转炉炼钢设备与工艺.ppt

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1、炼钢技术设备与工艺,提 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,根据所炼钢种的要求把生铁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。简单地说，是对生铁降碳、去硫、磷、调硅、锰含量的过程。这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。反应生成的一氧化碳很容易从铁水排至炉气中 而被除掉。生成的二氧化硅、氧化锰、氧化亚 铁互相作用成为炉渣浮在钢水面上。化学反应主要有：2FeO+Si 2Fe+SiO2 FeO+Mn Fe+M

2、nO,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(CaO)，可以去除硫、磷：2P+5FeO+3CaO 5Fe+Ca2(PO4)2(入渣)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。故炼钢的最后阶段必须加入脱氧剂(例如锰铁、硅铁和铝等)，以除去钢液中多余的氧：MnFeO MnOFe Si2FeO SiO22Fe Al3FeO Al2O33Fe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。,炼钢方法,炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢

3、(可搭用钢铁料的2050的废钢)，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。但冶炼时间长，已被淘汰。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(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。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金钢。,炼钢方法的发展演变,转炉炼钢车间设备组成,氧气顶吹转炉总图,转炉系统设备

4、,炉型 炉壳 炉体支撑 转炉倾动机构,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着工艺操作、炉衬寿命、钢的产量与质量以及转炉的生产率.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；(3）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。,转炉炉型,炉型类型：按金属熔池形状的不同，转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥型三种，,转炉炉型,A 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

5、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。大型转炉多采用这种炉型,转炉炉型,B 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 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）。但世界上已有的大型转炉多采用筒球型。,转炉炉型,C 截锥型 截锥型熔池

6、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。,转炉炉型主要参数的确定,转炉的公称容量 炉型主要参数 炉容比 高宽比 炉型

7、主要尺寸 熔池部分尺寸 炉身部分尺寸 炉帽部分尺寸 出钢口部分尺寸 炉衬部分,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；（2）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,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 锭）量 出钢量装人量/金属消耗系数 装人量出钢量*金属消耗系数 金属消耗系数：指吹炼1t

8、 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1.1 一1.2 之间,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、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，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。,炉容比,选择炉容比时应考虑以下因素：（1）铁水比、铁

9、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（2）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。（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 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0.9 1.05。,高宽比,高宽比是指转炉总高（H总）与炉壳外径（D 壳）之比是决定转炉形状的另一

10、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，H总和D壳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。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1.35 1.65 的范围内选取，小转炉取上限，大转炉取下限,炉型主要尺寸的确定,h2一球缺高

11、度；H0一熔池深度；H身一炉身高度；H帽一炉帽高度；H内一转炉有效高度；H总一转炉总高D一熔池直径；D壳一炉壳外径；d一炉口内径；D出一出钢日直径；一炉帽倾角,筒球型氧气顶吹转炉主要尺寸,炉型主要尺寸的确定,熔池直径（D）：转炉熔池在平静状态时金属液面的直径。计算方法：推荐经验公式：D：熔池直径，m G：新炉金属装入量，t t:吹氧时间，min K：比例系数，可参考下表：50t以下：1.852.10 50120t:1.751.85 200t:1.551.60 250t以上：1.501.55,炉型主要尺寸的确定,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、技术经济指标较好的炉

12、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。,炉型主要尺寸的确定,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，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30 一300t 转炉实际尺寸统计的结果得出下面计算公式：T：炉子容量，t,炉型主要尺寸的确定,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。计算方法：a）筒球形熔池 b）锥球形熔池 c）截锥形熔池,炉型主要尺寸

13、的确定,b)筒球形熔池：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R为熔池直径的1.11.25倍。国外大于200t转炉为0.81.0倍。当R=1.1D时，金属熔池的体积为：因此：熔池深度为：,炉型主要尺寸的确定,b)锥球形熔池：由倒锥台和球缺体两部分组成。据统计，球缺体曲率半径R=1.1D，球缺体高h2=0.09D，倒锥台地面直径d1=(0.8950.92）D。熔池体积为：熔池深度为：,炉型主要尺寸的确定,c)截锥形熔池：,熔池体积为：熔池深度为：,炉型主要尺寸的确定,炉帽倾角（）：一般取60680，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；

