爐容比

由于轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)配套設(shè)施為20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)建設(shè)，從主廠房以及現(xiàn)有配套設(shè)施現(xiàn)狀考慮，轉(zhuǎn)爐擴(kuò)容的基本前提是利用現(xiàn)有傾動(dòng)機(jī)構(gòu)，即在利用現(xiàn)有傾動(dòng)機(jī)構(gòu)條件下優(yōu)化爐型以最大限度地改善爐容比，充分考慮行車(chē)起重最大能力，對(duì)轉(zhuǎn)爐本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造。

1　轉(zhuǎn)爐爐型設(shè)計(jì)改造

轉(zhuǎn)爐爐容比優(yōu)化的設(shè)計(jì)改造是以設(shè)備基礎(chǔ)不動(dòng)和傾動(dòng)系統(tǒng)利舊為前提原則，因此提高和改善爐容比的主要途徑是保證托圈有足夠強(qiáng)度的條件下，盡可能的擴(kuò)大托圈的內(nèi)徑，同時(shí)達(dá)到保證爐殼規(guī)范間隙的設(shè)計(jì)要求，擴(kuò)大轉(zhuǎn)爐爐殼的直徑。在綜合考慮了轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)承載和不變、托圈增大的最大可能、傾動(dòng)機(jī)構(gòu)能力、出鋼口角度、水冷爐口形式、轉(zhuǎn)爐爐襯的砌筑、爐役后期耐材侵蝕等因素后，設(shè)計(jì)對(duì)轉(zhuǎn)爐爐型技術(shù)參數(shù)、傾動(dòng)力矩、最佳耳軸位置進(jìn)行了優(yōu)化計(jì)算。

2　托圈設(shè)計(jì)改造

由于轉(zhuǎn)爐爐容比改善的設(shè)計(jì)改造爐殼直徑加大，因此托圈也要相應(yīng)增大；設(shè)計(jì)將原分離組合焊接式托圈改為整體焊接式托圈，適當(dāng)減小托圈與爐殼間隙為75mm(原間隙為90mm)，在保證托圈截面寬度750mm不變的情況下，適當(dāng)增大截面的高度，由原尺寸1650 mm增大到1800mm，從而提高托圈強(qiáng)度和剛度，滿足安全生產(chǎn)要求。

3　耳軸軸承和軸承座的設(shè)計(jì)改造

由于轉(zhuǎn)爐爐容比改善后爐容增大，轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩增大，同時(shí)轉(zhuǎn)爐本體靜載荷也增大，因此耳軸承載也相應(yīng)增大，經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算耳軸直徑也相應(yīng)增大，由原 800mm增大到 850mm，軸承選用軸承內(nèi)徑也增大50mm;同時(shí)軸承座也進(jìn)行相應(yīng)改造。因原軸承座底座在使用中就發(fā)生較大變形，同時(shí)由于改造后承載增大。因此軸承座底座也作增大強(qiáng)度和剛度的設(shè)計(jì)改造。

4　轉(zhuǎn)爐支承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造

原轉(zhuǎn)爐支承系統(tǒng)采用的設(shè)計(jì)為斜面卡板把持器連接形式。這種連接方式的特點(diǎn)是:在爐體中部與托圈的上下設(shè)有三組卡板把持器將托圈卡在中間，使?fàn)t體與托圈保持相對(duì)的位置關(guān)系。

這種結(jié)構(gòu)在安裝斜板時(shí)應(yīng)使每?jī)蓧K斜墊板緊密接觸，實(shí)際上要保證每組斜墊板都緊密接觸必然造成有的斜墊板安裝特別緊，這樣就引起爐殼的附加載荷，且這一附加載荷的大小與斜墊板的傾角的大小成正比。這種附加載荷加大了爐殼的變形，使?fàn)t殼的變形在局部過(guò)大。由于爐容比改善設(shè)計(jì)托圈內(nèi)徑直徑增大有限，為了保證爐殼外徑盡可能增大，必需適當(dāng)減小托圈與爐殼間隙,必需考慮爐殼盡可能受熱后盡可能均勻自由地膨脹，因此連接形式設(shè)計(jì)改造更改為在爐體圓周方向間隔120 度布置的三點(diǎn)支承形式。由托圈上一個(gè)球面帶銷(xiāo)活節(jié)螺栓與爐殼上部支承法蘭中間有一個(gè)雙球面兩墊片，四波紋形式蝶片彈簧墊片支承的連接裝置，從而使?fàn)t殼受熱后自由地膨脹，保證了爐體與托圈在±360°傾動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)可靠連接，同時(shí)能有效地緩解爐體和托圈熱膨脹產(chǎn)生的變形及轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力。設(shè)計(jì)選擇這種連接形式，由于爐殼上部增加較大的支承法蘭,同時(shí)三點(diǎn)球面支承裝置重心較與原斜面卡板夾持器支承裝置相對(duì)于托圈中心的重心有提高，有利于減小轉(zhuǎn)爐的操作時(shí)最大傾動(dòng)力拒，提高原傾動(dòng)系統(tǒng)利舊安全運(yùn)行的可靠性。

