转炉系统设备
转炉系统设备
1 转炉的公称吨位怎样表示，我国顶吹转炉的最大公称吨位是多少?
转炉的公称吨位又称公称容量，是用炉役炉平均出钢量来量度。例如 120t 转炉，即炉役炉平均出钢量为 120t；300t
转炉，炉役炉平均出钢量是 300t。用 炉役炉平均出钢量表示公称吨位，既不受装入炉料中铁水比例的限制，也不受浇
铸方法的影响。根据转炉的炉出钢量，可以计算出相应的装入量。出钢量=装入量/金属消耗系数 (11-1) 装入量=出钢量&金属消耗系数
(11-2) 金属消耗系数为吹炼 1t 钢所消耗钢铁料的数量， 由于原材料及操作条件的不 同，金属消耗系数也不一样。
顶吹转炉公称吨位在 lOOt 以下的为小型转炉，公称吨位在 200t 以上的为大 型转炉，100～200t
的为中型转炉。目前我国转炉最大公称吨位是 300t。不同吨 位转炉的冶炼周期和吹氧时间推荐值见表 11-1。 表 11-1
冶炼周期和吹氧时间推荐值 转炉公称吨位/t ＜30 30-100 ＞100 冶炼周期/min 28-32 22-38 38-45
吹氧时间/min 12-16 14-17 15-18 注：应结合供氧强度、铁水成分及所炼钢种等具体情况确定。
2 什么是转炉炉型，选择转炉炉型的依据有哪些?
转炉炉型指砌砖后转炉的内型的几何形状。选择转炉炉型应考虑以下因素：
(1)有利于炼钢过程物理化学反应的进行；有利于炉液、炉气运动；有利于熔池的均匀搅拌。 (2)喷溅要小，金属消耗要少。
(3)炉壳容易加工制造；炉衬砖易于砌筑；维护方便，炉衬使用寿命长。 (4)有利于改善劳动条件和提高转炉的作业率。
3 转炉炉型有哪几种，各有什么特点?
已投产的顶吹转炉炉型有筒球型和锥球型两种。推荐采用锥球型。转炉炉型 如图 11-1 所示。 图 11-1 顶吹转炉炉型示意图 a
一筒球型；b—锥球型 (1)筒球型。熔池由圆筒体与球缺体组合而成，如图 11-1a 所示。它的特点是
炉型简单，炉壳加工容易，内衬砌筑方便，有利炉内反应的进行。如攀钢 120t 转炉，太钢 50t 转炉等，都是筒球型的炉型。
(2)锥球型。熔池由倒圆锥台体与球缺体组合而成，如图 11-1b 所示。锥球型熔池更适合于炉液的运动， 利于物理化学反应的进行，
在熔池深度相同的情况下， 若底部尺寸适当，熔池直径比筒球型相应大些，因而增加了反应面积，有利于脱 除 P、S。如宝钢 300t
转炉，首钢 210t 转炉就是这种炉型。
4 转炉的主要参数有哪些?
转炉的主要参数有： (1)转炉的公称吨位。这在前面 11-1 题中已有阐述。
(2)炉容比。又称容积系数，即转炉砌砖后的工作容积(又称有效容积)与公称 吨位之比，可用符号 V/T 表示，单位是
m3/t。炉容比是表明每公称吨位钢所需要 的冶炼空间。原料中铁水比例多，或铁水中 Si、P 含量高，或者冷却剂以铁矿石
(或氧化铁皮)为主，炉容比应选择大些。炉容比一般在 0.85～1.0 的范围，为减 少喷溅，炉容比最好在 0.90 以上。
(3)高宽比。转炉总高与炉壳外径之比，用 H 总/D 壳表示。高宽比过大，转炉
炉体细长，导致厂房高度及相关设备高度增高，因而基建投资费用和设备费用也
相应增多；高宽比过小，转炉是矮胖型，喷溅物易于从炉口喷出，热量、金属损失较大，同时也恶化了操作人员的劳动环境。所以，高宽比也是衡量转炉设计是
否合理，各参数选择是否恰当的一个标志。一般高宽比在 1.35～1.65 的范围内 选择。
5 转炉为什么采用水冷炉口，怎样维护炉帽?
吹炼过程中，高温炉气以一定速度冲出炉口，同时还带出喷溅物粘附于炉口，
很难清理；在加废钢、兑铁水时，炉口还要受到冲撞和高温冲刷；因此炉口部位 的耐火衬砖极易损坏，发生炉口变形， 与炉衬砖寿命不能同步，
又不便维护修理。 所以在炉口装有水冷构件，以减缓炉 El
损坏变形，使其能与炉衬砖寿命同步。炉帽上设有出钢口，它经常受高温炉气和喷溅物的直接热作用。为了保护炉
帽减小变形，在炉帽外壳钢板上焊有环形伞状挡渣板，可以避免喷溅物直接粘附
在炉帽外壳钢板上，同时对炉体和托圈也起到了保护作用。还可用环形冷却水管冷却炉帽。
6 转炉炉体由哪几部分组成，炉底的结构有哪两种形式?各有什么特点，炉壳采 用什么材料制作?
用什么材料制作?
转炉炉体是由炉帽、炉身、炉底 3 部分组成。其中炉底结构有两种类型，即
固定式死炉底和可拆卸式活炉底。固定式炉底的转炉，其炉壳是一个整体，修砌炉衬时，从炉口进入炉内工作，称为上修法。可拆卸炉底的转炉，炉帽与炉身的
外壳是一个整体，炉底与炉身用螺栓固定；修炉时首先拆下炉底，炉身内衬与炉
底分别进行拆、砌，然后将修砌好的炉底运来安装；修炉时是从炉身下部进入炉内，因此也称下修法。
吹炼过程中，转炉炉壳始终处在高温下工作，制作炉壳的钢板不仅要承受耐
火材料、金属液、熔渣液的全部重量；倾动时要承受扭转力矩的作用，还要适应高温频繁作业的特点。为此要求炉壳在高温下不变形，在热应力作用下不破裂，
具有足够的强度和刚度。采用优质低合金钢容器钢板制作。炉壳钢板厚度可根据
转炉的公称吨位，并参考已投产相应转炉的数据及国家钢板标准选用。
7 转炉的托圈与耳轴的作用是什么，其结构是怎样的，各用什么材料制作?
