转炉炼钢工艺与操作-转炉炼钢设备

炼钢工艺与操作转炉炼钢工艺与操作-转炉炼钢设备3.转炉炼钢设备

炉壳作用：转炉炉壳的作用是承受耐火材料、钢液、渣液的全部重量，保持炉子有固定的形状，倾动时承受扭转力矩。组成：炉帽、炉身、炉底3.1转炉本体系统3.转炉炼钢设备

3.转炉炼钢设备

组成3.2炉体支承系统3.转炉炼钢设备

炉体支承系统相互关联

托圈与耳轴联接，并通过耳轴座落在轴承座上，转炉则座落在托圈上。转炉炉体的全部重量通过支承系统传递到基础上，而托圈又把倾动机构传来的倾动力矩传给炉体，并使其倾动。（1）托圈与耳轴A托圈与耳轴的作用、结构作用：托圈和耳轴是用以支承炉体并传递转矩的构件。由此对脱圈、耳轴的材质要求冲击韧性要高，焊接性能好，并具有足够的强度和刚度。耳轴多做成

空心

轴，里面通水

冷却。

3.2炉体支承系统3.转炉炼钢设备托圈、耳轴机构

3.转炉炼钢设备

托圈与耳轴的连接方式a—法兰螺栓连接；b—静配合连接；c—焊接连接3.转炉炼钢设备（2）炉壳与托圈的连接装置炉体与托圈之间的连接装置应能满足下述要求:1)保证转炉在所有的位置时，都能安全地支承全部工作负荷；2)为转炉炉体传递足够的转矩；3)能够调节由于温度变化而产生的轴向和径向的位移，使其对炉壳产生的限制力最小；4)能使载荷在支承系统中均匀分布；5)能吸收或消除冲击载荷，并能防止炉壳过度变形；6)结构简单，工作安全可靠，易于安装、调整和维护，而且经济。3.转炉炼钢设备（3）耳轴轴承座作用：转炉耳轴轴承是支承炉壳、炉衬、金属液和炉渣全部重量的部件工作条件：负荷大、转速慢、温度高、工作条件十分恶劣。种类：分为滑动轴承，球面调心滑动轴承、滚动轴承三种类型。滑动轴承特点：便于制造、安装，小型转炉上用的较多。但磨损很快球面调心滑动轴承特点：是滑动轴承改进后的结构，磨损有所减少。滚动轴承特点：为了有效地克服滑动轴承磨损快、摩擦损失大的缺点，所以在大、中型转炉上普遍采用了滚动轴承见图3-13自动调心滚动轴承座所示。3.转炉炼钢设备（3）耳轴轴承座作用：转炉耳轴轴承是支承炉壳、炉衬、金属液和炉渣全部重量的部件工作条件：负荷大、转速慢、温度高、工作条件十分恶劣。种类：分为滑动轴承，球面调心滑动轴承、滚动轴承三种类型。滑动轴承特点：便于制造、安装，小型转炉上用的较多。但磨损很快球面调心滑动轴承特点：是滑动轴承改进后的结构，磨损有所减少。滚动轴承特点：为了有效地克服滑动轴承磨损快、摩擦损失大的缺点，所以在大、中型转炉上普遍采用了滚动轴承见图3-13自动调心滚动轴承座所示。3.转炉炼钢设备

倾动机构

能使转炉炉体正反旋转360度，在启动、旋转和制动时，能保持平稳，并能准确的停在要求的位置上，安全可靠。电动机减速装置

3.3倾动机构倾动机构3.转炉炼钢设备（1）倾动机构的工作特点

1)减速比大。转炉的工作对象是高温的液体金属，在兑铁水、出钢等项操作时，要求炉体能平稳地倾动和准确地停位。因此，炉子采取很低的倾动速度，一般为0.1~1.5r/min。为此，倾动机构必须具有很高的减速比，通常为700～1000，甚至数千。2)倾动力矩大。转炉炉体的自重很大，再加装料重量等，整个被倾转部分的重量达到上百吨或上千吨。如炉容量为350吨的转炉，其总重达1450多吨;有的120t转炉其总质量为715t，倾动力矩2950t·m；300t转炉的倾动力矩6500t·m。要使这样大重量的转炉倾转，就需要很大的倾动力矩。3)启、制动频繁，承受的动载荷较大。转炉的冶炼周期最长为40min左右，在整个冶炼周期中，要完成加废钢、兑铁水、取样、测温、出钢、出渣、补炉等一系列操作，这些都涉及到转炉的启、制动。如原料中硅、磷含量高，吹炼过程中倒渣次数增加，则启、制动操作就更加频繁。4)倾动机构工作在高温、多渣尘的环境中，工作条件十分恶劣。