14、但倾角过大，将导致锥体部分过高，出钢时容易从炉口下渣。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；大转炉取下限，小转炉取上限,炉型主要尺寸的确定,炉帽高度（H帽）：炉帽的总高度是截锥体高度（H 锥与炉口直线段高度H直）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，其高度H直一般为300400 mm。炉帽高度的计算公式如下：炉帽容积为：,炉型主要尺寸的确定,炉身高度（H身）：转炉熔池面以上、炉帽以下的圆柱体部分称为炉身。炉身直径就是熔池直径 计算方法：,V总：转炉的有效容积，根据转炉吨位和选

15、定的炉容比确定，m3V帽，V身，V熔：炉帽、炉身、金属熔池的容积，m3H身：炉身高度，m,炉型主要尺寸的确定,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。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。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,（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；修砌和

16、开启出钢口方便。出钢口角度一般为15 250，国外不少转炉采用O0（3）出钢口直径。出钢口直径可按下列经验公式计算：d 出 出钢口直径，cm；T 转炉的炉容量，t。,炉型主要尺寸的确定,炉衬：组成：一般由工作层、填充层和永久层所构成 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，一定的化学稳定性和耐急冷急热等性能,炉型主要尺寸的确定,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.其主要作用为：减轻内衬膨胀时对金属炉壳产生的

17、挤压作用，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。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,l 一水冷炉口；2 一锥形炉帽；3一出钢口；4一护板；5,9一上、下卡板；6,8一上、下卡板槽，7 一斜块；1 0一圆柱形炉身；11 一销钉和斜楔；12一可拆卸活动炉底,炉壳,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。组成：炉帽，炉身，炉底 制做及要求：各部分用普通锅炉钢板或低合金钢板成形后，再焊成整体。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。为了适应转炉高温

18、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。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。炉壳各部位钢板的厚度可根据经验选定,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30t 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.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

19、口结清，而且即使结渣也较易清理.,炉帽,水冷炉口有水箱式和埋管式两种结构 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缝钢管，使焊缝减少对防止漏水是有效的 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，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 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。

20、,炉帽,水箱式 埋管式,炉身,炉身一般为圆筒形。是整个转炉炉壳受力最大的部分。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动力矩 用于炉身的钢板要比炉帽和炉底适当厚些 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，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）,炉身,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。例如有的厂家100t 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19

21、76 年投产至今，炉壳基本上没有较大的变形，仍在服役。,炉底,炉底部分有截锥型和球缺型两种。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。炉底部分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。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。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，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）,炉体支撑系统,炉体支承系统包括：支承炉体的托圈 炉体和托圈的连接装

22、置 支承托圈的耳轴、耳轴轴承和轴承座等。托圈与耳轴联接并通过耳轴坐落在轴承座上 转炉则坐落在托圈上。转炉炉体的全部重量通过支承系统传递到基础上 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。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求,托圈与耳轴,托圈的结构如图所示。它是断面为

23、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。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1/3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（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（钢板焊接或铸件）,托圈与耳轴,剖分式托圈示意图,托圈与耳轴,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

24、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，耳轴应有足够的强度和刚度 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3600，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，耳轴要做成空心的。,托圈与耳轴,托圈与耳抽的连接 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，如图所示。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，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，从而增加了耳轴的制造难度。静配合连接如图b。耳轴有过盈尺寸，装配时用液体

25、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。,托圈与耳轴,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。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,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：（1）保证转炉在所有的位置时，都能安全地支承全部工作负荷；（2）为转炉炉体传递足够的转矩；（3）能够调节由于

26、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（4）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（6）结构简单，工作安全可靠易于安装、调整和维护，而且经济。,托圈与耳轴,托圈与耳轴,目前已在转炉上应用的支承系统大致有以下几类。a 悬挂支承盘连接装置，如图属三支点连接结构，位于两个耳轴位置的支点是基本承重支点，而在出钢口对侧，位于托圈下部与炉壳相连接的支点是一个倾动支承点 两个承重支点主要由支承盘5 和托环6 构成，托环6 通过星形筋板2 焊接在炉壳上，支承盘5 装在托环内，它们不同心，有约10 mm的间隙。在倾动支承点装有倾动支承器8，在与倾动