5　爐裙的結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)改造

爐裙的結(jié)構(gòu)形式目前轉(zhuǎn)爐設(shè)計(jì)基本采用水冷爐冒結(jié)構(gòu)形式。采用水冷爐冒式可降低爐殼上部的溫度，減少爐殼上部的粘結(jié)物，并可以提高爐殼上部的剛性，減少爐殼上部變形，改善爐殼上部的應(yīng)力狀態(tài)，延長(zhǎng)爐體和內(nèi)部爐襯的使用壽命。但必需增大轉(zhuǎn)爐的供水量。由于現(xiàn)有水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力的限制，難以滿足要求，而水冷效果的不良，將影響水冷爐裙的使用效果,同時(shí)使水冷爐裙產(chǎn)生應(yīng)力裂紋漏水，影響安全生產(chǎn)。另外采用水冷爐裙較原設(shè)計(jì)鋼板焊接式爐裙重量大大減小，勢(shì)必增大轉(zhuǎn)爐操作時(shí)最大傾動(dòng)力矩，不利于轉(zhuǎn)爐爐容比參數(shù)的設(shè)計(jì)增大。為此在設(shè)計(jì)中采用球墨鑄鐵板式爐裙，即可提高爐殼上部的冷卻效果，又可以減少爐口粘結(jié)物，有利于粘結(jié)物清除。同時(shí)由于采用球墨鑄鐵板爐裙,因鑄鐵板厚度增大，較原爐裙重量增大，相應(yīng)減小爐體重心相對(duì)托圈中心的位置，從而減少轉(zhuǎn)爐操作時(shí)最大傾動(dòng)力拒，有利于轉(zhuǎn)爐爐容比參數(shù)的設(shè)計(jì)增大。

6　水冷爐口結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)改造

采用鋼板焊接式箱式水冷爐口，按爐型要求適當(dāng)增大水冷爐口尺寸，同時(shí)適當(dāng)增大水量，這樣提高水冷爐口冷卻強(qiáng)度，改善降低爐口溫度,減少爐口的粘結(jié)物，提高爐口的剛性，減小爐口的變形，改善爐口應(yīng)力狀態(tài)，延長(zhǎng)爐口和內(nèi)部爐襯的使用壽命，提高爐殼使用壽命。由于水冷爐口尺寸增大，水冷爐口的重量也相應(yīng)增大，相應(yīng)減小爐體重心相對(duì)托圈中心的位置，有利于減小轉(zhuǎn)爐操作時(shí)的最大傾動(dòng)力拒。

7　轉(zhuǎn)爐水冷爐口旋轉(zhuǎn)及底吹系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改造

原50t轉(zhuǎn)爐底吹系統(tǒng)采用布置轉(zhuǎn)爐傳動(dòng)耳軸側(cè)，為非旋轉(zhuǎn)接頭形式;由于爐殼間隙變小，由原90mm改為70mm，底吹配管如果還是利用傳動(dòng)耳軸側(cè)托圈與爐殼之間布置，會(huì)造成爐殼間隙過(guò)小，由于爐殼的受熱變形，必然影響安全生產(chǎn)。

若采用旋轉(zhuǎn)接頭形式，必須在傳動(dòng)側(cè)耳軸上加工底吹管路，由于傳動(dòng)側(cè)耳軸較長(zhǎng)，加工難度大，制造成本增大。為此在改造設(shè)計(jì)中，將底吹系統(tǒng)改為非傳動(dòng)側(cè)，將原設(shè)計(jì)的水冷爐口水冷兩路旋轉(zhuǎn)接頭改為有水冷兩路和六路氣路的旋轉(zhuǎn)接頭 形式。

利用轉(zhuǎn)爐爐役大修間隙對(duì)原有三座50t轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了改造，爐容比大大改善，鋼產(chǎn)量得到大幅提高，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也得到了很大提高，特別是金屬?lài)姙R的減少，提高了濺渣護(hù)爐的效果，降低了鋼鐵料的消耗，降低了吹損率，縮短了冶煉周期，提高了鋼水的質(zhì)量，延長(zhǎng)了爐役時(shí)間，最長(zhǎng)過(guò)26000爐，提高了與連鑄機(jī)的配備能力，降低了煉鋼成本 。

