1、第七章第七章 氧气转炉炼钢氧气转炉炼钢7.2 转炉设备转炉设备l 转炉炼钢：转炉炼钢：转炉、转炉倾动机构、供料系统、供氧系统转炉、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、渣罐及台车烟气净化与回收系统、钢包及钢包回转台、渣罐及台车l 钢包及钢包台车：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。送到不同的加工、处理地点。l 渣罐及台车：渣罐及台车：渣罐用于盛装热炉渣；钢渣台车将热炉渣运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。送到不同的加工、处理地点。7.2.1 转炉炉体及转炉倾
2、动系统转炉炉体及转炉倾动系统7.2.2 转炉供料设备转炉供料设备7.2.3 转炉供氧设备转炉供氧设备7.2.4 转炉烟气净化与回收设备转炉烟气净化与回收设备7.2.1 转炉炉体及转炉倾动系统转炉炉体及转炉倾动系统 转炉炉体包括：转炉炉体包括：炉壳、托圈、耳轴和耳轴轴承座。炉壳、托圈、耳轴和耳轴轴承座。托圈托圈l 作用：作用：是支撑炉体，传递倾动力矩。是支撑炉体，传递倾动力矩。l 大、中型转炉托圈，一般用钢板焊成式结构，可通水冷却。大、中型转炉托圈，一般用钢板焊成式结构，可通水冷却。l 托圈与耳轴连成整体，转炉则坐落在托圈上。托圈与耳轴连成整体，转炉则坐落在托圈上。水冷托圈系统简图水冷托圈系统简
3、图 炉壳：炉壳：由锥形炉帽、圆筒形炉身及球形炉底三部分组成。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。各部分用钢板成型后再焊接成整体。转炉托圈简图转炉托圈简图 耳轴耳轴l 支撑托圈和炉体的载荷，传动扭矩使转炉旋转，耳轴要支撑托圈和炉体的载荷，传动扭矩使转炉旋转，耳轴要求很高的强度和刚度。求很高的强度和刚度。l 耳轴和托圈用法兰盘、螺栓或焊接等方式连接成整体。耳轴和托圈用法兰盘、螺栓或焊接等方式连接成整体。倾动机构倾动机构l 作用：作用：是倾动炉体，以满足兑铁水、加废钢、取样、是倾动炉体，以满足兑铁水、加废钢、取样、出钢和倒渣等操作的要求出钢和倒渣等操作的要求
4、l 要求：要求：在整个生产过程中，满足工艺要求。如以一定的转速连续在整个生产过程中，满足工艺要求。如以一定的转速连续回转回转360，可以停留在任何位置，能与氧枪等有一定连锁，可以停留在任何位置，能与氧枪等有一定连锁要求；要求；安全可靠的运转。即使某一部分发生事故，倾动机械也可安全可靠的运转。即使某一部分发生事故，倾动机械也可继续工作，维持到一炉钢结束；继续工作，维持到一炉钢结束；适应高温、动载荷、扭振的作用，具有较长的寿命。适应高温、动载荷、扭振的作用，具有较长的寿命。l 倾动机构通常有以下几种类型：倾动机构通常有以下几种类型：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
5、采用；全悬挂式：我国大部分大中型转炉都采用此种类型。全悬挂式：我国大部分大中型转炉都采用此种类型。转炉半悬挂式倾动机构转炉半悬挂式倾动机构 300 t 转炉全悬挂装置转炉全悬挂装置 l 金属炉壳内砌筑的耐火材料即为金属炉壳内砌筑的耐火材料即为炉衬炉衬。l 转炉炉衬：转炉炉衬：由工作层、填充层和永久层组成。由工作层、填充层和永久层组成。转炉炉衬转炉炉衬 工作层：工作层：材质采用镁碳砖，其具有良好的耐火度、高温强材质采用镁碳砖，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：工作层和永久层之间，由镁砂和焦油捣打成，厚