27、支承器同一水平轴线的炉体另一侧装有导向装置7，与倾动支承器构成了防止炉体沿耳轴方向窜动的定位装置 悬挂支承盘连接装置的主要特征是炉体处于任何倾动位置，都始终保持托环与支承盘顶部的线接触支承。同时在倾动过程中炉壳上的托环始终沿托圈上的支承盘滚动。所以这种连接装置倾动过程平稳没有冲击。此外，结构也比较简单，便于决速拆换炉体。,托圈与耳轴,托圈与耳轴,b 夹持器连接装置 夹持器连接装置的基本结构是沿炉壳圆周装有若干组上、下托架，并用它们夹住托圈的顶面和底部，通过接触面把炉体的负荷传给托圈。当炉壳和托圈因温差而出现热变形时，可自由地沿其接触面相对位移。图为双面斜垫板托架夹持器的典型结构。它由四组夹持器

28、组成。两耳轴部位的两组夹持器R1、R2为支承夹持器，用于支承炉体和炉内液体等的全部重量位于装料侧托圈中部的夹持器R3为倾动夹持器，转炉倾动时主要通过它来传递倾动力矩。靠出钢口的一组夹持器R4为导向夹持器，它不传递力只起导向作用每组夹持器均有上、下托架，托架与托圈之间有一组支承斜垫板。炉体通过上、下托架和斜垫板夹住托圈，借以支承其重量。暑这种双面斜垫板托架夹持器的连接装置基本满足了转炉的工作要求，但其结构复杂，加工量大安装调整比较困难,托圈与耳轴,托圈与耳轴,图为平面卡板夹持器。它一般由4 10 组夹持器将炉壳固定在托圈上，其中有一对布置在耳轴轴线上以便炉体倾转到水平位置时承受载荷。每组夹持器的

29、上、下卡板用螺栓成对地固定在炉壳上，利用焊在托圈上的卡座将上、下长板伸出的底板卡在托圈的上、下盖板上。底板和卡座的两平面间和侧面均有垫板3，垫板磨损可以更换。托圈下盖板与下卡板的底板之间留有一定的间隙这样夹持器本体可以在两卡座间滑动使炉壳在径向和轴向的胀缩均不受限制。,托圈与耳轴,托圈与耳轴,C 薄带连接装置（如图所示）：采用多层挠性薄钢带作为炉体与托圈的连接件。组成及其原理：两侧耳轴的下方沿炉壳圆周各装有五组多层薄钢带，钢带的下端借螺钉固定在炉壳的下部，钢带的上端固定在托圈的下部。托圈上部耳轴处装有辅助支承装置。炉体直立时，炉体被托在多层薄钢带组成的托笼中；炉体倾动时，主要靠距耳轴轴线最远位

30、置的钢带组来传递扭矩 炉体倒置时，炉体重量由钢带和托圈上部的辅助支承装置来平衡。托圈上部在两耳轴位置的辅助支承除了在倾动和炉体倒置时承受一定力外，主要用于炉体对托圈的定位。特点：将炉壳上的主要承重点放在了托圈下部炉壳温度较低的部位，以消除炉壳与托圈间热膨胀的影响，减少炉壳连接处的热应力。同时由于采用了多层挠性薄钢带做连接件，它能适应炉壳与托圈受热变形所产生的相对位移，还可以减缓连接件在炉壳、托圈连接处引起的局部应力,耳轴轴承座,转炉耳轴轴承：支承炉壳、炉衬、金属液和炉渣全部重量的部件。负荷大、转速慢、温度高、工作条件十分恶劣。分类：滑动轴承，球面调心滑动轴承、滚动轴承三种类型 滑动轴承便于制造

31、、安装，所以小型转炉上用得较多。但这种轴承无自动调心作用，托圈变形后磨损很快。球面调心滑动轴承是滑动轴承改进后的结构，磨损有所减少。为有效地克服滑动轴承磨损快、磨损大的缺点，在大中型转炉上普偏采用了滚动轴承采用自动调心双列圆柱滚子轴承，能补偿耳轴由于托圈翘曲和制造安装不准确而引起的不同心度和不平行度。该轴承结构如图所示,耳轴轴承座,为了适应托圈的膨胀，驱动端的耳轴轴承设计为固定的，而另一端则设计成为可沿轴向移动的自由端,为了防止脏物进人轴承内部，轴承外壳采取双层或多层密封装置，这对于滚动轴承尤其重要,转炉倾动机构,工作特点：（l）减速比大。转炉的工作对象是高温的液体金属，在兑铁水、出钢等项操作

