更新时间：2024-09-20 13:13
氧气顶吹转炉是一种通过顶部吹氧进行炼钢的转炉。其主要组成部分包括转炉炉体及倾动系统、氧枪及供氧系统。其中，氧枪的设计能够确保提供超音速的氧气流量。
转炉炉体由钢板焊接而成，内部衬砌有碱性耐火材料。这些耐火材料的选择因国家资源差异而异，主要包括含有较高镁的白云石砖以及具有高纯度、高密度、高强度特性的镁碳砖。炉体的托圈承担着支撑炉体并传递倾动力矩的功能。托圈的断面呈现矩形形状，中央焊接有竖直的带孔筋板，以增强托圈的刚性。转炉的耳轴设置于托圈两侧，耳轴通过轴承支撑并在齿轮驱动下，经过托圈实现炉体的倾斜运动。倾动机构作为使炉体能够倾斜的机械设备，用于执行兑铁水、添加废钢、采样、出钢和排渣等一系列工艺操作。该机构的设计应允许炉体正反旋转达360°。
转炉炉型指的是炉壳砌衬后形成的转炉内腔轮廓。炉型的最高点被称为炉口，向下依次分为炉帽、炉身和炉底三个部分。炉帽有两种形式，分别为正口式和偏口式。正口式炉帽为对称的截锥形，这种设计便于兑铁水和出钢分别在两侧进行，有助于减少炉衬的侵蚀，因此多数转炉采用了正口式炉帽。炉身为直圆筒形，炉底则呈现出球缺状。转炉炉型的基本参数包括炉容比和高宽比。炉容比定义为炉型空间总体积与金属料装载量之间的比例，通常约为每立方米钢水对应1米³的空间体积。这一设计旨在留有足够的空间容纳泡沫渣，防止喷溅的发生。然而，过高的炉容比会导致设备投资的增加。高宽比则是炉型总高度与炉身直径的比例。随着转炉容量的扩大，早期的趋势是降低高宽比，即让炉子变得矮胖。但是，这会使两个耳轴间的距离变大，并且可能导致耳轴中心线的弯曲程度增加，因此对于非常大型的转炉来说，高宽比又开始趋于增加。根据高宽比和炉容量可以确定熔池的深度和面积。
耳轴和托圈不仅要承受炉体（包括炉衬）和金属料的重量，还在倾动时承受巨大的扭矩。炉体的热膨胀还会对托圈产生热应力。随着炉子尺寸的增大，其所受的力也随之增大，所产生的应力也会变得更加复杂。大型转炉的两耳轴间距较大，耳轴和托圈的弯曲变形可能会导致减速器内的齿轮啮合不良，从而加剧磨损。因此，大型转炉通常采用悬挂式减速系统，即将减速器甚至包括电动机全部悬挂在耳轴上。这样一来，无论耳轴中心线如何变形，减速器和耳轴都能始终保持垂直的关系。
这些部件的设计是根据倾动力矩的大小来进行的。转炉的倾动力矩可分为三部分：一是炉壳和炉衬自身重量引起的力矩，称为空炉力矩；二是炉内液态金属引起的力矩，称为铁水力矩；三是转炉倾动系统和耳轴之间摩擦力矩。力矩的大小取决于重心和耳轴的位置。空炉的重心固定，而铁水的重心在炉子转动的过程中会发生变化。当炉子转至出钢位置时，空炉重心和铁水重心分别位于耳轴的两侧，此时空炉力矩和铁水力矩的方向相反。如果耳轴的位置靠近空炉重心，则可能出现铁水力矩超过空炉力矩的情况。在这种情况下，如果倾动机械的制动力不足，炉子会在铁水力矩的作用下自行下倾，导致钢水溢出地面，引发严重的安全事故。为了避免这种情况，耳轴的位置应该始终使空炉力矩大于铁水力矩。当倾动机械出现暂时故障时，转炉可以通过自身的重力自动返回垂直状态。这种设计被称为全正力矩，而另一种设计则被称为正负力矩。全正力矩的缺点在于它增加了力矩的最大值，从而加重了倾动机械的负载和设备的投资。
为了保障转炉的正常运行，还需要配备一系列附属设备，包括加料系统、转炉烟气净化回收系统和冷却系统等。这些设备的具体布置如图5所示。加料系统由多个料仓和带式输送机组成，负责将生石灰、铁矿石、萤石等多种散装物料从地下料仓运送到炉顶上方。在吹炼过程中，根据不同工艺的要求，利用电子秤精确计量后，通过烟道上的加料口将不同的散装物料加入转炉。烟气净化回收系统包含炉气的冷却、除尘和抽吸装置，用于回收炉气的物理热量和化学热量，并清除炉气中的微小粉尘颗粒物。
氧气顶吹转炉的工作原理是通过顶部的氧枪向炉内注入氧气，同时加入废钢和其他原料，使其在高温条件下反应，最终生产出钢水。在这个过程中，氧气与废钢及其他原料中的碳发生氧化反应，释放出大量的能量，促进其他物质的还原和熔融。此外，氧气还能起到搅拌作用，加速炉内物质的混合和传质过程，提高炼钢效率。
世界氧气顶吹转炉炼钢技术发展史钢铁料耗的计算知识,都为你们总结好了.个人图书馆.2024-08-15
氧气顶吹转炉炼钢.中国大百科全书.2024-08-15
转炉.个人图书馆.2024-08-15