6、工作层和永久层之间，由镁砂和焦油捣打成，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。一般用标准镁砖修砌，其厚度砖，修炉时一般不拆除。一般用标准镁砖修砌，其厚度65345mm，炉底永久层要厚些。，炉底永久层要厚些。l 转炉护炉技术转炉护炉技术(溅渣护炉溅渣护炉)l 炉衬寿命：炉衬寿命：炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉炉衬寿命影响转炉的工作时间及生产成本。炉龄是钢厂一重要生产技术指标。龄是钢厂一重要生产技术指标。l 炉衬损坏的原因：炉衬损坏的原因：铁水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷；铁
7、水、废钢及炉渣等的机械碰撞和冲刷；炉渣及钢水的化学侵蚀；炉渣及钢水的化学侵蚀；炉衬自身矿物组成分解引起的层裂；炉衬自身矿物组成分解引起的层裂；急冷急热等因素。急冷急热等因素。l 溅渣护炉是维护炉衬的主要手段；溅渣护炉是维护炉衬的主要手段；l 其基本原理：其基本原理：利用高速氮气射流冲击熔池液面，将利用高速氮气射流冲击熔池液面，将MgO饱饱和的高碱度炉渣喷溅涂敷在炉衬表面，形成一层具有一定耐和的高碱度炉渣喷溅涂敷在炉衬表面，形成一层具有一定耐火度的溅渣层。火度的溅渣层。l 工艺特点：工艺特点：操作简便；操作简便；成本低；成本低；时间短，一般只需时间短，一般只需34min 溅渣均匀覆盖在整个炉膛内
8、壁上，基本上不改变炉膛形溅渣均匀覆盖在整个炉膛内壁上，基本上不改变炉膛形状；状；工人劳动强度低，无环境污染；工人劳动强度低，无环境污染；炉膛温度较稳定，炉衬砖无急冷急热的变化；炉膛温度较稳定，炉衬砖无急冷急热的变化；利于提高钢产量和平衡、协调生产组织。利于提高钢产量和平衡、协调生产组织。转炉炉型及设计参数转炉炉型及设计参数 转炉炉型：转炉炉型：指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状指新砌砖的转炉由耐火材料构成的内部形状尺寸，即为炉膛的几何形状。尺寸，即为炉膛的几何形状。类型：类型：国内外转炉炉型主要有筒球型、锥球型和截锥型。国内外转炉炉型主要有筒球型、锥球型和截锥型。我国推荐用转炉炉型是筒球型
9、和截锥型，容量我国推荐用转炉炉型是筒球型和截锥型，容量100 t 以下的以下的转炉一般采用截锥型活炉底，容量在转炉一般采用截锥型活炉底，容量在150 t 以上的转炉一般以上的转炉一般采用筒球型死炉底。此外，有些炉子也用锥球型和大炉膛转采用筒球型死炉底。此外，有些炉子也用锥球型和大炉膛转炉。转炉炉型目前有从细高向矮胖演变的趋势炉。转炉炉型目前有从细高向矮胖演变的趋势转炉常用炉型图转炉常用炉型图a筒球形；筒球形；b锥球形；锥球形；c截锥形截锥形300吨转炉炉型图吨转炉炉型图转炉主要尺寸转炉主要尺寸l 概念：概念：是指转炉工作容积是指转炉工作容积(新炉炉膛容积新炉炉膛容积)V与转炉公称容与转炉公称容
10、量量T之比，之比，m3/t。l 转炉公称容量转炉公称容量(T):一般以炉子平均出钢量表示，也可用平一般以炉子平均出钢量表示，也可用平均装入量表示。均装入量表示。l 炉容比过大，投资增加；炉容比过大，投资增加；炉容比过小，会喷溅及对炉衬的冲刷加剧，使提高供氧强炉容比过小，会喷溅及对炉衬的冲刷加剧，使提高供氧强度受到限制，不利于提高生产率。度受到限制，不利于提高生产率。l 大型转炉的炉容比一般在大型转炉的炉容比一般在0.91.05 m3/t之间，而小型转之间，而小型转炉的炉容比在炉的炉容比在0.8 m3/t左右。左右。l 概念：概念：是指转炉腔内的自由空间的高度是指转炉腔内的自由空间的高度(单位单
