，包钢50t转炉为0.99 m3/t，马钢50t转炉的V/T为0.975 m3/t，武钢50t转炉的V/T为0.95

2、m3/t，攀钢120t转炉的V/T为1.02 m3/t，20t转炉定型设计为1.03 m3/t，15t转炉定型设计取1.031.21 m3/t。上述数据与实际比较接近，通常V/T在0.951.05 m3/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：式中，（C）:铁水含碳量，%。（Si）:铁水含硅量，%。（P）:铁水含磷量，%。B:供氧强度， m3/（t（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

3、比H/D130宝钢300H壳/D壳1.61.51.51.41.41.31.35H内/D膛2.21.851.851.61.61.41.54高宽比可以采用经验公式计算：式中，H内/D：炉膛内高直径比；T:公称容量，t；B：供氧强度，m3/（t注意：设计时不能用高宽比计算尺寸，而是用高宽比值来校核所设计的炉型是否合理，炉型尺寸另有计算公式。（3）熔池深度直径比（h/D）熔池深度h：熔池处于静止状态时金属液面到炉底的深度。熔池直径D：熔池处于静止状态时金属液面的直径。根据实际经验，大多数转炉的h/D在0.230.54范围内波动，一般h/D为0.310.33。熔池深度直径比h/D可以用下面公式计算：式中

4、，KH内/D。（4）炉口直径比（d0/D）d0为炉口直径。因为在确定炉口直径比之前D已经确定，所以炉口直径比的大小决定炉口的大小。总结已投产的转炉，炉口直径比在0.310.69范围内波动，多数在0.5左右。设计部门推荐d0/D=0.430.53；大型转炉取下限，小型转炉取上限。炉口直径比可用下式计算：式中，K：H内/D；T：S:按月计最大废钢比。（5）帽锥角（）指炉帽锥与炉身交接处，炉帽与转炉水平线之间的夹角。确定的原则如下：便于炉气逐渐收缩逸出，减少炉气对炉帽衬砖的冲刷侵蚀。使炉锥段各层砌砖逐渐收缩，缩短砌砖的错台长度，增加砌砖的牢固性。如果值太小，砌砖错台太长容易塌落。推荐值=6068。一

5、般炉帽部分的体积占炉膛体积的30%。（6）出钢口参数（位置、太小、长度和出钢口倾角）出钢口位置。出钢口位置通常设在炉身与炉帽耐火材料的交接处。出钢口倾角。原则上讲应在开堵出钢口方便的情况下尽量减少，国内已建成的转炉多数值在1520之间。如太钢50t转炉为19，鞍钢150t转炉为20，攀钢150t转炉为20近几年新建大、中型转炉有些采用0角。减少出钢口倾角的优点如下：a可以缩短出钢口长度，便于维护。b可以缩短钢流长度（出钢口至钢包的距离），减少钢流的吸气和散热损失。c出钢时炉内钢水不发生漩涡运动，避免钢流夹渣。d出钢时钢包车行走距离短，出钢口倾角大，则行车距离长。出钢口直径a出钢口内径（dT），

6、其大小要满足出钢所需要的时间（28min，依转炉大小而不同，一般5min左右），出钢口内径推荐值如下表所示：容量/t153050120150（宝钢）300dT/m0.100.110.120.170.180.20出钢口内径也可以采用经验公式计算：式中，T为公称吨位。b出钢口外径（衬砖+炉壳的厚度）dST.出钢口外径一般为出钢口内径的6倍左右。即：dST=6dT。出钢口长度LT。出钢口长度一般为出钢口内径的78倍，即LT=（78） dT上述参数确定后，就可以进行炉型各部分尺寸的设计计算了。注：不能用H/D，h/D计算炉型尺寸，只能用其校核设计尺寸是否合理。1.1.4转炉设计计算设计程序：确定所设计

7、炉子的公称容量；选择炉型（筒球形、锥球形、截锥形）；确定炉型主要设计参数；计算熔池尺寸；确定整个炉型尺寸。（1）熔池尺寸的计算在炉型尺寸的计算中首先要确定熔池尺寸，主要是熔池直径和熔池深度的计算确定，它是炉型尺寸中两个最重要的尺寸参数。熔池直径和深度计算出来后要校核h/D是否合乎要求，否则应重新调整熔池直径和熔池深度值，直至h/D合乎要求为止。1熔池直径（D）。中国设计部门推荐采用如下计算公式：式中D:熔池直径，m；G:新炉金属装入量，t；t:吹氧时间，min；K：比例系数，取值如下表所示。20305050120200250K2.02.31.852.101.751.851.551.601.51

