转炉设备
1.炉盖
为了减少吹炼时的喷溅、热损失和炉气的排出，炉盖都做成圆台形或圆台形，其炉口都是正炉口，用于加料、插吹氧管、排出炉气和倒渣。由于炉盖位于高温炉气区，受到飞溅物的直接灼伤和烟机辐射热的影响，其温度往往高达300*400+。在高温的作用下，炉盖和炉口容易变形。为了保护炉口，目前普遍采用循环水强制冷却的水冷炉口，不仅可以减少炉口变形，而且有利于清除炉口结渣。为了防止事故，水冷部分要加强。
水冷炉口有水箱式和埋管式两种结构。如图4-1-3所示，水箱式水冷炉口采用钢板焊接结构，水箱内焊接若干挡水板，使冷却水在水箱内形成环路，同时也起到加强筋的作用。这种结构冷却强度强，易于制造，但安全性差，因为焊接接头容易开裂。
如图4-1-4所示，埋管式水冷炉口是通过埋设蛇形钢管进行冷却水的方式，用铸铁浇铸而成。这种结构的冷却强度不如水箱式，但安全性和使用寿命高于水箱式。
水冷炉口可以用楔子与炉盖连接，但由于炉渣的粘附，在更换损坏的炉口时往往需要用火焰切割。因此，在我国，中小型转炉炉口采用夹板焊接固定在炉盖上。
2.炉体
炉体是整个炉子的承重部分，都是圆柱形的。出铁口通常位于炉盖和炉体耐火炉衬的连接处。其位置、角度和长度的设计要考虑出钢时炉内钢水液面；炉口与钢斗的相互位置和移动关系；方便把出铁口堵上吗？炉内钢水是否能全部浇完；出钢时，钢流要对钢包内的铁合金有一定的冲击和搅拌能力。在生产过程中，由于出铁口烧损严重，为了便于维修、保养和更换，出铁口可以设计得短一些。
3.炉底
炉底有两种:圆台型和球形。截锥底的制作和砌砖比较简单，但强度不如球形底，只适用于中小型转炉。球形炉底的优缺点与截锥形炉底相反，所以用于大型转炉。
炉盖、炉身、炉底三节的连接方式有三种:死炉盖、活炉盖、死炉底、整体炉壳。这三种连接方式与修炉方式有关。死炉底和整个炉壳都向上修补，活炉底向下修补。早期的贝塞麦转炉炼钢法和托马斯转炉炼钢法都是用空气从底部风口吹入钢水。侧吹转炉容量一般较小，空气从炉壁侧面吹入。炼钢转炉根据不同需要内衬酸性或碱性耐火材料。立式圆筒形炉体通过支撑环和耳轴架放置在支撑轴承上，运行时由机械倾动装置使炉体绕水平轴旋转(见空气底吹转炉示意图)。
20世纪50年代开发的氧气转炉仍保持垂直圆筒形。随着技术的提高，发展成顶吹氧枪供氧，因此得名氧气顶吹转炉，即L-D转炉(见炼钢用氧气顶吹转炉)。那些有底部喷嘴吹冷却剂的称为氧气底吹转炉(见氧气底吹转炉炼钢)。氧气炼钢早期也采用卡尔多转炉和罗托转炉，通过炉体的旋转来改善炉内反应，但由于设备复杂，炉衬寿命短，无法推广。转炉钢包喷溅
一.飞溅机制
转炉使用的氧化剂主要是氧气，纯度>:99%。通过在6~12kgf/cm2的压力下吹氧来降低钢水中的碳含量。并氧化其他元素。碳氧反应的方程式是:
[C]+[O]={CO}↑+Q
这个反应产生一氧化碳，并放出大量的热量。该炉冶炼终点含0.10%。除去锰铁和碳化硅中的碳，冶炼结束时的碳小于0.05%。表明炉钢是过氧化物钢，钢中碳和氧的乘积是常数。
[C][O]=m
这个原理说明钢中含有大量的[O]，钢中的氧突然和扔到钢包底部的碳化硅发生反应，产生大量的CO气体，喷出钢水和钢渣。同时，由于钢液的过氧化作用，钢中氧含量高，氧在钢中的溶解度随着温度的降低而降低。随着温度的降低，钢中大量的氧析出，产生大量的气体，这也是喷溅量大的主要原因。
第二，预防措施
1，钢水过氧化是喷溅的主要原因。因此，如何避免钢水过氧化是防止钢水大规模喷吹的根本措施。
