冶金工程概论第07章氧气转炉炼钢(设备)

转炉托圈简图
③ 耳轴 ▪ 支撑托圈和炉体的载荷，传动扭矩使转炉旋转，耳轴要 求很高的强度和刚度。 ▪ 耳轴和托圈用法兰盘、螺栓或焊接等方式连接成整体。
⑵ 倾动机构 ▪ 作用：是倾动炉体，以满足兑铁水、加废钢、取样、 出钢和倒渣等操作的要求
▪ 要求：
① 在整个生产过程中，满足工艺要求。如以一定的转速连续回转360°， 可以停留在任何位置，能与氧枪等有一定连锁要求； ② 安全可靠的运转。即使某一部分发生事故，倾动机械也可继续工作， 维持到一炉钢结束； ③ 适应高温、动载荷、扭振的作用，具有较长的寿命。
⑴ 铁水供应设备 ▪ 主要有三种： ① 高炉—铁水罐车—混铁炉—铁水罐—称量—转炉。 ② 高炉—混铁车—铁水罐—称量—转炉。 ③ 高炉—铁水罐车—铁水罐—称量—转炉。
▪ 混铁炉：是铁水的中间贮存设备，以协调高炉与转炉之间铁 水供求的不一致性，保证供应及时。同时还有均匀不同高炉 和不同时间的铁水。
▪ 混铁车：兼有运送和贮存铁水两种作用，实质上是列车式的 小型混铁炉
转炉常用炉型图
a—筒球形；b—锥球形；c—截锥形
300吨转炉炉型图
转炉主要尺寸
⑸ 转炉炉容比（V/T）
▪ 概念：是指转炉转炉内自由容积V与金属装入量T之比， m3/t。 炉容比过大，投资增加；炉容比过小，会喷溅及对炉衬的冲 刷加剧，使提高供氧强度受到限制，不利于提高生产率。 大型转炉的炉容比一般在0.9～1.05 m3/t之间，而小型转炉 的炉容比在0.8 m3/t左右。
7.2.4 转炉烟气净化与回收设备
▪ 通常将炉内原生的气体称为炉气，炉气出炉口后则称为烟 气 ▪ 炉气成分：主要CO和CO2，此外，还含有大量的铁和其 它氧化物粉尘。在进入烟罩与净化系统时，或多或少地吸 入部分空气使CO燃烧，炉气成分等均发生变化。
⑴ 转炉烟气的特点：温度高(1450～1800℃,平均1500 ℃)、气量多、含尘量大，气体具有毒性和爆炸性，直接 排放有很大的危害，必须净化、回收。
⑹ 转炉高径比（H/D）
▪ 概念：是指转炉腔内的自由空间的高度(单位m)与熔池直径 (单位m)之比。 ▪ 高径比一般为0.8-1.8； ▪ 作用： 1）决定转炉氧枪的吹炼强度，冶炼时间等； 2）同时影响溅渣的好坏； 3）决定氧枪喷头的设计参数，如喷头的射流角等。
7.2.2 转炉供料设备
▪ 供料设备包括：铁水、废钢、铁合金和散状材料(熔剂)供料 设备等
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。00:10:2700:10:2700:10M onday, October 19, 2020
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.1920.10.1900:10:2700:10:27October 19, 2020
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月19 日上午1 2时10 分20.10. 1920.1 0.19
2）温度。 铁水物理热得占转炉热收入的50%。入炉铁水温度应大于 1200℃～1300℃ ，并且要相对稳定。
⑵ 废钢 废钢量一般是总装入量的10%-30%。既是金属料又是冷却剂
⑶ 铁合金 脱氧剂和合金化元素,如Fe-Mn、Fe-Si、Fe-Cr等。
7.1.2 辅助材料
⑴ 造渣材料
① 石灰(CaO) 作用：脱磷、脱硫、保护炉衬。 活性石灰：把具有高反应能力、体积密度小、气孔率高、比表面积大、晶
