第四讲(2)转炉主体设备

1、1 安徽工业大学安徽工业大学 转炉主体设备转炉主体设备 2 考核方式：考试（闭卷考试）/70%平时成绩/30% 授课教师：李冬林 联系方式：机械楼341 Email： 密码：20150921 3 炉体 炉体支撑装置 炉体倾动机构 转炉主体设备 4 转炉主体结构 1-炉壳；2-挡渣板；3-托圈；4-轴承及轴承座；5-支撑系统 ；6-耳轴；7-制动装置；8-减速机；9-电机及制动器 5 炉壳 转炉炉体 炉衬 炉壳组成炉壳组成 锥形炉帽、 圆筒形炉身和球形炉底。 炉壳定义炉壳定义 各部分用钢板成型后再焊接成整体。 炉壳炉壳作用：作用：保证转炉具有固定的形状和足够的强度，能承 受相当大的倾动力矩、耐火

2、材料及炉料的重量 以及炉壳钢板各向温度梯度所产生的热应力、 炉衬的膨胀应力等。 用低合金钢板制作成型，考虑到炉壳各部位受 力的不均衡，炉帽、炉身和炉底应选用不同厚 度钢板。 炉壳材质炉壳材质 炉壳炉壳 7 炉帽 氧气转炉炼钢氧气转炉炼钢 环境 形状 炉口/出钢口 冷却方式 炉壳炉壳 v 炉帽环境：高温炉帽环境：高温300400、喷溅物烧损、烟罩辐射热、喷溅物烧损、烟罩辐射热、 炉料撞击；炉料撞击； 炉帽形状：截头圆锥体型或球缺截圆锥形两种。炉帽形状：截头圆锥体型或球缺截圆锥形两种。 截头圆锥型：制造简单，但刚度稍差，一般用于30吨以下的转炉； 球缺截圆锥型：刚度好，但制造时需先制作好胎模，加工

3、困难。 目 的：减少吹炼时的喷溅和热损失，并有利于炉气的收集。 加料 排炉气 插入吹氧管 倒渣 炉口炉口/出钢口出钢口 炉口作用： 炉口采用水冷却 优点： 使炉口不粘渣或很少粘渣，人工易清除。 由于水从耳轴经过，可对耳轴进行冷却。 提高炉帽寿命，防止炉口钢板在高温下产生变形。 作用： u防止炉口钢板在高温下变形,提高炉帽的寿命； u另外还可以减少炉口结清，而且即使结清也较易清理 氧气氧气 转炉转炉 炼钢炼钢 结构形式： l水箱式和铸造埋管式 水箱式水箱式 辐射状隔板水 箱式水冷炉口 同心圆隔板水 箱式水冷炉口 定义：用钢板焊接有若干个隔水板的水箱。 优点：冷却强度大，效果好；制造容易。 缺点：

4、但焊口易开裂，安全性较差。 水箱式水箱式 同心圆铸造埋管同心圆铸造埋管 式水冷炉口式水冷炉口 分瓣式铸铁埋管分瓣式铸铁埋管 式水冷炉口式水冷炉口 埋管式埋管式 定义：把通冷却水用的蛇形钢管埋铸于铸铁中。 优点：安全性和寿命均比水箱式高。 缺点：冷却强度不如水箱式。 埋管式埋管式 水冷炉口与炉壳的连接方式水冷炉口与炉壳的连接方式 螺栓连接 卡板焊接式 销轴加斜楔式-埋管式 炉帽上设有出钢口。 结构：为了便于修理更换，最好设计成可拆卸式的； 作用：为了便于渣钢分离，使炉内钢水以正常的速度 和角度流入钢包中； 出钢口的位置：应设在炉帽与炉身的连接处。 炉口炉口/ /出钢口出钢口 17 炉身炉身 v

5、炉身环境：炉身环境：整个转炉炉壳受力最大的部分。转炉的整个转炉炉壳受力最大的部分。转炉的全部重量全部重量通通 过炉身和托圈的连接装置传递到支承系统上且还要过炉身和托圈的连接装置传递到支承系统上且还要 承受承受倾动力矩倾动力矩， v 炉身形状：炉身形状：圆筒形。圆筒形。 v 炉身作用：炉身作用：承载、炼钢。承载、炼钢。 v 炉身冷却方式：炉身冷却方式：炉帽与炉身也可以通水冷却。炉帽与炉身也可以通水冷却。 18 炉底 v形状： 炉底部分有截锥型和球缺型两种。 v炉底与炉身的联接： 分为固定式与可拆式两种。 相应地，炉底结构也有死炉底和活炉底两类 整个炉壳的连接有三种方式： 活炉帽死炉底； 死炉帽活