托圈与耳轴是支撑转炉炉体和传递倾动力矩的构件。托圈断面为矩形箱体结
构，在中间焊有垂直筋板以增加其刚度，托圈内通水冷却，可降低热应力。其材 质可用优质 Q345
钢板焊接成型，或用铸钢成型。为了制造加工、运输的方便， 大型转炉的托圈可分段制造后再组装成一体。图 11-4 是剖分成 4
段加工的托圈 示意图。 另外还有一种托圈是半圆形开口式结构，称为马蹄形托圈，如图 11-5 所示。
这种托圈，转炉炉体可以整体移出，易地拆炉修砌，能实现一吹一的吹炼模式。 图 11-5 马蹄形托圈 1—倾动用机械；2 一轴承；3
一支撑伸出轴； 4 一托圈；5 一转炉炉体 耳轴必须具有足够的强度和刚度，可用 40Cr
合金钢锻造加工制造。耳轴受热会产生轴向伸长和翘起变形，因此为适应耳轴伸长的位移，有一侧耳轴的轴承选
用轴向游动的，其轴承支座为铰链连接结构；通常将驱动侧耳轴的轴承选用轴向
固定的，而另一侧耳轴的轴承选用轴向游动的。耳轴也可通水冷却。
8 转炉托圈与炉身的连接固定装置有哪些种，其结构是怎样的?
托圈与炉身连接固定装置的形式有三点球面支撑装置、悬挂式装置、夹持器
连接装置、薄片钢带连接装置等。新建大型转炉多采用三点球面支撑装置。
(1)三点球面支撑装置。三个支撑点的位置是：一个在出钢口对侧托圈的中心 线上，其余两个与其呈
120°角位置；每一个支撑点都由焊接在托圈上的水平销 轴座、水平销、活节螺栓、两组凹凸球面垫圈以及固紧螺母组成，如图 11-6 所
示。 图 11-6 托圈与炉身三点球面支撑装置 l 一活节螺栓；2 一上球面垫圈组；3 一炉体 连接支撑法兰；4 一下球面垫圈组；5
一水平销轴；6 一托圈；7 一炉壳 (2)悬挂支撑盘的连接装置结构如图 11-7 所示。它是三点支撑连接，位于两
个耳轴部位支撑点是基本承重支点；在出钢口对侧托圈底面与炉壳相连接的支点
8，是一个倾动支撑点，传递倾动载荷称为倾动支座。与倾动支座对称的位置上有导向定位装置 7。 图 11-7
托圈与炉身悬挂式连接装置示意图 l 一炉壳；2 一星形筋条；3 一托圈；4 一耳轴；5 一支撑盘； 6 一托环：7
一导向装置；8—倾动支撑装置 在耳轴部位的炉壳上焊有星形筋条 2， 其中心有托环 6， 支撑盘 5 装在托环内，它们不同心，有约
l0mm 的间隙，不管转炉倾动在任一位置，支撑盘与托环顶面 线接触支撑，始终沿托环内滚动。其特点是倾动平稳，无冲击，炉壳膨胀不受约束。
(3)夹持器连接装置结构如图 11-8 所示。在托圈的上、下装有卡板，每个卡板就是一个支撑点。其数目有 4、6、8、10
不等，在托圈上的分布也不同。 (4)薄片钢带连接装置 结构如图 11-9 所示。在两侧耳轴的下面各装有 5
组薄钢带，每组钢带均由多层薄钢片组成，钢带的下端固定在炉壳上，其上端固 定在托圈的底面。
在耳轴处托圈上部装有一个绞结连杆结构，它是辅助支撑装置。 当炉体直立时，10 组多层薄钢带像个“托笼”一样，支撑炉体全部重量；炉体
倾动时，由离耳轴轴线最远的钢带传递扭矩；炉体倒置时，炉体的重量由钢带压缩变形与托圈的辅助支撑装置来平衡。
对转炉的倾动速度和倾动角度有哪些要求?
9 对转炉的倾动速度和倾动角度有哪些要求?
转炉的倾动机械是处于高温、多尘的环境下工作，其特点是倾动力矩大、速
比高、启动和制动频繁、承受较大的动载荷，因此对转炉的倾动机械提出以下要 求： (1)炉体能正、反倾动
360°，平稳而又准确地停在任一倾角位置上，以满足兑铁水、加废钢、取样、测温、出钢、倒渣、喷补炉等工艺操作的要求；并与氧
枪、副枪、炉下钢包车、烟罩等设备有连锁装置。
(2)根据转炉工艺操作的要求，转炉的倾动速度为无级调速，以满足各项操作的需要。在出钢、倒渣、人工取样时，转炉要平稳缓慢的倾动，以免钢渣猛烈晃
动，甚至喷出炉口；当空炉，或从水平位置竖起时，转炉均可采用较高的倾动速
度，以减少辅助时间；当接近预定位置时采用低速运行，以便转炉定位准确，操作灵活。
(3)安全可靠。当发生故障时，应备有继续工作的能力，坚持到本炉钢冶炼结 束。 (4)由于托圈翘曲变形而引起耳轴轴线发生一定程度的偏斜，
此时各齿轮副仍 能保持正常啮合。 (5)倾动机械结构应紧凑、占地面积少、投资省、效率高、维修方便等。 转炉倾动速度在
0.15～1.5r/min。
10 转炉倾动机械由哪几部分组成，目前转炉使用的倾动机械有哪几类?