2.在炉前冶炼操作中，应采取增加供氧强度、采用多孔喷嘴和低枪位操作等措施，降低渣中FeO含量，从而降低钢中氧含量，提高一次拉碳命中率，减少补吹。加入合金脱氧时，应先加入硅铁，再加入锰铁，顺序为先弱后强，以保证良好的脱氧效果。
3.保证拉碳准确，避免碳量过低，然后加入碳粉或SiC增碳，从而降低钢中的氧含量。
4.添加碳粉或碳化硅时，不要一次性将碳粉或碳化硅添加到钢包底部，以免被钢包底部的熔渣包裹。钢水浇进去后，不能及时反应，温度达到碳氧反应条件，就会剧烈反应。此外，当钢包水不能自动倒时，大量氧气进入钢包，打破了钢包内原有的平衡。由于外界因素，原本存在于钢包中的大量气体突然出现。
5、钢包要干净，以防浇入钢包初期钢水温度过低，碳粉或碳化硅不与钢中的氧发生反应。温度升高后突然反应，引起大喷。
6.炉前要加强吹氩和搅拌。吹氩可以使钢水成分和温度均匀，保证气体和夹杂物上浮。吹氩压力以保证钢包内钢水轻微上浮为最佳。如果钢水过大，钢包内的渣层被破坏，钢水被吸进去，使钢水二次氧化，钢水不至于倒过来。吹氩搅拌效果不好，达不到脱气除杂的效果。
7.加强最终脱氧。当终点碳小于0.05%时，硅铝钡的量应增加到0.5 ~ 1 kg/t..
8.连铸前必须扣好钢包盖，清理钢包边缘，防止钢包盖不严，钢水和钢渣从缝隙中喷出，并适当增加钢包盖的宽度。
9.防止钢包喷溅的关键是避免炉前过氧化钢。因此，规范炉前冶炼操作是防止钢过氧化物出现的主要措施。
10，顶吹转炉可一次性直接拉碳，但为了一次性有效除磷、硫，使终点温度达到钢种要求，吹低碳钢时应采用高拉调温、一次性补吹的工艺。
11.第一次拉碳时，钢中碳含量最好控制在0.16%~0.20%范围内。倒炉测温取样，根据炉温确定冷却剂加入量，根据碳含量确定补吹时间。
12，第一次出碳时炉渣碱度为3.4~3.6。
13，注意控制熔渣，早熔渣，熔渣，全熔。调整枪位促进熔渣熔化。
14.第一次倒炉要尽量多倒渣。可以加入石灰和白云石来调节温度。如果加入大量的温度调节剂，可以在氧化开始时分批加入。负能量和气体回收
1.转炉炼钢过程的能耗是负-负能量炼钢。
在转炉中，铁水炼成钢的过程主要是碳还原、升温、脱磷、脱硫、脱氧、合金化等高温物理化学反应过程，其工艺操作是控制供氧、造渣、温度和添加合金材料，以获得所需的钢水并浇铸成锭或连铸坯。氧气顶吹转炉炼钢法的一个特点是不需要外加热源。根据物料衡算和热量衡算，铁水的物理热和化学热是主要的热量收入，抵消了金属和炉渣的含热量和各种热量损失，还有余热。因此，炉内常加入废钢、铁矿石和石灰石作为冷却剂，以平衡热量，防止炉温过高。
炼钢过程能耗1.1
炼钢过程需要足够的能量输入才能完成，通常要消耗电、氧、气、惰性气体、压缩空气、水、蒸汽等。以宝钢一期工程为例。详见表1。
1.2炼钢过程的能量释放
在吹炼过程中，碳氧反应一直是冶炼过程中的重要反应。反应的产物主要是C0气体(浓度约为85%~90%)，但也有少量的碳直接与氧气反应生成CO2。化学反应式如下
2C+O2→2CO↑
2C+2O2→2CO2↑
2CO+O2→2CO2↑
冶炼过程中，炉内温度较高，碳氧反应生成的CO气体也叫转炉煤气，温度约为1600℃。此时高温转炉煤气的能量约为1GJ/t，其中煤气的显热能约占1/5，其余4/5为势能(燃烧时转化为热能，不燃烧时转化为化学能)，是转炉冶炼时释放的主要能量。因此，转炉煤气的循环利用是炼钢节能降耗的重要途径。
1.3炼钢工序能耗负分析
炼钢工序能耗是指每吨生产合格产品(钢锭或连铸坯)所用的各种能源之和减去相应的回收能源(标准煤)后计算出来的。
