氧气侧吹转炉炼钢关于车间布置和厂房结构的要求

我围所有空气侧吹转炉的生产车间，在解决供氧问题后，只需在原有车间内稍加改动或增添少录设备(如除尘和机械化上料等)，均可适应全氧侧吹转炉生产的需要。例如对一座年产20-24万吨的3x8吨空气侧吹转炉车间，若维持车间年产能力不变，则投资几百万元以增添除尘上料系统后，就可改为2座(或3吹2 ) 8-}-10吨的全氧侧吹转炉，若炉座不变(3吹3的活炉座)，则另增添.吊车等附属设备后，可使年产能力提高到30万吨以上。

对于新建车间，厂房高度可以比顶吹车间显著降低，和氧气底吹转沪一样，无需建造氧气顶吹转炉所需那样的高架厂房。按国外新建底吹转炉车间的资料报导，厂房比顶吹矮三分之一 。

氧气侧吹转炉炼钢主要炼钢设备

1.氧枪

全氧侧吹转炉所用氧枪，其工作原理和国外氧气底吹转炉的氧枪相同，目.前各厂均采用柴油作冷却保护介质。氧枪由两根同心套管组成，内管用铜管，外管用普通碳素钢管制作。氧枪中心管路供氧，内外管之间的特制间隙走油。在工作条件下，油与氧气同时喷入炉内，油在枪口处的升温、汽化和裂解而吸收热量，加上氧气喷出时的膨胀吸热，使氧枪头部温度始终保持在几百度而能正常供氧(经现场测定氧枪枪身和头部附近温度在250-200℃以下)。炉役期内枪头端面层因高温而逐渐烧掉，与炉衬变薄而同步变短，直至停炉。

唐钢一炼1975年在风氧侧吹转炉上试用全钢管氧枪，效果较好，为节约氧枪用铜作了初步尝试。

几年来的实际应用证明、我国自行设计制作的氧枪，具备结构简单、工作可靠、维护方便、使用寿命长的优点。与国外氧气底吹氧枪只能使用300-400炉、单耗速度1.3-2.5毫米/炉比较，我国自制氧枪寿命高1-2倍，平均单耗速度达到了0.6-0.7毫米/炉。唐钢全氧侧吹转炉几次炉令超千炉炉役，氧枪残余长度仍有原长的三分之一左右。

关于油比，全氧侧吹枪数比同样条件的氧气底吹少，故相同容量转炉的吹炼期耗油量(公斤/吨钢)句以低于)。目前6-8吨全氧侧吹转炉，采用炉役全程恒油操作，耗油量为6-8公斤户吨钢。鞍钢150吨转炉全氧侧吹试验时，平均柴油单耗达到3.12公斤/吨钢。

氧枪的安装和快速更换技术，是我国氧气侧吹转炉炼钢法投产以来，所积累起的重要经验之一。如某些高炉龄的炉役，在开炉后第3炉，第6炉以及炉役中、末期均发生过油路堵塞、喷渣等烧坏氧枪的事故，经过现场快速更换氧枪和重新烧补凹坑后，炉子仍正常运转。由于侧吹氧枪区，熔池静压小，炉衬及氧枪侵损慢，各厂大胆试用了氧枪砖内予埋定位钢管、开炉前现场装枪的工艺。这种钢管的内径可以比氧枪外径大2 - 8毫米，余量大于3毫米时，可用耐火泥浆将缝隙灌死以防回油串火烧枪。采用这种装枪工艺，可以保证装枪质量、换枪迅速和方便。

2.炉体

目前，全国各厂生产的全氧侧吹转炉，公称炉容量分别为3、4、5、6、8吨，炉型有涡鼓型和直筒型两种。都是由原空气侧吹转炉和氧气顶吹转炉改成，炉型和尺寸参数以及炉衬材质、修砌工艺等都基本未变。二十余座全氧侧吹转炉，除沈阳一钢为三吨直筒型炉型外，其余全都为涡鼓型。因生产使用只有两年多时间，有关炉型的试验研究工作尚未来得及深入进行，对于直筒炉型和涡鼓炉型，以及新炉型设想，均难以作出结论。现用的两种炉型都可获得较好的炉龄和其它技术经济指标，但目前倾向于采用涡鼓型 。