转炉的倾动机械主要由驱动电动机、制动器、一级减速器和末级减速器组成，
末级减速器的大齿轮装套在转炉驱动侧耳轴上。减速器可选用蜗轮副减速器、或
正齿轮减速器、或行星减速器等。就其传动机械安装的位置，可分为落地式倾动机械、全悬挂式倾动机械。就其驱动动力除用电力驱动外还可用液压驱动。目前
以采用电力驱动为主。
11 什么是落地式倾动机械、全悬挂式倾动机械，全悬挂式倾动机械结构是怎样有哪些特点?
(1)落地式倾动机械。除了装套在耳轴上的末级减速器的大齿轮外，电动机、 制动器和所有的传动部件全部安装在高台或地面的地基上。
(2)全悬挂倾动机械。二次减速器的大齿轮装套在转炉的耳轴上，电动机 5、制动器 4、一级减速器 3 都装在悬挂在耳轴的大齿轮箱体 2
上。全悬挂倾动机械 装有抗扭力装置，可防止箱体转动，并起缓震作用。全悬挂倾动机械的结构如图 11-10 所示。 图 11-10
全悬挂倾动机械 1 一转炉；2 一大齿轮箱；3 一减速器；4 一联轴器； 5 一电动机；6 一连杆；7 一缓震抗扭轴
全悬挂倾动机械是多点啮合，从而消除了由于齿轮位移而引起的啮合不良现
象。并具有结构紧凑、质量轻、占地面积小、运转安全可靠、工作性能好等特点。
12 转炉用铁水的供应方式有哪几种，各有什么特点?
向转炉供应铁水的方式有混铁炉供应、鱼雷罐车(混铁车)供应及铁水罐直接热装等。目前采用较多的方式是混铁炉、鱼雷罐车供应。
混铁炉供应工艺流程是：高炉→铁水罐车→混铁炉→铁水包→称量→兑入转 炉。
混铁炉可协调高炉与转炉的生产周期不一的问题；能起到均匀铁水成分与温度，稳定转炉冶炼的作用。为此设有混铁炉专用设备，并占用一定的作业面积，
所以投资费用较高。 鱼雷罐车又称混铁车，其供应铁水的工艺流程是：高炉→鱼雷罐车→铁水包 →称量→兑入转炉。
鱼雷罐车在铁水运输过程中热量损失少，能够满足转炉生产周期短、铁水需 用量大、兑铁频繁及时等特点，并省去了混铁炉设备等费用。
鱼雷罐车供应铁水方式适用于大型、高速、高效、现代化钢铁企业的生产。
转炉用散状材料的供应特点是什么，其供应方式是怎样的?
13 转炉用散状材料的供应特点是什么，其供应方式是怎样的?
转炉用散状材料有造渣材料、调渣剂和部分冷却剂，如石灰、萤石、铁矿石、
白云石等。转炉用散状材料供应特点是：种类多、批量小、批数多，因此要求供
料迅速、及时、准确、连续，设备可靠，所以都采用全胶带输送机供料，也称全皮带供料系统。 11-11 为全胶带供料系统示意图。 图
全胶带上料系统占地面积大， 投资费用高。
贮存外来材料用地下料仓，材料的提升输送与分配用胶带输送机。其送料系统作业流程为：原料间地下料仓→1 号胶带输送机→胶带称量机→2
号胶带输送机→3 号胶带输送机→卸料小车→炉顶料仓→称量料斗→切断阀→密封阀→中 间料斗→切断阀→密封阀→溜槽→转炉。
转炉用合金料的供应方式是怎样的?
14 转炉用合金料的供应方式是怎样的?
随着冶炼优质钢和合金钢比例的提高，所用铁合金的种类增多，用量也大， 铁合金供应方式要适应生产的需要。
铁合金的供料方式为车间外部供料和车间内 部供料。车间外部供料目前一般可由火车或汽车送至地下料仓或车间内。车间内部供 料方式有：
(1)高位料仓供料。通过胶带输送机送至高位料仓，经称量、溜槽，加到钢包或转炉内。
(2)平台料仓供料。在操作平台设置料仓，由胶带输送机或吊车将铁合金送入 料仓暂存，需用时称量经溜槽加人钢包。
(3)高位料仓与平台料仓相结合的供料。 铁合金由高位料仓、 平台料仓、 称量、 溜槽加入钢包中。 大型转炉采用第 1
种方式供应铁合金者居多。
15 转炉用氧气的制取原理是怎样的?
ΦN 顶吹转炉炼钢用氧气是从空气中提取的。 空气中含有 Φ02=20.9％、 2=78％ 及
1％的稀有气体，其成分为氩气、氖气、氦气等。以空气作为原料提取工业用氧气，成本最低，同时还可以得到大量的氮气及稀有气体氩气、氖气、氦气等副
产品。在 0.1MPa 下的氧气和氮气的物理特性列于表 11-3。 表 11-3 一些气体的物理性质 项目 空气 氧气 氮气 -3
密度/kgm 1.293 1.429 1.2506 沸点/℃ -193 -183 -195.8 熔点/℃ -218 -209.86
从表 11—3
中可以看出，氮气与氧气的沸点不同，可以创造条件首先使空气液化，而后减压、升温蒸馏，由于液态氮的沸点较低，故氮气先蒸发逸出。剩下
的液态空气中氧浓度相应升高，富氧的液态空气再次蒸发，氮气成分继续逸出， 最后得到纯度较高的液态工业氧，汽化后的氧气纯度不小于
氧枪的构造是怎样的?
16 氧枪的构造是怎样的?