32、时要求炉体能平稳地倾动和准确地停位。因此，炉子采取很低的倾动速度，一般为0.11.5r/min。为此倾动机构必须具有很高的减速比，通常为7001000，甚至数千。（2）倾动力矩大。转炉炉体的自重很大，再加装料重量等整个被倾转部分的重量达到上百吨或上千吨。如炉容量为350t 的转炉，其总重达1450 多吨。使这样大重量的转炉倾转，需要很大的倾动力矩。,转炉倾动机构,（3）启动、制动颇繁，承受的动载荷较大。转炉的冶炼周期最长为40 min 左右。在整个冶炼周期中，要完成加废钢、兑铁水、取样、测温、出钢、出渣、补炉等一系列操作，这些都涉及到转炉的启、制动如原料中硅、磷含量高，吹炼过程中倒渣次数增加，

33、则启、制动操作就更加频繁。另外，倾动机构除承受基本静载荷的作用外，还要承受由于启动、制动等引起的动载荷。这种动载荷在炉口刮渣操作时其数值甚至达到静载荷的两倍以上。（4）倾动机构工作在高温、多渣尘的环境中，工作条件十分恶劣,转炉倾动机构,对倾动机构的要求：根据转炉倾动机构的工作特点和操作工艺的需要，倾动机构应满足以下要求：（1）在整个生产过程中，必须满足工艺的需要。应能使炉体正反转动3600，并能平稳而又准确地停在任一倾角位置上，以满足兑铁水、加废钢、取样、测温、出钢、倒渣、补炉等各项工艺操作的要求。并且要与氧枪、副枪、炉下钢包车、烟罩等设备联锁。（2）根据吹炼工艺的要求，转炉应具有两种以上的倾

34、动速度。转炉在出钢、倒渣、人工测温取样时，要平稳缓慢地倾动以避免钢、渣猛烈晃动甚至溅出炉口。当转炉空炉，或从水平位置摇直，或刚从垂直位置摇下时，均可用较高的倾动速度，以减少辅助时间。在接近预定位置时，采用低速倾动，以便停位准确并使炉液平稳。一般小于3Ot 的转炉可以不调速，倾动转速为07r/min:50 一100t 转炉可采用两级转速，,转炉倾动机构,低速为0.2r/min，高速为0.8r/min；大于150t 的转炉可无级调速，转速在0.151.5r/min。（3）在生产过程中，倾动机构必须能安全可靠地运转。不应发生电动机、齿轮及轴、制动器等设备事故，即使部分设备发生故障，也应有备用能力继续

35、工作，直到本炉钢冶炼结束（4）倾动机构对载荷的变化和结构的变形应有较好的适应性。当托圈产生挠曲变形而引起耳轴轴线出现一定程度的偏斜时仍能保持各传动齿轮的正常啮合，同时，还应具有减缓动载荷和冲击载荷的性能（5）结构紧凑，重量轻，机械效率高，安装、维修方便,转炉倾动机构,转炉倾动机构的奥型 转炉倾动机构随着氧气转炉炼钢生产的发展也在不断地发展和完善，出现了各种形式的倾动机构。倾动机构一般由电动机、制动器、一级减速器和末级减速器组成。就其传动设备安装位置或驱动方式的不同，可分为如下种类：A 落地式倾动机构B 半悬挂式倾动机构C 全悬挂式倾动机构D 液压传动的倾动机构,转炉倾动机构,A 落地式倾动机构