试验初期，有人根据国外氧气顶吹和氧气底吹转炉炉内氧流方向必须平行和基木对称于沪子垂直中心线的原则，指出转炉用全氧侧吹法炼钢“不科学”，“炉龄难于过关”。

三年来的实践证明上述判断是错误的。从迄今已经达到的炉龄水平以及对全氧侧吹转炉炉衬工作实际状况的观测和分析，可以认为，在所有氧气转炉中，全氧侧吹转炉提高炉龄的潜力较大。这一点可以从唐钢二炼8吨全氧侧吹转炉创造1043炉和国内30吨氧气顶吹转炉创造1029炉各自的最高纪录的基本差别得到证实。将这两座炉子的投产到破千炉的时间、铁水条件、炉衬材质、补炉情况及破损数据进行对比分析。由表内资料可见，两座炉子的提高炉龄潜力，全氧侧吹转炉更大。说明在全氧侧吹转炉内，存在着比氧气顶吹和氧气底吹更有利于提高炉龄的某些因素 。

采用全氧侧吹对各厂原有空气侧吹转炉实行技术改造后，炉座的年生产能力可以提高20-50%，炉龄提高1- 4倍，钢铁料消耗下降80-150公斤/吨钢，品种范围显著扩大。

在解决制氧设备和冷却介质的供应问题后，可以不必耗用大量投资，可以在不停产或基木不停产的清况下，将我国现有空气侧吹转炉迅速改造成先进的氧气转炉。

顶吹转炉改用全氧侧吹，车间及主要设备基本上可以适用于新工艺的需要。据已获得的效果，采用全氧侧吹对3吨和6吨顶吹转炉实行技术改造后，炉龄提高一倍以上，耐火材料单位消耗下降，炉座生产能力可以提高20%左右。

空气侧吹转炉改全氧侧吹，需要将鼓风改为工业纯氧，要增加少量柴油消耗，但是，由于喷损减少使钢铁料消耗显著降低;因直接加入冷废钢和生铁单耗下降而可减少化铁炉焦耗;因炉役产钢量成倍增加而大量节约炉衬砖消耗;因温度和终点脱氧条件的改善而可降低铁合金消耗等等，带来的节约效果十分显著。

现在将全国各厂空气侧吹转炉改用全氧侧吹后，按产钢100万吨来估算一下其节约效果。所引用的原材料单耗指标和每吨钢节约的数量等数据，是按1975年内所实际达到的全年平均水平选用的。

由上述估算可知，如果不计入制氧站的投资，对于一个3x8吨空气侧吹转炉车间，完成车间改造(增设除尘、上料、车间内部供氧供油系统和部分吊车等)约需资金300万元左右。这笔费用可以在改造后，因上述节约效果，而迅速(0.5-1.0年)收回(唐钢于1975年经本核算，全氧侧吹转炉每吨钢的成本比空气侧吹的成本降低20元。若上述车间年产能力按30万吨考虑，则投产后半年可以全部回收改造费用) 。

在当代各种炼钢方法纷纷采用氧气强化冶炼的阶段，我国各地空气侧吹转炉也面临了一个技术改造和发展的问题。大家知道，我国的碱性空气侧吹转炉炼钢是解放以后试验成功，在一九五八年大办钢铁的群众运动中迅速发展起来的一种炼钢方法。它较好地适应了我国资源条件不适当时地方工农业发展的需要，二十多年为我国钢铁工业为发展和改善钢铁工业的布局，作出了一定的贡献。一九五八年伟大领袖毛主席亲临上钢一厂二转炉车间一号空气侧吹转炉炉前视察，给我国钢铁工人以极大的鼓舞。十几年来，上海、唐山、天津、沈阳等全国各转炉钢厂的工人、干部和技术人员遵循毛主席所指引的方向，坚持技术革新和技术革命的群众运动，为完善和发展我国侧吹转炉炼钢生产作出了巨大的成绩。

