釋義

詞目：轉(zhuǎn)爐

拼音：zhuànlú

基本解釋

一種可以轉(zhuǎn)動的圓筒狀煉鋼高爐

詳細(xì)解釋

煉鋼爐的一種。爐體圓筒形，架在一個(gè)水平軸架上，可以轉(zhuǎn)動。也用來煉銅。雁翼《重鋼晚霞》詩：“煙囪四處生長，像森林般稠密；高爐、平爐、轉(zhuǎn)爐，像山峰般挺立。”《工人歌謠·小轉(zhuǎn)爐》：“小轉(zhuǎn)爐，張大嘴，沒有胳膊沒有腿，嘴里噴金花，低頭吐鋼水。”

概述

轉(zhuǎn)爐（converter）

爐體可轉(zhuǎn)動，用于吹煉鋼或吹煉锍的冶金爐。轉(zhuǎn)爐爐體用鋼板制成，呈圓筒形，內(nèi)襯耐火材料，吹煉時(shí)靠化學(xué)反應(yīng)熱加熱，不需外加熱源，是最重要的煉鋼設(shè)備，也可用于銅、鎳冶煉。轉(zhuǎn)爐按爐襯的耐火材料性質(zhì)分為堿性（用鎂砂或白云石為內(nèi)襯）和酸性（用硅質(zhì)材料為內(nèi)襯）轉(zhuǎn)爐；按氣體吹入爐內(nèi)的部位分為底吹、頂吹和側(cè)吹轉(zhuǎn)爐；按吹煉采用的氣體，分為空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是以液態(tài)生鐵為原料的煉鋼方法。其主要特點(diǎn)是：靠轉(zhuǎn)爐內(nèi)液態(tài)生鐵的物理熱和生鐵內(nèi)各組分（如碳、錳、硅、磷等）與送入爐內(nèi)的氧進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量，使金屬達(dá)到出鋼要求的成分和溫度。爐料主要為鐵水和造渣料（如石灰、石英、螢石等），為調(diào)整溫度，可加入廢鋼及少量的冷生鐵塊和礦石等。在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中，鐵水中的碳在高溫下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合氣體，即轉(zhuǎn)爐煤氣。轉(zhuǎn)爐煤氣的發(fā)生量在一個(gè)冶煉過程中并不均衡，且成分也有變化，通常將轉(zhuǎn)爐多次冶煉過程回收的煤氣經(jīng)降溫、除塵，輸入儲氣柜，混勻后再輸送給用戶。

煉鋼轉(zhuǎn)爐

早期的貝塞麥轉(zhuǎn)爐煉鋼法和托馬斯轉(zhuǎn)爐煉鋼法都用空氣通過底部風(fēng)嘴鼓入鋼水進(jìn)行吹煉。側(cè)吹轉(zhuǎn)爐容量一般較小，從爐墻側(cè)面吹入空氣。煉鋼轉(zhuǎn)爐按不同需要用酸性或堿性耐火材料作爐襯。直立式圓筒形的爐體，通過托圈、耳軸架置于支座軸承上，操作時(shí)用機(jī)械傾動裝置使?fàn)t體圍繞橫軸轉(zhuǎn)動（見圖空氣底吹轉(zhuǎn)爐示意圖）。

50年代發(fā)展起來的氧氣轉(zhuǎn)爐仍保持直立式圓筒形，隨著技術(shù)改進(jìn)，發(fā)展成頂吹噴氧槍供氧，因而得名氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，即L-D轉(zhuǎn)爐（見氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼）;用帶吹冷卻劑的爐底噴嘴的，稱為氧氣底吹轉(zhuǎn)爐（見氧氣底吹轉(zhuǎn)爐煉鋼）。在應(yīng)用氧氣煉鋼的初期還使用過卡爾多轉(zhuǎn)爐和羅托轉(zhuǎn)爐，通過爐體回轉(zhuǎn)改善爐內(nèi)反應(yīng)，但由于設(shè)備復(fù)雜，爐襯壽命短未能獲得推廣。

煉銅轉(zhuǎn)爐

一般為臥式轉(zhuǎn)爐用于處理銅锍，通過鼓入空氣把冰銅氧化吹煉成粗銅，也用于吹煉冰鎳。（見銅、鎳）（見彩圖臥式煉銅轉(zhuǎn)爐──把冰銅吹煉成粗銅的設(shè)備、150噸氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐）

