1、炼钢机械设备 211 概 述1.1 氧气顶吹转炉炼钢特点氧气顶吹转炉炼钢又称 LD 炼钢法，通过近几十年的发展，目前已完全取代了平炉炼钢，其之所以能够迅速发展的原因，主要在于与其它炼钢方法相比，它具有一系列的优越性，较为更突出的几点如下：1 生产效率高一座容量为 80 吨的氧气顶吹转炉连续生产 24 小时，钢产量可达到日产3000 4000 吨，而一座 100 吨的平炉一昼夜只能炼钢 300 400 吨钢，平均小时产量相差甚远，而且从冶炼周期上看，转炉比平炉、电炉的冶炼周期要短得多。2 投资少，成本低建氧气顶吹转炉所需的基本建设的单位投资，比同规模的平炉节约 30% 左右，另外投产后的经营管理
2、费用，转炉比平炉要节省，而且随着转炉煤气回收技术的广泛推广和应用，利用转炉余热锅炉产生蒸气及转炉煤气发电，使转炉逐步走向“负能”炼钢。3原料适应性强氧气顶吹转炉对原料情况的要求，与空气转炉相比并不那么严格，可以和平炉、电弧炉一样熔炼各种成分的铁水。4冶炼的钢质量好，品种多氧气顶吹转炉所冶炼的钢种不但包括全部平炉钢，而且还包括相当大的一部分电弧炉钢，其质量与平炉钢基本相同甚至更优，氧气顶吹转炉钢的深冲性能和延展性好，适宜轧制板、管、丝、带等钢材。炼钢篇225适于高度机械化和自动化生产由于冶炼时间短，生产效率高，再加转炉容量不断扩大，为准确控制冶炼过程，保证获得合格钢水成分和出钢温度，必须进行自动
3、控制和检测，实现生产过程自动化。另外，在这种要求下，也只有实现高度机械化和自动化，才能减轻工人的劳动强度，改善劳动条件。1.2 转炉炼钢机械设备系统氧气顶吹转炉炼钢法，是将高压纯氧压力为 0.51.5MPa ，纯度 99.5% 以上，（我厂为 99.99% ）,借助氧枪从转炉顶部插入炉内向熔池吹氧,将铁水吹炼成钢。氧气顶吹转炉的主要设备有：1转炉本体系统：包括转炉炉体及其支承系统托圈、耳轴、耳轴轴承和支承座，以及倾动装置，其中倾动装置由电动机、一次减速机，二次减速机、扭矩缓冲平衡装置等组成。2氧枪及其升降、氧气装置及配套装置。氧枪包括枪体、氧气软管及冷却水进出软管。根据操作工艺要求氧枪必须随时
4、升降，因此需要升降装置，为保证转炉连续生产，必须设有备用枪，即通过换枪装置，随时将备用枪移至工作位置，同时要求备用枪的氧气，进出水管路连接好。3散装料系统：氧气顶吹转炉炼钢使用的原料有：（1）金属料铁水、废铁、生铁块；（2）脱氧剂锰铁、硅铁、硅锰、铝等；（3）造渣剂石灰、萤石、白云石等；炼钢机械设备 23（4）冷却剂废钢、铁矿石、石灰石、氧化铁皮等。 （5）供应铁水的设备有：贮存和混匀铁水用的混铁炉，运输铁水用的铁水罐及铁水罐车，折罐及兑铁水的兑铁罐。（6）钢及生铁块用专用吊车及废钢斗装入炉内。（7）氧剂主要为合金料，经烘烤、称量后，由叉车运送至炉后，由铁合金旋转溜槽加入到钢水罐中。而绝大多数