11、位m)与熔池直径与熔池直径(单位单位m)之比。之比。l 高径比一般为高径比一般为0.8-1.8；l 作用：作用：决定转炉氧枪的吹炼强度，冶炼时间等；同时影响溅决定转炉氧枪的吹炼强度，冶炼时间等；同时影响溅渣的好坏；决定氧枪喷头的设计参数，如喷头的射流角等。渣的好坏；决定氧枪喷头的设计参数，如喷头的射流角等。7.2.2 转炉供料设备转炉供料设备l 供料设备包括：供料设备包括：铁水、废钢、铁合金和散状材料铁水、废钢、铁合金和散状材料(熔剂熔剂)供供料设备等料设备等 铁水供应设备铁水供应设备l 主要有三种：主要有三种：高炉高炉铁水罐车铁水罐车混铁炉混铁炉铁水罐铁水罐称量称量转炉。转炉。高炉高炉混铁车
12、混铁车铁水罐铁水罐称量称量转炉。转炉。高炉高炉铁水罐车铁水罐车铁水罐铁水罐称量称量转炉。转炉。l 混铁炉：混铁炉：是铁水的中间贮存设备，以协调高炉与转炉之间是铁水的中间贮存设备，以协调高炉与转炉之间铁水供求的不一致性，保证供应及时。同时还有均匀不同高铁水供求的不一致性，保证供应及时。同时还有均匀不同高炉和不同时间的铁水。炉和不同时间的铁水。l 混铁车：混铁车：兼有运送和贮存铁水两种作用，实质上是列车式兼有运送和贮存铁水两种作用，实质上是列车式的小型混铁炉的小型混铁炉 废钢装入设备废钢装入设备 用桥式吊车吊挂废钢槽向转炉倒入：用桥式吊车吊挂废钢槽向转炉倒入：用落地式加料机用落地式加料机：铁合金供
13、料设备铁合金供料设备l 组成：组成：由贮存、运送、称量和向钢包加料等由贮存、运送、称量和向钢包加料等l 用途：用途：铁合金用于钢水的脱氧和合金化铁合金用于钢水的脱氧和合金化l 类型：类型：锰铁、硅铁、硅锰铁和铝等。锰铁、硅铁、硅锰铁和铝等。高位料仓铁合金供应方式高位料仓铁合金供应方式平台式料仓铁合金供应方式平台式料仓铁合金供应方式 散装材料设备散装材料设备(熔剂熔剂)l 主要指：主要指：炼钢过程中加入的造渣材料和冷却剂等；炼钢过程中加入的造渣材料和冷却剂等；l 种类：种类：石灰、轻烧白云石和生白云石、萤石石灰、轻烧白云石和生白云石、萤石、矿石和氧矿石和氧化铁皮等；化铁皮等；l 作用：作用：用于
14、炼钢的造渣、保护炉衬和冷却钢水；用于炼钢的造渣、保护炉衬和冷却钢水；l 散装材料供应系统一般由：散装材料供应系统一般由：贮存、运送、称量和向转贮存、运送、称量和向转炉加料等几个环节组成。通过皮带运输机运送到转炉的炉加料等几个环节组成。通过皮带运输机运送到转炉的高位料仓，称量后加入到转炉。高位料仓，称量后加入到转炉。7.2.3 转炉供氧设备转炉供氧设备氧气顶吹转炉炼钢主体设备及氧枪氧气顶吹转炉炼钢主体设备及氧枪l 供氧系统由：供氧系统由：制氧机、加压机、中间储气箱、输氧制氧机、加压机、中间储气箱、输氧管、控制闸阀、测量仪表及喷枪等主要设备组成。管、控制闸阀、测量仪表及喷枪等主要设备组成。氧枪氧枪
15、l 又名喷枪或吹氧管，担负着向熔池吹氧的任务。又名喷枪或吹氧管，担负着向熔池吹氧的任务。l 采用循环水冷却的套管结构；由喷头、枪身及尾部结构所采用循环水冷却的套管结构；由喷头、枪身及尾部结构所组成。组成。喷头：喷头：l 采用紫铜制成，内通高压水强制冷却，均为超音速喷头。采用紫铜制成，内通高压水强制冷却，均为超音速喷头。l 喷头的类型按结构形状，可分为拉瓦尔型、直简型、螺喷头的类型按结构形状，可分为拉瓦尔型、直简型、螺旋型等；按喷孔数目，可分为单孔、三孔和多孔喷头。旋型等；按喷孔数目，可分为单孔、三孔和多孔喷头。l 拉瓦尔喷头是：拉瓦尔喷头是：收缩收缩扩张型喷头，截面最小处为喉口扩张型喷头，截面
16、最小处为喉口 l 工作原理是：工作原理是：高压低速的气流经收缩段时，气流的压力高压低速的气流经收缩段时，气流的压力能转化为动能，使气流获得加速度，当气流到达喉口截面能转化为动能，使气流获得加速度，当气流到达喉口截面时，气流速度达到音速。在扩张段内，气流的压力能除部时，气流速度达到音速。在扩张段内，气流的压力能除部分消耗在气体的膨胀上外，其余部分继续转化为动能，使分消耗在气体的膨胀上外，其余部分继续转化为动能，使气流速度继续增加。在喷头出口处，当气流压力降到与外气流速度继续增加。在喷头出口处，当气流压力降到与外界压力相等时，即获得了远大于音速的气流速度。界压力相等时，即获得了远大于音速的气流速度
