桂林优质转炉炉体下段制作

　摘要相比较电炉而言，近十年来，我国转炉炼钢生产流程工艺与装备技术的进步幅度是明显的。而未来，这种生产流程结构不尽合理的现象亦会逐步改变。近年来，我国转炉钢产量占粗钢总产量的比例日益增强，2003年我国转炉钢比为82.4%，到2013年这一比例已增至93%，而近十年来，世界转炉钢与电炉钢比例基本保持在7:3的平均水平，我国与之相比转炉钢比过高。未来我国这种钢铁生产流程结构不尽合理的现象会随着我国资源条件、市场需求变化和绿色低碳环境的需求而逐步改变。相比较而言，近十年来，我国转炉生产流程工艺与装备技术的进步幅度更加明显。1、转炉炼钢技术发展现状目前，转炉炼钢仍是世界上最主要的炼钢方法，其钢产量占世界钢总产量的65%以上。由于我国废钢资源短缺，电力缺乏，电价偏高，因此电炉钢的产量增长受到一定程度的制约，而随着生铁资源的充裕也给转炉钢产量的增长提供了良好条件。因此，转炉钢产量近年来获得了快速增长。2905年我国转炉钢产量为3.14亿吨，到2013年提高到7.65亿吨。随着转炉钢产量的增加，转炉炼钢生产工艺技术也得到迅速发展。转炉炼钢技术进步主要体现在以下几个方面。1.1、转炉装备日趋大型化2001年我国100吨以上大型转炉只有30座，产能为3602万吨。至2013年增长到345座，产能超过5.08亿吨，13年间大型转炉的生产能力增长了14倍。其中300吨转炉从3座增加到11座，产能从678万吨增长到2759万吨以上。从数量上来看，我国现有转炉中以100-199吨的转炉数量最多，而200吨及以上的转炉数量最少，我国仍然保有一定数量的30吨以下的转炉。因此，淘汰落后产能任务艰巨。目前，我国100吨及以上转炉的产能约占全部转炉产能的67.5%。随着淘汰落后产能力度的加大，我国转炉将进一步朝着大型化方向发展。1.2、转炉生产工艺进一步优化提高钢材洁净度是21世纪钢材质量发展的重大技术方向。为提高钢材质量且扩大冶炼钢种，我国大、中型转炉炼钢厂都相继增建了铁水脱硫装置和二次精炼装置。近年来新建的转炉炼钢厂大多配置了铁水脱硫装置，并根据冶炼钢种的要求配置了相应的炉外精炼装置，一般多采用LF精炼，有些转炉炼钢厂还配置了Ⅵ）精炼装置，从而为高附加值钢种的生产提供了有利条件。我国自主设计建设的京唐公司300吨转炉采用了国际上最先进的脱磷炉与脱碳炉分工、联合生产的工艺，京唐公司是国际上最早采用这一先进工艺的300吨转炉大型炼钢厂。经过近两年的技术攻关，脱磷炉生产周期28min，脱碳炉32min；单炉班产炉数从7-8炉次提高至16炉次，转炉生产效率提高1倍，出钢温度平均降低20℃。铁水“三脱”预处理比例达到90%；月平均转炉终点[P]为0.006%，P+S]为150×10-6；和炉外精炼相匹配可稳定生产[P+S50×10-6的高洁净钢。石灰总消耗量从传统流程的50kg/t，下降到24.3kg/t，炼钢总渣量由110kg/t下降到的47kg/t，钢铁料消耗降低9.lkg/t，比传统转炉炼钢成本降低37.39元／t钢，标志着我国大型转炉炼钢技术已接近国际领先水平。

一个转炉有两个氧枪系统：工作氧枪和备用氧枪，这样可以在工作氧枪损毁时立即换上备用氧枪，不致造成冶炼中断。损坏的氧枪拆除后更换转炉及其氧枪系统使得氧另一新氧枪备用。转炉炉体包括炉壳、耳轴和托圈、轴承座等金属结构及倾动机构。炉壳由钢板焊成，内衬砌有碱性耐火材料。各国由于资源不同，所用耐火材料也不同。主要有含Mg较高的白云石砖和高纯度、高密度、高强度的镁碳砖。托圈起着支撑炉体、传递倾动力矩的作用。托圈断面呈矩形，中间焊有直立的带孔筋板，以增加托圈的刚度。转炉托圈两侧设有耳轴，耳轴支撑在轴承上，由齿轮带动，经托圈使炉体倾动。倾动机构是使炉体能倾动的机械设备，以便进行兑铁水、加废钢、取样、出钢和倒渣等工艺操作。倾动机构应能使炉体正反旋转3600°转炉炉型指炉壳砌衬后所形成的转炉内膛轮廓。最上端称为炉口，然后由上到下分为炉帽、炉身和炉底三段。炉帽有正口式和偏口式两种，正口式炉帽为轴心对称的截锥形，这样可使兑铁水和出钢分在两侧进行，有利于炉衬均匀受侵蚀，故大多数转炉都采用正口式炉帽。炉身为直圆筒形，炉底为球缺形。是不同吨位的转炉炉型比较示意图。决定转炉炉型的基本参数是炉容比和高宽比。炉容比是指炉型空间所有容积和金属料装入量之比，一般接近1m3/t钢水的密度是7t/m3。这样，炉子内只有1/7为钢水所占据，其余6/7都是空的，保留这样大的空间是为了容纳泡沫渣(见转炉泡沫渣)，避免喷溅。但过大的炉容比增加设备投资。高宽比是指炉型总高度和炉身直径的比。早期增加转炉容量时降低高宽比，即炉子向矮胖方向发展。但这使得两个耳轴距离加大，并导致耳轴中心线弯曲度增大，所以特别大的炉子高宽比又趋向增加。根据高宽比和炉容量即可确定熔池深度和熔池面积。。