6、炉底； 整体炉壳。 活炉帽死炉底：结构简单，重量轻，制造简便，安全可靠等。 修炉时采用上修方式，即把炉衬由炉口送进 炉内进行砌筑。 死炉帽活炉底：维护方便，劳动条件好，但需用专用装卸车辆。 整体炉壳：结构简单，承载能力大，安全可靠，修炉比较麻烦。 21 炉帽炉帽 炉底炉底 22 23 炉衬炉壳 定义：金属炉壳内砌筑的耐火材料。 组成：由工作层、填充层和永久层组成。 24 转炉炉衬转炉炉衬 工作层：工作层：材质采用材质采用镁碳砖镁碳砖，其具有良好的耐火度、高温强，其具有良好的耐火度、高温强 度、耐蚀性和抗热震性。工作层厚度为度、耐蚀性和抗热震性。工作层厚度为350800 mm。 填充层：填充层：

7、工作层和永久层之间，由工作层和永久层之间，由镁砂和焦油捣镁砂和焦油捣打成，厚打成，厚 度在度在80150 mm。 永久层：永久层：保护炉壳，在靠近炉壳内壁砌上一层或多层标准保护炉壳，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。一般用砖，修炉时一般不拆除。一般用标准镁砖修砌标准镁砖修砌，其厚度，其厚度65 345mm，炉底永久层要厚些。，炉底永久层要厚些。 25 转炉 剖面 图 1）提高耐火材料质量 适当提高MgO含量，控制好衬砖的结构，广泛应用镁碳砖。 2）采用均衡炉衬提高砌砖炉质量 对侵蚀最严重的部位如装料侧，渣线区、炉底等，使用优质耐 火砖或加厚砌砖厚度；在侵蚀较轻的部位则采用

8、普通镁质白云 石砖或减薄砌砖厚度。 3）改进工艺操作 改善入炉原料质量，控制好炉渣碱度和氧化性，完善供氧制度， 防止喷溅，缩短冶炼周期，准确地控制吹炼终点等。 提高炉衬寿命的措施 27 2 2、炉体支撑装置、炉体支撑装置 耳轴轴承 底座 托圈的发展 托圈 托圈的作用 托圈的结构 托圈的分类 托圈的要求 托圈的性能 托圈的发展 托圈 早期建造的炉子不带托圈 形式：焊接在炉体上的耳轴板或加强圈来支承。 特点：简单，但炉壳承载不均，其寿命较短，现已不再采用。 近代转炉皆采用托圈结构来支承炉体，托圈是转炉 重要承载部件。 托圈的作用 托圈 支撑炉体 传递倾动力矩 承受炉体和钢液的静负荷和传递倾动力矩外

9、，还 承受着频繁起动、制动以及碰撞产生的动负荷。 托圈的结构 托圈 大、中型转炉托圈，一般用钢板焊接成箱式结构， 可通水冷却。 托圈与耳轴连成整体，转炉则坐落在托圈上。 托圈的结构 水冷托圈系统简图水冷托圈系统简图 托圈的分类 托圈 从加工成型工艺：铸造托圈与焊接托圈 从基本结构划分：剖分式托圈、整体式托圈和开口式托圈 对于较小容量转炉的托圈，例如30吨以下的转炉， 由于托圈尺寸小，不便自动电渣焊，可采用铸造托圈。 铸造托圈 目前对于中等容量以上的转炉托圈都采用重量较轻的焊 接托圈。焊接托圈做成箱型断面。 焊接托圈 托圈的分类 托圈的分类 剖分式托圈 为了适应运输条件，托圈可做成剖分式，一般分

10、为二瓣或四瓣。 四瓣剖分式托圈 二瓣剖分式托圈 定位块 剖分面位置的 选择应避开托 圈最大应力值 所在的断面， 特别是最大切 力所在的断面 托圈的分类 整体式托圈 托圈是钢板焊接的箱形结构， 两侧分别同驱动侧耳轴座和 从动侧耳轴座焊接成一个整 体托圈。 钢板材料是日本钢号 SM41C。 耳轴座与耳轴是一个整体铸 件，其材料是SCW49。 托圈的分类 开口式托圈 结构：托圈做成半圆形开口式，炉体通过 三点支承在托圈上，当三个轴承上 盖拆开后，整个炉体可从炉座中退 出。 特点：可以快速更换整个炉体，提高炉座利用率。 托圈的要求 h炉体和钢液的静负荷及倾动力矩； g频繁起动、制动以及碰撞产生的动负荷