为加速我国钢铁工业的发展和技术改造，在大力发展氧气顶吹转炉炼钢技术的同时，究竞如何立足于我国具体条件，充分发挥我国侧吹转炉炼钢技术的特长，对各地原有炼钢车间和设备实行革新、挖潜、改造，为多快好省发展我国钢铁工业，赶超世界先进水平而闯出一条新的途径，一直是我国炼钢技术改造中的关键点 。

为了适应氧气侧吹转炉炼钢这一新生事物迅速发展的需要，保证上述任务的完成，我们建议:

①将我国首创的、初获较好效果并有重要发展前途的“氧气侧吹转炉炼钢”，列为国家重点科研项目。加强领导，提供必要的条件，扶植这一社会主义新生事物的茁壮成长，为赶超世界先进水平，为加速我国钢铁工业的发展作出更大贡献。

②在冶金部和有关省、市、自治区冶金局的领导下，组织有关生产、设计、科研教学等单位，根据生产需要，开展调查研究工作，尽快提出现有车间改造的合理方案和新建小型转炉车间的标准设计，以及开展全氧侧吹转炉大型化和其它长远发展课题的研究 。2100433B

为了克服空气侧吹转炉炼钢热效率低、钢中含氮量高的缺点，用氧气代替空气吹炼是惟一的出路，但一般耐火材料喷嘴承受不了吹氧炼钢时的强烈侵蚀。1973年，中国东北工学院(冶金系、沈阳第一钢厂、唐山钢厂参照氧气底吹转炉使用油、氧喷嘴的经验，将侧吹转炉的风嘴改为油、氧喷嘴，解决了吹氧炼钢的喷嘴寿命问题。于是空气侧吹碱性转炉炼钢法被改造成为氧气侧吹转炉炼钢法。氧气侧吹转炉炼钢的工艺操作和空气侧吹碱性转炉炼钢基本相同。只是由于不再把空气中大量的氮吹入炉内，热效率提高，原料中废钢比可达10%～25%，钢铁料消耗降低30～100kg/t钢，铁损减少使炉龄也有了提高。油、氧喷嘴的构造如图4所示。它由两根同心套管组成，外管为无缝钢管，内管为紫铜管。铜管内通氧气，外壁切削出几条细的螺旋油槽，和外层钢管构成轻柴油的通路。轻柴油和氧同时吹入炉内，轻柴油在喷嘴出口受热气化和裂解，吸收了很多热量，使喷嘴受到冷却，喷嘴出口温度保持在200～250℃，使喷嘴能正常吹氧而保持较长的寿命。

从1974年到1976年，中国有26座空气侧吹碱性转炉改造成氧气侧吹转炉，总容量达150_t。在推广应用吹氧后，发现氧气侧吹转炉容量仍然不能增大。侧吹转炉的除尘设备大(因为需要在吹炼时倾动炉身，8t侧吹转炉和25t顶吹转炉的除尘设备相当);氧气侧吹转炉消耗轻柴油4～8L/t;钢铁料消耗比顶吹转炉高10～20kg/t。由于存在这些缺点，到90年代初，除唐山钢厂一个氧气侧吹转炉车间还在继续生产外，其余的氧气侧吹转炉或改为顶吹氧气转炉，或者停止了生产。

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从转炉炉身侧面吹入空气或氧气以氧化去除铁水中的杂质元素并提供热量而获得钢水的转炉炼钢方法。根据转炉炉衬材料和吹入的氧化性气体的不同，侧吹转炉炼钢法有：空气侧吹酸性转炉炼钢法，即小型贝塞麦法，空气侧吹碱性转炉炼钢法和氧气侧吹转炉炼钢法3种。

