氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐是一種通過(guò)頂部吹氧進(jìn)行煉鋼的轉(zhuǎn)爐。其主要組成部分包括轉(zhuǎn)爐爐體及傾動(dòng)系統(tǒng)、氧槍及供氧系統(tǒng)。其中，氧槍的設(shè)計(jì)能夠確保提供超音速的氧氣流量。
設(shè)備構(gòu)造
轉(zhuǎn)爐爐體
轉(zhuǎn)爐爐體由鋼板焊接而成，內(nèi)部襯砌有堿性耐火材料。這些耐火材料的選擇因國(guó)家資源差異而異，主要包括含有較高鎂的白云石磚以及具有高純度、高密度、高強(qiáng)度特性的鎂碳磚。爐體的托圈承擔(dān)著支撐爐體并傳遞傾動(dòng)力矩的功能。托圈的斷面呈現(xiàn)矩形形狀，中央焊接有豎直的帶孔筋板，以增強(qiáng)托圈的剛性。轉(zhuǎn)爐的耳軸設(shè)置于托圈兩側(cè)，耳軸通過(guò)軸承支撐并在齒輪驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過(guò)托圈實(shí)現(xiàn)爐體的傾斜運(yùn)動(dòng)。傾動(dòng)機(jī)構(gòu)作為使?fàn)t體能夠傾斜的機(jī)械設(shè)備，用于執(zhí)行兌鐵水、添加廢鋼、采樣、出鋼和排渣等一系列工藝操作。該機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)允許爐體正反旋轉(zhuǎn)達(dá)360°。
爐殼
轉(zhuǎn)爐爐型指的是爐殼砌襯后形成的轉(zhuǎn)爐內(nèi)腔輪廓。爐型的最高點(diǎn)被稱為爐口，向下依次分為爐帽、爐身和爐底三個(gè)部分。爐帽有兩種形式，分別為正口式和偏口式。正口式爐帽為對(duì)稱的截錐形，這種設(shè)計(jì)便于兌鐵水和出鋼分別在兩側(cè)進(jìn)行，有助于減少爐襯的侵蝕，因此多數(shù)轉(zhuǎn)爐采用了正口式爐帽。爐身為直圓筒形，爐底則呈現(xiàn)出球缺狀。轉(zhuǎn)爐爐型的基本參數(shù)包括爐容比和高寬比。爐容比定義為爐型空間總體積與金屬料裝載量之間的比例，通常約為每立方米鋼水對(duì)應(yīng)1米3的空間體積。這一設(shè)計(jì)旨在留有足夠的空間容納泡沫渣，防止噴濺的發(fā)生。然而，過(guò)高的爐容比會(huì)導(dǎo)致設(shè)備投資的增加。高寬比則是爐型總高度與爐身直徑的比例。隨著轉(zhuǎn)爐容量的擴(kuò)大，早期的趨勢(shì)是降低高寬比，即讓爐子變得矮胖。但是，這會(huì)使兩個(gè)耳軸間的距離變大，并且可能導(dǎo)致耳軸中心線的彎曲程度增加，因此對(duì)于非常大型的轉(zhuǎn)爐來(lái)說(shuō)，高寬比又開(kāi)始趨于增加。根據(jù)高寬比和爐容量可以確定熔池的深度和面積。
耳軸和托圈
耳軸和托圈不僅要承受爐體（包括爐襯）和金屬料的重量，還在傾動(dòng)時(shí)承受巨大的扭矩。爐體的熱膨脹還會(huì)對(duì)托圈產(chǎn)生熱應(yīng)力。隨著爐子尺寸的增大，其所受的力也隨之增大，所產(chǎn)生的應(yīng)力也會(huì)變得更加復(fù)雜。大型轉(zhuǎn)爐的兩耳軸間距較大，耳軸和托圈的彎曲變形可能會(huì)導(dǎo)致減速器內(nèi)的齒輪嚙合不良，從而加劇磨損。因此，大型轉(zhuǎn)爐通常采用懸掛式減速系統(tǒng)，即將減速器甚至包括電動(dòng)機(jī)全部懸掛在耳軸上。這樣一來(lái)，無(wú)論耳軸中心線如何變形，減速器和耳軸都能始終保持垂直的關(guān)系。
傾動(dòng)電動(dòng)機(jī)和減速器
