转炉炼钢设备和工艺.ppt

炼钢技术炼钢技术设备与工艺设备与工艺提提 纲纲1.炼钢原理2.炼钢方法3.炼钢方法的发展演变4.转炉炼钢车间设备组成5.转炉炼钢工艺6.钢水炉外精炼技术炼钢原理v根据所根据所炼钢炼钢种的要求把种的要求把生铁生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。它元素的含量减少或增加到规定范围的过程。v简单地说，是对生简单地说，是对生铁铁降碳、去硫、降碳、去硫、磷磷、调、调硅、锰硅、锰含量的过程。这含量的过程。这一过程基本上是一个一过程基本上是一个氧化氧化过程，是用不同来源的氧过程，是用不同来源的氧(如如空气空气中的氧、中的氧、纯氧气、纯氧气、铁矿石铁矿石中的氧中的氧)来来氧化铁氧化铁水水中的碳、中的碳、硅硅、锰锰等元素。等元素。v反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中 而被除掉。生成的而被除掉。生成的二氧化硅二氧化硅、氧化锰氧化锰、氧化亚、氧化亚 铁互相作用成为炉渣浮在铁互相作用成为炉渣浮在钢钢水面上。水面上。v化学化学反应主要有：反应主要有：2FeO+Si 2Fe+SiO2 FeO+Mn Fe+MnOv生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过生铁中硫、磷这两种元素在一般情况下对钢是有害的，在炼钢过程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰程中必须尽可能除去。在炼钢炉中加入石灰(CaO)，可以去除硫、，可以去除硫、磷：磷：2P+5FeO+3CaO 5Fe+Ca2(PO4)2(入渣入渣)v在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害在使碳等元素降到规定范围后，钢水中仍含有大量的氧，是有害的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段的杂质，使钢塑性变坏，轧制时易产生裂纹。故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂必须加入脱氧剂(例如例如锰铁锰铁、硅铁硅铁和和铝铝等等)，以除去钢液中多余的，以除去钢液中多余的氧：氧：MnFeO MnOFe Si2FeO SiO22Fe Al3FeO Al2O33Fev同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成连同时调整好钢液的成分和温度，达到要求可出钢，把钢水铸成连铸坯或钢锭。铸坯或钢锭。炼钢方法炼钢方法v炼钢的方法主要有转炉、炼钢的方法主要有转炉、电电炉和平炉三种。炉和平炉三种。v平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢废钢(可搭用可搭用钢铁钢铁料的料的2050的废钢的废钢)，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂石和溶剂（石灰石和生石灰）。反应所需的热量是由燃烧气体燃（石灰石和生石灰）。反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。但冶但冶炼时间长，已被淘汰。炼时间长，已被淘汰。v转炉炼钢转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快(1座座300吨的转炉吹炼时间不到吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过分钟，包括辅助时间不超过1小小时，而时，而300吨平炉炼吨平炉炼1炉钢要炉钢要7个小时个小时)，品种多、质量好，可炼，品种多、质量好，可炼普普通钢通钢，也可炼合金钢。，也可炼合金钢。v电炉炼钢电炉炼钢是用是用电能电能作热源进行冶炼。原料可以是废钢、也可以是作热源进行冶炼。原料可以是废钢、也可以是海绵铁，现代电弧炉甚至可以用大量铁水。主要用于冶炼特殊合海绵铁，现代电弧炉甚至可以用大量铁水。主要用于冶炼特殊合金钢。金钢。