转炉倾动培训讲义

1 转炉出钢时对出钢口有什么要求，为什么? 出钢口应保持一定的直径、长度和合理的角度，以维持合适的出钢时间。若出钢口变形扩大，出钢易散流、还会大流下渣，出钢时间缩短等，这不仅会导致回磷，而且降低合金吸收率。出钢时间太短，加入的合金未得到充分熔化，分布也不均匀，影响合金吸收率的稳定性。出钢时间过长，加剧钢流二次氧化，加重脱氧负担，而且温降也大，同时也影响转炉的生产率。 出钢口要定期更换，可采用整体更换的办法，也可采用重新做出钢口的办法。在生产中对出钢口应进行严格的检查维护。为延长出钢口的使用寿命，一方面要提高出钢口材质，另一方面在不影响质量的前提下，造黏渣减少熔渣对出钢口的侵蚀、冲刷。此外采用挡渣出钢的方法，也能延长出钢口的使用寿命。 2 为什么要挡渣出钢，有哪几种挡渣方法? 转炉冶炼到终点，渣子是高碱度(CaO/SiO2=3～4)、高氧化铁(FeO=15～25％)的渣子。出完钢后有部分渣子会流入到钢包表面，这样带来的坏处： (1)发生回磷使成品出格。钢包加铁合金脱氧合金化，氧化性降低使渣中P2O5还原重新回到钢中。如35t钢包，不挡渣钢包渣层平均厚度为140mm，挡渣时平均为67mm。而钢包钢水的平均磷含量：挡渣为0.0084％，不挡渣为0.012％。 (2)钢包高氧化性渣子降低了炉外精炼的冶金效果，如钢包喷Si-Ca粉或喂钙线，由于有高FeO渣子，降低了钙回收率。钙的回收率是：挡渣时平均为11.2％，不挡渣时为7.75％。 (3)出钢时，高FeO渣子被钢流卷入钢包内部，悬浮的渣滴与钢水中铝、硅、锰等元素发生化学反应，使铸坯中夹杂物增加，渣中FeO越高，下渣越多，铸坯夹杂物就越严重。 (4)钢包高FeO渣子是氧的储存器。浇注过程中钢包表面渣子可能会凝结在钢包内壁上，浇完后倒渣不净，附着在包壁上的高FeO渣子与下一炉钢水相接触，渣中氧就要释放出来，氧化合金元素(如硅、锰)，严重时会导致钢水成分出格。 因此，为了发挥炉外精炼的效果，提高铸坯的质量，控制钢水成分的稳定性，在出钢时必须进行挡渣操作。 挡渣的方法有：用挡渣帽法阻挡一次下渣；阻挡二次下渣采用挡渣球法、挡渣塞法、气动挡渣器法、气动吹渣法等。图4-9是其中几种方法的示意图。 (1)挡渣帽。在出钢口外堵以钢板制成的锥形挡渣帽，挡住开始出钢时的一次熔渣。 (2)挡渣球。挡渣球的密度介于钢水与炉渣之间，临近出钢结束时投入炉内出钢口附近，随钢水液面的降低，挡渣球下沉而堵住出钢口，避免随之而来的熔渣进入钢包，见图4-9a。

图4-9 几种挡渣方法示意图 a-挡渣球；b-挡渣塞；c-气动挡渣器；d-气动吹渣法 l-炉渣；2-出钢口砖；3-炉衬；4-喷嘴；5-钢渣界面；6-挡渣锥； 7-炉体；8-钢水；9-挡渣球；10-挡渣小车；11-操作平台； 12-平衡球；13-气动吹渣装置 挡渣球合理的密度在4.2～4.59/cm3。挡渣球为球形结构，其中心用铸铁块、生铁屑压合块或小废钢坯等材料做骨架，外部包砌耐火泥料。可采用高铝耐火混凝土或耐火砖粉为掺和料的高铝矾土耐火混凝土或镁质耐火泥料。挡渣球直径应稍大于出钢口直径，以起到挡渣作用。 挡渣球一般在出钢量达2/3～3/4之间投入，挡渣命中率较高。熔渣过黏，影响挡渣效果。熔渣黏度大，挡渣球可适当早点投入，以提高挡渣命中率。 (3)挡渣塞。挡渣塞能有效地阻止熔渣进入钢流。挡渣塞的结构由塞杆和塞头组成，其材质与挡渣球相同，其密度可与挡渣球相同或稍低。塞杆上部是用来夹持定位的钢棒，下部包裹耐火材料。出钢即将结束时，按照转炉出钢角度，严格对位，用机械装置将塞杆插入出钢口。出钢结束时，塞头就封住出钢口。塞头上有沟槽，炉内剩余钢水可通过沟槽流出，钢渣则被挡在炉内。由于挡渣塞比挡渣球挡渣效果好，目前得到普遍应用。见图4-9b。 (4)气动挡渣器。出钢将近结束时，由机械装置从转炉外部用挡渣器喷嘴向出钢口内吹气，阻止炉渣流出。此法对出钢口形状和位置要求严格，并要求喷嘴与出钢口中心线对中。见图4-9c。 (5)气动吹渣法。挡住出钢后期的涡流下渣最难，涡流一旦产生，容易出现渣钢混出。因此，为防止出钢后期产生涡流，或者即便有涡流产生，在涡流钢液表面能够挡住熔渣的方法，也是最为有效的方法，这就是气动吹渣法。采用高压气体将出钢口上部钢液面上的钢渣吹开挡住，达到除渣的目的。该法能使钢包渣层厚度达到15～55㎜，见图4-9d。 3 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。 4 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。 5 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? 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。 6 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。 7 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，