17、。l 最常用的为三孔拉瓦尔喷头最常用的为三孔拉瓦尔喷头7.2.4 转炉烟气净化与回收设备转炉烟气净化与回收设备l 通常将炉内原生的气体称为通常将炉内原生的气体称为炉气炉气，炉气出炉口后则称为，炉气出炉口后则称为烟气烟气l 炉气成分：炉气成分：主要主要CO和和CO2，此外，还含有大量的铁和其，此外，还含有大量的铁和其它氧化物粉尘。在进入烟罩与净化系统时，或多或少地吸它氧化物粉尘。在进入烟罩与净化系统时，或多或少地吸入部分空气使入部分空气使CO燃烧，炉气成分等均发生变化。燃烧，炉气成分等均发生变化。转炉烟气的特点：转炉烟气的特点：温度高温度高(14501800,平均平均1500)、气量多、含尘量大
18、，气体具有毒性和爆炸性，直接、气量多、含尘量大，气体具有毒性和爆炸性，直接排放有很大的危害，必须净化、回收。排放有很大的危害，必须净化、回收。氧气顶吹转炉烟气的处理氧气顶吹转炉烟气的处理l 处理般过程包括三部分：处理般过程包括三部分：对含有大量对含有大量CO的高温炉气的处理；的高温炉气的处理；然后对出炉口后的烟气进行收集和冷却；然后对出炉口后的烟气进行收集和冷却；将冷却后的烟气进行净化。将冷却后的烟气进行净化。l 氧气顶吹转炉烟气的净化处理方式主要分两大类：氧气顶吹转炉烟气的净化处理方式主要分两大类：燃烧法：燃烧法：l 原理：原理：即在炉气离开炉口进入烟罩时，使其与大量空气即在炉气离开炉口进入
19、烟罩时，使其与大量空气混合，使炉气中的混合，使炉气中的CO全部燃烧。采用较大的空气过剩系数。全部燃烧。采用较大的空气过剩系数。利用过剩的空气和水冷烟道对烟气冷却，然后进入文氏管湿法利用过剩的空气和水冷烟道对烟气冷却，然后进入文氏管湿法净化系统进一步冷却，最后排入大气。净化系统进一步冷却，最后排入大气。l 特点：特点：这种方法不能回收煤气和余热。炉气的化学热和物理这种方法不能回收煤气和余热。炉气的化学热和物理热全部浪费掉了，而且由于吸入空气量大，进入净化系统的烟热全部浪费掉了，而且由于吸入空气量大，进入净化系统的烟气量大大增加，使设备占地面积大，投资和生产费用比未燃法气量大大增加，使设备占地面积
20、大，投资和生产费用比未燃法高。但因不回收煤气，烟罩结构和净化系统的操作、控制较简高。但因不回收煤气，烟罩结构和净化系统的操作、控制较简单。单。未燃法未燃法l 原理：原理：是在炉气离开炉口进入烟罩时，控制炉口压力或用是在炉气离开炉口进入烟罩时，控制炉口压力或用氮气密封，只使吸入少量空气与炉气混合，仅令其中氮气密封，只使吸入少量空气与炉气混合，仅令其中1020的的CO燃烧。出口后的烟气仍含有燃烧。出口后的烟气仍含有5070的的CO，经，经汽化冷却后被冷却到汽化冷却后被冷却到1000左右，然后进入文氏管湿法净左右，然后进入文氏管湿法净化系统，进一步冷却和净化。净化后称为转炉煤气，经加压化系统，进一步冷却和净化。净化后称为转炉煤气，经加压后使用。后使用。l 特点：特点：此法由于烟气中此法由于烟气中CO含量高，需注意防爆防毒，要含量高，需注意防爆防毒，要求整个除尘系统必须严密，其控制水平也较高。但由于其废求整个除尘系统必须严密，其控制水平也较高。但由于其废气量小，整个冷却、除尘系统设备较小，又可回收大量煤气气量小，整个冷却、除尘系统设备较小，又可回收大量煤气及部分热量，故近年来国内外多采用此法。及部分热量，故近年来国内外多采用此法。300吨氧气转炉煤气回收法吨氧气转炉煤气回收法(OG法法)的工艺流程。的工艺流程。