炼钢方法的发展演变炼钢方法的发展演变KMS转炉转炉1978西德西德 KS转炉转炉1981西德西德顶底复合吹氧+喷吹煤粉废钢预热喷石灰粉二次燃烧很高废钢比大量高热值废气顶底复合吹氧+石灰粉二次燃烧高废钢比生产率高N、P、S、C、O低渣内FeO低无喷溅污染低废钢比低全低吹O2+石灰粉 生产率高 含氮量低 污染低 喷溅 渣钢不平衡OBM/Q-BOP1968年年西德西德平平炉炉1865年年英英国国生产率低，能源和耐火材料消耗高电炉电炉1900年年生产率低，能源和耐火材料消耗高酸酸性性转转炉炉1860年年 碱碱性性转转炉炉1879年年英英国国炉底寿命短炉容小钢水含氮高喷溅污染废钢比低LD转转炉炉1948年年奥奥地地利利复合吹炼，用各种成分的惰性气体OBM/Q-BOP复复 合合 吹吹 炼炼 1977氧枪或侧吹喷嘴全量废钢大量高热值废气全全量量铁铁水水预预处处理理 转转炉炉高高效效冶冶炼炼铁水Si0.3%吹炼时间90%无补炉作业，炉龄10000炉脱硫效率60%一座转炉生产体制C3.5%转炉炼钢车间设备组成转炉炼钢车间设备组成氧气顶吹转炉总图氧气顶吹转炉总图转炉系统设备转炉系统设备v 炉型炉型v 炉壳炉壳v 炉体支撑炉体支撑v 转炉倾动机构转炉倾动机构转炉炉型转炉炉型v 转炉炉型：转炉炉型：指用耐火材料砌成的炉衬内形。转炉的炉型是否合理直接影响指用耐火材料砌成的炉衬内形。转炉的炉型是否合理直接影响着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率.v 合理炉型的要求：合理炉型的要求：(1）要满足炼钢的物理化学反应和流体力学的要求，使熔池）要满足炼钢的物理化学反应和流体力学的要求，使熔池有强烈而均匀的搅拌有强烈而均匀的搅拌(2）符合炉衬被侵蚀的形状以利干提高炉龄；）符合炉衬被侵蚀的形状以利干提高炉龄；(3）减轻喷溅和炉口结渣，改善劳动条件；）减轻喷溅和炉口结渣，改善劳动条件；(4）炉壳易于制造炉衬的砌筑和维修方便。）炉壳易于制造炉衬的砌筑和维修方便。转炉炉型转炉炉型v 炉型类型：炉型类型：按金属熔池形状的不同，转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥按金属熔池形状的不同，转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥型三种，型三种，转炉炉型转炉炉型A 筒球型筒球型 熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。它的优点是炉型形熔池形状由一个球缺体和一个圆筒体组成。它的优点是炉型形状简单，砌筑方便炉壳制造容易。熔池内型比较接近金属液循环流状简单，砌筑方便炉壳制造容易。熔池内型比较接近金属液循环流动的轨迹，在熔池直径足够大时，能保证在较大的供氧强度下吹炼动的轨迹，在熔池直径足够大时，能保证在较大的供氧强度下吹炼而喷溅最小，也能保证有足够的熔池深度，使炉衬有较高的寿命。而喷溅最小，也能保证有足够的熔池深度，使炉衬有较高的寿命。大型转炉多采用这种炉型大型转炉多采用这种炉型 转炉炉型转炉炉型 B 锥球型锥球型 熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。这种炉型与同容量的筒熔池由一个锥台体和一个球缺体组成。这种炉型与同容量的筒球型转炉相比若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大，有利于冶金球型转炉相比若熔池深度相同则熔池面积比筒球型大，有利于冶金反应的进行，同时，随着炉衬的侵蚀熔池变化较小，对炼钢操作有反应的进行，同时，随着炉衬的侵蚀熔池变化较小，对炼钢操作有利。欧洲生铁含磷相对偏高的国家采用此种炉型的较多。我国利。欧洲生铁含磷相对偏高的国家采用此种炉型的较多。我国20 80t 的转炉多采用锥球型的转炉多采用锥球型 对筒球型与锥球型的适用性，看法尚不一致。有人认为锥球型适对筒球型与锥球型的适用性，看法尚不一致。有人认为锥球型适用于大转炉（奥地利），有人却认为适用于小转炉（前苏联）。但用于大转炉（奥地利），有人却认为适用于小转炉（前苏联）。但世界上已有的大型转炉多采用筒球型。世界上已有的大型转炉多采用筒球型。转炉炉型转炉炉型 C 截锥型截锥型 截锥型熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便截锥型熔池为上大下小的圆锥台。其特点是构造简单且平底熔池便于修砌这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求适用于小型转炉。我国于修砌这种炉型基本上能满足炼钢反应的要求适用于小型转炉。我国30t 以下的转炉多用这种炉型。国外转炉容量普遍较大故极少采用此以下的转炉多用这种炉型。国外转炉容量普遍较大故极少采用此种形式。种形式。此外，有些国家（如法国、比利时、卢森堡等）的转炉，为了吹炼高此外，有些国家（如法国、比利时、卢森堡等）的转炉，为了吹炼高磷铁水，在吹炼过程中用氧气向炉内喷入石灰粉。为此他们采用了所谓磷铁水，在吹炼过程中用氧气向炉内喷入石灰粉。为此他们采用了所谓大炉膛炉型，这种炉型的特点是：炉膛内壁倾斜，上大下小，炉帽的倾大炉膛炉型，这种炉型的特点是：炉膛内壁倾斜，上大下小，炉帽的倾角较小（约角较小（约50）。