氧枪又称喷枪、吹氧管等，是转炉吹炼供氧的关键性部件，它是由喷头、枪 身和枪尾组成，如图 11-12 所示。图 11-12
氧枪结构示意图 l 一吊环；2 一内层管；3 一中层管；4 一上卡板； 5 一外层管；6 一下卡板；7
一喷头枪身是由三层同心圆钢管组成，内管是氧气的通道，内管与中层管之间是冷
却水的进水通道，而中层管与外层管之间是冷却水的出水通道。为防止中层管的
摆动，在其管壁上每隔一定距离焊有定位块。枪尾部分有氧枪把持器，氧气通人管接头，冷却水的进、出水管接头，吊环等。目前使用氧枪的喷头多为拉瓦尔型
多孔喷头。
17 转炉用氧气喷头的作用是什么，其结构形式是怎样的?
压力为 0.8～1.2MPa
的高压氧气，通过喷头后会形成超音速氧射流，所以氧枪的喷头就是一个能量转换器，是将压力能转换成动能的能量转换器。拉瓦尔型
喷头可最大限度地使压力能转换成动能。
拉瓦尔型喷头的结构是由收缩段、喉口、扩张段构成。多孔喷头是由多个拉瓦尔喷孔所组成。喷头是用紫铜锻造加工而成，也可铸造成型。为了加工制造的
方便，也可以将喷头分割成若干块，分别加工后再焊接组合成一体，图 4-4 是组 合式的水内冷五孔拉瓦尔喷头。
多孔拉瓦尔型喷头其喷孔有三孔、 四孔、 五孔等。
小型转炉用三孔喷头者多；中型转炉使用三孔或四孔喷头者多；大型转炉多采用五孔喷头，或更多孔喷头。
18 氧气喷头的主要参数有哪些?
&拉瓦尔喷头的主要参数有喉口直径、出口直径、扩张段长度、扩张段角度，入口直径、多孔喷头的小孔与喷头中心线的夹角等。
转炉吹炼过程中氧枪有哪些控制点?
19 转炉吹炼过程中氧枪有哪些控制点?
根据需要转炉在吹炼过程中氧枪处于不同的位置。图 11-14 为转炉各操作点 的位置。 氧枪各操作点的确定原则：
(1)最低点。是氧枪的最低极限位置，取决于转炉公称吨位。喷头端面距炉液 面高度为 300～400mm，大型转炉取上限；小型转炉取下限。
(2)吹炼点。此点是转炉进入正常吹炼时氧枪的最低位置，也称吹氧点。主要与转炉公称吨位、喷头类型、氧压等因素有关。一般依据生产实践经验确定。
(3)氧气关闭点。此点低于开氧点位置，氧枪提升至此点氧气自动关闭。过迟地关氧会对炉帽造成过分的损坏；倘若氧气流人烟罩，还会引起不良后果；过早
地关氧会造成喷头灌渣。
(4)变速点。氧枪提升或下降至此点，自动改变运行速度。此点位置的确定，主要是在保证生产安全的前提下缩短氧枪在提升与下降过程的辅助时间。
可以在氧枪变速点同一位置设置氧气开氧点。氧枪降至此点氧气自动打开。
过早地开氧不仅造成氧气的浪费，对炉衬也有损坏；过迟地开氧，也容易造成喷头灌渣。 (5)等候点。 等候点在转炉炉口以上，
此点的位置应以不影响转炉的倾动为准， 过高会增加氧枪升降的辅助时间。
(6)最高点。指生产时氧枪的最高极限位置，应高于烟罩氧枪插入孔的上缘， 以便烟罩检修和处理氧枪粘钢。
(7)换枪点。更换氧枪的位置，它高于氧枪最高点的位置。
20 转炉对氧枪的升降机构和更换装置有什么要求?
在吹炼过程中氧枪需要多次升降调整枪位，对氧枪的升降机械和更换装置提 出如下要求：
(1)应具有合适的升降速度，并可变速。氧枪升降速度快速为 26～40m/min， 慢速为 5～17m/min。
(2)应保证氧枪升降平稳，控制灵活，操作安全，结构简单，便于维护。 (3)能快速更换氧枪。
(4)为保证安全生产氧枪有相应的连锁装置，如转炉不在垂直位置(允许误差
±2°)，氧枪不能下降；氧枪降至炉口以内，转炉不能倾动。氧枪下降至氧气开氧点时，氧气阀自动打开，同时转为慢速运行；氧枪提升至此点时自动转为快速
运行；氧枪升至关氧点时,氢气阀自动关闭,同时由慢速转为快速运行。当供氧氧
压或冷却水的水压低于规定值，或冷却水的水温高于规定值时，氧枪自动提升并
报警。副枪与氧枪也应有相应的连锁装置等。应备有气动马达或蓄电池，当车间临时突然停电，可通过气动马达或蓄电池
动力将氧枪提出炉口以上以确保安全。
&氧枪升降机构的传动是怎样的?
21 氧枪升降机构的传动是怎样的?