轉(zhuǎn)爐鋼包噴濺機(jī)理及預(yù)防對策

一、噴濺機(jī)理

轉(zhuǎn)爐使用的氧化劑主要是氧氣，純度>98%。使用壓力為6~12kgf/cm2通過吹氧來降低鋼水中的碳含量。并氧化其它元素。碳氧反應(yīng)的方程式為：

[C]+[O]={CO}↑+Q

反應(yīng)生成CO，并放出大量的熱。本爐冶煉終點(diǎn)含C0.10%。剔除錳鐵及碳化硅進(jìn)入鋼中的碳，冶煉終點(diǎn)碳低于0.05%。說明本爐鋼是過氧化鋼，根據(jù)鋼中碳與氧的乘積為一常數(shù)

[C][O]=m

這一原理，說明本次鋼中含有大量的[0]，鋼中氧與投入包底的碳化硅突然反應(yīng)，產(chǎn)生大量的CO氣體，將鋼水、鋼渣噴出。同時(shí)，由于鋼水過氧化，鋼中氧含量高，鋼中氧的溶解度隨著溫度的降低而下降，隨著溫度的下降鋼中的氧大量析出，產(chǎn)生大量的氣體，也是造成大噴的主要原因。

二、預(yù)防對策

1、鋼水過氧化是產(chǎn)生噴濺的主要原因。因此，如何避免鋼水過氧化是預(yù)防鋼水大噴的根本措施。

2、爐前在冶煉操作時(shí)，應(yīng)采取的措施是增大供氧強(qiáng)度，采用多孔噴頭，低槍位操作，這樣可以降低渣中FeO含量從而降低鋼中氧含量，提高一次拉碳命中率，應(yīng)盡量減少補(bǔ)吹。加入合金脫氧時(shí)，應(yīng)按照先弱后強(qiáng)的順序，先加入硅鐵，然后加入錳鐵，以保證良好的脫氧效果。

3、保證拉碳準(zhǔn)確，避免過低量的碳，然后補(bǔ)加碳粉或SiC來增碳，從而降低鋼中的氧含量。

4、加入碳粉或碳化硅時(shí)，不要將碳粉或碳化硅一次性加入包底，以防被鋼包底部渣子裹住，鋼水翻入后，不能及時(shí)反應(yīng)，待到溫度達(dá)到碳氧反應(yīng)條件后，急劇反應(yīng)，另外，在鋼包水中不能自動開澆，用氧氣燒眼引流時(shí)，大量的氧氣進(jìn)入鋼包中，打破鋼包內(nèi)原有的平衡，鋼包內(nèi)原有存在的大量氣體，在外界因素的導(dǎo)致下，突然反應(yīng)而導(dǎo)致大噴。

5、鋼包要潔凈，以防鋼水注入鋼包前期溫度過底，碳粉或碳化硅與鋼中氧不反應(yīng)，待溫度升高后，突然反應(yīng)造成大噴。

6、爐前要加強(qiáng)吹氬攪拌，通過吹氬，來均勻鋼水成份、溫度，確保氣體和夾雜物上浮，保證吹氬時(shí)間大于3min，吹氬壓力保證鋼包內(nèi)鋼水微微浮起為最佳，鋼水翻花太大，鋼包內(nèi)鋼水渣層被破壞，鋼水吸氣，使鋼水二次氧化，鋼水不翻花，吹氬攪拌效果不好，達(dá)不到去氣去夾雜的效果。

7、加強(qiáng)終脫氧力度，凡終點(diǎn)碳低于0.05%個(gè)時(shí)，應(yīng)加大硅鋁鋇量用，將硅鋁鋇用量提高到0.5~1kg/t。

8、連鑄澆鑄前必須將包蓋扣好，鋼包沿要清理好，以防止包蓋不嚴(yán)，鋼水、鋼渣從縫隙中噴出，并在適當(dāng)增加大包包蓋的寬度。

9、防止鋼包噴濺的關(guān)鍵是爐前避免出過氧化鋼。因此，規(guī)范爐前冶煉操作是杜絕過氧化鋼出現(xiàn)的主要措施。

10、頂吹轉(zhuǎn)爐吹煉低碳鋼種，可以直接一次拉碳，但為了一次有效地去除磷、硫，并使終點(diǎn)溫度達(dá)到鋼種要求，在吹煉低碳鋼時(shí)，都要采用高拉調(diào)溫一次補(bǔ)吹的工藝操作。