因为炉膛上部的反应空间增大，故适应吹炼高磷）。因为炉膛上部的反应空间增大，故适应吹炼高磷铁水时渣量大和泡沫化严重的特点。这种炉型的砌砖工艺比较复杂，炉铁水时渣量大和泡沫化严重的特点。这种炉型的砌砖工艺比较复杂，炉衬寿命也比其他炉型低，故一般很少采用。衬寿命也比其他炉型低，故一般很少采用。转炉炉型主要参数的确定转炉炉型主要参数的确定v 转炉的公称容量转炉的公称容量v 炉型主要参数炉型主要参数v 炉容比炉容比v 高宽比高宽比v 炉型主要尺寸炉型主要尺寸v 熔池部分尺寸熔池部分尺寸v 炉身部分尺寸炉身部分尺寸v 炉帽部分尺寸炉帽部分尺寸v 出钢口部分尺寸出钢口部分尺寸v 炉衬部分炉衬部分转炉的公称容量转炉的公称容量 转炉的公称容量又称公称吨位，是炉型设计、计算的重要依据，但转炉的公称容量又称公称吨位，是炉型设计、计算的重要依据，但其含义目前尚未统一，有以下三种表示方法：其含义目前尚未统一，有以下三种表示方法：（1）用转炉的平均铁水装入量表示公称容量；）用转炉的平均铁水装入量表示公称容量；（2）用转炉的平均出钢量表示公称容量；）用转炉的平均出钢量表示公称容量；（3）用转炉年平均炉产良坯（锭）量表示公称容量）用转炉年平均炉产良坯（锭）量表示公称容量转炉的公称容量转炉的公称容量 由于出钢量介于装人量和良坯（锭）量之间，其数量不受装料中铁由于出钢量介于装人量和良坯（锭）量之间，其数量不受装料中铁水比例的限制，也不受浇铸方法的影响，所以大多数采用炉役平均出钢水比例的限制，也不受浇铸方法的影响，所以大多数采用炉役平均出钢量作为转炉的公称容量。根据出钢量可以计算出装入量和良坯量作为转炉的公称容量。根据出钢量可以计算出装入量和良坯 锭）锭）量量 出钢量装人量出钢量装人量/金属消耗系数金属消耗系数 装人量出钢量装人量出钢量*金属消耗系数金属消耗系数 金属消耗系数：指吹炼金属消耗系数：指吹炼1t 钢所消耗的金属料数量。视铁水含硅、含钢所消耗的金属料数量。视铁水含硅、含磷量的高或低，波动于磷量的高或低，波动于1.1 一一1.2 之间之间炉容比炉容比转炉的炉容比是转炉的有效容积与公称容量之比，其单位转炉的炉容比是转炉的有效容积与公称容量之比，其单位m3t。炉容比的大小决定了转炉吹炼容积的大小，它对转炉的吹炼操作、炉容比的大小决定了转炉吹炼容积的大小，它对转炉的吹炼操作、喷溅、炉衬寿命、金属收得率等都有比较大的影响。如果炉容比过小，喷溅、炉衬寿命、金属收得率等都有比较大的影响。如果炉容比过小，即炉膛反应容积小，转炉就容易发生喷溅和溢渣，造成吹炼困难，降低即炉膛反应容积小，转炉就容易发生喷溅和溢渣，造成吹炼困难，降低金属收得率并且会加剧炉渣对炉衬的冲刷侵蚀，降低炉衬寿命；同时也金属收得率并且会加剧炉渣对炉衬的冲刷侵蚀，降低炉衬寿命；同时也限制了供氧量或供氧强度的增加，不利于转炉生产能力的提高。反之，限制了供氧量或供氧强度的增加，不利于转炉生产能力的提高。反之，如果炉容比过大，就会使设备重量、倾动功率、耐火材料的消耗和厂房如果炉容比过大，就会使设备重量、倾动功率、耐火材料的消耗和厂房高度增加使整个车间的投资增大。高度增加使整个车间的投资增大。炉容比炉容比选择炉容比时应考虑以下因素：选择炉容比时应考虑以下因素：（1）铁水比、铁水成分。随着铁水比和铁水中硅磷、硫含量的增）铁水比、铁水成分。随着铁水比和铁水中硅磷、硫含量的增加炉容比应相应增大。若采用铁水预处理工艺时，炉容比可以小些加炉容比应相应增大。若采用铁水预处理工艺时，炉容比可以小些 （2）供氧强度。供氧强度增大时，吹炼速度较快，为了不引起喷）供氧强度。供氧强度增大时，吹炼速度较快，为了不引起喷溅就要保证有足够的反应空间，炉容比相应增大些。溅就要保证有足够的反应空间，炉容比相应增大些。（3）冷却剂的种类。采用铁矿石或氧化铁皮为主的冷却剂，成渣）冷却剂的种类。采用铁矿石或氧化铁皮为主的冷却剂，成渣量大，炉容比也需相应增大；若采用以废钢为主的冷却剂成渣量小，则量大，炉容比也需相应增大；若采用以废钢为主的冷却剂成渣量小，则炉容比可适当选择小些炉容比可适当选择小些 目前使用的转炉，炉容比波动在目前使用的转炉，炉容比波动在0.85 0.95之间（大容量转炉取之间（大容量转炉取下限）。近些年来为了在提高金属收得率的基础上提高供氧强度，新设下限）。近些年来为了在提高金属收得率的基础上提高供氧强度，新设计转炉的炉容比趋于增大，一般为计转炉的炉容比趋于增大，一般为0.9 1.05。高宽比高宽比 高宽比是指转炉总高（高宽比是指转炉总高（H总总）与炉壳外径（）与炉壳外径（D 壳壳）之比是决定转炉形状）之比是决定转炉形状的另一主要参数。它直接影响转炉的操作和建设费用。因此高宽比的确的另一主要参数。它直接影响转炉的操作和建设费用。