3.转炉炼钢设备（2）对倾动机构的要求

1）在整个生产过程中，必须满足工艺的需要。2）根据吹炼工艺的要求，转炉应具有两种以上的倾动速度。3)在生产过程中，倾动机构必须能安全可靠地运转。4)倾动机构对载荷的变化和结构的变形应有较好的适应性。5)结构紧凑，重量轻，机械效率高，安装、维修方便。小于30t的转炉可以不调速，倾动转速为0.7r/min；50～100t转炉可采用两级转速，低速为0.2r/min，高速为0.8r/min；大于150t的转炉可无级调速，转速在0.15～1.5r/min。3.转炉炼钢设备（3）转炉倾动机构的类型组成：倾动机构一般由电动机、制动器、一级减速器和末级减速器组成。就其传动设备安装位置可分为落地式、半悬挂式和全悬挂式等。3.转炉炼钢设备

功能概要转炉金属炉壳内砌筑的耐火材料层。转炉炉衬的主要功能是为高温冶金熔体完成炼钢反应提供经久耐用的容器。要求炉衬材料能耐受高温及温度的剧烈波动，耐炉渣的化学侵蚀能抵抗钢水的机械冲击和磨损。

炉衬材料的品种和质量：转炉炉衬全部用碱性耐火材料。耐火材料种类十分广泛。按其形态可分为定形制品和不定形制品两大类，或分为烧成制品和不烧成耐火材料。定形制品包括烧成砖和打结成形砖。不定形材料是散状的耐火材料，可在砌炉时填充于特殊部位或打结成整个炉衬。

3.4炉衬3.转炉炼钢设备炉衬结构和耐火材料的选用沿炉衬剖面由外向内的结构分为：金属炉壳、永久层和工作层。永久层为了在工作层局部蚀穿后保护炉壳不受侵蚀，露出永久层的砖体表明应该停炉大修。永久层多选用烧成镁砖或沥青浸渍的烧成镁砖。永久层可使用1～2年。工作层的厚度比永久层大得多，在使用一个炉役后拆除重砌。工作层可以选用白云石砖和镁白云石砖，有条件时也可以选用镁砖。为了提高炉衬寿命，在蚀损严重部位也可以增加工作层局部厚度，并且用不同品质的耐火材料砌筑。靠近永久层的“冷面”用一般材料如白云石砖，面向熔池的“热面”用优质材料如轻烧油浸砖、镁碳砖等。

3.转炉炼钢设备

转炉内衬

绝热层adiabaticlayer永久层permanentlayer填充层packinglayer工作层workinglayer3.转炉炼钢设备

功能概要

水冷却系统主要用于对转炉炉口、炉帽、托圈，耳轴等处进行冷却，该冷却装置为钢管焊接系统。要求：钢管焊接后进行水压试验，试验压力为0.9MPa，保压10分钟，不得出现漏水、渗水等现象。钢管为GB8163-1987,材料为：20角钢为GB/T9787-1988，材料为Q235-A。3.5冷却系统3.转炉炼钢设备

1、氧气输送系统

功能概要

氧气转炉炼钢车间的氧气输送系统一般是由制氧机、加压机、中间储气罐、输氧管、控制闸阀、测量仪表及氧枪等主要设备组成。A低压储气柜储存从制氧机分馏塔出来的低压氧气，储气柜的构造与煤气柜相似。B压氧机压氧机把低压储气柜中的氧气加压到2.45～2.94MPa。C中压储气罐把由压氧机加压的氧气储备起来，直接供转炉使用。

3.6供氧系统3.转炉炼钢设备

D供氧管道包括总管和支管，在管路中设置有控制闸阀、测量仪表等。3.转炉炼钢设备

2、氧枪系统

（1）氧枪的构造

氧枪又称吹氧管或喷枪，它是是转炉供氧的主要设备，是由枪身、枪尾、喷头三部分组成。3.转炉炼钢设备

A枪身：枪身由直径不同的三根无缝的钢管同心套装在一起，内层管又叫中心氧管，是氧气的通道,中层管和外层管分别叫中层套管和外层套管，中心氧管和中套管之间形成的环缝为冷却水通道，中层套管和外层套管之间形成的环缝为冷却水的回水通道、喷头用紫铜锻造后切削加工而成或铸造成型。简言之枪身是由三层同心套管构成，中心管道氧气，中间管是冷却水的进水通道，外层管是出水通道。B枪尾部：枪尾部接供氧管，进水管和出水管。枪尾结构由包括氧气及冷却水的进出水管接头、吊环、法兰盘和高压软管组成。3.转炉炼钢设备C喷头喷头与中心套管焊接在一起。喷头是用导热性良好的紫铜经锻造和切割加工而成，也有用压力浇铸而成的。目前国内外氧气顶吹转炉所采用的喷头类型是多种多样的。按喷头形状和特点可分为拉瓦尔型、直简型、及螺芯型等。

