炉容比

由于转炉生产配套设施为20世纪70年代设计建设，从主厂房以及现有配套设施现状考虑，转炉扩容的基本前提是利用现有倾动机构，即在利用现有倾动机构条件下优化炉型以最大限度地改善炉容比，充分考虑行车起重最大能力，对转炉本体结构进行设计改造。

1　转炉炉型设计改造

转炉炉容比优化的设计改造是以设备基础不动和倾动系统利旧为前提原则，因此提高和改善炉容比的主要途径是保证托圈有足够强度的条件下，尽可能的扩大托圈的内径，同时达到保证炉壳规范间隙的设计要求，扩大转炉炉壳的直径。在综合考虑了转炉基础承载和不变、托圈增大的最大可能、倾动机构能力、出钢口角度、水冷炉口形式、转炉炉衬的砌筑、炉役后期耐材侵蚀等因素后，设计对转炉炉型技术参数、倾动力矩、最佳耳轴位置进行了优化计算。

2　托圈设计改造

由于转炉炉容比改善的设计改造炉壳直径加大，因此托圈也要相应增大；设计将原分离组合焊接式托圈改为整体焊接式托圈，适当减小托圈与炉壳间隙为75mm(原间隙为90mm)，在保证托圈截面宽度750mm不变的情况下，适当增大截面的高度，由原尺寸1650 mm增大到1800mm，从而提高托圈强度和刚度，满足安全生产要求。

3　耳轴轴承和轴承座的设计改造

由于转炉炉容比改善后炉容增大，转炉倾动力矩增大，同时转炉本体静载荷也增大，因此耳轴承载也相应增大，经设计计算耳轴直径也相应增大，由原 800mm增大到 850mm，轴承选用轴承内径也增大50mm;同时轴承座也进行相应改造。因原轴承座底座在使用中就发生较大变形，同时由于改造后承载增大。因此轴承座底座也作增大强度和刚度的设计改造。

4　转炉支承系统的设计改造

原转炉支承系统采用的设计为斜面卡板把持器连接形式。这种连接方式的特点是:在炉体中部与托圈的上下设有三组卡板把持器将托圈卡在中间，使炉体与托圈保持相对的位置关系。

这种结构在安装斜板时应使每两块斜垫板紧密接触，实际上要保证每组斜垫板都紧密接触必然造成有的斜垫板安装特别紧，这样就引起炉壳的附加载荷，且这一附加载荷的大小与斜垫板的倾角的大小成正比。这种附加载荷加大了炉壳的变形，使炉壳的变形在局部过大。由于炉容比改善设计托圈内径直径增大有限，为了保证炉壳外径尽可能增大，必需适当减小托圈与炉壳间隙,必需考虑炉壳尽可能受热后尽可能均匀自由地膨胀，因此连接形式设计改造更改为在炉体圆周方向间隔120 度布置的三点支承形式。由托圈上一个球面带销活节螺栓与炉壳上部支承法兰中间有一个双球面两垫片，四波纹形式蝶片弹簧垫片支承的连接装置，从而使炉壳受热后自由地膨胀，保证了炉体与托圈在±360°倾动中，实现可靠连接，同时能有效地缓解炉体和托圈热膨胀产生的变形及转动时产生的应力。设计选择这种连接形式，由于炉壳上部增加较大的支承法兰,同时三点球面支承装置重心较与原斜面卡板夹持器支承装置相对于托圈中心的重心有提高，有利于减小转炉的操作时最大倾动力拒，提高原倾动系统利旧安全运行的可靠性。

5　炉裙的结构形式的设计改造

炉裙的结构形式目前转炉设计基本采用水冷炉冒结构形式。采用水冷炉冒式可降低炉壳上部的温度，减少炉壳上部的粘结物，并可以提高炉壳上部的刚性，减少炉壳上部变形，改善炉壳上部的应力状态，延长炉体和内部炉衬的使用寿命。但必需增大转炉的供水量。由于现有水处理系统的设计能力的限制，难以满足要求，而水冷效果的不良，将影响水冷炉裙的使用效果,同时使水冷炉裙产生应力裂纹漏水，影响安全生产。另外采用水冷炉裙较原设计钢板焊接式炉裙重量大大减小，势必增大转炉操作时最大倾动力矩，不利于转炉炉容比参数的设计增大。为此在设计中采用球墨铸铁板式炉裙，即可提高炉壳上部的冷却效果，又可以减少炉口粘结物，有利于粘结物清除。同时由于采用球墨铸铁板炉裙,因铸铁板厚度增大，较原炉裙重量增大，相应减小炉体重心相对托圈中心的位置，从而减少转炉操作时最大倾动力拒，有利于转炉炉容比参数的设计增大。

6　水冷炉口结构形式的设计改造

采用钢板焊接式箱式水冷炉口，按炉型要求适当增大水冷炉口尺寸，同时适当增大水量，这样提高水冷炉口冷却强度，改善降低炉口温度,减少炉口的粘结物，提高炉口的刚性，减小炉口的变形，改善炉口应力状态，延长炉口和内部炉衬的使用寿命，提高炉壳使用寿命。由于水冷炉口尺寸增大，水冷炉口的重量也相应增大，相应减小炉体重心相对托圈中心的位置，有利于减小转炉操作时的最大倾动力拒。