因此高宽比的确定既要满足工艺要求，又要考虑节省建设费用口在最初设计转炉时高宽定既要满足工艺要求，又要考虑节省建设费用口在最初设计转炉时高宽比选得较大。生产实践证明，增加转炉高度是防止喷溅，提高钢水收得比选得较大。生产实践证明，增加转炉高度是防止喷溅，提高钢水收得率的有效措施。但过大的高宽比不仅增加了转炉的倾动力矩，而且厂房率的有效措施。但过大的高宽比不仅增加了转炉的倾动力矩，而且厂房高度增高使建筑造价也上升。所以，过大的高宽比没有必要。高度增高使建筑造价也上升。所以，过大的高宽比没有必要。在转炉大型化的过程中，在转炉大型化的过程中，H总总和和D壳壳随着炉容量的增大而增加，但其比值随着炉容量的增大而增加，但其比值是下降的。这说明直径的增加比高度的增加更决，炉子向矮胖型发展。是下降的。这说明直径的增加比高度的增加更决，炉子向矮胖型发展。但过于矮胖的炉型，易产生喷溅，会使热量和金属损失增大。但过于矮胖的炉型，易产生喷溅，会使热量和金属损失增大。目前，新设计转炉的高宽比一般在目前，新设计转炉的高宽比一般在1.35 1.65 的范围内选取，小转的范围内选取，小转炉取上限，大转炉取下限炉取上限，大转炉取下限炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定h2一球缺高度；一球缺高度；H0一一熔池深度；熔池深度；H身身一炉身高度；一炉身高度；H帽帽一炉帽高度；一炉帽高度；H内内一转炉有效高度；一转炉有效高度；H总总一转炉总高一转炉总高D一熔池直径；一熔池直径；D壳壳一炉壳外径；一炉壳外径；d一炉口内径；一炉口内径；D出出一出钢日直径；一出钢日直径；一炉帽倾角一炉帽倾角筒球型氧气顶吹转炉主要尺寸筒球型氧气顶吹转炉主要尺寸炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定熔池直径（熔池直径（D）：）：转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。计算方法：计算方法：推荐经验公式：推荐经验公式：D：熔池直径，：熔池直径，m G：新炉金属装入量，：新炉金属装入量，t t:吹氧时间，吹氧时间，min K：比例系数，可参考下表：比例系数，可参考下表：50t以下：以下：1.852.10 50120t:1.751.85 200t:1.551.60 250t以上：以上：1.501.55炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定转炉公称容量转炉公称容量/t100吹炼周期吹炼周期/min283232383845吹氧时间吹氧时间/min121614181620转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值转炉冶炼周期和吹氧时间推荐值 结果还应与容量相近、生产条件相似、技术经济指标结果还应与容量相近、生产条件相似、技术经济指标较好的炉子进行对比并适当调整较好的炉子进行对比并适当调整 上述公式对中小炉子较为适用，对大型炉子有差距。上述公式对中小炉子较为适用，对大型炉子有差距。炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定其他计算方法：其他计算方法：利用统计方法，找出现有炉子直径和容量之间的关系，利用统计方法，找出现有炉子直径和容量之间的关系，作为计算熔池直径的依据。武汉钢铁设计院推荐如下公式：作为计算熔池直径的依据。武汉钢铁设计院推荐如下公式：由国外一些由国外一些30 一一300t 转炉实际尺寸统计的结果得出转炉实际尺寸统计的结果得出下面计算公式：下面计算公式：T：炉子容量，：炉子容量，t炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定熔池深度（熔池深度（H0）：）：熔池深度是指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的熔池深度是指转炉熔池在平静状态时，从金属液面到炉底的深度。深度。从吹氧动力学的角度出发，合适的熔池深度应既能保证转炉从吹氧动力学的角度出发，合适的熔池深度应既能保证转炉熔池有良好的搅拌效果，又不致使氧气射流穿透炉底，以达到保熔池有良好的搅拌效果，又不致使氧气射流穿透炉底，以达到保护炉底，提高炉龄和安全生产的目的。护炉底，提高炉龄和安全生产的目的。计算方法：计算方法：a）筒球形熔池）筒球形熔池 b）锥球形熔池）锥球形熔池 c）截锥形熔池）截锥形熔池炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定b)筒球形熔池：筒球形熔池：圆柱体和球缺两部分组成。圆柱体和球缺两部分组成。