消耗能量>回收能量时，能量消耗为正。
当能源消耗-能源回收=0时(称为“零”能源炼钢)
消耗能量
1.4实现负能量炼钢是可能的。
转炉炼钢过程中释放的能量是以高温气体为基础的。如果用热能来衡量和分析，具体表现为潜热占83.6%，显热占16.4%。详情见图3。显然，气体所拥有的能量占总热量的大部分。从图2中也可以看出回收煤气对降低炼钢过程能耗的作用。因此，为了实现负能炼钢，必须回收煤气，并尽可能提高回收煤气的数量和质量。
要实现转炉负能炼钢，必须回收1.5煤气。
1.6实现负能炼钢的主要技术途径
(1)采用新技术系统集成，提高采气质量和数量；
(2)采用交流变频调速新技术，降低炼钢过程中大功率电机的功耗；
(3)提高炼钢(包括连铸等)操作水平。)并减少材料和燃料的消耗；
(4)提高管理水平和人员素质，确保安全、正常、稳定生产。
2.转炉煤气回收技术
2.1转炉煤气净化回收主要代表工艺。
1966年，我国首次在上海钢铁一厂30t转炉上实现煤气回收，为湿法，简称OG法。主要采用两级文丘里除尘器，储气柜为湿式气柜。截至目前，我国已回收煤气的企业均为湿法工艺(图4)。这种工艺基建技术低，操作简单安全，但运行费用比较高，要附除尘和污水处理设施。
另一种干法工艺，简称LT工艺(图5)，是宝钢三期250t转炉的煤气回收装置，引进奥钢联技术建设。干式静电除尘器用于转炉煤气净化，干式气柜用于储气。该工艺资金投入高，运行成本低，操作复杂，无污水处理设施，将与宝钢250t转炉同时投产。
2.2中国转炉煤气回收技术水平与国外先进水平的比较。
①喉部可调的直线矩形文丘里除尘器；
②可调喉部液压伺服装置；
③炉口微差压自动调节系统；
④快速三通切换阀；
⑤大口径文丘里气体流量计；
⑥气体回收自动控制装置；
⑦自动气体成分分析仪。
2.3天然气回收节能潜力巨大。
我国从1966开始回收转炉煤气至今已有30年。到1996，已有20家企业回收了瓦斯(表4)，占应回收瓦斯企业的51%。全行业转炉煤气平均回收利用率为51%，重点钢铁企业为70%，中小型骨干企业仅为6%。如果目前尚未回收煤气的19企业尽快增加回收设施，采用新工艺、新设备，初期回收按中等水平要求，即每吨钢回收65m3，煤气热值为1.800×4.1.8 kj/m3，每年回收的煤气可达34万吨标准煤。已实现低水平回收的17企业采用新技术进行了技术改造，使回收水平提高到一个更高的水平，即每吨钢回收70m3，煤气热值为1.950×4.1.8 kj/m3，因此每年回收煤气可达1.6万吨标准煤。以上两者之和将达到年能量回收约40万t，上述36家企业转炉炼钢工序能耗(标准煤)平均下降9.2kg/t，节能潜力巨大。
转炉负能炼钢是先进炼钢技术的重要标志之一，是炼钢技术、装备、操作和管理先进水平的综合体现，也是节约能源、降低生产成本、提高企业竞争力的重大技术措施。实现负能炼钢也是一项艰巨的科技系统工程，需要多种先进技术的集成和匹配，尤其是企业的现代化科学管理和生产。我们必须尽一切可能提高转炉煤气回收的数量和质量。转炉烟气的净化和回收
1恢复的基本原理
1.1烟气收集、冷却和净化
转炉烟气出炉口时的温度为1 400~1 500℃，主要靠循环水冷却快速冷却。烟气经过由许多毛细管围成的活动罩、上部的固定罩和汽化冷却烟道，冷却到800～1000℃，然后通过溢流文丘里管(以下简称“文怡”)饱和冷却除尘，此时温度已降至75℃左右。冷却后的烟气通过重力脱水器进入矩形线性可调文丘里管(以下简称“第二条”)进行精细除尘。此时烟气与喷入烟气的水滴高速碰撞。由于扩散和惯性，烟气中的尘粒与水滴结合，冷凝并被除去。在第二篇论文中，采用了矩形“R-D”线性可调文丘里管，其开口由阀板(斜接阀)调节，以控制罩内的压差。回收时，将烟罩内的烟气压力调至微正压(一般为0~20 Pa左右)，以控制进气量(即控制O2的进气量)，减少烟气中CO的燃烧，提高回收气体的浓度。