8、.55由平均出钢量T换算G：式中，T：平均出钢量，t；老炉比新炉多产刚系数。一般B=10%40%，大型转炉取下限，小型转炉取上限。：金属消耗系数，一般P08生铁=1.071.15；J13生铁=1.151.20。=1/金金：金属收得率。吹氧时间的计算如下。吹氧时间推荐值如下表：转炉吨位/t5080时间t/min12161418162016（2）熔池深度（h）它是另一个比较重要的熔池尺寸参数，对于一定容量的转炉，在炉型和熔池直径确定以后，可以利用几何公式计算熔池深度。a截锥形熔池。利用截锥形的体积公式：b筒球形熔池.c锥球形熔池熔池直径H已求出，若能知道V池就可以用以上公式求出各种炉型的h值。根据

9、熔池定义，熔池体积V池应等于金属液体积V金，即V池=V金式中，V金：新炉金属装入量占有的体积；V金=G/金，金为金属液密度，取6.87.0t/m3。求出D和h后，校核：h/D是否符合推荐值h/D=0.310.33；校核h冲/h，h冲氧流股的冲击深度，h应满足h冲的需要，对多孔喷头h冲/h=0.250.4为宜。多孔喷头的h冲经验计算公式如下：式中，H多孔枪：喷头距熔池液面高度（枪位），mm；d喉：喷头喉口直径，mm；钢：钢液密度，t/m3；P用：氧气使用压力（表压），kgf/cm2（1kgf/cm2=98066.5Pa）先求出h冲后再演算是否h冲/h=0.250.40。（3）炉帽尺寸的计算确定炉

10、帽主要尺寸包括炉口直径、帽锥角，炉帽高度。1炉口直径d0：按参数d0/D=0.430.54计算或根据同类炉子d0值选取，部分转炉的炉口直径见下表。部分转炉的炉口直径25300d0/mm110012001850220025003600帽锥角，根据转炉大小在60范围选择。炉帽高度H帽。式中，H口=300400mm，为了保持炉口的正常形状，防止因为衬砖蚀损而使其扩大，在炉口设置高度为300400mm的直线段。炉帽体积 （4）炉身尺寸的计算炉膛直径D膛：炉身为圆筒形，对于炉衬无加厚段的转炉其炉膛直径与熔池直径相同，即 D膛=D。2炉身高度H身：炉身体积： V：炉膛体积，由炉容比V/T和公称容量T确定V

11、=（V/T）T。求出炉身高度后，整个炉型就计算出来了，这时要对炉型进行校核，计算出来的炉型尺寸应同时满足V/T和H内/D膛的要求，如果不在推荐范围内，则要对炉型尺寸进行适当的调整使之符合炉型主要参数推荐值。（5）出钢口尺寸的计算确定按照炉型主要参数中的出钢口参数确定方法来确定。1.1.5炉衬的组成、材质的选择及厚度确定从设计的角度应注意：选择优质的耐火材料做炉衬。确定最佳炉衬厚度。（1）炉衬的组成炉衬一般由永久层、填充层和工作层三层组成。永久层：紧贴炉壳钢板（或绝热层），通常是用一层镁砖或高铝砖侧砌而成，厚度113115mm，其作用是保护炉壳钢板，修炉时不拆除。填充层：介于永久层和工作层之间，

12、一般是用焦油镁砂捣打而成，厚度一般80100mm，有的工厂不做规定，只要达到找平的目的即可。填充层的作用是减轻工作层受热膨胀时对炉壳钢板的挤压作用，便于修炉时迅速拆除工作层和砌炉操作。也有的转炉不设填充层。工作层：它的工作条件相当恶劣，工作层一般有煤炭砖砌成。所谓炉衬寿命即指工作层的寿命，当工作层被侵蚀损坏后（残余厚度约100mm），就要更换炉衬了。（2）材质选择选择材质的原则如下：耐火度（抵抗高温作用而不熔化的性能）高；高温下的机械强度高，耐急冷急热性能好；3化学性能稳定；4资源广泛，价格便宜。根据国内外多年来的生产实践证明，工作层采用煤炭砖是一种比较理想的炉衬砖。镁碳砖是采用天然菱镁矿和天

