冶金工程概论第章氧气转炉炼钢设备

第七章氧气转炉炼钢7.1转炉炼钢原料金属料：铁水（生铁）、废钢、铁合金；非金属料：造渣材料、氧化剂、冷却剂和增碳剂。7.1.1金属料⑴铁水

铁水一般占装入量的70～100%，是转炉炼钢的主要热源。对铁水要求主要有：成分要求、温度要求1）成分要求硅(Si)：是重要的发热元素，铁水中含Si量高，炉内的化学热增加，一般0.4-0.8%。锰(Mn)：是发热元素，有利元素，一般0.2-0.4%。磷(P)：是高发热元素，一般为有害元素，不加限制，尽量低且稳定。硫(S)：一般为有害元素，[%S]<0.05。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。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)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，0.6～1.5MPa之间。②铁矿石和氧化铁皮氧化铁有利于化渣和冷却作用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。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⑴转炉炉体包括：炉壳、托圈、耳轴和耳轴轴承座。②托圈作用：是支撑炉体，传递倾动力矩。大、中型转炉托圈，一般用钢板焊成式结构，可通水冷却。托圈与耳轴连成整体，转炉则坐落在托圈上。水冷托圈系统简图①炉壳：由锥形炉帽、圆筒形炉身及球形炉底三部分组成。各部分用钢板成型后再焊接成整体。转炉炉托托圈圈简简图图③耳轴轴支撑撑托托圈圈和和炉炉体体的的载载荷荷，，传传动动扭扭矩矩使使转转炉炉旋旋转转，，耳耳轴轴要要求求很很高高的的强强度度和和刚刚度度。。耳轴轴和和托托圈圈用用法法兰兰盘盘、、螺螺栓栓或或焊焊接接等等方方式式连连接接成成整整体体。。⑵倾动动机机构构作用用：：是倾倾动动炉炉体体，，以以满满足足兑兑铁铁水水、、加加废废钢钢、、取取样样、、出出钢钢和和倒倒渣渣等等操操作作的的要要求求要求求：：①在在整整个个生生产产过过程程中中，，满满足足工工艺艺要要求求。。如如以以一一定定的的转转速速连连续续回回转转360°°，可可以以停停留留在在任任何何位位置置，，能能与与氧氧枪枪等等有有一一定定连连锁锁要要求求；；②安安全全可可靠靠的的运运转转。。即即使使某某一一部部分分发发生生事事故故，，倾倾动动机机械械也也可可继继续续工工作作，，维维持持到到一一炉炉钢钢结结束束；；③适适应应高高温温、、动动载载荷荷、、扭扭振振的的作作用用，，具具有有较较长长的的寿寿命命。。倾动动机机构构通通常常有有以以下下几几种种类类型型：：①落落地地式式；；②半半悬悬挂挂式式：：部部分分中中型型转转炉炉采采用用；；③全悬悬挂式：：我国大大部分大大中型转转炉都采采用此种种类型。。转炉半悬悬挂式倾倾动机构构300t转炉全悬悬挂装置置金属炉壳壳内砌筑筑的耐火火材料即即为炉衬。转炉炉衬衬：由工作层层、填充充层和永永久层组组成。⑶转炉炉衬衬①工作层：：材质采用用镁碳砖砖，其具具有良好好的耐火火度、高高温强度度、耐蚀蚀性和抗抗热震性性。工作作层厚度度为350～800mm。②填充充层：工作层和和永久层层之间，，由镁砂砂和焦油油捣打成成，厚度度在80～150mm。③永久久层：保护炉壳壳，在靠靠近炉壳壳内壁砌砌上一层层或多层层标准砖砖，修炉炉时一般般不拆除除。一般般用标准准镁砖修修砌，其其厚度65～345mm，炉底永永久层要要厚些。。转炉护炉炉技术(溅渣护炉炉)炉衬寿命命：炉衬寿命命影响转转炉的工工作时间间及生产产成本。。炉龄是是钢厂一一重要生生产技术术指标。。炉衬损坏坏的原因因：①铁水水、废钢钢及炉渣渣等的机机械碰撞撞和冲刷刷；②炉渣渣及钢水水的化学学侵蚀；；③炉衬衬自身矿矿物组成成分解引引起的层层裂；④急冷冷急热等等因素。。溅渣护炉炉是维护护炉衬的的主要手手段；其基本原原理：利用高速速氮气射射流冲击击熔池液液面，将将MgO饱和的高高碱度炉炉渣喷溅溅涂敷在在炉衬表表面，形形成一层层具有一一定耐火火度的溅溅渣层。。工艺特点点：①操作作简便；；②成本本低；③时间间短，一一般只需需3～4min④溅渣均匀匀覆盖在在整个炉炉膛内壁壁上，基基本上不不改变炉炉膛形状状；⑤工人人劳动强强度低，，无环境境污染；；⑥炉膛膛温度较较稳定，，炉衬砖砖无急冷冷急热的的变化；；⑦利于于提高钢钢产量和和平衡、、协调生生产组织织。⑷转炉炉型型及设计计参数①转炉炉型型：指新砌砖砖的转炉炉由耐火火材料构构成的内内部形状状尺寸，，即为炉炉膛的几几何形状状。②类型型：国内外转转炉炉型型主要有有筒球型型、锥球球型和截截锥型。。