轉(zhuǎn)爐爐體

轉(zhuǎn)爐爐體包括爐殼和爐殼內(nèi)的耐火材料爐襯，爐殼用鋼板焊成。爐襯包括工作層、永久層及填充層三部分。

工作層由于直接與爐內(nèi)液體金屬、爐渣和爐體接觸，易受侵蝕，普遍采用焦油白云石質(zhì)或焦油鎂砂質(zhì)大磚砌筑爐襯。為提高爐襯壽命，已廣泛使用鎂質(zhì)白云石為原料的燒成油浸磚，另外根據(jù)爐子各部位的工作條件和破損性質(zhì)的不同，采用不同材質(zhì)和厚度的磚組合砌筑。對侵蝕最嚴重的部位，如裝料側(cè)、渣線區(qū)、爐底等部位，使用具有耐火度高、高溫強度大、抗爐渣侵蝕能力強等性能的優(yōu)質(zhì)耐火材料，我國大中型轉(zhuǎn)爐采用鎂碳磚。

填充層介于工作層與永久層之間，一般用焦油鎂砂或焦油白云石料搗打而成。此層的作用是減輕爐襯膨脹時對爐殼的擠壓，而且也便于拆除工作層殘磚，避免損壞永久層。

永久層緊貼著爐殼鋼板，其作用是保護爐殼。修爐時一般不拆除爐襯永久層。永久層通常是用一層鎂磚或高鋁磚側(cè)砌而成。

爐殼由爐帽、爐身、爐底三部分組成。各部分用鋼板加工成型后焊接和用銷釘連接成整體。

（1）爐帽

爐帽通常做成截錐形，這樣可以減少吹煉時的噴濺損失以及熱量的損失，并有利于引導爐氣排出。爐帽頂部為圓形爐口，用來加料，插入吹氧管，排出爐氣和倒渣。為了防止爐口在高溫下工作時變形和便于清除粘渣，普遍采用通入循環(huán)水強制冷卻的水冷爐口。水冷爐口有水箱式和埋管式兩種結(jié)構(gòu)。

水箱式水冷爐口是用鋼板焊成的，在水箱內(nèi)焊有若干塊隔板，使進入水箱的冷卻水形成蛇形回路，隔板同時起筋板作用，增加水冷爐口的剛度。這種結(jié)構(gòu)的冷卻強度大，并且容易制造，但比鑄鐵埋管式容易燒穿。埋管式水冷爐口是把通冷卻水的蛇形鋼管埋鑄于鑄鐵內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)冷卻效果稍遜于水箱式，但安全性和壽命比水箱式爐口高，故應用十分廣泛。

爐帽通常還焊有環(huán)形傘狀擋渣板（裙板），用于防止噴濺物燒損爐體及其支撐裝置。

水冷爐口可用楔和銷釘與螺帽連接，由于爐渣的黏結(jié)，更換爐口時往往需使用火焰切割，因此我國中、小型轉(zhuǎn)爐多采用卡板焊接的方法，將爐口固定在爐帽上。

（2）爐身

爐身是整個爐子的承載部分，一般為圓柱形。在爐帽和爐身耐火磚交界處設(shè)有出鋼口，設(shè)計時應考慮使堵出鋼口方便，保證爐內(nèi)鋼水倒盡和出鋼時鋼流應對盛鋼桶內(nèi)的鐵合金有一定的沖擊攪拌能力，且便于維修和更換。

（3）爐底

爐底有截錐形和球形兩種。截錐形爐底制造和砌磚都較為方便，但其強度比球形低，故在我國用于50t以下的中、小轉(zhuǎn)爐。球形爐底雖然砌磚和制作較為復雜，但球形殼體受載情況較好，多用于120t以上的爐子。

爐帽、爐身和爐底三部分的連接方式因修爐方式不同而異。有“死爐帽，活爐圖底”、“活爐帽，死爐底”等結(jié)構(gòu)形式。小型轉(zhuǎn)爐的爐帽和爐身為可拆卸式（如圖2a），用楔形銷釘連接。用這種結(jié)構(gòu)采用上修形式。大中型轉(zhuǎn)爐爐帽和爐身是焊死的，而爐底和爐身是采用可拆卸式的（如圖2b），這種結(jié)構(gòu)適用于下修法，爐底和爐身多采用吊架，T字形銷釘和斜楔連接。

