轉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）以氧化液態金屬中的雜質，並產生所需熱能的可以轉動的冶金爐。轉爐爐體包括爐殼和爐殼內的耐火材料爐襯，屬於薄殼結構。
基本介紹
- 中文名：轉爐爐體
- 外文名：Converter furnace
- 組成：爐殼和爐殼內的耐火材料爐襯
- 屬性：薄殼結構
- 工作情況：承受靜、動載荷和熱負荷
- 套用學科：冶金工程
概述,轉爐爐體結構,轉爐爐體分瓣原則,轉爐爐體製造的技術要求,
概述
轉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）以氧化液態金屬中的雜質，並產生所需熱能的可以轉動的冶金爐。爐形有梨形、直桶形和鼓形等幾種。按爐襯化學性質可分為酸性轉爐和鹼性轉爐；按風眼和供氧管位置，分為底吹轉爐、側吹轉爐和頂吹轉爐 。有色金屬吹煉，採用酸性或鹼性側吹鼓形轉爐，利用熔融金屬中硫的氧化，產生所需要的熱能。目前在工業上主要用來煉鋼。
轉爐爐體
轉爐爐體轉爐爐體屬於薄殼結構，由於高溫、重載和生產操作等因素影響，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，人們除研究其設計強度外，還一直在對爐體的製造工藝進行研究和改進。
轉爐爐體結構
轉爐爐體包括爐殼和爐殼內的耐火材料爐襯，爐殼用鋼板焊成。爐襯包括工作層、永久層及填充層三部分。
工作層由於直接與爐內液體金屬、爐渣和爐體接觸，易受侵蝕，普遍採用焦油白雲石質或焦油鎂砂質大磚砌築爐襯。為提高爐襯壽命，目前已廣泛使用鎂質白雲石為原料的燒成油浸磚，另外根據爐子各部位的工作條件和破損性質的不同，採用不同材質和厚度的磚組合砌築。對侵蝕最嚴重的部位，如裝料側、渣線區、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質耐火材料，我國大中型轉爐採用鎂碳磚。
填充層介於工作層與永久層之間，一般用焦油鎂砂或焦油白雲石料搗打而成。此層的作用是減輕爐襯膨脹時對爐殼的擠壓，而且也便於拆除工作層殘磚，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後焊接和用銷釘連線成整體。
（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，並有利於引導爐氣排出。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於清除粘渣，目前普遍採用通入循環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構。
水箱式水冷爐口是用鋼板焊成的，在水箱內焊有若干塊隔板，使進入水箱的冷卻水形成蛇形迴路，隔板同時起筋板作用，增加水冷爐口的剛度。這種結構的冷卻強度大，並且容易製造，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於鑄鐵內。這種結構冷卻效果稍遜於水箱式，但安全性和壽命比水箱式爐口高，故套用十分廣泛。
爐帽通常還焊有環形傘狀擋渣板（裙板），用於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線，由於爐渣的黏結，更換爐口時往往需使用火焰切割，因此我國中、小型轉爐多採用卡板焊接的方法，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有出鋼口，設計時應考慮使堵出鋼口方便，保證爐內鋼水倒盡和出鋼時鋼流應對盛鋼桶內的鐵合金有一定的衝擊攪拌能力，且便於維修和更換。
（3）爐底
爐底有截錐形和球形兩種。截錐形爐底製造和砌磚都較為方便，但其強度比球形低，故在我國用於50t以下的中、小轉爐。球形爐底雖然砌磚和製作較為複雜，但球形殼體受載情況較好，目前，多用於120t以上的爐子。
右圖
右圖爐帽、爐身和爐底三部分的連線方式因修爐方式不同而異。有“死爐帽，活爐底”、“活爐帽，死爐底”等結構形式。小型轉爐的爐帽和爐身為可拆卸式（如右圖a），用楔形銷釘連線。用這種結構採用上修形式。大中型轉爐爐帽和爐身是焊死的，而爐底和爐身是採用可拆卸式的（如右圖b），這種結構適用於下修法，爐底和爐身多採用吊架，T字形銷釘和斜楔連線。
轉爐爐體分瓣原則
爐殼主要由爐底、爐身、爐帽、爐口、出鋼口等部分組成。由於爐殼尺寸太大，如果在製造廠進行整體製造時，無法將其發運到用戶。為此多數製造廠均採用沿爐體垂直中心線將爐體剖分開，在製造廠進行分瓣加工製造後，到安裝現場再組焊成型。
爐殼分瓣原則是保證爐殼各部件從鐵路發運到用戶，且不影響產品質量，力爭分瓣數量最少。
爐體機械加工製造難點就是保證爐殼現場組焊時，能夠按照圖紙要求順利將爐殼組裝成一體，並保證組焊後爐帽上120°均布的三個球鉸螺栓吊掛孔的精度要求。
根據製造工藝及運輸方便，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。
轉爐爐體製造的技術要求
（1）爐身組裝焊接及退火處理後要求爐殼的圓柱度、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）爐殼每段組焊後應進行退火處理，現場組焊完成後對焊縫進行退火處理，以消除內應力。