5、造渣剂，则是从低位料仓经斜桥上料皮带输送机送至高位料仓，需用时，再通过电振给料器、称量斗、汇总斗、下料管直接进入炉内。4活动烟罩及提升装置。转炉吹炼时，产生大量气体（烟尘），经烟罩进入烟气处理系统，烟罩分为固定烟罩和活动烟罩两部分，固定烟罩是装在余热锅炉与活动烟罩之间，活动烟罩在吹炼时降下，接近炉口，这样可减少大量冷空气进入炉气处理系统，降低除尘负荷，同时也利于转炉煤气回收。吹炼时需上、下升降活动烟罩，其传动方式为机械式，包括重锤、电机、提升减速机及绳链装置等。5烟气净化处理系统。顶吹转炉吹炼过程中产生的大量高温烟尘，首先进入半余热锅炉（烟道）进行余热回收和冷却，而后经一级文氏管、重力脱水器、
6、弯头脱水器、二级文氏管、湿漩脱水器等进行除尘和冷却，脱水后的烟气被抽入一次除尘风机，经水封器之后，被送入贮气罐（煤气柜）回收利用或进行放散。6其它配套设备及系统：转炉配套装置包括前后挡火门、炉下车辆，另外转炉的中压水系统也是很重要的组成部分。氧枪配套装置包括刮渣器及标尺装置。配套的系统包括了氧枪的供水、供气系统，以及氮封系统。炼钢篇24另外，为了准确地判断吹炼终点，提高钢水命中率、炉龄、产量和钢水质量，以及降低各种消耗等，近年来在许多转炉上，已经应用电子计算机对转炉冶炼过程进行静态和动态相结合的控制，其中最广泛和有效的手段是采用副枪装置，测定钢水温度、钢中含碳量和含氧量，并可同时取样供化验分析
7、，包括测定熔池深度，以供准确确定吹炼枪位等等。目前，我厂三座转炉中， 1# 、 2# 炉为氧气顶吹转炉；而 3# 炉为顶底复合吹转炉，即顶吹氧底吹非氧化性气体，其中吹炼前期约 2/3 时间吹氮，在后 1/3 时间吹氩，这种冶炼法对转炉的可控性、提高去磷能力、降低成本及特低碳钢的生产等都带来了益处。2 氧气顶吹转炉炉体氧气顶吹转炉炼钢生产的本体系统，是由炉体、炉体支承系统、倾动机构及扭矩平衡装置组成。2.1 炉体结构氧气顶吹转炉炼钢是在 1600 度以上的高温中进行的，所以，转炉炉壳内部必须砌筑一定厚度的耐火材料即炉衬。转炉炉体包括炉壳和炉衬。炉壳为钢板焊接结构；炉衬包括工作层、永久层和填充层三
8、部分。炉体由截锥形炉帽、圆柱形炉身及炉底三部分组成。炉帽顶部为圆形炉口，工作时用以加料、插入氧枪、排出炉气和倒渣。2.1.1 水冷炉口炼钢机械设备 25我厂采用的为铸铁埋管式炉口，其结构为 180 剖分式，内部为循环水强制冷却，由 14 套销轴、斜楔通过炉帽法兰与炉体相连接，炉口进出水管分别连在耳轴上，此种水冷炉口结构，可以大大增强炉口水冷效果，提高使用寿命，同时也可以减少炉口上的粘结物，降低漏水率，及延长炉帽金属壳与炉衬的使用寿命。2.1.2 炉帽挡渣板挡渣板由 24 块大小不等的钢板组成，呈环形伞状分布，每块挡渣板通过四个 M36 高强螺栓与焊接在炉体上的支撑架相连，这种形式挡渣板强度较高
9、，而且易于维护和检修。2.1.3 出钢口设置在炉帽与炉身交界处，以保证在出钢过程中,炉子维持在接近水平位置时，保持钢液的深度，以便顺利出钢，出钢口前部为活动式定型钢板，由 8 个 M36*150mm 螺栓与出钢口相连。2.1.4 炉帽及炉身炉帽采用焊管式水冷结构（ 3# 炉上采用），通入冷却水强制冷却，以降低炉壳温度提高使用寿命，炉身由 =60mm 厚钢板制成，其中炉身内径为 5380 mm ，转炉高为 8050 mm 。2.1.5 炉底转炉炉底为活炉底，由 18 个炉底销及楔铁通过上、下吊架连接炉底与炉身，其中 3 # 炉炉底另配有底吹管路。转炉修炉为下修式。 知识点1水冷炉口、溜渣板的结构