36、 落地式倾动机构是指转炉耳轴上 装有大齿轮，而所有其他传动件都装在另外的基础上，或所有的传动件（包括大齿轮在内）都安装在另外的基础上。这种倾动机械结构简单，便于加工制造和装配维修。,转炉倾动机构,下图是我国小型转炉采用的落地式倾动机构。这种传动型式，当耳轴轴承磨损后大齿轮下沉，或是托圈变形耳轴向上翘曲时，都会影响大、小齿轮的正常啮合传动。此外，大齿轮系开式齿轮，易落入灰砂磨损严重，寿命短。小型转炉的倾动机构多采用蜗轮蜗杆传动，其优点是速比大、体积小、设备轻、有反向自锁作用，可以避免在倾动过程中因电动机失灵而发生转炉自动翻转的危险，同时可以使用比较便宜的高速电动机；缺点是功率损失大效率低。,转炉

37、倾动机构,大型转炉则采用全齿轮减速机，以减少功率损失。下图为我国某厂150t 转炉采用全齿轮传动的落地式倾动机构为了克服低速级开式齿轮磨损较快的缺点，将开式齿轮放人箱体中，成为主减速器。该减速器安装在基础上。大齿轮轴与耳轴之间用齿形联轴器连接因为齿形联轴器允许两轴之间有一定的角度偏差和位移偏差，因此可以部分克服因耳轴下沉和翘曲而引起的齿轮啮合不良。,转炉倾动机构,为了使转炉获得多级转速，采用了直流电动机，此外考虑倾动力矩较大，采用了两台分减速器和两台电动机。下图为多级行星齿轮落地式倾动机构，它具有传动速比大结构尺寸小传动效率较高的特点,转炉倾动机构,B 半悬挂式倾动机构 半悬挂式倾动机构是在转

38、炉耳轴上装有一个悬挂减速器而其余的电动机、减速器等都安装在另外的基础上悬挂减速器的小齿轮通过万向联轴器或齿形联轴器与落地减速器相连接。下图为某厂30t 转炉半悬挂式倾动机构这种结构，当托圈和耳轴受热、受载而变形翘曲时，悬挂减速器随之位移，其中的大小人字齿轮仍能正常啮合传动，消除了落地式倾动机构的弱点,转炉倾动机构,C 全悬挂式倾动机构 全悬挂式倾动机构，如下图所示，是把转炉传动的二次减速器的大齿轮悬挂在转炉耳轴上，而电动机、制动器一级减速器都装在悬挂大齿轮的箱体上。这种机构一般都采用多电动机、多初级减速器的多点啮合传动消除了以往倾动设备中齿轮位移啮合不良的现象。此外它还装有防止箱体旋转并起缓振

39、作用的抗扭装置，可使转炉平稳地启动、制动和变速而且这种抗扭装置能够决速装卸以适应检修的需要。,转炉倾动机构,全悬挂式倾动机构具有结构紧凑、重量轻、占地面积小、运转安全可靠、工作性能好的特点。但由于增加了啮合点，加工调整和对轴承质量的要求都较高。这种倾动机构多为大型转炉所采用。我国上海宝钢的300t、首钢的210t 转炉均采用了全悬挂式倾动机构,转炉倾动机构,D 液压传动的倾动机构 目前一些先进的转炉已采用液压传动的倾动机构 液压传动的突出特点是：适于低速、重载的场合不泊过载和阻塞；可以无级调速，结构简单、重量轻、体积小。因此液压传动对转炉的倾动机构有很强的适用性。但液压传动也存在加工精度要求高

40、，加工木精确时容易引起漏油的缺陷。下图是一种液压倾动转炉的工作原理图。变量油泵1 经滤油器2 将油液从油箱3 中泵出，经单向阀4、电液换向阀5、油管6 送入工作油缸8，使活塞杆9 上升，推动齿条10、耳轴上的齿轮11，使转炉炉体12 倾动。工作油缸8 与回程油缸13 固定在横梁14上，当换向阀5 换向后油液经油管7 进人回程油箱13（此时，工作缸中的油液经换向阀流回油箱），通过活塞杆15，活动横梁16 将齿条10 下拉，使转炉恢复原位除了上述具有齿条传动的液压倾动机构外，也可用液压马达完成转炉的倾动,转炉倾动机构,原材料供应系统设备,铁水供应 废钢供应 散装料供应 铁合金供应,铁水供应,供应方