13、然鳞片石墨为原料，用改质沥青和酚醛树脂做复合黏结剂；经破碎、筛分、调整黏度，加入适量鳞片石墨，加入黏结剂，添加适量抗氧化剂，经混炼、成型，经200250硬化处理后即成成品。镁碳砖具有耐高温、耐渣侵和耐剥落等优良的使用性能。与其他镁砖相比，在使用过程中变质层变薄，不至于引起砖体结构的剥落。加入相当数量的石墨改善了砖的导热性能，具有良好的抗震性。永久层一般用烧成的镁砖或高铝砖。（3）各层厚度的确定一般炉身工作层厚度400800mm，炉底工作层比炉身略薄一些，约350600mm，填充层80100mm,炉身永久层113200mm，多数113115mm，炉底永久层300500mm。转炉各层炉衬厚度如下表

14、所示。根据不同部位的侵蚀情况，使用不同材质的耐火材料和砌成不同厚度的炉衬，使之各部位的侵蚀基本均匀，这就是所谓的均衡炉衬。又叫均衡砌炉或平衡炉衬。均衡砌炉是提高炉衬寿命，降低耐火材料消耗和成本的有效措施。近年来许多钢厂都采用了均衡砌炉，在不容易修补的耳轴两侧采用抗渣性能良好和抗氧化性能强的高级镁碳砖、在侵蚀较快的渣线部位采用抗渣性能良好的镁碳砖，在装料侧炉衬采用高抗渣性、高强度、高抗热震性的镁碳砖。出钢口则使用等静压成型的整体镁碳砖出钢口。转炉各层炉衬厚度100炉帽工作层/mm400600500600550650炉身工作层/mm550700700800750850炉底工作层/mm5506006

15、00650600750炉身永久层/mm115150115200炉底耐材总厚/mm8501050950110095012001.1.6炉壳厚度和转角半径的确定（1）炉壳作用转炉炉壳类似于一个承受高温、高压的容器，它在使用过程中要承受下列作用力：静载荷产生的应力，包括炉料、炉衬和炉壳本身等重量产生的应力。动载荷产生的应力，包括加料，特别是加废钢和清理炉口结渣时产生的冲击力，以及产生炉体在倾动中产生的巨大扭矩。炉衬的膨胀应力：炉子受热膨胀时产生巨大的热应力；热应力：由炉壳钢板轴向和径向的温度梯度产生的应力。5其它应力：包括炉壳断面改变，局部加固及加工、安装过程中产生的应力。（2）炉壳材质根据炉壳的使

16、用特点，要求炉壳使用的材质具有在高温时耐时效，抗蠕变及良好的成型性和焊接性能。一般小型转炉用碳素结构钢，大型转炉用低结构钢，如Q235、16Mn、15MnTi、14MnNb、20g等。（3）炉壳厚度炉壳厚度的确定目前尚无成熟的计算公式，原则上讲由于炉底各部分受力不均匀，炉底、炉身和炉帽应选用不同厚度的钢板。炉身受力最大，使用最厚的钢板，炉底为炉身厚度的80%左右。经验公式为：（D壳为炉壳外径）小型转炉为了简化取材，一般炉底、炉身和炉帽都选用相同厚度的钢板，不同容量转炉的炉壳厚度见下表。不同容量转炉的炉壳钢板的厚度505090100150160200210250250炉帽/mm163250605

17、360607565707075炉身/mm18365065527076808085炉底/mm6065（4）转角半径在转炉炉壳的帽锥与炉身直筒段连接处，直筒段与池锥，池锥与炉底球冠连接处，小转炉意直线尖角相连接，称谓拐角炉壳。采用拐角炉壳比较简单，容易制造、大、中型转炉为了减少应力集中，增加炉壳的坚固性，以圆弧连接，称为拐弧炉壳，其圆弧半径叫转角半径。在便于砌筑炉衬砖和不减薄炉衬厚度情况下，弧形段的转角半径一般以不大于炉衬总厚度为宜。这样炉壳弧形段的转角半径可按下式确定：SR1=SR2身SR3=0.5底式中，SR1：炉壳帽锥与直筒段相接处转角半径；SR2：炉壳池锥与与直筒段相接处转角半径；SR3：

18、炉壳池锥与炉底球冠连接处转角半径；身、底：分别为炉身、炉底的衬砖总厚度。（5）炉壳的形状及特点炉壳用钢板加工成截锥形炉帽，圆筒形炉身，和球冠形或截锥形炉底。1炉帽炉帽接近高温炉气，直接受喷溅钢渣的烧损，并受烟罩内高温烟气的热辐射。为了保持炉口形状不变，减少炉口结渣并便于清除，目前普遍采用水冷炉口。水冷炉口的结构形式有水箱式和铸铁埋管式。目前，采用水箱式水冷炉口的较多。水冷炉口的冷却水量qV（t/h）为：式中，：水冷炉口材料的辐射黑度，钢板取0.8，铸铁取0.870.95；q:水冷炉口的吸热强度（kJ/（m2h）大型转炉 （4.25.0）105 kJ/（m2h）；中型转炉 （33.537.7）1