這些部件的設(shè)計(jì)是根據(jù)傾動(dòng)力矩的大小來(lái)進(jìn)行的。轉(zhuǎn)爐的傾動(dòng)力矩可分為三部分：一是爐殼和爐襯自身重量引起的力矩，稱為空爐力矩；二是爐內(nèi)液態(tài)金屬引起的力矩，稱為鐵水力矩；三是轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)系統(tǒng)和耳軸之間摩擦力矩。力矩的大小取決于重心和耳軸的位置。空爐的重心固定，而鐵水的重心在爐子轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)爐子轉(zhuǎn)至出鋼位置時(shí)，空爐重心和鐵水重心分別位于耳軸的兩側(cè)，此時(shí)空爐力矩和鐵水力矩的方向相反。如果耳軸的位置靠近空爐重心，則可能出現(xiàn)鐵水力矩超過(guò)空爐力矩的情況。在這種情況下，如果傾動(dòng)機(jī)械的制動(dòng)力不足，爐子會(huì)在鐵水力矩的作用下自行下傾，導(dǎo)致鋼水溢出地面，引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。為了避免這種情況，耳軸的位置應(yīng)該始終使空爐力矩大于鐵水力矩。當(dāng)傾動(dòng)機(jī)械出現(xiàn)暫時(shí)故障時(shí)，轉(zhuǎn)爐可以通過(guò)自身的重力自動(dòng)返回垂直狀態(tài)。這種設(shè)計(jì)被稱為全正力矩，而另一種設(shè)計(jì)則被稱為正負(fù)力矩。全正力矩的缺點(diǎn)在于它增加了力矩的最大值，從而加重了傾動(dòng)機(jī)械的負(fù)載和設(shè)備的投資。
附屬設(shè)備
為了保障轉(zhuǎn)爐的正常運(yùn)行，還需要配備一系列附屬設(shè)備，包括加料系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等。這些設(shè)備的具體布置如圖5所示。加料系統(tǒng)由多個(gè)料倉(cāng)和帶式輸送機(jī)組成，負(fù)責(zé)將生石灰、鐵礦石、螢石等多種散裝物料從地下料倉(cāng)運(yùn)送到爐頂上方。在吹煉過(guò)程中，根據(jù)不同工藝的要求，利用電子秤精確計(jì)量后，通過(guò)煙道上的加料口將不同的散裝物料加入轉(zhuǎn)爐。煙氣凈化回收系統(tǒng)包含爐氣的冷卻、除塵和抽吸裝置，用于回收爐氣的物理熱量和化學(xué)熱量，并清除爐氣中的微小粉塵顆粒物。
工作原理
氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的工作原理是通過(guò)頂部的氧槍向爐內(nèi)注入氧氣，同時(shí)加入廢鋼和其他原料，使其在高溫條件下反應(yīng)，最終生產(chǎn)出鋼水。在這個(gè)過(guò)程中，氧氣與廢鋼及其他原料中的碳發(fā)生氧化反應(yīng)，釋放出大量的能量，促進(jìn)其他物質(zhì)的還原和熔融。此外，氧氣還能起到攪拌作用，加速爐內(nèi)物質(zhì)的混合和傳質(zhì)過(guò)程，提高煉鋼效率。
參考資料 >
世界氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展史鋼鐵料耗的計(jì)算知識(shí),都為你們總結(jié)好了.個(gè)人圖書(shū)館.2024-08-15
氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼.中國(guó)大百科全書(shū).2024-08-15
轉(zhuǎn)爐.個(gè)人圖書(shū)館.2024-08-15