（1）爐身組裝焊接及退火處理后要求爐殼的圓柱度、外圓公差和同軸度<1.5/1000。

（2）爐殼外徑、爐帽及水冷爐口接合度<1.5/1000。

（3）爐殼外徑、爐帽及水冷爐口接合面對爐 口中心線的垂直度 <1/1000。

（4）爐殼全高差<±3/1000 爐殼全高。

（5）爐體各段對焊焊接接頭錯邊量為：縱焊 縫≤4 mm，環(huán)焊縫≤8 mm。 :

（6）爐體所用鋼板必須平直，不得有歪斜變形，其撓度和平面度≤1/1000。

（7）爐體所有縱橫焊縫100%進行無損探傷， 焊縫質(zhì)量等級為Ⅱ級。

（8）3個球鉸孔下表面的平面度為3mm。

（9）爐殼每段組焊后應進行退火處理，現(xiàn)場組焊完成后對焊縫進行退火處理，以消除內(nèi)應力。 2100433B

轉(zhuǎn)爐是利用鼓入的空氣、純氧或純氧加燃料油（或天然氣、水蒸氣、二氧化碳）以氧化液態(tài)金屬中的雜質(zhì)，并產(chǎn)生所需熱能的可以轉(zhuǎn)動的冶金爐。爐形有梨形、直桶形和鼓形等幾種。按爐襯化學性質(zhì)可分為酸性轉(zhuǎn)爐和堿性轉(zhuǎn)爐；按風眼和供氧管位置，分為底吹轉(zhuǎn)爐、側(cè)吹轉(zhuǎn)爐和頂吹轉(zhuǎn)爐 。有色金屬吹煉，采用酸性或堿性側(cè)吹鼓形轉(zhuǎn)爐，利用熔融金屬中硫的氧化，產(chǎn)生所需要的熱能。在工業(yè)上主要用來煉鋼。

轉(zhuǎn)爐爐體包括爐殼和爐殼內(nèi)的耐火材料爐襯，如圖1所示。

轉(zhuǎn)爐爐體屬于薄殼結(jié)構(gòu)，由于高溫、重載和生產(chǎn)操作等因素影響，爐體工作時不僅承受靜、動載荷，而且還承受熱負荷，工況條件惡劣。因此，人們除研究其設(shè)計強度外，還一直在對爐體的制造工藝進行研究和改進。

爐殼主要由爐底、爐身、爐帽、爐口、出鋼口等部分組成。由于爐殼尺寸太大，如果在制造廠進行整體制造時，無法將其發(fā)運到用戶。為此多數(shù)制造廠均采用沿爐體垂直中心線將爐體剖分開，在制造廠進行分瓣加工制造后，到安裝現(xiàn)場再組焊成型。

爐殼分瓣原則是保證爐殼各部件從鐵路發(fā)運到用戶，且不影響產(chǎn)品質(zhì)量，力爭分瓣數(shù)量最少。

爐體機械加工制造難點就是保證爐殼現(xiàn)場組焊時，能夠按照圖紙要求順利將爐殼組裝成一體，并保證組焊后爐帽上120°均布的三個球鉸螺栓吊掛孔的精度要求。

根據(jù)制造工藝及運輸方便，將爐體分為4段，分別為：爐帽1段，爐身2段，爐底1段，每段又分為2瓣，共8瓣。

在電爐內(nèi)，由于電弧放出的高溫使爐料熔化和進行還原反應而生成合金。爐體內(nèi)由爐襯構(gòu)成圓桶形爐膛，三相電極呈正三角形垂直布置在爐膛上部。電極下部是主要反應區(qū)，電能通過電弧和電阻轉(zhuǎn)化為熱能。爐膛直徑、深度、電極與爐膛的相對位置等幾何尺寸對爐內(nèi)電流分布和溫度分布影響很大。由于反應溫度高達2000℃以上，爐體的容積一般大于反應的空間，使反應區(qū)與爐襯之間留存一層爐料，用以保護爐襯。

爐體由爐殼、爐襯和出鐵口等組成。爐殼大部分為圓桶形或倒錐形，用16～25mm厚的鍋爐鋼板焊接制成，并裝設(shè)水平加固圈和橫豎加強筋加固。出鐵口流槽用鋼板焊接或鑄鋼制成。