氧枪的垂直升降机构如图 11-15 和图 11-16 所示。图 11-15
为氧枪升降装置示意图，电动机通过减速器带动卷筒，经导向滑轮 升降小车升降， 氧枪固定在升降小车上随之而升降。卷筒的出轴端装有编码器(脉
冲发生器)或自整角机，以显示氧枪的升降位置。电动机可用直流电机，或交流电机。直流电机用可控硅调速，交流电机用变频器调速。当车间停电时，由氮气
马达慢速将氧枪提出炉口。 图 11-15 氧枪升降机构 1 一电动机；2 一带联轴节的液压制动器； 3 一减速器；4 一摩擦片离合器；
5 一氮气马达：6 一联轴节；7 一卷扬装置；8 一编码器； 9、11 一滑轮组；10 一钢绳断裂报警器；12 一氧枪 图 11-16
氧枪重砣升降机构 1 一氧枪；2 一升降小车；3 一导轨；4、10 一钢绳； 5、6、7、8 一滑轮；9 一平衡重砣；11
一卷筒也有的小型转炉氧枪升降机构的传动机构如图 11-16 所示。氧枪 1 固定在氧枪小车 2 上，氧枪小车可沿槽钢制成的轨道 3
上下移动，通过钢绳 4 将氧枪小车 与平衡重砣 9 连接起来。当卷筒 11 提升平衡重砣时，氧枪及氧枪小车由于自重
而下降；当放下平衡重砣时，用平衡重砣的重量将氧枪及氧枪小车提起。平衡重 砣的重量比氧枪、氧枪小车、冷却水、胶皮软管等总重量还要重
20％～30％， 即过平衡系数为 1.2～1.3。还设有氧枪行程指示卷筒，通过钢绳带动指示灯上 下移动，以表明氧枪的具体位置。
电机后面设有制动器与气缸装置，吹炼过程突然停电，通过气缸活塞杆顶开制动器，电机处于自由状态，平衡重砣下降将氧枪提出转炉炉口。
怎样更换氧枪?
22 怎样更换氧枪?
为了快速更换氧枪，设有氧枪更换装置。两台氧枪升降机构并排安装在横移
小车上，各自有独立的传动系统，其中一套工作，一套备用。当氧枪发生故障，
或溅渣需要更换时，移动横移小车，对准工作位置，即可投入使用，整个换枪时间约为 1.5min。
&23 转炉炉下车的作用是什么，其结构是怎样的?
转炉炉下车是在炉下地面轨道上运行，炉下车包括两部分，即钢包车和渣罐
车。钢包车是承载钢包，接受钢水并运送至浇注跨；渣罐车承载的渣罐是装载出
钢前、后的流渣，转炉生产过程清理的垃圾等；钢包车与渣罐车有各自的运行机构。
钢包车是由车体、电动机、减速器及传动装置、钢包支撑装置等部分组成。 电动机及减速传动装置设在车体的一端。
电动机通过减速器带动主动车轴而使车 体运行，在电动机、减速传动装置上设有外罩，以防高温钢水、熔渣对设备的损坏，钢包车的结构如图
11-17 所示。 图 11-17 钢包车结构示意图 1 一电动机；2 一主动轮组；3 一减速机；4 一被动轮组； 5 一车架；6
一限位缓冲器；7 一电缆支架；8 一车轮轴座； 9 一车轮平衡架；10 一销轴；11 一清道器；12 一刮渣器； 13—缓冲器；14
一传动防护罩；l5 一钢包支座 渣罐车的传动设备装在车体的两端，车体上设有渣罐支架，在传动设备外罩 有防溅罩，其结构见图 11-18。
图 11-18 渣罐车结构示意图 1 一电动机；2 一主动轮组；3 一减速器；4 一被动轮组； 5 一车架；6 一限位缓冲器；7
一电缆支架；8 一车轮轴座； 9 一车轮平衡架；10 一销轴；11 一清道器；12 一刮渣器； 13 一缓冲器；14
一传动防护罩；15 一渣罐支座
24 什么是二次燃烧，二次燃烧氧枪构造是怎样的?
使用二次燃烧氧枪也是热补偿技术的一种。通过供氧，使熔池排出的 CO 气体
部分燃烧，补充炉内热量即为二次燃烧。二次燃烧氧枪有单流道与双流道之分。单流道二次燃烧氧枪的喷头与常规拉瓦尔喷头结构有所区别，如图
11-19 所 示。 图 11-19 二次燃烧喷头 l 一喷头主孔；2 一喷头辅孔 从图 11-19
可以看出，氧气从一个通道进入喷头后分为两股，一股氧流通过拉瓦尔喷头主孔通道， 另一股则进入直孔的辅通道。 进入拉瓦尔孔主通道的氧流，
是供冶炼之用，常分为三孔、四孔、五孔等。其孔与轴线呈 9°～11°；进入辅 流道的氧气，是用于炉内 CO
气体的燃烧，辅孔有四孔、六孔、九孔、十二孔等， 其孔与轴线呈 30°～50°，也称端部式二次燃烧氧枪；其枪身仍为三层同心圆 套管。
双流道二次燃烧氧枪的氧气是通过主氧流道与辅氧流道分别供给熔池。枪身为四层同心圆套管，中心管为主氧流通道，氧气供给拉瓦尔喷头；与中心管相邻
的管为辅氧流通道，氧气供给辅孔；外面两层管依次是冷却水的进、出水通道。 辅氧孔与轴线的夹角通常为 20°～60°，
双流道二次燃烧氧枪示意图如图 11-20 所示。
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:转炉炼钢车间设计
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转炉炼钢车间设计(engineering design of converter steelmaking plant)