1.2烟气的提取、排放和回收
煤气鼓风机是烟气除尘系统的重要设备，依靠其强大的抽吸能力，抽走大量由鼓风产生的烟尘。淮钢风机转速由液力偶合器调节，其转速根据生产工艺进行调节(淮钢烟气鼓风机高速为2 700 r/min；低速800 r/min)，动力源采用防爆电机。一般来说，在转炉吹炼期间，鼓风机升至高速；在非吹风期间，降低到低速。在鼓风机的烟气出口处，有一个气体分析仪，它记录检测到的CO含量>:40%，O2含量
2主要设备选择和基本系统配置
转炉烟气净化回收自动控制系统采用西门子SMATIC S7-400作为主站，连接ET200M远程站，采用S7-300系列作为I/O模板，主从站之间采用PROFIBUS-DP网络通信，采用SIMATICNET作为主干环网。软件平台为WINDOWS 2000 PROFESSIONAL，PLC编程环境为Step7 V5.2，上层监控软件为WIN CC V5.2，网络通讯软件为Soft Net。从运行效果来看，硬件系统运行稳定可靠，软件系统刷新速度快，实时更新性好，并具有报警和趋势功能，极大地满足了运行人员对数值监测、设备控制和数据记录的需求。
3控制要求的实现
3.1基本控制流程
在整个烟气净化回收过程中，由于烟气温度很高，且易燃易爆，一旦泄漏，将会产生不可估量的后果，因此在控制方式上要求自动化程度很高。
3.2主控制回路
(1)炉口微差压控制。采用闭环PID控制回路，炉口微差压检测值作为过程值，设定值一般在10 Pa左右，闭环调节文儿阀芯开度。炉口的微差压调节直接影响煤气回收的质量，因此需要将比例调节值P和积分调节值I调节到使输出更灵敏的值。另外，降低盖子后进行调整，提起盖子后将阀芯开度设置为50%。
(2)风扇速度控制。风机全程自动调节取决于两点，即装铁时间和出铁时间。OG系统收到顶吹“装铁”信号时，负机自动升至高速，吹完后转炉转到出钢角时，风机自动降至低速。风扇的高低速转换一定要平稳，才能实现斜坡速度的增减，否则电流变化太剧烈，会损坏电机，缩短寿命。
(3)三通阀组的联锁控制。三通阀组是决定瓦斯回收和排放的核心装置，阀组的控制也是OG系统中一个复杂的环节。该环节包括三通阀阀体的控制、水封逆止阀和旁通阀的控制、N2清洗阀B1、B2和D阀的控制、冲洗电磁阀的控制。
4有待改进和提高的环节
该设计完全满足炼钢车间对烟气净化回收系统的工艺要求，控制系统运行稳定可靠，极大地方便了操作人员对整个OG系统的监控。但纵观整体设计，有两个缺点:
(1)文儿喉部喷水量直接决定除尘效果。因为这里总是有大量的烟尘经过，很容易被遮挡。制造商在这里设计了氮气穿刺针。操作人员定期操作刺针清理文儿咽喉喷水点的堵塞物。但是这项工作比较琐碎，容易忘记，导致堵塞后除尘效果不佳，冒很多黄烟。在今后的设计中，这一过程应加入到PLC自动控制系统中，以便定期自动完成清堵工作。
(2)自动控制系统很大程度上依赖于仪器测量的准确数据。由于系统处于高温高尘环境，部分岗位的仪表容易出现故障，导致操作人员无法正确了解各段设备的情况，不仅直接影响除尘效果，还容易出现意外危险。因此，今后在这种工况下设计仪表时，一定要慎重考虑选型和安装位置，以便能够长时间测量准确的数据。