11、第一次拉碳時(shí)，鋼中含碳量最好控制在0.16%~0.20%的范圍內(nèi)，倒?fàn)t測溫、取樣，根據(jù)爐溫確定冷卻劑加入數(shù)量，根據(jù)含碳量確定補(bǔ)吹時(shí)間。

12、第一次拉碳時(shí)的爐渣堿度為3.4~3.6。

13、注意控制好爐渣，早化渣、化好渣，全程化透。通過調(diào)節(jié)槍位促進(jìn)化渣。

14、第一次倒?fàn)t時(shí)要盡量多倒渣，可以加入石灰和白云石調(diào)溫，如果加入調(diào)溫劑的數(shù)量較多，可以在開始氧化時(shí)分批加入。

轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼與煤氣回收技術(shù)

1、轉(zhuǎn)爐煉鋼工序能耗實(shí)現(xiàn)負(fù)值——負(fù)能煉鋼

在轉(zhuǎn)爐內(nèi)，把鐵水煉成鋼的過程，主要是降碳、升溫、脫磷、脫硫以及脫氧和合金化等高溫物理化學(xué)反應(yīng)過程，其工藝操作是控制供氧、造渣、溫度及加入合金料等，以獲得所要求的鋼液并澆鑄成鋼錠或連鑄坯。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法的特點(diǎn)之一是不需要外來熱源，根據(jù)物料和熱平衡計(jì)算:以鐵水的物理熱和化學(xué)熱為主要熱收入，抵消金屬和爐渣的含熱量以及各項(xiàng)熱損失外，還有剩余熱量。因此常將廢鋼、鐵礦石和石灰石等作為冷卻劑加入爐內(nèi)以平衡熱量防止?fàn)t溫過高。

1.1煉鋼過程的能量消耗

煉鋼過程需要有足夠的能量輸入才能完成，通常要消耗電力、氧氣、燃?xì)狻⒍栊詺怏w、虛縮空氣以及水、蒸汽等。以寶鋼一期工程為例，詳見表1。

1.2煉鋼過程能量的釋放

在吹煉過程中，碳氧反應(yīng)是冶煉過程始終存在的一個(gè)重要反應(yīng)，反應(yīng)的生成物主要是C0氣體（濃度約為85%~90%），但也有少量碳與氧直接作用生成CO2，其化學(xué)反應(yīng)式為

2C+O2→2CO↑

2C+2O2→2CO2↑

2CO+O2→2CO2↑

在冶煉過程中爐內(nèi)處于高溫，碳氧反應(yīng)形成的CO氣體也稱轉(zhuǎn)爐煤氣，溫度約在1600℃。此時(shí)高溫轉(zhuǎn)爐煤氣的能量約為1GJ/t，其中煤氣顯熱能約占1/5，其余4/5為潛能（燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為熱能，不燃燒時(shí)為化學(xué)能），這就是轉(zhuǎn)爐冶煉過程中釋放出的主要能量。因此，轉(zhuǎn)爐煤氣回收利用是煉鋼節(jié)能降耗的重要途徑。

1.3煉鋼工序能耗實(shí)現(xiàn)負(fù)值分析

煉鋼工序能耗是按生產(chǎn)出每噸合格產(chǎn)品（鋼錠或連鑄坯）所用的各種能量之和扣除相應(yīng)回收的能量（標(biāo)煤）進(jìn)行計(jì)算的。

消耗能量>回收能量時(shí)，耗能為正值

消耗能量-回收能量=0時(shí)（稱“零”能煉鋼）

消耗能量<回收能量時(shí)，耗能為負(fù)值（稱“負(fù)”能煉鋼）

1.4實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼是可能的

轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中釋放出的能量是以高溫煤氣為載體，若以熱能加以度量分析，具體表現(xiàn)為潛熱占83.6%，顯熱占16.4%，詳見圖3。顯然，煤氣所擁有的能量占總熱量中的絕大部分。從圖2中也可看出回收煤氣對降低煉鋼工序能耗所起的作用。因此，要做到負(fù)能煉鋼必須回收煤氣，而且應(yīng)盡可能提高回收煤氣的數(shù)量和質(zhì)量。