10、特点。炼钢篇26 维护要点1水冷炉口和溜渣板在清完渣后，要及时喷洒喷涂料；2. 打炉皮渣时，禁止拆炉机正面冲击炉口及溜渣板；3 控制钢水的喷溅；4 炉口进出水管及时清渣，防止水管被钢渣包住而失去缓振功能，导致水管焊缝撕裂以及被挤坏。 思考点我们的溜渣板的缺点在哪，如何在结构和材质上进一步优化。2.2 炉体支承系统转炉炉体及其附件的全部重量皆通过支承系统传递到基础上去。此外，支承系统的一部分构件，还承担着传递从倾动机械到炉体之间的倾动力矩，使炉体实现倾转。因此，支承系统是直接关系着转炉能否正常工作的重要组成部分。炉体支承系统包括支承炉体的托圈、托圈与炉体连接用的连接装置（球绞支撑），以及支承托圈
11、的耳轴，耳轴轴承及其底座。2.2.1 托圈托圈是转炉重要承载和传动部分，在工作中，托圈除承受炉体、钢液及炉体附件的静载荷和传递倾动力矩外，还要承受频繁启、制动产生的动负荷，以及各种热幅射、热传导产生的热负荷。因此，它的强度和刚度都要求较高，托圈采用焊接式整体结构，工作时托圈内通水强制冷却。我厂转炉托圈由厚度为 80 和 100 的钢板焊接组成的箱形结构，它与耳轴焊接成一个整体。托圈内径为5710 ，托圈与炉壳间 隙 100 mm 。炼钢机械设备 272.2.2 耳轴 耳轴与托圈一样是转炉的重要承载和传动件，它支承者炉体和托圈的全部重量，并传递倾动力矩。在工作中承受弯、扭力矩，以及托圈传来的高温
12、和周围热辐射产生的热负荷，和启动、制动、打渣、兑铁水等的冲击载荷等。耳轴分为从动端耳轴和驱动端耳轴。从动轴、驱动端耳轴轴心同样都是空的，供通冷却水用。2.2.3 炉体与托圈的连接装置我厂转炉采用三支点方式支承在托圈上，其支承装置采用球面带销螺栓将炉体和托圈连接在一起。整个连接装置是由两部分组成，一部分是托圈上三个球面带销活节螺栓与炉壳上部连接支承法兰组成的倾动、承载部分；另一部分是安装在两耳轴部位的托圈上下的两组止动托座。三个球面带销活节螺栓与炉壳上部的连接支承法兰，承受炉体在垂直位置和倾动过程的炉体载荷。其中位于出钢口对侧的活节螺栓传递倾动力矩。而炉体倾动到水平位置时的炉体载荷则由位于耳轴部
13、位的两组止动托座传递到托圈。三点支承的球面螺栓中，一个安置在出钢口对侧的托圈中心上，其余两个与其成 120 角布置，每一个支承点都由焊接在托圈上的水平销轴座、水平销、活节螺栓、两组凹凸球面垫圈，以及固紧螺母组成。 知识点1耳轴的结构及特点；2炉体与托圈及耳轴的连接方式。 维护要点1每班必须对耳轴进行干油润滑；炼钢篇282球铰四周的保护罩不允许破坏，防止钢渣侵蚀球铰；3炉壳与托圈之间不允许积渣，以保证托圈的散热效果；4托圈侧面的圆孔为应力孔，为托圈工作时自然消除应力，不允许被渣或其它东西堵死；5托圈止动座两侧的调整垫要定期检查是否掉落，以免引起炉壳与托圈的相对运动而酿成事故。 思考点炉体是怎样被