41、式：混铁炉 混铁车 铁水罐直接热装,混铁炉供应方式,早期的供应方式，主要是缓冲高炉转炉之间成分、温度、物流量的不平衡 一般容量：300t、600t、1300t 相当转炉容量的1520倍 贮存时间：810小时 缺点：倒铁次数多 能量损失大 影响环境 铁损大 流程操作复杂 现代钢铁生产流程不提倡。,混铁车供应方式,取代混铁炉 一般容量为转炉的整数倍，我国最大260t、300t。国外最大600t 组成：罐体、罐体支撑机构、倾翻机构、车体 缺点：倒铁次数多 能量损失大 影响环境 铁损大 流程操作复杂但相对混铁炉要好得多 现代钢铁生产流程常用。,铁水罐车供应方式,取代混铁车 一般容量与转炉容量相等 流程

42、：优点：设备简单 投资少 温降小 铁损小但对铁水成分、温度和前后物流匹配要求高 提倡现代钢铁生产流程使用。,1,中、小高炉铁水经由受铁罐混铁炉兑铁包后兑入中小转炉 的过程示意图 T铁水温度的升降()；铁水输送、储存、转兑等过程的时间(min)；E外加能源(GJ),铁水供应“界面技术”分类,2,中、小高炉铁水经由受铁罐兑入中小转炉的不同过程示意图T铁水温度的降低()；铁水输送、储存、转兑等过程的时间(min),铁水供应“界面技术”分类,3,中、小高炉中、小转炉间经过铁水脱硫处理的过程示意图T铁水温度降低()；铁水输送、储存、预处理、转兑等过程的时间(min),铁水供应“界面技术”分类,4,大高炉

43、大转炉间铁水经鱼雷罐车转运过程的示意图T铁水温度降低()；铁水输送、储存、预处理、扒渣、转兑等过程时间（min）,铁水供应“界面技术”分类,5,大高炉-大转炉间铁水在鱼雷罐内进行“三脱”处理的转运过程示意图T铁水温度降低()；铁水输送、储存、预处理、扒渣、转兑等过程时间(min),铁水供应“界面技术”分类,6,大高炉大转炉之间铁水分步“三脱”处理的转运过程示意图T铁水温度降低()；铁水输送、储存、预处理、扒渣、转兑等过程时间(min),铁水供应“界面技术”分类,7,大高炉大转炉之间不经鱼雷罐车的分步、分工序铁水“三脱”处理转运过程示意图T铁水温度降低()；铁水输送、储存、预处理、扒渣、转兑等过

44、程时间(min),铁水供应“界面技术”分类,大高炉大转炉之间不经鱼雷罐车快捷的铁水分步、分工序“三脱”处理转运过程示意图T铁水温度的降低()；铁水输送、储存、预处理、扒渣、转兑等过程时间(min),8,铁水供应“界面技术”分类,废钢供应,作用：冷却剂 加入量：1030%加入块度：最长不大于炉口直径的1/3。最大截面积小于炉口面积的1/7。单块重量1502000kg 加入方式：直接用桥吊吊运废钢槽倒入转炉 用废钢加料车装入转炉 加入设备：废钢料槽 废钢加料车,直接用桥吊吊运废钢槽倒入转炉,用普通吊车的主钩和副钩吊起废钢料槽，靠主、副钩的联合动作把废钢加入转炉。这种方式的平台结构和设备都比较简单，

45、废钢吊车与兑铁水吊车可以共用，但一次只能吊起一槽废钢，并且废钢吊车与兑铁水吊车之间的干扰较大。废钢料槽：废钢料槽是钢板焊接的一端开口、底部呈平面的长簸箕状槽。在料槽前部和后部的两侧有两对吊挂轴，供吊车的主、副钩吊挂料槽。,用废钢加料车装入转炉,在炉前平台上专设一条加料线，使加料车可以在炉前平台上来回运动。废钢料槽用吊车事先吊放到废钢加料车上，然后将废钢加料车开到转炉前并倾动转炉，废钢加料车将废钢料槽举起把废钢加人转炉内。这种方式废钢的装入速度较快，并可以避免装废钢与兑铁水吊车之间的干扰但平台结构复杂 废钢加料车在国内曾出现两种类型。一种是单斗废钢料槽地上加料机，废钢料槽的托架被支承在两对平行的