1.5實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼必須回收煤氣

1.6實(shí)現(xiàn)負(fù)能煉鋼的主要技術(shù)途徑

（1）采用新技術(shù)系統(tǒng)集成，提高煤氣回收的質(zhì)量與數(shù)量;

（2）采用交流變頻調(diào)速新技術(shù)，降低煉鋼工序大功率電機(jī)的電力消耗;

（3）改進(jìn)煉鋼（包括連鑄等）操作水平，降低物料、燃料消耗;

（4）提高管理水平及人員素質(zhì)，保證安全、正常、穩(wěn)定生產(chǎn)。

2、轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)

2.1轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回收主要代表流程

我國于1966年在上鋼一廠30t轉(zhuǎn)爐上首先實(shí)現(xiàn)了煤氣回收，是濕法流程，簡稱OG法，主要采用兩級文丘里型煤氣除塵器，貯氣為濕式煤氣柜，至今我國已回收煤氣的企業(yè)均為濕法流程（圖4）。此流程基建技資較低，操作運(yùn)行簡單、安全，但運(yùn)行費(fèi)用相對較高，要附設(shè)除塵污水處理設(shè)施。

另一種干法流程，簡稱LT法（圖5），為寶鋼三期250t轉(zhuǎn)爐引進(jìn)奧鋼聯(lián)技術(shù)建設(shè)的煤氣回收裝置。轉(zhuǎn)爐煤氣凈化采用干式靜電除塵器，貯氣為干式煤氣柜。此流程基本建設(shè)投資較高，運(yùn)行費(fèi)用較低，操作較為復(fù)雜，沒有污水處理設(shè)施，將與寶鋼250t轉(zhuǎn)爐同時(shí)投產(chǎn)。

2.2我國轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)水平與國外先進(jìn)水平的比較

①線性矩形可調(diào)喉口文丘里除塵器;

②可調(diào)喉口液壓伺服裝置;

③爐口微差壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng);

④快速三通切換閥;

⑤大管徑文丘里型煤氣流量計(jì);

⑥煤氣回收自動控制裝置；

⑦煤氣成分自動分析裝置。

2.3回收煤氣的節(jié)能潛力巨大

轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收

1回收基本原理

1.1煙氣的收集、冷卻和凈化

轉(zhuǎn)爐煙氣離開爐口時(shí)溫度為1400~1500℃，主要采用循環(huán)水冷法令其迅速冷卻。煙氣經(jīng)過眾多毛細(xì)管環(huán)繞的活動煙罩、上部固定煙罩和汽化冷卻煙道后，冷卻至800~1000℃，然后經(jīng)溢流文氏管（以下簡稱“一文”）進(jìn)行飽和冷卻降溫、除塵，此時(shí)溫度已降至75℃左右。冷卻后的煙氣經(jīng)重力脫水器進(jìn)入矩形線性可調(diào)文氏管（以下簡稱“二文”），進(jìn)行精除塵。此時(shí)，煙氣與噴入二文內(nèi)的水滴高速碰撞，由于擴(kuò)散、慣性作用，煙氣中的塵粒與水珠結(jié)合后凝聚而被除下。二文采用矩形“R-D”線性可調(diào)文氏管，通過閥板（米字閥）調(diào)節(jié)其開度，控制罩內(nèi)差壓。回收時(shí)，將罩內(nèi)煙氣壓力調(diào)節(jié)至微正壓（一般約為0~20Pa），以控制空氣吸入量（即控制O2的吸入量），減少煙氣中CO的燃燒，使回收的煤氣濃度增高。

1.2煙氣的抽取、放散及回收

煤氣鼓風(fēng)機(jī)是煙氣除塵系統(tǒng)的重要設(shè)備，依靠它的強(qiáng)大抽吸能力將吹煉產(chǎn)生的大量煙塵抽走。淮鋼風(fēng)機(jī)通過液力耦合器調(diào)速，其轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整（淮鋼煙氣鼓風(fēng)機(jī)高速為2700r/min；低速為800r/min），動力源采用防爆電機(jī)。一般情況下，在轉(zhuǎn)爐吹煉期，鼓風(fēng)機(jī)升至高速；非吹煉期，降至低速。在鼓風(fēng)機(jī)的煙氣出口處，設(shè)有煤氣分析儀，錄檢測到CO含量>40%，O2含量<1.5%時(shí)，煙氣送入煤氣加壓站，作為燃料儲存，否則引至煙囪放散。