考虑炉底稳定性和熔池适当深度，一般球缺体的半径考虑炉底稳定性和熔池适当深度，一般球缺体的半径R为熔池为熔池直径的直径的1.11.25倍。国外大于倍。国外大于200t转炉为转炉为0.81.0倍。倍。当当R=1.1D时，金属熔池的体积为：时，金属熔池的体积为：因此：熔池深度为：因此：熔池深度为：炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定b)锥球形熔池：锥球形熔池：由倒锥台和球缺体两部分组成。由倒锥台和球缺体两部分组成。据统计，球缺体曲率半径据统计，球缺体曲率半径R=1.1D，球缺体高，球缺体高h2=0.09D，倒锥台地面直径倒锥台地面直径d1=(0.8950.92）D。熔池体积为：熔池体积为：熔池深度为：熔池深度为：炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定c)截锥形熔池：截锥形熔池：熔池体积为：熔池体积为：熔池深度为：熔池深度为：炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定炉帽倾角（炉帽倾角（）：）：一般取一般取60680，大炉子取下限，以减小炉帽高度。如，大炉子取下限，以减小炉帽高度。如 530，则炉帽砌砖有倒塌的危险；但倾角过大，将导致锥体部分，则炉帽砌砖有倒塌的危险；但倾角过大，将导致锥体部分过高，出钢时容易从炉口下渣。过高，出钢时容易从炉口下渣。炉口直径（炉口直径（d）：）：在满足兑铁水、加废钢出渣、修炉等操作要求的前提下，应尽在满足兑铁水、加废钢出渣、修炉等操作要求的前提下，应尽量缩小炉口直径，以减少喷溅、热量损失和冷空气的吸入量。一量缩小炉口直径，以减少喷溅、热量损失和冷空气的吸入量。一般炉口直径为；般炉口直径为；大转炉取下限，小转炉取上限大转炉取下限，小转炉取上限炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定炉帽高度（炉帽高度（H帽帽）：）：炉帽的总高度是截锥体高度（炉帽的总高度是截锥体高度（H 锥锥与炉口直线段高度与炉口直线段高度H直直）之）之和。设置直线段的目的是为了保持炉口形状和保护水冷炉口，其和。设置直线段的目的是为了保持炉口形状和保护水冷炉口，其高度高度H直一般为直一般为300400 mm。炉帽高度的计算公式如下：。炉帽高度的计算公式如下：炉帽容积为：炉帽容积为：炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定炉身高度（炉身高度（H身身）：）：转炉熔池面以上、炉帽以下的圆柱体部分称为炉身。炉身直转炉熔池面以上、炉帽以下的圆柱体部分称为炉身。炉身直径就是熔池直径径就是熔池直径 计算方法：计算方法：V总总：转炉的有效容积，根据转炉：转炉的有效容积，根据转炉吨位和选定的炉容比确定，吨位和选定的炉容比确定，m3V帽帽，V身身，V熔熔：炉帽、炉身、金：炉帽、炉身、金属熔池的容积，属熔池的容积，m3H身身：炉身高度，：炉身高度，m炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定出钢口尺寸：出钢口尺寸：设置出钢口的目的：为了便于渣钢分离，使炉内钢水以正常设置出钢口的目的：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，以利于在钢包内进行脱氧合金化作业的速度和角度流入钢包中，以利于在钢包内进行脱氧合金化作业和提高钢的质量。和提高钢的质量。出钢口主要参数包括出钢口位置、出钢口角度及出钢口直径出钢口主要参数包括出钢口位置、出钢口角度及出钢口直径（1）出钢口位置。出钢口的内口应设在炉帽与炉身的连接处。）出钢口位置。出钢口的内口应设在炉帽与炉身的连接处。此处在倒炉出钢时位置最低，钢水容易出净，又不易下渣。此处在倒炉出钢时位置最低，钢水容易出净，又不易下渣。炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定（2）出钢口角度。出钢口角度是指出钢口中心线与水平线的夹）出钢口角度。出钢口角度是指出钢口中心线与水平线的夹角。出钢口角度越小，出钢口长度就越短，钢流长度也越短，可角。出钢口角度越小，出钢口长度就越短，钢流长度也越短，可以减少钢流的二次氧化和散热损失，并且易对准炉下钢包车；修以减少钢流的二次氧化和散热损失，并且易对准炉下钢包车；修砌和开启出钢口方便。出钢口角度一般为砌和开启出钢口方便。出钢口角度一般为15 250，国外不少，国外不少转炉采用转炉采用O0（3）出钢口直径。出钢口直径可按下列经验公式计算：）出钢口直径。出钢口直径可按下列经验公式计算：d 出出 出钢口直径，出钢口直径，cm；T 转炉的炉容量，转炉的炉容量，t。炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定炉衬：炉衬：v 组成：一般由工作层、填充层和永久层所构成组成：一般由工作层、填充层和永久层所构成v 工作层是指直接与液体金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，它工作层是指直接与液体金属、熔渣和炉气接触的内层炉衬，它要经受钢、渣的冲刷、熔渣的化学侵蚀、高温和温度急变、物料要经受钢、渣的冲刷、熔渣的化学侵蚀、高温和温度急变、物料冲击等一系列作用。同时工作层不断侵蚀，也将影响炉内化学反冲击等一系列作用。同时工作层不断侵蚀，也将影响炉内化学反应的进行。因此，要求工作层在高温下有足够的强度，一定的化应的进行。因此，要求工作层在高温下有足够的强度，一定的化学稳定性和耐急冷急热等性能学稳定性和耐急冷急热等性能炉型主要尺寸的确定炉型主要尺寸的确定v 填充层介干工作层和永久层之间一般用散状材料捣打而成填充层介干工作层和永久层之间一般用散状材料捣打而成.v 其主要作用为：减轻内衬膨胀时对金属炉壳产生的挤其主要作用为：减轻内衬膨胀时对金属炉壳产生的挤压作用，拆炉时便于迅速拆除工作层，并避免永久层的压作用，拆炉时便于迅速拆除工作层，并避免永久层的损坏。也有一些转炉不设置填充层。损坏。也有一些转炉不设置填充层。v 永久层紧贴炉壳钢板，修炉时一般不拆除，其主要作用是保护永久层紧贴炉壳钢板，修炉时一般不拆除，其主要作用是保护炉壳钢板。该层用镁砖砌成。炉壳钢板。该层用镁砖砌成。炉壳炉壳l 一水冷炉口；一水冷炉口；2 一锥形炉帽；一锥形炉帽；3一出钢口；一出钢口；4一护板；一护板；5,9一一上、下卡板；上、下卡板；6,8一上、下卡板槽，一上、下卡板槽，7 一斜块；一斜块；1 0一圆柱形一圆柱形炉身；炉身；11 一销钉和斜楔；一销钉和斜楔；12一可拆卸活动炉底一可拆卸活动炉底 炉壳炉壳v 作用：承受耐火材料、钢液、渣液的全部重量，保持炉子有固定的作用：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。形状，倾动时承受扭转力矩。v 组成：炉帽，组成：炉帽，炉身，炉身，炉底炉底v 制做及要求：制做及要求：v 各部分用普通锅炉钢板或低合金钢板成形后，再焊成整体。各部分用普通锅炉钢板或低合金钢板成形后，再焊成整体。v 三部分联接的转折处必须以不同曲率的圆滑曲线来联接，以减少三部分联接的转折处必须以不同曲率的圆滑曲线来联接，以减少应力集中。应力集中。v 为了适应转炉高温作业频繁的特点，要求转炉炉壳必须具有足够为了适应转炉高温作业频繁的特点，要求转炉炉壳必须具有足够的强度和刚度，在高温下不变形在热应力作用下不破裂。的强度和刚度，在高温下不变形在热应力作用下不破裂。v 考虑到炉壳各部位受力的不均衡，炉帽、炉身、炉底应选用不同考虑到炉壳各部位受力的不均衡，炉帽、炉身、炉底应选用不同厚度钢板，特别是对大转炉来说更应如此。厚度钢板，特别是对大转炉来说更应如此。v 炉壳各部位钢板的厚度可根据经验选定炉壳各部位钢板的厚度可根据经验选定炉帽炉帽炉帽部分的形状有截头圆锥体型和半球型两种。半球型的刚度好炉帽部分的形状有截头圆锥体型和半球型两种。半球型的刚度好但制造时需要做胎模，加工困难。而截头圆锥体型制造简单，但但制造时需要做胎模，加工困难。而截头圆锥体型制造简单，但刚度稍差，一般用于刚度稍差，一般用于30t 以下的转炉以下的转炉.炉帽上设有出钢口。因出钢口最易烧坏，为了便于修理更换，最炉帽上设有出钢口。因出钢口最易烧坏，为了便于修理更换，最好设计成可拆卸式的，但小转炉的出钢口还是直接焊接在炉帽上好设计成可拆卸式的，但小转炉的出钢口还是直接焊接在炉帽上为好为好.在炉帽的顶部，现在普遍装有水冷炉口，它的作用是：防止炉口在炉帽的顶部，现在普遍装有水冷炉口，它的作用是：防止炉口钢板在高温下变形提高炉帽的寿命；另外它还可以减少炉口结清，钢板在高温下变形提高炉帽的寿命；另外它还可以减少炉口结清，而且即使结渣也较易清理而且即使结渣也较易清理.炉帽炉帽水冷炉口有水箱式和埋管式两种结构水冷炉口有水箱式和埋管式两种结构v 水箱式水冷炉口用钢板焊成，如图所示在水箱内焊有若干块隔水箱式水冷炉口用钢板焊成，如图所示在水箱内焊有若干块隔水板，使进人的冷却水在水箱中形成一个回路。同时隔水板也起水板，使进人的冷却水在水箱中形成一个回路。同时隔水板也起撑筋作用以加强炉口水箱的强度。这种水冷炉口在高温下，钢板撑筋作用以加强炉口水箱的强度。这种水冷炉口在高温下，钢板易产生热变形而使焊缝开裂漏水。在向火焰的炉口内环用厚壁无易产生热变形而使焊缝开裂漏水。