谓转炉炼钢所，就是将铁水、废钢等炼成具有所要求化学成分的钢，并使其具有一定的物理化学性能和力学性能。目前转炉炼钢是世界上最主要的炼钢生产方法。(a)筒球形;(b)锥球形;(c)截锥形转炉的形状主要有筒球型、锥球型和截锥型。转炉炼钢(1)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。(2)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。欧洲生铁含磷量相对偏高的国家，较多采用此种炉型。我国2080吨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(苏联)。但世界上已有的大型转炉多采用筒球型。(3)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30吨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。

转炉炼钢工艺各项指标取决于铁水的化学成分，而对铁水的主要要求是含硫量低（低于0.03%），相应要求较高含硅（0.7%-0.9%）及具有优化造渣所需的锰量（0.8%-1.0%）。炼铁炼钢各阶段脱硫过程理化规律及动力特性分析表明，在动力方面，在铁水中比在钢水中更容易保证脱硫反应，因为在含碳量较高及氧化度较低条件下硫具有更高的活性。然而在高炉炼铁当中很难脱硫，因为在高炉一系列复杂的氧化—还原反应中，深脱硫的各种热动力条件的能量不可避免地会增高硅含量并因此导致石灰及焦炭消耗的增加及产量的下降。因此，生产低硫铁需周密策划工艺，采用含硫最少的炉料及制备高碱度混成渣。在转炉吹炼中脱硫也无效果，因为钢渣系中达不到平衡状态，渣与钢间的硫分配系数因熔池氧化度高及碳含量低，仅为2-7。如此低的硫分配系数使得难以在转炉冶炼中实现深脱硫，并导致炼钢生产在技术及经济上的巨大消耗。无论是在高炉炼铁，还是在转炉炼钢当中都保证不了金属有效脱硫所需的热动力条件，因此进行高炉炼铁及转炉炼钢过程中的深脱硫研究，在技术及经济上都是不可取的。而合理的作法是将脱硫过程从高炉及转炉中分离出来。这就可简化烧结—高炉—转炉生产流程降低生产成本。将脱硫从高炉及转炉中分离出来，使高炉炉外脱硫成为设计大型联合钢厂和重要工艺环节，在冶炼低硅铁的同时不必再为保证转炉中的精炼进行代价很高的高炉炉外脱硅。铁水原始硅含量低还可降低锰含量。在氧气转炉炼钢中锰的作用非常重要，它决定着及早造渣所需的条件并对出钢前终点钢水氧化度起调节作用，长期实践证明，需设法使铁水中锰保持0.8%-1.0%的水平，因而在烧结混合料中必需补充锰，而这就提高了成本。烧结—高炉—转炉各流程锰平衡分析表明，上述锰在高炉里还原、然后在转炉里氧化导致锰原料及锰本身不可弥补的巨大损失，而且还给各生产流程操作增加很多麻烦。在碳含量很低（0.05%-0.07%）条件下停止吹炼时，氧化度的影响如此之大，以致会把锰的最终含量定在极窄范围内，实际上已很少再与铁水原始锰含量相关。在这种条件下，尽管铁水原始锰含量达0.5%-1.2%，但钢的最终锰含量实际上都一样（0.07%-0.11%）。因此在当代转炉炼钢工艺条件下（各炉次都有过吹操作），没必要在烧结混合料中使用含锰原料来提高铁水原始锰含量，更合理的作法是冶炼低锰铁。同时为节约低锰铁在转炉炼钢中脱氧的用量，研究直接采用锰矿石的效果具有重要意义。对众多炉次进行工业平衡计算所得工艺指标的对比表明，冶炼铁水不添加锰矿石，而在转炉炼钢中添加锰矿石，与用含锰1.13%的铁水炼钢，这两种炼钢法相比，前者每吨生铁可节省锰矿石15.3kg.此外，还可减少锰铁1.3kg/t钢、石灰5kg/t，氧气2.17m3/t的耗量，并可大大缩短吹炼时间。铁水中硅、锰含量低及无需脱硫，这些条件会改变造渣机理及动力特性，因为这时石灰消耗下降，渣量减少，渣碱度及氧化度增高。在这样的条件下，渣的精炼功能只限于铁水脱磷。这样就能在转炉冶炼本身中多次利用渣，使渣具有很高的精炼能力。根据这一原则开发出转炉炼钢新工艺，即在转炉炼钢本身中多次（3-5次）利用后期渣（循环造渣）。采用这样的工艺可降低石灰消耗及渣中铁损。及早造就高碱度氧化渣，及使硅、锰含量低可提供钢水深脱磷所需的强劲动力。

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