爐容比是指新轉爐砌磚完成後的容積稱為轉爐的工作容積，也稱有效容積。爐容比過大，會增加設備重量、廠房高度和耐火材料消耗量，因而使整個車間的費用增加，成本提高，對鋼的質量也有不良影響；而爐容比過小，爐內沒有足夠的反應空間，勢必引起噴濺，對爐襯的沖刷加劇，操作惡化，導致金屬消耗增高，爐襯壽命降低，不利於提高生產率。因此在生產過程中應保持設計時確定的爐容比
基本介紹
- 中文名：爐容比
- 外文名：The furnace capacity than
- 別稱：有效容積
- 影響因素：鐵水比和鐵水成分
- 特點：爐容比過大，會增加設備重量
- 學科：冶金工程
介紹,設計原則,設計,改造效果,總結,
介紹
產能大幅提升主要依靠超裝和縮短冶煉時間來實現。未改造前50t轉爐平均出鋼量70t，最大出鋼量達到78t。在轉爐大量超裝情況下，新爐爐容比為0.68 ～ 0.7，到爐役中後期時爐容比僅為0.64，遠遠小於50 ～ 80t的轉爐爐容比為0.85 ～ 0.90的規範要求。因此實際操作過程中噴濺現象較為嚴重，噴濺冒煙污染環境；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，鋼水質量不穩定，影響冶煉控制的穩定性，限制供氧強度的提高;由於噴濺的噴出物堆積，清除困難，嚴重噴濺影響人身及設備安全，因此存在生產安全隱患。另根據煉鋼行車能力，煉鋼生產在增建70tLFVD精煉和增建60t轉爐系統時，對鐵水預處理及煉鋼配套系統都進行了相應改造，隨著公司鐵水產量的增加和連鑄高效化改造生產能力增加，轉爐進行適當爐容比改善擴容，提高鋼水產量與鋼包、行車能力相匹配，平衡公司鋼鐵料，充分發揮全連鑄生產能力，是十分必要的；同時對轉爐進行適當爐容比改善擴容，還可以顯著提高轉爐爐齡，降低耐材消耗，提高供氧強度，提高氧槍噴頭冷強度，提高氧槍的使用壽命，並能提高轉爐作業率，降低煉鋼成本，改善勞動條件等。
設計原則
在原有50t轉爐基礎上適當挖掘生產潛力，提高轉爐爐容比，節約投資費用，利用轉爐爐役大修對轉爐本體進行改造，不影響公司生產，儘量利舊原轉爐設備，縮短大修改造周期，節約大修改造投資。
1)轉爐設備土建基礎不變。
2)驅動電機、主減速機、轉爐傾動機構利舊。
3)轉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、鋼包車系統、活動煙罩下口標高及煙罩系統、氧槍系統、散狀料系統等不變。
設計
由於轉爐生產配套設施為20世紀70年代設計建設，從主廠房以及現有配套設施現狀考慮，轉爐擴容的基本前提是利用現有傾動機構，即在利用現有傾動機構條件下最佳化爐型以最大限度地改善爐容比，充分考慮行車起重最大能力，對轉爐本體結構進行設計改造。
1 轉爐爐型設計改造
轉爐爐容比最佳化的設計改造是以設備基礎不動和傾動系統利舊為前提原則，因此提高和改善爐容比的主要途徑是保證托圈有足夠強度的條件下，儘可能的擴大托圈的內徑，同時達到保證爐殼規範間隙的設計要求，擴大轉爐爐殼的直徑。在綜合考慮了轉爐基礎承載和不變、托圈增大的最大可能、傾動機構能力、出鋼口角度、水冷爐口形式、轉爐爐襯的砌築、爐役後期耐材侵蝕等因素後，設計對轉爐爐型技術參數、傾動力矩、最佳耳軸位置進行了最佳化計算。
2 托圈設計改造
由於轉爐爐容比改善的設計改造爐殼直徑加大，因此托圈也要相應增大；設計將原分離組合焊接式托圈改為整體焊接式托圈，適當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，適當增大截面的高度，由原尺寸1650 mm增大到1800mm，從而提高托圈強度和剛度，滿足安全生產要求。
3 耳軸軸承和軸承座的設計改造
由於轉爐爐容比改善後爐容增大，轉爐傾動力矩增大，同時轉爐本體靜載荷也增大，因此耳軸承載也相應增大，經設計計算耳軸直徑也相應增大，由原 800mm增大到 850mm，軸承選用軸承內徑也增大50mm;同時軸承座也進行相應改造。因原軸承座底座在使用中就發生較大變形，同時由於改造後承載增大。因此軸承座底座也作增大強度和剛度的設計改造。
4 轉爐支承系統的設計改造
原轉爐支承系統採用的設計為斜面卡板把持器連線形式。這種連線方式的特點是:在爐體中部與托圈的上下設有三組卡板把持器將托圈卡在中間，使爐體與托圈保持相對的位置關係。