爐體采用炭磚砌筑的爐襯，要求在爐殼的焊接接口處必須焊上薄鋼板以密封接縫，以防止爐殼受熱后接縫松開，漏入空氣而使炭磚氧化。爐殼的底面是水平的，固定式爐子的爐體浮放在間隔布置的工字鋼梁上，這樣在受熱時，爐殼和工字鋼梁都能自由膨脹而不互相影響。工字鋼梁之間形成爐底的空氣通道，有利于爐底冷卻。

爐體爐殼

爐殼是立式退火爐重要設(shè)備之一，也是隔絕爐內(nèi)氣氛與外界氣氛的主要屏障，使帶鋼在相對獨立的環(huán)境中實現(xiàn)熱處理功能。爐殼是耐火材料的主要載體，包括爐底的輕質(zhì)隔熱磚，側(cè)墻及頂部的陶瓷纖維，還有實現(xiàn)耐火材料固定的錨固釘及保護板都是爐殼的主要組成部分。爐殼也是全部爐體設(shè)備的支撐架，包括爐輥、輻射管、燃氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、保護氣體系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、糾偏系統(tǒng)、攝像頭等都是固定安裝在爐殼上。在冷卻段，爐殼與風箱還可設(shè)計為一體，實現(xiàn)爐殼風箱一體化，簡化了設(shè)備結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了兩種功能。其爐殼結(jié)構(gòu)布置見右圖1。

（1）輥室區(qū)域爐殼。輥室區(qū)域的爐殼位于爐子的頂部和底部，爐殼上安裝的附件較多，如輥蓋、頂蓋、檢查孔、板溫計孔等設(shè)備，對于輥室爐殼的制作和安裝形式，目前有兩種方式：第一種是單片式結(jié)構(gòu)，就是將頂部爐殼以片狀結(jié)構(gòu)制作，并在現(xiàn)場進行拼裝。這種單片式結(jié)構(gòu)有利于批量運輸，但是給現(xiàn)場的安裝留下了很大的工作量；第二種是箱式結(jié)構(gòu)，就是將單片制作的側(cè)板、頂板進行預組裝，形成一個箱式整體，內(nèi)部的錨固釘可預先焊接，并可對部分相關(guān)的安裝尺寸進行校核修正，這樣就減少了現(xiàn)場的施工量和校正工作。但是箱體結(jié)構(gòu)成型后體積較大，不利于運輸。

（2）輻射管區(qū)域爐殼。輻射管區(qū)域爐殼位于爐子傳動側(cè)和操作側(cè)，立面安裝，殼體上主要有輻射管的安裝法蘭，以及取樣孔、熱電偶孔等輔助裝置。對于側(cè)板的制作和安裝，一般采用單片式制作和安裝，非常有利于批量運輸。

（3）頂板和底板。頂板位于爐子頂部，水平安裝，以爐子側(cè)板為支撐。殼體上主要有頂蓋安裝法蘭、檢查孔（穿帶孔）、排氣管道、板溫控制儀孔等設(shè)備。

底板位于爐子的底部，水平鋪設(shè)在爐子的鋼結(jié)構(gòu)上，以加熱段中部作為固定端可向兩端進行自由滑動，爐底板設(shè)計有底蓋的安裝法蘭。

（4）爐子頂蓋。爐子頂蓋位于爐子頂部，是異常情況下人員對設(shè)備進行處理的進出口，或者是定期對爐內(nèi)設(shè)備進行檢查的進出口。頂蓋設(shè)計有較厚的鋼制法蘭，可采用平面高溫硅膠密封或法蘭止口高溫硅膠密封，在與爐內(nèi)高溫氣體接觸的一側(cè)，安裝有具備隔熱性的隔熱陶瓷纖維，并用錨固釘和保護板進行固定。

（5）爐子底蓋。爐子底蓋位于爐子底部，是異常情況下檢修人員對設(shè)備進行處理的進出口，或者是檢修人員定期對爐內(nèi)設(shè)備進行檢查和清理的進出口。底蓋由較厚的鋼制結(jié)構(gòu)支撐，采用止口高溫硅膠密封，在與爐內(nèi)高溫氣體接觸的一側(cè)進行安裝。采用具備隔熱性能的隔熱磚砌筑，并用錨固釘和保護板進行固定。