转炉护炉技术(溅渣护炉)
▪ 炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉 龄是钢厂一重要生产技术指标。 ▪ 炉衬损坏的原因： ① 铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷； ② 炉渣及钢水的化学侵蚀； ③ 炉衬自身矿物组成分解引起的层裂； ④ 急冷急热等因素。
▪ 溅渣护炉是维护炉衬的主要手段； ▪ 其基本原理：利用高速氮气射流冲击熔池液面，将MgO饱 和的高碱度炉渣喷溅涂敷在炉衬表面，形成一层具有一定耐 火度的溅渣层。
▪ 特点：此法由于烟气中CO含量高，需注意防爆防毒，要求整个除尘系
统必须严密，其控制水平也较高。但由于其废气量小，整个冷却、除尘 系统设备较小，又可回收大量煤气及部分热量，故近年来国内外多采用 此法。
300吨氧气转炉煤气回收法(OG法)的工艺流程。
课后思考题
▪ 转炉炼钢原料有哪些？ ▪ 何为石灰有效熔剂性？ ▪ 何为活性石灰？ ▪ 转炉炉衬包括那几层？ ▪ 转炉内形包括哪些类型？ ▪ 何为转炉炉容比？ ▪ 何为转炉高径比？ ▪ 何为溅渣护炉，有何作用？
7.2.3 转炉供氧设备
氧气顶吹转炉炼钢主体设备及氧枪
▪ 供氧系统由：制氧机、加压机、中间储气箱、输氧管、 控制闸阀、测量仪表及喷枪等主要设备组成。
▪ 氧枪 ▪ 又名喷枪或吹氧管，担负着向熔池吹氧的任务。 ▪ 采用循环水冷却的套管结构；由喷头、枪身及尾部结构所 组成。
▪ 喷头：
▪ 采用紫铜制成，内通高压水强制冷却，均为超音速喷头。
③白云石(CaCO3·MgCO3) 经焙烧可得轻烧白云石（CaO·MgO），白云石的作用如下： ▪ 采用生白云石或轻烧白云石代替部分石灰造渣，可减轻炉渣 对炉衬的侵蚀。 ▪ 溅渣护炉操作时，通过加入适量的生白云石或轻烧白云石保 持渣中的MgO含量达到饱和或过饱和，使终渣能够做黏，出 钢后达到溅渣的要求。 ▪ 促进前期化渣(生成共熔点化合物，都比C2S的熔点低的多)
7.2 转炉设备
▪ 转炉炼钢：转炉、转炉倾动机构、供料系统、供氧系统、 烟气净化与回收系统、钢包及钢包回转台、渣罐及台车 ▪ 钢包及钢包台车：钢包用于盛装钢水；钢包台车将钢水运 送到不同的加工、处理地点。 ▪ 渣罐及台车：渣罐用于盛装热炉渣；钢渣台车将热炉渣运 送到不同的加工、处理地点。
7.2.1 转炉炉体及转炉倾动系统
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月19日星期 一上午12时10分27秒00:10:2720.10.19
▪ 倾动机构通常有以下几种类型： ① 落地式； ② 半悬挂式：部分中型转炉采用； ③ 全悬挂式：我国大部分大中型转炉都采用此种类型。
转炉半悬挂式倾动机构
300 t 转炉全悬挂装置
⑶ 转炉炉衬
▪ 金属炉壳内砌筑的耐火材料即为炉衬。
▪ 转炉炉衬：由工作层、填充层和永久层组成。 ① 工作层：材质采用镁碳砖，其具有良好的耐火度、高温强度、耐蚀性 和抗热震性。工作层厚度为350～800 mm。 ② 填充层：工作层和永久层之间，由镁砂和焦油捣打成，厚度在80～150 mm。 ③ 永久层：保护炉壳，在靠近炉壳内壁砌上一层或多层标准砖，修炉时 一般不拆除。一般用标准镁砖修砌，其厚度65～345mm，炉底永久层要 厚些。