在中国，新中国成立后，国家建设的展开迫切需要钢材。原有的一些小型贝塞麦转炉，因为炉衬是酸性的，无法使用含磷量达0.2%～0.3%的生铁炼钢。1951年唐山钢厂开始试验将侧吹转炉的酸性炉衬改造为碱性炉衬，并通过一系列的工业试验建立了摇炉制度(通过炉身倾动使风嘴在吹炼全程位于熔池表面)、造渣制度、装入制度等操作制度，解决了吹损大及去磷不稳定等问题，于1952年正式投入工业生产，并命名为侧吹碱性转炉炼钢法。之后，上海、天津、乌鲁木齐等地也建立了碱性侧吹转炉，并将炉体由直筒形改为涡鼓形(图2)。这种炼钢法设备简单、投资少、生产率高，适合中国当时的经济条件。1958年开始，全国各地大批建造了侧吹碱性转炉炼钢车间，此法成为中国50～70年代的主要炼钢方法之一，侧吹转炉钢占总产钢量的比值为：50年代22.4%，60年代21.49%，70年代降为12.08%，到1982年降为5.1%。

侧吹碱性转炉炼钢的第1期是硅、锰氧化期，此时炉渣碱度较低，提高渣的(FeO)含量也能使磷迅速氧化，渣况好时此期去磷率可达70%左右，这时倒出部分炉渣可以巩固去磷效果。但是倒渣操作使热损失和铁损失显著增加。第2期为碳氧化期，炉口形成白亮火焰，炉温也迅速升高，这时可以造新渣去磷。炉渣造得好，磷和碳可同步氧化去除。但造渣不好，碳氧化完时磷含量仍高于钢种要求成分，只好进行“后吹”脱磷。但后吹也增大了铁的损失和提高了钢水氧化性。当温度、碳、磷均合格时，可进行脱氧和出钢操作。图3为侧吹碱性转炉吹炼过程的金属成分和炉渣成分的变化。

侧吹和底吹相比不仅气流位置和方向不同，侧吹时鼓风压力亦较低，搅拌能力不及底吹。因此在熔池表面生成的氧化铁不至于被硅、碳等元素完全还原，较高的氧化铁促进石灰熔化而较早形成碱性氧化渣，使磷能在前期去除。底吹时鼓风由炉底进入，有很强的搅拌能力，铁和磷在底部氧化后又全部被碳还原，在脱碳期不能形成流动良好的渣，磷只能在后吹期脱除。侧吹转炉中如果在第2期脱碳过快，也可能造成炉渣返干，不利于脱磷的进行。反之，如果鼓风压力过小或风嘴相对位置偏高，搅拌力不足，则铁大量氧化，不仅铁损增大而且有喷溅危险。只有控制好风嘴高度和鼓风压力，保持适当的搅拌能力，才能使炉渣状况良好，脱磷和脱碳同时顺利进行。空气侧吹碱性转炉由于碳氧化生成的CO能继续燃烧，炉气中的CO₂含量比底吹转炉高。侧吹碱性转炉炉气的CO₂/CO值平均达到0.6～2.2，而底吹空气或顶吹氧气转炉平均只有0.2%左右。侧吹碱性转炉炉气中自由氧含量平均只有0.9%左右，氧的利用率达95%以上。因此，侧吹碱性转炉的熔池金属温度比底吹转炉高。然而侧吹时鼓风没有穿过熔池，炉气温度低于熔池温度，一般为750～800℃，而底吹转炉则接近1400℃。侧吹转炉的面吹、浅吹操作减少了氮从熔池吸热，使炉气带走金属液的热量大大减少。侧吹碱性转炉炉气带走的热损失约相当于底吹转炉的50%。

侧吹碱性转炉炼钢的缺点是炉子容量不大，不能形成规模效益。炼钢过程的铁损失大。钢中含氮量较高。80年代以后，大多数侧吹碱性转炉被氧气顶吹转炉所取代。