11、； f承受来自炉体、盛钢桶、渣罐以及喷溅物的热辐射。 足够强度和刚度 托圈的性能 （1）托圈与耳轴座之间采用的是一个整体铸件，材料是 SCW49；并在两者之间采用逐渐平缓过渡方法，防 止应力集中。 （2）为了增强耳轴座焊接处的强度和刚度，在耳轴座焊接 处附近焊有横隔板；以及在两耳轴同一侧两块横隔板 之间，焊有7块均匀分布的立筋板。 （3）在两块立筋板中间焊有穿通内、外腹板的圆管，也是 增强托圈的刚性。 （1）在出钢侧的托圈外腹板上，固定有保护板， 以防渣罐、盛钢捅的热辐射； （2）托圈采取水冷却，降低热应力； （3）炉体与托圈之间保留一定的间隙。 热应力和热辐射对托圈的影响 39 耳轴：转炉工

12、艺要求炉体应能正反旋转360，在操 作期间，炉子要处于不同的倾动角度。为此，转炉 有两根旋转耳轴，一侧耳轴与倾动机构相连而带动 炉子旋转。 托圈 轴承座 耳轴 40 耳轴与托圈的连接 法兰螺栓连接 静配合连接 整体焊接 41 （）法兰螺栓联接（）法兰螺栓联接 v 耳轴用过渡配合装入托圈的 耳轴座中，用螺栓和圆销联 接。 可防止耳轴与孔发 生转动和轴向移动。 连接件较多，耳轴 上有法兰，制造较 难。 耳轴与托圈的连接 耳轴耳轴 耳轴座耳轴座 螺栓螺栓 圆销圆销 42 （）静配合联接 耳轴具有过盈尺寸，采用热装或 冷装方法将耳轴装于托圈耳轴座 内。 结构较简单，安装也较 方便，工作可靠。 仍需在托

13、圈上焊耳轴座 ，故托圈重量仍较重。 耳轴与托圈的连接 耳轴座耳轴座 耳轴座耳轴座 43 （）耳轴与托圈直接焊接（）耳轴与托圈直接焊接 此机构省去了较重的耳轴此机构省去了较重的耳轴 座和连接件，因此重量轻、结构座和连接件，因此重量轻、结构 简单、加工量小，安装方便。简单、加工量小，安装方便。 焊接时，不宜保证两耳轴焊接时，不宜保证两耳轴 的同心度和平行度。的同心度和平行度。 耳轴与托圈的连接 44 耳轴与托圈的连接 45 炉体与托圈连接方式 转炉连接装置所受到的环境 炉壳受机械 载荷的作用 炉壳与托圈在高温状 态之下发生热膨胀 牢固地固定 托圈与炉体之 间要有一定间隙 炉体与托圈连接方式 连接装

14、置应满足的要求： 转炉处于任何倾动位置时，均能安全可靠地把炉体静、 动负荷均匀地传递给托圈； 能适应炉体在托圈中的径向和轴向的热膨胀而产生相对 位移，同时不产生窜动； 炉体的负重，应均匀地分布在托圈上，使炉壳的强度和 变形的影响减少到最低限度； 考虑到变形的产生，能以预先确定的方式传递载荷，并 避免因静不定问题的存在而使支撑系统受到附加载荷。 炉体与托圈连接方式 1. 1.结构结构 2. 2.相对位移相对位移 炉壳周边焊接两个法兰，其间加垂直筋板。炉壳周边焊接两个法兰，其间加垂直筋板。 下法兰上均布长圆螺栓孔，通过螺栓将托圈下法兰上均布长圆螺栓孔，通过螺栓将托圈 与法兰联接。与法兰联接。 炉体

15、与托圈在轴向的相对位移不受约束，炉体与托圈在轴向的相对位移不受约束， 径向相对位移是靠热膨胀力克服螺栓连接径向相对位移是靠热膨胀力克服螺栓连接 力所产生的磨擦力而进行的。力所产生的磨擦力而进行的。 3.3.缺点缺点 解决径向膨胀问题不够理想。解决径向膨胀问题不够理想。 两耳轴部位的两组夹持器 (R1 、R2 ）称支承夹持器， 其作用是承受炉体和液体金 属的重量。托圈中部靠装料 侧夹持器 R3（称倾动夹持 器） 来传递倾动力矩。 出钢口的一组夹持器 (R4)称 导向夹持器，它不传递力， 只起导向作用。这几组夹持 器构成了三点支承结构。 四点静不定吊挂联接装置 14-水平拉杆；58-垂直拉杆；91

