氧气顶吹转炉

顶部吹氧进行炼钢的转炉

氧气顶吹转炉是由顶部吹氧进行炼钢的转炉。炉子由转炉炉体及倾动系统、氧枪及供氧系统各部分构成，概述图为转炉及氧枪系统的全貌。氧枪要保证按照冶炼要求供给超音速氧流。如右图所示。

概要

一个转炉有两个氧枪系统：工作氧枪和备用氧枪，这样可以在工作氧枪损毁时立即换上备用氧枪，不致造成冶炼中断。损坏的氧枪拆除后更换转炉及其氧枪系统使得氧另一新氧枪备用。转炉炉体包括炉壳、耳轴和托圈、轴承座等金属结构及倾动机构。

炉壳

由钢板焊成，内衬砌有碱性耐火材料。各国由于资源不同，所用耐火材料也不同。主要有含Mg()较高的白云石砖和高纯度、高密度、高强度的镁碳砖。托圈起着支撑炉体、传递倾动力矩的作用。托圈断面呈矩形，中间焊有直立的带孔筋板，以增加托圈的刚度。转炉托圈两侧设有耳轴，耳轴支撑在轴承上，由齿轮带动，经托圈使炉体倾动。倾动机构是使炉体能倾动的机械设备，以便进行兑铁水、加废钢、取样、出钢和倒渣等工艺操作。倾动机构应能使炉体正反旋转3600°。

转炉炉型指炉壳砌衬后所形成的转炉内膛轮廓。最上端称为炉口，然后由上到下分为炉帽、炉身和炉底三段。炉帽有正口式和偏口式两种，正口式炉帽为轴心对称的截锥形，这样可使兑铁水和出钢分在两侧进行，有利于炉衬均匀受侵蚀，故大多数转炉都采用正口式炉帽。炉身为直圆筒形，炉底为球缺形。是不同吨位的转炉炉型比较示意图。决定转炉炉型的基本参数是炉容比和高宽比。炉容比是指炉型空间所有容积和金属料装入量之比，一般接近1m3/t钢水的密度是7t/m3。这样，炉子内只有1/7为钢水所占据，其余6/7都是空的，保留这样大的空间是为了容纳泡沫渣(见转炉泡沫渣)，避免喷溅。但过大的炉容比增加设备投资。高宽比是指炉型总高度和炉身直径的比。早期增加转炉容量时降低高宽比，即炉子向矮胖方向发展。但这使得两个耳轴距离加大，并导致耳轴中心线弯曲度增大，所以特别大的炉子高宽比又趋向增加。根据高宽比和炉容量即可确定熔池深度和熔池面积。

耳轴和托圈它们不仅承受炉体(包括炉衬)和金属料的重量，在倾动时还承受很大的扭力，炉体受热膨胀还对托圈形成热应力。炉子越大，所受力越大，产生的应力也愈复杂。大炉子两耳轴间跨度增加，耳轴和托圈弯曲变形使减速器内齿轮咬合不好，增加磨损。因此大炉子多采用悬挂式减速系统，也就是把减速器甚至包括电动机全都挂在耳轴上。这样，无论耳轴中心线如何变形，减速器和耳轴都保持相互垂直关系。

倾动电动机和减速器是根据倾动力矩的大小来设计的。

转炉的倾动力矩包括三部分：

(1)炉壳和炉衬自重引起的力矩，简称空炉力矩；

(2)炉内液体金属引起的力矩，简称铁水力矩；

(3)转炉倾动系统和耳轴的摩擦力矩。力矩由重心和耳轴位置所决定。空炉的重心是固定的，而铁水重心在炉子转动过程中不断变化，当炉子转到出钢位置，空炉重心和铁水重心位于耳轴的两侧，空炉力矩和铁水力矩方向相反。

如果所选耳轴位置和空炉重心很近，有可能造成铁水力矩大于空炉力矩的情况，如果倾动机械的制动不灵，在铁水力矩的作用，炉子会自动下倾而使钢水泼洒在地面上，造成严重事故。为了避免这个问题，选择耳轴位置时应使空炉力矩总是大于铁水力矩。当倾动机械临时发生故障，可使转炉借助自重自动转回垂直位置。后一种设计称为全正力矩，而前一种称为正负力矩。全正力矩的缺点是提高了力矩的最大值，增大了倾动机械的负荷和设备投资。

附属设备为了保证转炉的正常运转，还要有加料系统、转炉烟气净化回收系统、冷却系统等附属设备。它们的配置情况如图5所示。加料系统由许多料仓和带式运输机组成，将各种散装料(石灰、铁矿石、萤石等)由地下料仓运输到炉顶上方。吹炼时根据工艺要求，将不同散装料用电子秤称量后，经由烟道的加料口加入转炉。烟气净化回收系统包括炉气的冷却、除尘和抽引机械，用以回收炉气的物理热和化学热和去除炉气中的细微烟尘颗粒物。

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