14、限制住各个方向的自由度的。2.3 倾动机构及扭矩平衡装置能适应托圈变形的全悬挂倾动装置，它由下列几部分组成：驱动电动机、一次减速机、二次减速机、扭力杆式扭矩平衡装置和润滑装置等。一次减速机共有四台，借其法兰凹缘固定在二次减速机的外壳上。在其输出轴上安装的小齿轮与安装在耳轴上的悬挂大齿轮相啮合，组成二次减速机。安装小齿轮的输出轴端部支承在二次减速机靠近炉体侧的二次减速机壳上的轴承中。二次减速机内的悬挂大齿轮用两组切向键固定在转炉耳轴上。扭力杆柔性缓冲支承装置是平衡转炉倾动时引起悬挂减速机（二次减速机）壳体旋转的旋转力矩平衡装置。它借助于扭力杆本身的扭转变形随时吸收和缓冲倾动机械正向或反向旋转时交
15、替产生的两个方向的冲击。并将二次减速机壳上的旋转反力，通过扭力杆支承座作为垂直力传递到基础上。扭力杆一方面通过接近其两端的支座固定在基础上（扭力杆在其支座内可以自由扭转）。另一方面，它通过其两端的扭转臂（曲柄），借助两根分别连炼钢机械设备 29接在二次减速机机壳底部两侧的拉（或压）杆与二次减速机壳相连。为了防止过载，引起扭力杆的损坏，在二次减速机壳的下方，设置有止动支座（保护挡铁）。当倾动力矩过正常倾动力矩三倍时，二次减速机壳底部与止动支座接触，扭力杆不再承受更大的扭矩，同时，止动支座（保护挡铁）可以在缓冲装置被破坏后，防止一次减速机 360 度旋转，造成更大的破坏。四台驱动电动机是直流电动机
16、，采用可控硅直流调压控制速度。四台驱动电动机中，当一台发生故障时，短时间内其它 3 台电动机工作，但出钢时间要延长。并且，如果 3 台电动机传动时间过长或重复频繁，则会降低整个装置的使用寿命。整个装置设有紧急复位电源，强制炉体复位。这样，在出钢过程中，当由于停电事故炉子无法复位时，可切换事故电源将其并入电源，使炉体复位。整个装置的润滑方式是，一次减速机的齿轮和轴承的润滑都采用油池飞溅润滑。二次减速机的齿轮和轴承都采用稀油润滑系统强制给油润滑。 知识点1扭力杆在倾动系统中的作用？2转炉供电系统停电时，转炉是通过什么原理复位的，要注意什么问题？ 操作要点摇炉过程中，在接近出钢位和测温取样位时，应采
17、用低档速度摇炉，防止钢水从炉口溢出。 维护要点1扭力杆东西侧下部连接座的 8 个 M36 调节螺杆，在调整时与曲柄端面保持1 毫米左右的间隙，不能顶在曲柄上；炼钢篇302倾动弹性胶圈及螺杆要经常检查，有损坏及脱落者必须及时进行更换；3稀油站的油泵要经常检查，发现响声异常及漏油严重时，必须及时倒换备用泵，并进行检修；4对液压推的油位要定期检查，油位低时要及时补充；发现内泄者必须更换；5倾动抱闸的间隙必须适中，不能过大也不能过松，防止溜车及磨损闸皮。 思考题转炉倾动不动作时，怎样操作复位及注意事项。3 转炉配套系统3.1 转炉中压水系统转炉中压水系统是属转炉净循环水系统中的 一部分，其主要流程为：总进水管分配水箱炉体进水、挡火门及溢流水封槽，其中炉体的水又分为炉口、托圈及炉帽进水，而整个回水大部分集中后回到了供水站，循环使用，只有溢流水封槽回水流到地沟，不循环再用，整个系统循环率达 90%。其中 3#炉因挡火门均为铸铁板式，不用水冷，其中压水用量大幅减少。系统主要参数：（1）炉体进水量：120m 3/h （2）挡火门（前后门）：110m 3/h. （3）溢流水封：30 m 3/h.