以铁水为主要原料，向转炉内吹入空气或氧气，生产钢水并浇注成连铸坯或钢锭的车间设计。其设计范围主要包括转炉原料系统设计、转炉炉型和炉衬设计、转炉氧枪系统设计、转炉修炉系统设计和转炉复合吹炼设计等。其设计内容主要包括工艺流程选择、生产能力计算、设备选型，以及车间组成和布置等。
简史 19世纪中后期，英国人贝塞麦(H．Bessemer)和托马斯(S．G．Thomas)，先后发明了酸性转炉炼钢和碱性转炉炼钢，这两种方法的特点都是向转炉熔池中吹入空气。20世纪40年代大规模空气分离制氧获得成功，为转炉炼钢提供了廉价氧气，从而开创了用氧气代替空气炼钢的可能性。1952年世界上第一个工业性生产的氧气顶吹转炉炼钢车间在奥地利建成投产，由于纯氧顶吹转炉炼钢比其他传统的炼钢方法优越，因此，世界上许多国家相继建成一大批氧气转炉炼钢车间，使转炉的钢产量迅速增长，最大炉容量达到300t，有的甚至要更大一些，为适应冶炼中、高磷生铁的需要，在西欧一些国家还出现了喷石灰粉的氧气顶吹转炉炼钢法。20世纪60年代末，联邦德国和法国研究成功氧气底吹转炉炼钢，在欧洲、日本和美国建成了一批氧气底吹转炉炼钢车间。70年代后期，综合了顶吹转炉和底吹转炉两者优点的顶底复合吹炼转炉炼钢逢勃兴起，并迅速得到推广。20世纪60年代以前，中国的转炉炼钢基本上是使用小型空气侧吹转炉。中国第一个自行设计的30t氧气顶吹转炉炼钢车间于1964年在首都钢铁公司(原石景山钢铁公司)建成投产，以后又陆续建成了一批30～180t氧气转炉炼钢车间。与此同时，各地方钢铁厂还建成了一批小型氧气顶吹转炉。80年代上海宝山钢铁总厂建成了现代化的300t大型转炉炼钢车间。
工艺流程选择 转炉炼钢生产工艺流程包括铁水、废钢、散状原料和铁合金4个原料设施系统和转炉冶炼控制、钢水炉外精炼、浇铸工艺、转炉修理和三废治理等操作。如图1所示。
铁水系统 转炉炼钢车间的铁水供应常用的有4种方式。(见转炉原料系统设计)为了提高炼钢产品质量，改善消耗指标，铁水兑入转炉之前，需要对铁水进行预处理，如脱硫或再加脱硅、脱磷(见铁水预处理站设计)。
废钢系统 废钢是氧气转炉炼钢的金属炉料之一。转炉在冶炼过程中，铁水中各元素氧化产生的化学热，除满足出钢温度要求外，还有富余热量，因此需要加入一定数量的冷却剂，而废钢是较为理想的冷却剂之一。废钢在加入转炉之前要进行加工处理，其外形尺寸、体积密度、有色金属和各种杂质含量等要符合转炉冶炼要求，并不得有密闭容器和爆炸物。存放时要按废钢性质进行分类堆放。
废钢加入转炉的方式有两种：一种是将废钢装入废钢料槽，利用加料跨起重机将废钢加入炉内，这种方式设备简单。操作方便，在转炉炼钢车间获得广泛采用；另一种是利用炉前或炉后操作平台上设置的地上废钢加料机，将废钢加入炉内。
散状原料系统 转炉在冶炼过程中需要加入石灰、轻烧白云石、氧化铁皮、萤石和铁矿石等造渣原料。由于散状原料品种多，用量大，而且转炉冶炼周期短，冶炼过程中需要及时准确地将其加入炉内。散状原料系统由上料和加料两部分组成。上料系统包括低位料仓和上料设施。低位料仓的数量和容积主要取决于原料种类和日消耗量。转炉炼钢车间的散状原料上料设施广泛采用胶带运输机。对于一些上料量不大或总图布置受限制的中、小转炉炼钢车间，上料系统也可以采用单斗或多斗提升机。散状原料加料部分由高位料仓、振动给料器、称量斗、汇集料斗和加料溜槽等组成。高位料仓的数量，容积取决于物料种类和转炉每小时的耗量。散状原料的上料和加料操作可以自动控制，也可以人工操作。
铁合金系统 铁合金的供应方式随炼钢车间规模幸专zhuan大小而有所不同。铁合金供应系统由运输、贮存、称量和投入等部分组成，有的炼钢车间还设置了铁合金烘烤炉。大型转炉炼钢车间铁合金用量较多，铁合金通过低位料仓、胶带运输机或提升机送到转炉跨高位料仓贮存，并通过振动给料器、称量斗和溜槽加入钢包。中、小型转炉炼钢车间铁合金用量小，一般是将铁合金运到转炉操作平台上的铁合金活动料仓中贮存，称量后通过叉式运输车或手推车运到炉后，经铁合金活动溜槽加入钢包。
设有钢水脱气装置的转炉炼钢车间，可以不设铁合金烘烤炉，未设钢水脱气装置的或者在气候比较潮湿的转炉炼钢车间，当冶炼一些对氢敏感的钢种时，需要考虑铁合金烘烤炉。
转炉冶炼控制 转炉冶炼周期短，冶炼过程变化十分复杂，影响因素多。为了及时、准确地控制冶炼过程和确定吹炼终点，现代化的转炉炼钢车间都设置了完善的计量检测仪表和自动控制系统。转炉冶炼时通过控制铁水、废钢和各种散状原料的成分和加入量，并根据转炉冶炼需要，及时调整氧枪高度、氧气压力或氧气用量，以提高吹炼终点钢水成分和温度的命中率。不同容量的转炉应考虑不同的装备水平。大型转炉炼钢车间可采用副枪和电子计算机进行动态控制。中、小型转炉炼钢车间可考虑用微机按理论模型或经验模型进行静态控制，小型转炉也可以用人工控制吹炼过程。无论采用何种控制方式，要提高转炉吹炼终点的命中率，首先要求入炉物料质量高，成分要均匀稳定，其次是各种计量、检测仪表要求完善和准确，．这些是提高转炉自动化水平的前提条件。