46、铰链机构的轴上，用千斤顶的机械运动，使料槽倾翻并退至原位，另一种是双斗废钢料槽加料车是用液压操纵倾翻机构动作的,用废钢加料车装入转炉,散装料供应,散装料种类：造渣材料、补炉材料、冷却剂，包括石灰、萤石、白云石、铁矿石、氧化铁皮、焦炭等。供应特点：种类多、批量小、批数多 供应要求：迅速、准确、及时、设备可靠 组成：车间外部供应：外部运输工具运输至原料间 车间内部供应：各种提升运输装置运输至主厂房内的供料系统设备中,散装料供应,散装料供应系统组成：贮存、运送、称量、加料。散装料供应方式：全胶带上料系统 固定胶带和管式振动输送机上料系统 斗式提升机配合胶带或管式输送机上料系统 散装料供应系统设备：地

47、下料仓 高位料仓 给料、称量和加料设备 运输机械设备,全胶带上料系统,全胶带上料系统,作业流程：地下（或地面）料仓一固定胶带运输机一转运漏斗可逆式胶带运输机一高位料仓一分散称量漏斗一电磁振动给料器一汇集胶带运输机一汇集料斗一转炉。系统特点：运输能力大上料速度决而民可靠，能够进行连续作业，有利于自动化；但它的占地面积大投资多上料和配料时有粉尘外逸现象。适用于30t 以上的转炉车间。,固定胶带和管式振动输送机上料系统,与全胶带上料方式基本相同。不同的是以管式振动输送机代替可逆胶带运输机，配料时灰尘外逸情况大大改善，车间劳动条件好。适用于大、中型氧气转炉车间。,斗式提升机配合胶带或管式输送机上料系统

48、,这种上料方式是将垂直提升与胶带运输结合起来，用翻斗车将散状材料运输到主厂房外侧，通过斗式提升机（有单斗和多斗两种）将料从地面提升到高位料仓以上，再用胶带运输、布料小车、可逆胶带或管式振动输送机把料卸入高位料仓。这种上料方式减少了占地面积和设备投资，简化了供料流程，但是供料能力比固定胶带运输机小，且不连续，可靠性差。一般用于中小型氧气转炉车间,地下料仓,作用：贮存和转运散装料 设置形式：靠近主厂房，分地上式、地下式和半地下式三种。采用地下式较多，便于采用底开车或翻斗汽车卸料 贮存量：取决于吨钢消耗量、日产量、贮存天数。贮存天数：依据材料性质、产地远近、购买方便程度等去提起情况定。矿石、萤石一般

49、1030天。石灰一般为23天,高位料仓,作用：临时贮料，以满足转炉随时用料的需要 种类：按散装料种类分：石灰、白云石、萤石、氧化铁皮、铁矿石、焦炭，贮存量要求能供应24小时用量。石灰用量大，所以一般大中型转炉设置两个以上石灰料仓。用量少的料仓设置一个或两个转炉共用一个。这样，高位料仓的个数一般为510个。按布置方式分：共用料仓 单独用料仓 部分共用料仓,共用料仓,两座转炉共用一组料仓，如图所示。其优点是料仓数目少，停炉后料仓中剩余石灰的处理方便。缺点是称量及下部给料器的作业频率太高出现临时故障时会影响生产,单独用料仓,每个转炉各有自己的专用料仓，如图所示。主要优点是使用的可靠性比较高。但料仓数

50、目增加较多停炉后料仓中剩余石灰的处理问题尚未合理解决,部分共用料仓,某些散料的料仓两座转炉共用，某些散料的料仓则单独使用如图所示。这种布置克服了前两种形式的缺点基本上消除高位料仓下部给料器作业负荷过高的缺点，停炉后也便于处理料仓中的剩余石灰。转炉双侧加料能保证成渣决改善了对炉衬侵蚀的不均匀性，但应力求做到炉料下落点在转炉中心部位,给料、称量及加料设备,组成：给料器、称量料斗、汇集料斗、水冷溜槽 在高位料仓出料口处，安装有电磁振动给料器，用以控制给料。电磁振动给料器由电磁振动器和给料槽两部分组成，通过振动使散状料沿给料槽连续而均匀地流向称量料斗 称量料斗是用钢板焊接而成的容器，下面安装有电子秤，