在向火焰的炉口内环用厚壁无缝钢管，使焊缝减少对防止漏水是有效的缝钢管，使焊缝减少对防止漏水是有效的v 埋管式水冷炉口是把通冷却水用的蛇形钢管埋铸于灰口铸铁、埋管式水冷炉口是把通冷却水用的蛇形钢管埋铸于灰口铸铁、球墨铸铁或耐热铸铁的炉口中，如图所示这种结构不易烧穿漏水，球墨铸铁或耐热铸铁的炉口中，如图所示这种结构不易烧穿漏水，使用寿命长；但存在漏水后不易修补，且制作过程复杂的缺点使用寿命长；但存在漏水后不易修补，且制作过程复杂的缺点v 在锥形炉帽的下半段还焊有环形伞状挡渣护板（裙板），以防在锥形炉帽的下半段还焊有环形伞状挡渣护板（裙板），以防止喷溅出的渣、铁烧损炉帽、托圈及支承装置等。止喷溅出的渣、铁烧损炉帽、托圈及支承装置等。炉帽炉帽 水箱式水箱式 埋管式埋管式炉身炉身v 炉身一般为圆筒形。炉身一般为圆筒形。v 是整个转炉炉壳受力最大的部分。是整个转炉炉壳受力最大的部分。v 转炉的全部重量（包括钢水、炉渣、炉衬、炉壳及附件的重量）转炉的全部重量（包括钢水、炉渣、炉衬、炉壳及附件的重量）通过炉身和托圈的连接装置传递到支承系统上并且它还要承受倾通过炉身和托圈的连接装置传递到支承系统上并且它还要承受倾动力矩动力矩v 用于炉身的钢板要比炉帽和炉底适当厚些用于炉身的钢板要比炉帽和炉底适当厚些v 炉身被托圈包围部分的热量不易散发，在该处易造成局部热变炉身被托圈包围部分的热量不易散发，在该处易造成局部热变形和破裂。因此，应在炉壳与托圈内表面之间留有适当的间隙，形和破裂。因此，应在炉壳与托圈内表面之间留有适当的间隙，以加强炉身与托圈之间的自然冷却，防止或减少炉壳中部产生变以加强炉身与托圈之间的自然冷却，防止或减少炉壳中部产生变形（椭圆和胀大）形（椭圆和胀大）炉身炉身v 炉帽与炉身也可以通水冷却，以防止炉壳受热变形延长其使用炉帽与炉身也可以通水冷却，以防止炉壳受热变形延长其使用寿命。寿命。v 例如有的厂家例如有的厂家100t 转炉在其炉帽外壳上焊有盘旋的角钢，内转炉在其炉帽外壳上焊有盘旋的角钢，内通水冷却；炉身焊有盘旋的槽钢，内通水冷却。这套炉壳自通水冷却；炉身焊有盘旋的槽钢，内通水冷却。这套炉壳自1976 年投产至今，炉壳基本上没有较大的变形，仍在服役。年投产至今，炉壳基本上没有较大的变形，仍在服役。炉底炉底v 炉底部分有截锥型和球缺型两种。炉底部分有截锥型和球缺型两种。v 截锥型炉底制作和砌砖都较为简便，但其强度不如球缺型好，截锥型炉底制作和砌砖都较为简便，但其强度不如球缺型好，适用于小型转炉。适用于小型转炉。v 炉底部分与炉身的联接分为固定式与可拆式两种。炉底部分与炉身的联接分为固定式与可拆式两种。v 相应地，炉底结构也有死炉底和活炉底两类。相应地，炉底结构也有死炉底和活炉底两类。v 死炉底的炉壳，结构简单、重量轻、造价低，使用可靠。但修死炉底的炉壳，结构简单、重量轻、造价低，使用可靠。但修炉时，必须采用上修。修炉劳动条件差、时间长，多用于小型转炉时，必须采用上修。修炉劳动条件差、时间长，多用于小型转炉。炉。v 活炉底采用下修炉方式，拆除炉底后炉衬冷却决，拆衬容易因活炉底采用下修炉方式，拆除炉底后炉衬冷却决，拆衬容易因此修炉方便，劳动条件较好可以缩短修炉时间，提高劳动生产率，此修炉方便，劳动条件较好可以缩短修炉时间，提高劳动生产率，适用于大型转炉。但活炉底装、卸都需专用机械或车辆（如炉底适用于大型转炉。但活炉底装、卸都需专用机械或车辆（如炉底车）车）炉体支撑系统炉体支撑系统v炉体支承系统包括：炉体支承系统包括：v 支承炉体的托圈支承炉体的托圈v 炉体和托圈的连接装置炉体和托圈的连接装置v 支承托圈的耳轴、耳轴轴承和轴承座等。支承托圈的耳轴、耳轴轴承和轴承座等。v 托圈与耳轴联接并通过耳轴坐落在轴承座上托圈与耳轴联接并通过耳轴坐落在轴承座上v 转炉则坐落在托圈上。转炉则坐落在托圈上。v 转炉炉体的全部重量通过支承系统传递到基础上转炉炉体的全部重量通过支承系统传递到基础上v 托圈又把倾动机构传来的倾动力矩传给炉体，并使其倾动。托圈又把倾动机构传来的倾动力矩传给炉体，并使其倾动。托圈与耳轴托圈与耳轴v 托圈与耳轴的作用、结构托圈与耳轴的作用、结构 托圈和耳轴是用以支承炉体并传递转矩的构件。托圈和耳轴是用以支承炉体并传递转矩的构件。托圈在工作中除承受炉壳、炉衬、钢水和自重等全部静载荷托圈在工作中除承受炉壳、炉衬、钢水和自重等全部静载荷外，还要承受由于频繁启动、制动所产生的动载荷和操作过程所外，还要承受由于频繁启动、制动所产生的动载荷和操作过程所引起的冲击载荷，以及来自炉体、钢包等热辐射作用而引起的热引起的冲击载荷，以及来自炉体、钢包等热辐射作用而引起的热负荷。负荷。如果托圈采用水冷，则还要承受冷却水对托圈的压力。故托如果托圈采用水冷，则还要承受冷却水对托圈的压力。故托圈结构必须具有足够的强度、刚度和韧性才能满足转炉生产的要圈结构必须具有足够的强度、刚度和韧性才能满足转炉生产的要求求 托圈与耳轴托圈与耳轴v 托圈的结构如图所示。托圈的结构如图所示。