這種結構在安裝斜板時應使每兩塊斜墊板緊密接觸，實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載入荷，且這一附載入荷的大小與斜墊板的傾角的大小成正比。這種附載入荷加大了爐殼的變形，使爐殼的變形在局部過大。由於爐容比改善設計托圈內徑直徑增大有限，為了保證爐殼外徑儘可能增大，必需適當減小托圈與爐殼間隙,必需考慮爐殼儘可能受熱後儘可能均勻自由地膨脹，因此連線形式設計改造更改為在爐體圓周方向間隔120 度布置的三點支承形式。由托圈上一個球面帶銷活節螺栓與爐殼上部支承法蘭中間有一個雙球面兩墊片，四波紋形式蝶片彈簧墊片支承的連線裝置，從而使爐殼受熱後自由地膨脹，保證了爐體與托圈在±360°傾動中，實現可靠連線，同時能有效地緩解爐體和托圈熱膨脹產生的變形及轉動時產生的應力。設計選擇這種連線形式，由於爐殼上部增加較大的支承法蘭,同時三點球面支承裝置重心較與原斜面卡板夾持器支承裝置相對於托圈中心的重心有提高，有利於減小轉爐的操作時最大傾動力拒，提高原傾動系統利舊安全運行的可靠性。
5 爐裙的結構形式的設計改造
爐裙的結構形式目前轉爐設計基本採用水冷爐冒結構形式。採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物，並可以提高爐殼上部的剛性，減少爐殼上部變形，改善爐殼上部的應力狀態，延長爐體和內部爐襯的使用壽命。但必需增大轉爐的供水量。由於現有水處理系統的設計能力的限制，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,同時使水冷爐裙產生應力裂紋漏水，影響安全生產。另外採用水冷爐裙較原設計鋼板焊接式爐裙重量大大減小，勢必增大轉爐操作時最大傾動力矩，不利於轉爐爐容比參數的設計增大。為此在設計中採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物，有利於粘結物清除。同時由於採用球墨鑄鐵板爐裙,因鑄鐵板厚度增大，較原爐裙重量增大，相應減小爐體重心相對托圈中心的位置，從而減少轉爐操作時最大傾動力拒，有利於轉爐爐容比參數的設計增大。
6 水冷爐口結構形式的設計改造
採用鋼板焊接式箱式水冷爐口，按爐型要求適當增大水冷爐口尺寸，同時適當增大水量，這樣提高水冷爐口冷卻強度，改善降低爐口溫度,減少爐口的粘結物，提高爐口的剛性，減小爐口的變形，改善爐口應力狀態，延長爐口和內部爐襯的使用壽命，提高爐殼使用壽命。由於水冷爐口尺寸增大，水冷爐口的重量也相應增大，相應減小爐體重心相對托圈中心的位置，有利於減小轉爐操作時的最大傾動力拒。
7 轉爐水冷爐口旋轉及底吹系統的設計改造
原50t轉爐底吹系統採用布置轉爐傳動耳軸側，為非旋轉接頭形式;由於爐殼間隙變小，由原90mm改為70mm，底吹配管如果還是利用傳動耳軸側托圈與爐殼之間布置，會造成爐殼間隙過小，由於爐殼的受熱變形，必然影響安全生產。
若採用旋轉接頭形式，必須在傳動側耳軸上加工底吹管路，由於傳動側耳軸較長，加工難度大，製造成本增大。為此在改造設計中，將底吹系統改為非傳動側，將原設計的水冷爐口水冷兩路旋轉接頭改為有水冷兩路和六路氣路的旋轉接頭形式。
改造效果
利用轉爐爐役大修間隙對原有三座50t轉爐進行了改造，爐容比大大改善，鋼產量得到大幅提高，各項經濟指標也得到了很大提高，特別是金屬噴濺的減少，提高了濺渣護爐的效果，降低了鋼鐵料的消耗，降低了吹損率，縮短了冶煉周期，提高了鋼水的質量，延長了爐役時間，最長過26000爐，提高了與連鑄機的配備能力，降低了煉鋼成本。
總結
50t轉爐爐容比改善的設計改造在進行充分的方案設計研究的基礎上所採用的方法簡單可行，在對原轉爐傾動機構進行和設備的原有基礎核算符合設計要求基礎上，在不影響生產的情況下，利用整體大修工期，對轉爐進行了大修改造，周期短，投資少，見效快，減少了金屬噴濺，消除生產隱患，改善了生產環境,提高了煉鋼的質量和產量，降低了鋼鐵料消耗,降低了吹損率，降低了煉鋼成本。隨著改造後煉鋼工藝操作和生產管理水平的進一步提高，頂底復吹煉鋼過程更加平穩，吹氧槍位置更加穩定,供氧強度得到提高，過程和終點熔渣得到更好控制，成渣速度加快，冶煉周期相應縮短，鋼水的合格率會得到進一步提高。50t轉爐爐容比改善的設計改造的成功，為同類中型轉爐爐容比改善的改造提供了寶貴經驗。