钢水炉外精炼 钢水炉外精炼是改善钢的纯洁度，提高钢水质量，扩大冶炼品种，以及协调转炉与连铸生产的重要手段。不同的钢水炉外精炼设施可以分别完成脱碳、脱硫、脱氧、脱气、成分和温度调整、去除非金属夹杂物或改变其形态，以及成分和温度均匀化等。炉外精炼的型式很多，应根据钢种和钢水质量要求进行选择(见钢水炉外精炼设施设计)。
浇铸工艺 浇铸工艺对成品钢的质量、钢水收得率和成材率有直接影响。浇铸工艺有模铸和连铸两种类型。模铸又可分为地面(坑)浇铸和车铸两种形式。地面(坑)浇铸仅适用于小型转炉炼钢车间，大、中型转炉炼钢车间多采用车铸。按钢水注入锭模的方向不同，模铸又可分为上注和下注，其中下注应用较为普遍。(见模铸系统设计)。连铸工艺是将钢水直接浇成铸坯，其成材率大幅度提高，节能效果显著，因而发展很快。新建转炉炼钢车间和旧车间改造，应优先考虑采用连续铸钢工艺，有条件的地方还应推广连铸坯热送或直接轧制。(见连续铸钢车间设计)
转炉修炉 转炉冶炼过程中，炉衬受到化学、机械和高温作用而逐渐变薄，需要定期更换。修炉操作包括旧炉衬冷却、拆除和新炉衬修砌等工作。转炉炉衬修砌一般都在炉座上进行，修炉方法有两种：(1)修炉设备和炉衬砖从转炉下部进入炉内的下修法。此法进砖方便，修炉不与其他作业发生干扰，但要求炉底与炉身为&分离式&，多用于中、小型转炉。(2)修炉设备和炉衬砖从炉口上部进入炉内的上修法，其最大优点是保持转炉炉体的完整性，但固定烟道下段要求做成&活动式&。大型转炉基本上都采用上修法。为适应修炉作业的需要，还需配置拆炉机、修炉机和下修法用的炉底车等设备。
&三废&治理转炉在生产过程中将产生大量的废气、废水和废渣(简称&三废&)。为了保护环境，消除污染和开展综合利用，需要对&三废&进行治理。转炉冶炼脱碳期的烟气中含有较高的CO气体，经净化处理后可以回收利用，煤气回收量为每吨钢60～80m3(热值约为8000kJ／m3)。不能回收煤气的烟气，需经净化处理，，达到国家规定的排放标准后通过烟囱排入大气。转炉烟气采用湿法除尘时，将产生大量的洗涤污水，污水经沉淀处理后可循环使用，沉淀后的污泥进行脱水、成型和干燥后，可返回转炉作为造渣剂或送烧结厂作原料。采用干法除尘时，可将除尘干灰加粘结剂，经压块，于燥后返回转炉使用。转炉在生产过程中一般。每吨钢产生100～150kg钢渣。多数转炉炼钢车间用火车或汽车将钢渣运往弃渣场，这种方法占地多，同时容易污染环境，也有一部分转炉炼钢车间对转炉钢渣进行了加工处理和综合利用，同时回收渣中废钢。转炉钢渣的处理方法主要有水淬、风淬、热泼、盘泼、闷渣和激冷等工艺。经过处理的钢渣可返回烧结车间或高炉作为熔剂，也可以经进一步加工作为建筑材料，有的钢渣还可以作为肥料用于农业生产(见钢渣处理设施设计)。新建转炉炼钢车间应将&三废&治理和综合利用与主体工程同时设计和施工。
生产能力计算 转炉炼钢车间年生产能力按下式计算：
式中Q为转炉炼钢车间年生产能力，t／a；1440为一天的分钟数，min／d；G为一座转炉平均出钢量，t；T为转炉平均冶炼周期，min；C为转炉年有效作业天数，d；n为转炉车间经常吹炼炉座数。
转炉平均冶炼周期根据转炉容量、原材料条件、冶炼钢种以及铁水预处理和钢水炉外精炼等设施的配置情况而异。以生铁为原料冶炼碳素结构钢时，可以参考如下数值：15～25t转炉取28～32min；30～50t转炉取32～38min；100t以上转炉取38～45min。转炉年有效作业天数可按290～310d考虑。采用全连铸的转炉炼钢车间，需要考虑转炉和连铸机生产的配合关系，因此转炉年有效作业天数略有减少。
设备选型 转炉炼钢车间的设备选型主要是确定设备的基本性能、技术参数、结构特点和进行数量计算等。转炉容量和座数主要取决于车间生产规模，一般转炉炼钢车间要配置2～3座转炉。转炉炼钢车间有两种生产操作方式：即二吹一(车间有2座转炉，经常吹炼1座)和三吹二(车间有3座转炉，经常吹炼2座)操作。转炉容量不宜过小，以利于降低原材料消耗，改善技术经济指标，同时也有助于采用炉外精炼技术。在满足产量要求的情况下一般尽可能选择炉容量大、炉座少的方案。复合吹炼转炉兼有顶吹和底吹转炉的优点，可积极推广采用。连铸机的台数、流数、曲率半径和连铸坯断面等参数主要由生产规模和产品方案确定。连铸机的生产能力要与转炉生产能力相匹配，以实现连铸机的多炉连浇，提高连铸机的作业率和钢水收得率。钢水炉外精炼的形式很多，功能多样，可根据钢种质量要求和生产规模，选择不同的处理方法和确定处理装置的功能和座数。兑铁水和浇铸用起重机是转炉炼钢车间的重要设备，起重机的主钩起重量应根据铁(钢)水、渣和铁(钢)水包三者的重量之和来确定。不带龙门钩的起重机，还需考虑活动龙门钩的自重。起重机的台数由各种占用起重机的作业时间来计算。炼钢车间的起重机一般按重级工作制选用。