19、04 kJ/（m2小型转炉 （25.129.3）h）。F：水冷炉口传热面积，m2； 1.2：安全系数；tch、tj：进、出口温度，一般为tj35, tch4555炉身圆筒形，依靠炉身使整个炉体与托圈相连接，倾动机构又通过耳轴和托圈使炉体 转动。炉底依据熔池形状不同有球冠形和截锥形之分，根据修炉方式，又有死炉底和活炉底之分。活炉底又分为大活炉底和小活炉底。炼钢工艺设计技术规定：容量不大于100t的转炉，一般采用截锥形活炉底，容量不小于150t的转炉采用筒球形死炉底。当炉衬和炉壳及厚度确定后，整个炉型就基本上确定了。最后在校核一下H/D是否合适，否则重新调整炉型尺寸。1.1.7炉型设计步骤列出原始

20、条件：公称容量，铁水条件，废钢比，氧枪类型，吹氧时间（或供氧强度）等；根据条件选择炉型；确定炉容比；计算熔池直径D，熔池深度等尺寸；计算炉帽尺寸；计算炉身尺寸；计算出钢口尺寸；确定炉衬厚度；确定炉壳厚度校核H/D；最后绘制炉型图。1.1.8炉型设计举例（1）原始条件炉子平均出钢量为200t，钢水收得率取92%，最大废钢比取20%，采用废钢矿石法冷却：铁水采用P08低磷生铁（Si）0.85%（P）0.2%（S）0.05%,氧枪采用四孔拉瓦尔喷头，设计氧压为1.0MPa。（2）炉型选择根据原始条件采用筒球形炉型作为本设计炉型。（3）炉容比：取V/T=1.05；（通常V/T在0.951.05 m3/

21、t）（4）熔池尺寸的计算熔池直径的计算。熔池直径的计算公式：确定初期金属装入量G；取B=15%则确定吹氧时间，根据生产实践，吨钢耗氧量，一般低磷铁水约为5057m3/t（钢），高磷铁水约为6269m3/t（钢），本设计采用低磷铁水 ，取吨钢耗氧量为57m3/t（钢），并取吹氧时间为14min则取K=1.57 则熔池深度计算。筒球形熔池深度的计算公式为：确定D=5.960m，h=1.405m。熔池其他尺寸确定。球冠的弓形高度：h1=0.15D=0.155.96=0.894（m）炉底球冠曲率半径：R=0.91D=0.915.96=5.414（m）（5）炉帽尺寸的确定炉口直径d0：取d0=0.48D

22、=0.485.96=2.86（m）炉帽倾角：取=64炉锥高度H帽:取H口=400mm，则整个炉帽高度为：H帽=H锥+H口=3.18+0.4=3.58（m）在炉口设置水箱式水冷炉口。炉帽部分容积为：（6）炉身尺寸确定炉膛直径D膛=D（无加厚段）。根据选定的炉容比为1.05，可求出炉子总容量为V总=1.05200=210（m3）=210-29.7-48.35=131.95（m3）炉身高度则炉型内高H内=h+H帽+H身=1.405+4.73+3.58=9.715（m）（7）出钢口尺寸的确定出钢口直径出钢口衬砖外径：dST=6dT=60.2=1.2m出钢口长度：LT=7dT=70.2=1.4m出钢口倾

23、角：取=18（8）炉衬厚度确定炉身工作层选700mm，永久层115mm，填充层100mm，总厚度700+115+100=915（mm）炉壳内径为D壳内=5.96+0.9152=7.79（m）炉帽和炉底工作层均选600mm，炉帽永久层为150mm，炉底永久层用标准镁砖立砌一层230mm，黏土砖平砌三层653=195mm，则炉底衬砖总厚度为600+230+195=1025（mm）。故炉壳内型高度为H壳内=9.715+1.025=10.740m工作层材质全采用镁碳砖。（9）炉壳厚度确定炉身部分选75mm厚的钢板，炉帽和炉底部分选用65mm厚的钢板，则H总=10740+65=10805mmD壳=7790+275=7940mm炉壳转角半径SR1=SR2=900mm；SR3=0.5底=0.51025=510mm；（10）验算高宽比可见H总/D壳1.3，符合高宽比的推荐值，因此认为所设计的炉子尺寸基本是合适的，能够保证转炉的正常冶炼。根据上述计算的炉型尺寸绘制出炉型图。（11）绘制转炉炉型图