7　转炉水冷炉口旋转及底吹系统的设计改造

原50t转炉底吹系统采用布置转炉传动耳轴侧，为非旋转接头形式;由于炉壳间隙变小，由原90mm改为70mm，底吹配管如果还是利用传动耳轴侧托圈与炉壳之间布置，会造成炉壳间隙过小，由于炉壳的受热变形，必然影响安全生产。

若采用旋转接头形式，必须在传动侧耳轴上加工底吹管路，由于传动侧耳轴较长，加工难度大，制造成本增大。为此在改造设计中，将底吹系统改为非传动侧，将原设计的水冷炉口水冷两路旋转接头改为有水冷两路和六路气路的旋转接头 形式。

利用转炉炉役大修间隙对原有三座50t转炉进行了改造，炉容比大大改善，钢产量得到大幅提高，各项经济指标也得到了很大提高，特别是金属喷溅的减少，提高了溅渣护炉的效果，降低了钢铁料的消耗，降低了吹损率，缩短了冶炼周期，提高了钢水的质量，延长了炉役时间，最长过26000炉，提高了与连铸机的配备能力，降低了炼钢成本 。

产能大幅提升主要依靠超装和缩短冶炼时间来实现。未改造前50t转炉平均出钢量70t，最大出钢量达到78t。在转炉大量超装情况下，新炉炉容比为0.68 ～ 0.7，到炉役中后期时炉容比仅为0.64，远远小于50 ～ 80t的转炉炉容比为0.85 ～ 0.90的规范要求。因此实际操作过程中喷溅现象较为严重，喷溅冒烟污染环境；喷溅物大量喷出，影响脱除P、S，热量损失增大，钢铁料消耗较高，钢水质量不稳定，影响冶炼控制的稳定性，限制供氧强度的提高;由于喷溅的喷出物堆积，清除困难，严重喷溅影响人身及设备安全，因此存在生产安全隐患。另根据炼钢行车能力，炼钢生产在增建70tLFVD精炼和增建60t转炉系统时，对铁水预处理及炼钢配套系统都进行了相应改造，随着公司铁水产量的增加和连铸高效化改造生产能力增加，转炉进行适当炉容比改善扩容，提高钢水产量与钢包、行车能力相匹配，平衡公司钢铁料，充分发挥全连铸生产能力，是十分必要的；同时对转炉进行适当炉容比改善扩容，还可以显著提高转炉炉龄，降低耐材消耗，提高供氧强度，提高氧枪喷头冷强度，提高氧枪的使用寿命，并能提高转炉作业率，降低炼钢成本，改善劳动条件等 。

在原有50t转炉基础上适当挖掘生产潜力，提高转炉炉容比，节约投资费用，利用转炉炉役大修对转炉本体进行改造，不影响公司生产，尽量利旧原转炉设备，缩短大修改造周期，节约大修改造投资。

1)转炉设备土建基础不变。

2)驱动电机、主减速机、转炉倾动机构利旧。

3)转炉耳轴轴承座和轴承座底座中心距不变。

4)炉下出渣挡渣系统、钢包车系统、活动烟罩下口标高及烟罩系统、氧枪系统、散状料系统等不 变。

50t转炉炉容比改善的设计改造在进行充分的方案设计研究的基础上所采用的方法简单可行，在对原转炉倾动机构进行和设备的原有基础核算符合设计要求基础上，在不影响生产的情况下，利用整体大修工期，对转炉进行了大修改造，周期短，投资少，见效快，减少了金属喷溅，消除生产隐患，改善了生产环境,提高了炼钢的质量和产量，降低了钢铁料消耗,降低了吹损率，降低了炼钢成本。随着改造后炼钢工艺操作和生产管理水平的进一步提高，顶底复吹炼钢过程更加平稳，吹氧枪位置更加稳定,供氧强度得到提高，过程和终点熔渣得到更好控制，成渣速度加快，冶炼周期相应缩短，钢水的合格率会得到进一步提高。50t转炉炉容比改善的设计改造的成功，为同类中型转炉炉容比改善的改造提供了宝贵经验 。

（1）什么是容载比：

指城网变电容量（kVA）在满足供电可靠性基础上与对应的负荷（kW）之比，它是反映电网供电能力的重要技术经济指标之一，是宏观控制变电总容量和规划安排变电容量的依据。容载比可按下式估算：

式中：R_S —— 容载比（kVA/kW）；

K₁ —— 负荷分散系数；

K₂ —— 变压器安全运行率；

K₃ —— 变压器运行率；

K₄ —— 储备系数

理想气体的比定压热容可表示为：

比热容比指的是定压比热Cp与定容比热Cv之比，通常用符号γ表示，即γ=Cp/Cv，是描述气体热力学性质的一个重要参数。