车间组成和布置 转炉炼钢冶炼周期短，出钢次数频繁，原材料种类多，物流量大，因此在布置上尽可能减少各操作工序之间的相互干扰，使工艺流程合理，物料运输顺行。转炉炼钢车间宜接近炼铁车间，以减少铁水运输行程和温降损失，同时也可以缩短混铁车(铁水罐)的占用时间。转炉炼钢车间也要靠近轧钢车间，便于连铸坯热送轧钢车间。进行转炉炼钢车间总体设计时，特别是对分期建设的车间，要考虑今后的发展余地，如总图布置、辅助设施和公用系统的发展潜力。车间改、扩建时，应充分利用原有设备和建筑物，以降低工程费用。
转炉炼钢车间由主厂房、辅助设施和公用系统等组成。
主厂房 由加料跨、转炉跨、浇铸跨(钢水接受跨)，连铸跨和出坯跨等组成。生产规模和工艺流程不同的车间，其主厂房跨间组成也有所区别。常见的转炉炼钢车问主厂房的平面布置如图2所示。
转炉炼钢车间主厂房采用多跨毗连布置。随着连铸工艺和钢水炉外精炼技术的发展，浇铸系统也往往由多跨厂房组成。主厂房三个主要跨间有加料跨一转炉跨一浇铸跨并列和转炉跨一加料跨一浇铸跨并列两种布置形式。(1)加料跨一转炉跨一浇铸跨并列形式，炉下钢包车运行距离短，炉前操作平台采光和通风条件比较好。由于转炉跨在加料跨和浇铸跨之间，转炉跨高层框架厂房结构比较稳定。但转炉烟气净化系统的煤气管道和除尘污水槽的布置比较困难，且管路也比较长。这种布置形式在转炉炼钢车间设计中被广泛采用。(2)转炉跨一加料跨一浇铸跨并列形式，对转炉烟气净化设备的布置比较有利，烟气净化系统的烟气管道和除尘污水槽长度短；加料跨和浇铸跨的一部分厂房柱子可以公用，节省土建投资。但钢包车运行线路长，炉前操作条件差。这种布置形式在车间改造和小转炉炼钢车间使用较多。
氧气顶吹转炉炼钢车间常见的横断面布置如图3所示：
加料跨 转炉兑铁水、加废钢和炉前冶炼操作均在加料跨进行。一般将转炉炼钢车间的铁水区和废钢区分别布置在加料跨的两端，中部为转炉炉前操作区。
高炉铁水通过两种主要途径供应转炉，即混铁炉或混铁车。混铁炉布置在加料跨，铁水吊运比较方便。也有个别车间为减少其对主厂房的污染，设置独立的混铁炉间，铁水经过跨线运至加料跨。混铁车供应铁水需设置倒罐站，多数车间将铁水倒罐站设在加料跨外侧的跨间内，铁水经过跨线运进加料跨，也有少数车间将铁水倒罐站设在加料跨内。铁水倒罐站一般为地坑式。
大型转炉炼钢车间废钢加入量较多，可在加料跨外设置独立的废钢间。废钢问一般与加料跨呈T字形布置，废钢装槽后通过2～4条过跨运输线送往加料跨。中、小型转炉炼钢车间的废钢区大都设在加料跨的一端，废钢在地坪上或地坑内存放。废钢存放时间取决于废钢来源，采用本企业返回废钢可取3～5d，外来废钢为10～15d。加料跨起重机的轨面标高，主要取决于加料跨起重机向混铁炉和转炉兑铁水以及向转炉加废钢时所需的高度。加料跨的跨度应满足转炉炉前操作的需要，同时也要考虑铁水区和废钢区工艺布置的要求。加料跨厂房的长度包括转炉操作区、铁水区和废钢区厂房的长度。
转炉跨 是转炉炼钢车间的核心部位。转炉、氧枪和供氧系统、副枪、散状原料加料系统、烟气除尘装置和烟道汽化冷却装置等均布置在转炉跨，有的车间还将钢水精炼装置也设在转炉跨。转炉跨为高层框架式厂房，按车间布置要求，一般设4～6层平台，其中主要的是转炉操作平台。
转炉跨的跨度主要取决于转炉容量、氧枪和副枪的位置、烟道汽化冷却装置、烟气除尘装置和散状原料加料系统等的布置。相邻两座转炉的中心距，需满足有关设备布置、工艺操作和设备检修的要求。转炉跨的长度与转炉座数、转炉之间中心距、以及钢包精炼炉的布置有关。转炉跨还需考虑楼梯、电梯和氧枪吊装孔的位置。转炉跨的厂房高度主要根据更换氧枪和副枪的起重机的轨面标高确定，同时也要兼顾烟道汽化冷却装置、加料系统和转炉烟气除尘装置的高度。
浇铸跨 浇铸方法、浇铸能力对车间组成和布置有很大影响。浇铸方法主要取决于产品方案，对于生产275mm以下的小钢锭，一般采用地面浇铸或横向车铸。钢水浇铸、脱模和整模等作业集中在1～2跨厂房内进行。这种布置工艺流程简单，设备少，但劳动条件差，而且仅适用于小规模车间。生产规模较大、钢锭单重在2t以上的转炉炼钢车间，大都采用车铸工艺。车铸又分为纵向车铸和横向车铸两种形式(见模铸系统设计)。20世纪70年代以来，连铸技术获得迅速发展。新建转炉炼钢车间一般都采用全连铸工艺，车间技术改造也应积极推广这种工艺。多数转炉炼钢车间的连铸机采用横向布置，少数车间采用纵向布置。当转炉炼钢车间有多台连铸机时，连铸机分别布置在出钢线的两侧。为避免浇铸作业的相互干扰，应将钢水接受和浇铸作业分别安排在相邻两跨间内进行，也有将这两项作业集中在同跨内进行的。
辅助设施 包括废钢配料间、铁水预处理站、散状原料转运站、转炉烟气净化和回收装置、污水处理装置、钢渣处理设施、炉前化验室、机修间、电气室以及各种仓库设施等。
公用系统 包括车间变电所、空气压缩机站、乙炔站和水泵房等。此外在全厂性公用设施中还需设置氧气站、炉衬制造车间和石灰煅烧窑等。
技术经济指标 转炉设计的主要技术经济指标见表。
转炉炼钢车间浇铸系统分为连铸和模铸两种形式，由于生产工艺不同，连铸坯和钢锭的消耗指标也有所差别，表中所列数据均为每吨铸坯的消耗指标。
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