2主要設(shè)備選型與系統(tǒng)基本配置

轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收自動控制系統(tǒng)，采用西門子SMATICS7-400作為主站，掛接ET200M遠(yuǎn)程站，I/O模板選用S7-300系列，主從站間采用PROFIBUS-DP網(wǎng)通信，主干環(huán)網(wǎng)選用SIMATICNET。軟件平臺選用WINDOWS2000PROFESSIONAL，PLC編程環(huán)境采用Step7V5.2，上位監(jiān)控軟件采用WINCCV5.2，網(wǎng)絡(luò)通信采用SoftNet軟件。從運(yùn)行效果看，硬件系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，軟件系統(tǒng)刷新速度快，實(shí)時(shí)更新性好，配合報(bào)警與趨勢功能，極大地滿足了操作人員對于數(shù)值監(jiān)測，設(shè)備控制以及數(shù)據(jù)記錄的需要。

3控制要求的實(shí)現(xiàn)

3.1基本控制流程

在整個(gè)煙氣凈化與回收的過程中，由于煙氣溫度很高，且屬易燃易爆氣體，一旦出現(xiàn)泄漏將出現(xiàn)不可估量的后果，所以在控制方式上對自動化要求很高。

3.2主要控制回路

（1）爐口微差壓控制。采用閉環(huán)PID調(diào)節(jié)回路，將爐口微差壓的檢測值作為過程值，設(shè)定值一般在10Pa左右，利用閉環(huán)調(diào)節(jié)二文閥芯開度。由于爐口微差壓調(diào)節(jié)的好壞，直接影響煤氣回收的質(zhì)量，所以要求將比例調(diào)節(jié)值P和積分調(diào)節(jié)值I調(diào)節(jié)到使輸出較為靈敏的數(shù)值處。此外，降罩后進(jìn)行調(diào)節(jié)，抬罩后將二文閥芯開度設(shè)定到50%。

（2）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制。風(fēng)機(jī)的全程自動調(diào)節(jié)取決于兩點(diǎn)，即兌鐵時(shí)刻和出鋼時(shí)刻。當(dāng)OG系統(tǒng)收到頂吹“兌鐵”信號后，負(fù)機(jī)自動升至高速，吹煉完畢，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)至出鋼角時(shí)，風(fēng)機(jī)自動降為低速。風(fēng)機(jī)高低速的轉(zhuǎn)換，必須平滑，實(shí)現(xiàn)斜坡速度上升或下降，否則電流變化過猛，會對電機(jī)造成損害，縮短電機(jī)壽命。

（3）三通閥組連鎖控制。三通閥組是決定煤氣回收、放散的核心裝置，閥組的控制也是OG系統(tǒng)中比較復(fù)雜的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，包括對三通閥體的控制，對水封逆止閥以及旁通閥的控制，對N2吹掃B1閥、B2閥、D閥的控制以及對沖洗電磁閥的控制。

4尚待完善提高的環(huán)節(jié)

本設(shè)計(jì)完全滿足了煉鋼車間對于煙氣凈化與回收系統(tǒng)的工藝要求，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，極大地方便了操作人員對于整個(gè)OG系統(tǒng)的監(jiān)控。但縱觀整體設(shè)計(jì)，存在以下兩點(diǎn)不足：

（1）二文喉口處的噴水量直接決定著除塵效果的好壞，因這里總有大量煙塵通過，極易堵塞，廠家在這里設(shè)計(jì)了氮?dú)馔贬槨２僮鞴ざ〞r(shí)操作捅針，對二文喉口噴水處進(jìn)行清堵處理。但這項(xiàng)上作瑣碎易忘，導(dǎo)致堵塞后的除塵效果不好，冒出大量黃煙。在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)將這一過程加入PLC自控系統(tǒng)，以便定期自動完成清堵工作。

（2）自控系統(tǒng)很大程度上依賴于儀表測量到的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。由于本系統(tǒng)處于高溫、高粉塵環(huán)境中，所以某些位置的儀表易出故障，導(dǎo)致操作工無法正確了解各段設(shè)備的情況，不但直接影響除塵效果，更易發(fā)生意想不到的危險(xiǎn)。所以今后在設(shè)計(jì)這類工況下的儀表時(shí)，務(wù)必在選型和安裝位置上仔細(xì)斟酌，以便能夠長期測量到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。