16、2-调心辊子 炉体直立时，其重量由第一系统 的四组 （8恨）垂直拉杆 58承受 炉体水平时，重量由第二系统 的四组（8 根）水平拉杆 14 承受 炉体倒置时，其重量通过四个调心 辊子 R（912）传给托圈 特点： 能够适应炉壳变形， 工作性能好， 联接简单，属静不定结构， 这种结构主要在西欧用的较多。 52 上、下托架上、下托架及自调螺栓及自调螺栓 托架是焊在炉壳上并嵌 入托圈凹槽内，托架与 凹槽仅在侧面相接触， 以制其横向位移并承受 平行托圈平面方向的载 荷。 53 54 55 组成：由销轴、活接螺栓及两组球面垫圈组成组成：由销轴、活接螺栓及两组球面垫圈组成。 工作特点：活接螺栓用水平销轴连

17、接在托圈上部支撑座上，可在销轴上任工作特点：活接螺栓用水平销轴连接在托圈上部支撑座上，可在销轴上任 意摆动，其上部通过两组球面垫片连接在炉壳法兰的销孔中，并用螺母锁意摆动，其上部通过两组球面垫片连接在炉壳法兰的销孔中，并用螺母锁 紧，它的最大特点是能够在两组球面垫片中产生相对位移，从而适应炉体紧，它的最大特点是能够在两组球面垫片中产生相对位移，从而适应炉体 自由膨胀。自由膨胀。 炉体是通过下法兰圈和三个自调螺栓在圆周上呈120 布置，其中两个在出钢侧与耳轴轴线呈30夹角的位置 上。另一个在装料侧与耳轴轴线呈90的位置上。 57 耳轴轴承座是支撑炉壳、炉衬、铁水的全部重量的部件。耳轴轴承座是支撑

18、炉壳、炉衬、铁水的全部重量的部件。 托圈 耳轴 轴承座 环境：负荷大、转速慢、温度高工作条件十分恶劣； 要求：重负荷、静、动负荷等； 设计：一侧固定、一侧轴向游动。或者两侧均固定等方式； 型式：重型双列向心球面滚予轴承、复合式滚动轴承装置 、 铰接式轴承支座和液体静压轴承。 轴承座 重型双列向心球面滚予轴承 有自动调位的性能，在静负荷作用下，轴承的极限偏斜度为 1.5， 基本上能满足耳轴倾斜的要求，并能保挣良好的润滑， 减少磨损。 复合式滚动轴承 在主轴承箱底部增加一对轴向直线滚针轴承。这种结构特点是当 托圈耳轴受热膨胀时，轴承可沿导向套作轴向移动，以补偿其变 形。这种结构由于采用滚针轴承，其

19、轴向移动阻力较小， 因而不 能承受横向载荷 铰接式轴承支座 铰接式轴承支座的下部用销轴铰接在固定基础上的底座中，其上 部安装着耳轴轴承座。 液体静压轴承 在轴与轴承间通入约34Mpa, 高压油，在低速重载情况下仍可使 耳轴与轴承衬间形成一层极薄的油膜。 61 倾动机构 62 （l） 低转速、减速比大。低转速、减速比大。 （2）重载、倾动力矩大。）重载、倾动力矩大。 （3）起动、制动频繁，）起动、制动频繁， 承受较大的动负荷。承受较大的动负荷。 （4）在高温、多渣尘的环境）在高温、多渣尘的环境 中，工作条件十分恶劣。中，工作条件十分恶劣。 工作特点工作特点 63 l要求： 在整个生产过程中，满足工艺要求。 安全可靠的运转。 适应高温、动载荷、扭振的作用，具有较长的寿命。 结构紧凑、重量轻、机械效率高、安装维修方便。 作用： 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。 64 类型：类型： 落地式；落地式； 半悬挂式：部分中型转炉采用；半悬挂式：部分中型转炉采用； 全悬挂式：我国大部分大中型转炉都采用全悬挂式：我国大部分大中型转炉都采用 此种类型此种类型。 65 一：落地式一：落地式 定义：倾动机