▪ 工艺特点： ① 操作简便； ② 成本低； ③ 时间短，一般只需3～4min ④ 溅渣均匀覆盖在整个炉膛内壁上，基本上不改变炉膛形状； ⑤ 工人劳动强度低，无环境污染； ⑥ 炉膛温度较稳定，炉衬砖无急冷急热的变化； ⑦ 利于提高钢产量和平衡、协调生产组织。
⑷ 转炉炉型及设计参数
① 转炉炉型：指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状 尺寸，即为炉膛的几何形状。 ② 类型：国内外转炉炉型主要有筒球型、锥球型和截锥型。 我国推荐用转炉炉型是筒球型和截锥型，容量100 t 以下的 转炉一般采用截锥型活炉底，容量在150 t 以上的转炉一般 采用筒球型死炉底。此外，有些炉子也用锥球型和大炉膛转 炉。转炉炉型目前有从细高向矮胖演变的趋势
⑵ 氧气顶吹转炉烟气的处理 ▪ 处理般过程包括三部分： ① 对含有大量CO的高温炉气的处理； ② 然后对出炉口后的烟气进行收集和冷却； ③ 将冷却后的烟气进行净化。
▪ 氧气顶吹转炉烟气的净化处理方式主要分两大类：
① 燃烧法： ▪ 原理：即在炉气离开炉口进入烟罩时，使其与大量空气 混合，使炉气中的CO全部燃烧。采用较大的空气过剩系数。利用过剩的空气和水 冷烟道对烟气冷却，然后进入文氏管湿法净化系统进一步冷却，最后排入大气。 ▪ 特点：这种方法不能回收煤气和余热。炉气的化学热和物理热全部浪费掉了，而 且由于吸入空气量大，进入净化系统的烟气量大大增加，使设备占地面积大，投资 和生产费用比未燃法高。但因不回收煤气，烟罩结构和净化系统的操作、控制较简 单。
⑵ 氧化剂 ① 氧气
转炉炼钢的主要氧源，氧气纯度，超过98%；氧气压力要稳定，
0.6作用
⑶ 冷却剂 ▪ 作用：准确命中转炉终点温度。 ▪ 种类：废钢、氧化铁皮、铁矿石、烧结矿、球团矿、石灰石 等。 ⑷ 增碳剂 种类：木炭、电极粉、焦炭粉、生铁等。
粒细小的优质石灰称为活性石灰 有效熔剂性：熔剂含有的碱性氧化物扣除其自身酸性氧化物造渣所需的碱
性氧化物后剩余的碱性氧化物质量分数。 ② 萤石（主要成分：CaF2，含有SiO2、Al2O3杂质） 作用：化渣。 原理： 1）萤石与CaO作用形成1635K的共晶体，直接促进石灰熔化； 2）能显著降低2CaO·SiO2的熔点(生成3CaO·CaF2·2SiO2，熔点1362℃)； 3）能降低炉渣粘度，认为氟离子切断了硅酸盐链状结构。
谢谢各位，下次课继续探讨！
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20.10.1920.10.19Monday, October 19, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。00:10:2700:10:2700:1010/19/2020 12:10:27 AM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20.10.1900:10:2700:10Oc t-2019- Oct-20
▪ 喷头的类型按结构形状，可分为拉瓦尔型、直简型、螺 旋型等；按喷孔数目，可分为单孔、三孔和多孔喷头。
▪ 拉瓦尔喷头是：收缩—扩张型喷头，截面最小处为喉口
▪ 工作原理是：高压低速的气流经收缩段时，气流的压力能转化为动
能，使气流获得加速度，当气流到达喉口截面时，气流速度达到音速。 在扩张段内，气流的压力能除部分消耗在气体的膨胀上外，其余部分 继续转化为动能，使气流速度继续增加。在喷头出口处，当气流压力 降到与外界压力相等时，即获得了远大于音速的气流速度。 ▪ 最常用的为三孔拉瓦尔喷头