產(chǎn)能大幅提升主要依靠超裝和縮短冶煉時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。未改造前50t轉(zhuǎn)爐平均出鋼量70t，最大出鋼量達(dá)到78t。在轉(zhuǎn)爐大量超裝情況下，新?tīng)t爐容比為0.68 ～ 0.7，到爐役中后期時(shí)爐容比僅為0.64，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于50 ～ 80t的轉(zhuǎn)爐爐容比為0.85 ～ 0.90的規(guī)范要求。因此實(shí)際操作過(guò)程中噴濺現(xiàn)象較為嚴(yán)重，噴濺冒煙污染環(huán)境；噴濺物大量噴出，影響脫除P、S，熱量損失增大，鋼鐵料消耗較高，鋼水質(zhì)量不穩(wěn)定，影響冶煉控制的穩(wěn)定性，限制供氧強(qiáng)度的提高;由于噴濺的噴出物堆積，清除困難，嚴(yán)重噴濺影響人身及設(shè)備安全，因此存在生產(chǎn)安全隱患。另根據(jù)煉鋼行車(chē)能力，煉鋼生產(chǎn)在增建70tLFVD精煉和增建60t轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)時(shí)，對(duì)鐵水預(yù)處理及煉鋼配套系統(tǒng)都進(jìn)行了相應(yīng)改造，隨著公司鐵水產(chǎn)量的增加和連鑄高效化改造生產(chǎn)能力增加，轉(zhuǎn)爐進(jìn)行適當(dāng)爐容比改善擴(kuò)容，提高鋼水產(chǎn)量與鋼包、行車(chē)能力相匹配，平衡公司鋼鐵料，充分發(fā)揮全連鑄生產(chǎn)能力，是十分必要的；同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行適當(dāng)爐容比改善擴(kuò)容，還可以顯著提高轉(zhuǎn)爐爐齡，降低耐材消耗，提高供氧強(qiáng)度，提高氧槍噴頭冷強(qiáng)度，提高氧槍的使用壽命，并能提高轉(zhuǎn)爐作業(yè)率，降低煉鋼成本，改善勞動(dòng)條件等 。

在原有50t轉(zhuǎn)爐基礎(chǔ)上適當(dāng)挖掘生產(chǎn)潛力，提高轉(zhuǎn)爐爐容比，節(jié)約投資費(fèi)用，利用轉(zhuǎn)爐爐役大修對(duì)轉(zhuǎn)爐本體進(jìn)行改造，不影響公司生產(chǎn)，盡量利舊原轉(zhuǎn)爐設(shè)備，縮短大修改造周期，節(jié)約大修改造投資。

1)轉(zhuǎn)爐設(shè)備土建基礎(chǔ)不變。

2)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、主減速機(jī)、轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)利舊。

3)轉(zhuǎn)爐耳軸軸承座和軸承座底座中心距不變。

4)爐下出渣擋渣系統(tǒng)、鋼包車(chē)系統(tǒng)、活動(dòng)煙罩下口標(biāo)高及煙罩系統(tǒng)、氧槍系統(tǒng)、散狀料系統(tǒng)等不 變。

50t轉(zhuǎn)爐爐容比改善的設(shè)計(jì)改造在進(jìn)行充分的方案設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)上所采用的方法簡(jiǎn)單可行，在對(duì)原轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行和設(shè)備的原有基礎(chǔ)核算符合設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)上，在不影響生產(chǎn)的情況下，利用整體大修工期，對(duì)轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了大修改造，周期短，投資少，見(jiàn)效快，減少了金屬?lài)姙R，消除生產(chǎn)隱患，改善了生產(chǎn)環(huán)境,提高了煉鋼的質(zhì)量和產(chǎn)量，降低了鋼鐵料消耗,降低了吹損率，降低了煉鋼成本。隨著改造后煉鋼工藝操作和生產(chǎn)管理水平的進(jìn)一步提高，頂?shù)讖?fù)吹煉鋼過(guò)程更加平穩(wěn)，吹氧槍位置更加穩(wěn)定,供氧強(qiáng)度得到提高，過(guò)程和終點(diǎn)熔渣得到更好控制，成渣速度加快，冶煉周期相應(yīng)縮短，鋼水的合格率會(huì)得到進(jìn)一步提高。50t轉(zhuǎn)爐爐容比改善的設(shè)計(jì)改造的成功，為同類(lèi)中型轉(zhuǎn)爐爐容比改善的改造提供了寶貴經(jīng)驗(yàn) 。

（1）什么是容載比：

指城網(wǎng)變電容量（kVA）在滿足供電可靠性基礎(chǔ)上與對(duì)應(yīng)的負(fù)荷（kW）之比，它是反映電網(wǎng)供電能力的重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，是宏觀控制變電總?cè)萘亢鸵?guī)劃安排變電容量的依據(jù)。容載比可按下式估算：

式中：R_S —— 容載比（kVA/kW）；

K₁ —— 負(fù)荷分散系數(shù)；

K₂ —— 變壓器安全運(yùn)行率；

K₃ —— 變壓器運(yùn)行率；

K₄ —— 儲(chǔ)備系數(shù)

理想氣體的比定壓熱容可表示為：

比熱容比指的是定壓比熱Cp與定容比熱Cv之比，通常用符號(hào)γ表示，即γ=Cp/Cv，是描述氣體熱力學(xué)性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)。