它是断面为箱形或开式形的环形结构，两侧有耳轴座耳轴装它是断面为箱形或开式形的环形结构，两侧有耳轴座耳轴装在耳轴座内。在耳轴座内。大、中型转炉的托圈多采用箱形的钢板焊接结构，为了增大大、中型转炉的托圈多采用箱形的钢板焊接结构，为了增大刚度，中间加焊一定数量的直立筋板。这种结构的托圈受力状况刚度，中间加焊一定数量的直立筋板。这种结构的托圈受力状况好，抗扭刚度大加工制造方便，还可通水冷却，使水冷托圈的热好，抗扭刚度大加工制造方便，还可通水冷却，使水冷托圈的热应力降低到非水冷托圈的应力降低到非水冷托圈的1/3左右，考虑到机械加工和运输的左右，考虑到机械加工和运输的方便，大、中型转炉的托圈通常做成两段或四段的剖分式结构方便，大、中型转炉的托圈通常做成两段或四段的剖分式结构（图为剖分为四段加工制造的托圈），然后，在转炉现场再用螺（图为剖分为四段加工制造的托圈），然后，在转炉现场再用螺栓连接成整体。而小型转炉的托圈一般是做成整体的（钢板焊接栓连接成整体。而小型转炉的托圈一般是做成整体的（钢板焊接或铸件）或铸件）托圈与耳轴托圈与耳轴剖分式托圈示意图剖分式托圈示意图托圈与耳轴托圈与耳轴v 转炉的耳轴支承着炉体和托圈的全部重量并通过轴承座传给地转炉的耳轴支承着炉体和托圈的全部重量并通过轴承座传给地基，同时倾动机构低转速的大扭矩又通过耳轴传给托圈和转炉耳基，同时倾动机构低转速的大扭矩又通过耳轴传给托圈和转炉耳轴要承受静、动载荷产生的转矩、弯曲和剪切的综合负荷，因此，轴要承受静、动载荷产生的转矩、弯曲和剪切的综合负荷，因此，耳轴应有足够的强度和刚度耳轴应有足够的强度和刚度v 转炉两侧的耳轴都是阶梯形圆柱体金属部件。由于转炉有时要转炉两侧的耳轴都是阶梯形圆柱体金属部件。由于转炉有时要转动转动 3600，而水冷炉口、炉帽和托圈等需要的冷却水也必须连，而水冷炉口、炉帽和托圈等需要的冷却水也必须连续地通过耳轴同时耳轴本身也需要水冷，这样，耳轴要做成空心续地通过耳轴同时耳轴本身也需要水冷，这样，耳轴要做成空心的。的。托圈与耳轴托圈与耳轴v 托圈与耳抽的连接托圈与耳抽的连接 托圈与耳轴的连接：托圈与耳轴的连接：法兰螺栓连接、静配合连接、焊接连接等三种方式，如图所法兰螺栓连接、静配合连接、焊接连接等三种方式，如图所示。示。法兰螺栓连接如图法兰螺栓连接如图a。耳轴用过渡配合装人托圈的耳轴座中，。耳轴用过渡配合装人托圈的耳轴座中，再用螺栓和圆销连接、固定，以防止耳轴与孔发生相对转动和轴再用螺栓和圆销连接、固定，以防止耳轴与孔发生相对转动和轴向移动。这种连接方式连接件较多，而且耳轴需要一个法兰，从向移动。这种连接方式连接件较多，而且耳轴需要一个法兰，从而增加了耳轴的制造难度。而增加了耳轴的制造难度。静配合连接如图静配合连接如图b。耳轴有过盈尺寸，装配时用液体氮将耳。耳轴有过盈尺寸，装配时用液体氮将耳轴冷缩后插人耳轴座中，或把耳轴孔加热膨胀，将耳轴在常温下轴冷缩后插人耳轴座中，或把耳轴孔加热膨胀，将耳轴在常温下装人耳轴孔中。为了防止耳轴与耳轴孔产生转动和轴向移动，传装人耳轴孔中。为了防止耳轴与耳轴孔产生转动和轴向移动，传动侧耳轴的配合面应拧人精制螺钉，游动侧采用带小台肩的耳轴。动侧耳轴的配合面应拧人精制螺钉，游动侧采用带小台肩的耳轴。托圈与耳轴托圈与耳轴v 耳轴与托圈直接焊接连接如图耳轴与托圈直接焊接连接如图c。这种结构没有耳轴座和连接。这种结构没有耳轴座和连接件，结构简单，重量轻，加工量少。制造时先将耳轴与耳轴板用件，结构简单，重量轻，加工量少。制造时先将耳轴与耳轴板用双面环形焊缝焊接，然后将耳轴板与托圈腹板用单面焊缝焊接。双面环形焊缝焊接，然后将耳轴板与托圈腹板用单面焊缝焊接。但制造时要特别注意保证两耳轴的平行度和同心度。但制造时要特别注意保证两耳轴的平行度和同心度。托圈与耳轴托圈与耳轴托圈与耳轴托圈与耳轴v 炉体与托圈的连接装置炉体与托圈的连接装置 炉体与托圈之间的连接装置应能满足下述要求：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）保证转炉在所有的位置时，都能安全地支承全部工作负荷；作负荷；（2）为转炉炉体传递足够的转矩；）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，）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导使其对炉壳产生的限制力最小导（4）能使载荷在支承系统中均匀分布；）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）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，）结构简单，工作安全可靠易于安装、调整和维护，而且