按喷头孔数可分为单孔及多孔喷头

目前应用最多的是多孔的拉瓦尔型喷头。拉瓦尔型喷头由收缩段，喉口和扩张段三部分组成。单孔拉瓦尔型喷头是氧气顶吹转炉早期使用的一种喷头，现在小炉子仍然使用。大中型氧气顶吹转炉一般采用多孔喷头。在相同射流穿透深度的情况下，枪位可以高些，这就有利于改善氧枪的工作条件和炼钢的技术经济指标。3.转炉炼钢设备对氧枪喷头的要求可归结为以下几点:(1)提供冶炼所需要的供氧强度；(2)在足够高的枪位下，氧气射流对金属熔池的冲击能量应能满足获得良好冶炼效果所要求的穿透深度和冲击面积；(3)喷溅小，金属收得率高；(4)喷头寿命长，炉龄高；(5)喷头工作可靠、加工制造容易而且经济。3.转炉炼钢设备

（2）氧枪的升降系统

当前，国内外氧枪升降装置的基本形式都相同，即:采用起重卷扬机来升降氧枪。从国内的使用情况看，它有两种类型，一种是垂直布置的氧枪升降装置，适用于大、中型转炉；另一种是旁立柱式(旋转塔型)升降装置，只适用于小型转炉。A垂直布置的氧枪升降装置垂直布置的升降装置是把所有的传动及更换装置都布置在转炉的上方，这种方式的优点是，结构简单、运行可靠、换枪迅速。但由于枪身长，上下行程大，为布置上部升降机构及换枪设备，要求厂房要高(一般氧气转炉主厂房炉子跨的标高，主要是考虑氧枪布置所提出的要求)。因此垂直布置的方式只适用于大、中型氧气转炉车间。在该车间内均设有单独的炉子跨，国内15t以上的转炉都采用这类方式。垂直布置的升降装置有单卷扬型氧枪升降机构和双卷扬型氧枪升降机构两种类型。

3.转炉炼钢设备

a单卷扬型氧枪升降机构这种机构是采用间接升降方式，即借助平衡重锤来升降氧枪，工作氧枪和备用氧枪共用一套卷扬装置。它由氧枪、氧枪升降小车、导轨、平衡重锤、卷扬机、横移装置、钢丝绳滑轮系统、氧枪高度指示标尺等几部分组成。b双卷扬型氧枪升降机构设置两套升降卷扬机，一套工作，另一套备用。这两套卷扬机均安装在横移小车上，在传动中不用平衡重锤，采用直接升降的方式，即由卷扬机直接升降氧枪。当该机构出现断电事故时，用风动马达将氧枪提出炉口。B旁立柱式(旋转塔型)氧枪升降装置它的传动机构布置在转炉旁的旋转台上，采用旁立柱固定、升降氧枪，旋转立柱可移开氧枪至专门的平台进行检修和更换氧枪。

3.转炉炼钢设备旁立柱式升降装置适用于厂房较矮的小型转炉车间，它不需要另设专门的炉子跨，占地面积小，结构紧凑。缺点是不能装设备用氧枪，换枪时间长，吹氧时氧枪振动较大，氧枪中心与转炉中心不易对准。

3.转炉炼钢设备

1、概要

采用副枪可以在不间断吹炼或倾转转炉的情况下得到转炉熔池的相关信息。由于是在炼钢过程进行中得到的熔池分析，所以这对炼钢操作是一个重要的提高。这样，可通过转炉计算机计算需要补吹的氧量和需要加入的冷却剂量。调整系统参数来达到目标碳含量和温度而无需后吹。转炉副枪是相对于喷吹氧气的氧枪而言。它同样是从炉口上部插入炉内的水冷枪。副枪用于在不倒炉的情况下快速检测转炉熔池钢水温度、碳含量和氧含量以及液面高度，目前，副枪已被广泛用于转炉吹炼计算机动态控制系统。

3.7副枪系统3.转炉炼钢设备

副枪装置主要由副枪枪身、导轨小车、卷扬传动装置、换枪机构（探头进给装置）等部分组成。副枪装好探头后，插入熔池，所测温度、碳含量等数据反馈给计算机，或在计器仪表中显示。副枪提出炉口以上，锯掉探头样杯部分，钢样通过溜槽，风动送至化验室校验成分。拔头装置拔掉探头废纸管，装头装置再装上新探头，准备下一次的测试工作。副枪在转炉炼钢过程中主要进行如下测量：(1)测量熔池中钢水温度；(2)吹炼过程中测量熔池中钢水碳含量（TSC测量）；(3)吹炼终点测量熔池碳含量和氧含量（TSO）测量；3.转炉炼钢设备

2、卷扬机构

副枪的升降卷扬传动装置是由一台交流电动机驱动相应的机械设备来完成的，交流电动机是由变频器调速装置实现传动控制。位置控制是由PLC高速计数模块以及过程外围设备共同来完成的。提升卷扬机可通过速控AC马达和连接抱闸、齿轮箱及卷扬筒来升降副枪小车及其附带的副枪枪体、软管等。保护盖安装在运行部分上。两根钢丝绳其中一端固定在卷扬筒上，另一端固定在副枪小车的平衡器上，钢丝绳穿过滑轮从卷扬筒运行至副枪小车。卷扬平台上装有一现场操作箱，其目的是：提升装置的维护旋转装置的维护旋转定位的调节更换钢丝绳