我国推荐荐用转炉炉炉型是是筒球型型和截锥锥型，容容量100t以下的转转炉一般般采用截截锥型活活炉底，，容量在在150t以上的转转炉一般般采用筒筒球型死死炉底。。此外，，有些炉炉子也用用锥球型型和大炉炉膛转炉炉。转炉炉炉型目目前有从从细高向向矮胖演演变的趋趋势转炉常用用炉型图图a—筒球形；；b—锥球形；；c—截锥形300吨转炉炉炉型图转炉主要要尺寸⑸转炉炉容容比（V/T）概念：是指转炉炉转炉内内自由容容积V与金属装装入量T之比，m3/t。炉容比过过大，投投资增加加；炉容容比过小小，会喷喷溅及对对炉衬的的冲刷加加剧，使使提高供供氧强度度受到限限制，不不利于提提高生产产率。大型转炉炉的炉容容比一般般在0.9～1.05m3/t之间，而而小型转转炉的炉炉容比在在0.8m3/t左右。⑹转炉高径径比（H/D）概念：是指转炉腔腔内的自由由空间的高高度(单位m)与熔池直径径(单位m)之比。高径比一般般为0.8-1.8；作用：1）决定转炉炉氧枪的吹吹炼强度，，冶炼时间间等；2）同时影响响溅渣的好好坏；3）决定氧枪枪喷头的设设计参数，，如喷头的的射流角等等。7.2.2转炉供料设设备供料设备包包括：铁水、废钢钢、铁合金金和散状材材料(熔剂)供料设备等等⑴铁水供应设设备主要有三种种：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：是铁水的中中间贮存设设备，以协协调高炉与与转炉之间间铁水供求求的不一致致性，保证证供应及时时。同时还还有均匀不不同高炉和和不同时间间的铁水。。混铁车：兼有运送和和贮存铁水水两种作用用，实质上上是列车式式的小型混混铁炉⑵废钢装入设设备①用桥式式吊车吊挂挂废钢槽向向转炉倒入入：②用落地地式加料机机：⑶铁合金供料料设备组成：由贮存、运运送、称量量和向钢包包加料等用途：铁合金用于于钢水的脱脱氧和合金金化类型：锰铁、硅铁铁、硅锰铁铁和铝等。。高位料仓铁铁合金供应应方式平台式料仓仓铁合金供供应方式⑷散装材料设设备(熔剂)主要指：炼钢过程中中加入的造造渣材料和和冷却剂等等；种类：石灰、轻烧烧白云石和和生白云石石、萤石、矿石和氧化化铁皮等；；作用：用于炼钢的的造渣、保保护炉衬和和冷却钢水水；散装材料供供应系统一一般由：贮存、运送送、称量和和向转炉加加料等几个个环节组成成。通过皮皮带运输机机运送到转转炉的高位位料仓，称称量后加入入到转炉。。7.2.3转炉供氧设设备氧气顶吹转转炉炼钢主主体设备及及氧枪供氧系统由由：制氧机、加加压机、中中间储气箱箱、输氧管管、控制闸闸阀、测量量仪表及喷喷枪等主要要设备组成成。氧枪又名喷枪或或吹氧管，，担负着向向熔池吹氧氧的任务。。采用循环水水冷却的套套管结构；；由喷头、、枪身及尾尾部结构所所组成。喷头：采用紫铜制制成，内通通高压水强强制冷却，，均为超音音速喷头。。喷头的类型型按结构形形状，可分分为拉瓦尔尔型、直简简型、螺旋旋型等；按按喷孔数目目，可分为为单孔、三三孔和多孔孔喷头。拉瓦尔喷头头是：收缩—扩张型喷头头，截面最最小处为喉喉口工作原理是是：高压低速的的气流经收收缩段时，，气流的压压力能转化化为动能，，使气流获获得加速度度，当气流流到达喉口口截面时，，气流速度度达到音速速。在扩张张段内，气气流的压力力能除部分分消耗在气气体的膨胀胀上外，其其余部分继继续转化为为动能，使使气流速度度继续增加加。在喷头头出口处，，当气流压压力降到与与外界压力力相等时，，即获得了了远大于音音速的气流流速度。最常用的为为三孔拉瓦瓦尔喷头7.2.4转炉烟气净净化与回收收设备通常将炉内内原生的气气体称为炉气，炉气出炉炉口后则称称为烟气炉气成分：：主要CO和CO2，此外，还还含有大量量的铁和其其它氧化物物粉尘。在在进入烟罩罩与净化系系统时，或或多或少地地吸入部分分空气使CO燃烧，炉气气成分等均均发生变化化。⑴转炉烟气的的特点：温度高(1450～1800℃,平均1500℃)、气量多、、含尘量大大，气体具具有毒性和和爆炸性，，直接排放放有很大的的危害，必必须净化、、回收。⑵氧气顶吹转转炉烟气的的处理处理般过程程包括三部部分：①对含有有大量CO的高温炉气气的处理；；②然后对对出炉口后后的烟气进进行收集和和冷却；③将冷却却后的烟气气进行净化化。氧气顶吹转转炉烟气的的净化处理理方式主要要分两大类类：①燃烧法法：原理：即在炉气离离开炉口进进入烟罩时时，使其与与大量空气气混合，使炉炉气中的CO全部燃烧。。采用较大大的空气过过剩系数。。利用过剩剩的空气和和水冷烟道道对烟气冷冷却，然后后进入文氏氏管湿法净净化系统进进一步冷却却，最后排排入大气。。特点：这种方法不不能回收煤煤气和余热热。炉气的的化学热和和物理热全全部浪费掉掉了，而且且由于吸入入空气量大大，进入净净化系统的的烟气量大大大增加，，使设备占占地面积大大，投资和和生产费用用比未燃法法高。但因因不回收煤煤气，烟罩罩结构和净净化系统的的操作、控控制较简单单。②未燃法原