（6）爐子輥蓋。爐子輥蓋位于爐子兩側(cè)的爐輥區(qū)域，用于爐輥的拆裝，輥蓋一般由較厚的鋼板制成，采用平面高溫硅膠密封，與爐內(nèi)高溫氣體接觸的一側(cè)，安裝有具備隔熱性能的隔熱陶瓷纖維，并用錨固釘和保護板進行固定。

爐體耐火材料及保護板

在退火爐爐內(nèi)，由于帶鋼退火工藝的需要，加熱爐爐內(nèi)溫度高達900℃以上，而爐外溫度只有20-30℃，與室溫相比溫度差將近900℃，所以通過選擇合適的耐火材料及相應的耐火材料厚度，就能保證爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定，降低熱能損失，減少溫度對外部設(shè)備的影響。目前在立式爐內(nèi)一般采用兩種類型的耐火材料：一種是含有氧化鋁的陶瓷纖維，另一種是輕質(zhì)隔熱磚。

（1）陶瓷纖維。常用的陶瓷纖維密度為96kg/m³或128kg/m³，其質(zhì)量較小，在立面施工中基本不受高度的影響，對爐殼及鋼結(jié)構(gòu)的承重影響也較小，可明顯降低爐子的總體重量。其絕熱性能也好，可減少爐內(nèi)溫度對外的熱能損失。另外，低熱容量也可以提高爐內(nèi)溫度控制響應的及時性。較好的穩(wěn)定性，可使陶瓷纖維在長壽命下性能恒定。由于陶瓷纖維易加工和成型，所以使其制造和施工也容易，方便。目前主要用于爐側(cè)墻、爐頂、爐頂蓋、輥蓋等設(shè)備的隔熱保溫。但是其纖維結(jié)構(gòu)的特殊性使之不耐壓也不耐碰撞，故無法抵御爐內(nèi)的強氣流沖刷，使用時必須加以保護。

（2）輕質(zhì)隔熱磚。輕質(zhì)隔熱磚有較低的熱導率，可有效地減少爐子的熱能損失，較低熱容可以提高爐內(nèi)溫度控制響應的及時性。輕質(zhì)隔熱磚較陶瓷纖維的密度大，使之具有一定的耐壓耐沖擊性，標準的尺寸易于施工和砌筑。例如常用的TJM23，使用溫度為1260℃，密度約為500kg/m³，而TJM26，使用溫度為1425℃，其容重可達到800kg/m³，主要用于爐底結(jié)構(gòu)及底蓋的隔熱。爐子底部耐火材料結(jié)構(gòu)見下圖2。

（3）不銹鋼保護板及錨固釘。不銹鋼保護板是對耐火材料進行保護、防止氣體對陶瓷纖維沖刷的屏障，也可減少人或其他物體對耐火材料的沖擊。因增加了其抗沖刷性，就減少了耐火材料散落、擴散、附著在設(shè)備或帶鋼上的機會，由此提高了帶鋼的表面質(zhì)量。根據(jù)不同的使用溫度其不銹鋼材質(zhì)有所不同，在低溫區(qū)一般選用AISI304或AISI410材質(zhì)的不銹鋼板，在高溫區(qū)則選用AISI309或AISI310材質(zhì)的不銹鋼板，通常不銹鋼板使用厚度在0.8- 1mm之間，通過焊接在爐殼上數(shù)以萬計的錨固釘進行固定，將其鋪設(shè)在陶瓷纖維及輕質(zhì)隔熱磚表面，可防止帶鋼跑偏對耐火材料的刮擦，減少保護氣體對陶瓷纖維的沖刷，增強陶瓷纖維的抗壓性。

爐體爐體鋼結(jié)構(gòu)

爐體鋼結(jié)構(gòu)提供爐子的全部支撐，并且要滿足退火爐與支撐機構(gòu)間的膨脹要求，提供維修與操作的通道（包括通往合金化爐的多層通道）。

退火爐鋼結(jié)構(gòu)主要包括支撐結(jié)構(gòu)、平臺、梯子及欄桿等。退火爐鋼結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)高強螺栓聯(lián)結(jié)和焊接而成。在退火爐的傳動側(cè)有活動平臺，以方便廠房吊車拆裝爐輥和輻射管。平臺均為自立式，平臺不與爐殼連接。退火爐鋼結(jié)構(gòu)也要滿足預熱段循環(huán)通道和快冷段循環(huán)通道布置的要求。爐子底蓋將考慮放置在傳動側(cè)的第二層平臺下。爐體鋼結(jié)構(gòu)見右圖3。