陳林權(quán)¹，張思維²

（1. 南京 建鄴區(qū)，210019

2 唐山瑞豐鋼鐵（集團(tuán)）有限公司，河北 唐山063303）

摘要：本文通過(guò)某廠150t轉(zhuǎn)爐的改造項(xiàng)目，論述了轉(zhuǎn)爐出鋼視線、爐口的型式、托圈、傾動(dòng)力矩、剩余力矩、傾動(dòng)速度、爐體支撐方式、耳軸位置等主要參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)爐爐型優(yōu)化設(shè)計(jì)的影響；并通過(guò)最終的核算證明了各種參數(shù)選擇的安全性、合理性、經(jīng)濟(jì)性，為150t轉(zhuǎn)爐的設(shè)計(jì)和改造提供一些有益的參考經(jīng)驗(yàn)。實(shí)踐結(jié)果表明：（1）噸鋼成本降低近~50元/t；（2）下渣厚度減少了120mm，出鋼時(shí)間縮短1.3min；（3）轉(zhuǎn)爐爐型選擇是合理的，即爐容比顯著增加，由0.93m³/t提高到1.01m³/t，更加適合中磷鐵水的冶煉，減少了轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中溢渣和噴濺可能性，鋼鐵料消耗降低，運(yùn)行成本降低；（4）轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)全過(guò)程中，為全正力矩，符合國(guó)家的煉鋼安全規(guī)范；（5）有利于爐后搖爐室觀察出鋼鋼流和加鐵合金情況，生產(chǎn)更加安全；（6）轉(zhuǎn)爐最大出鋼量由158t提高到170t情況下，轉(zhuǎn)爐電機(jī)容量維持不變，減少了備品備件的數(shù)量；（7）轉(zhuǎn)爐平均出鋼量由150t增加到165t，實(shí)現(xiàn)2座轉(zhuǎn)爐與2臺(tái)連鑄機(jī)的配合，減少1座轉(zhuǎn)爐和勞動(dòng)定員；（8）轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度由0~0.76rpm增加到0.15~1.5rpm，縮短了輔助作業(yè)時(shí)間，提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率；（9）轉(zhuǎn)爐的最佳耳軸位置=4715mm，即在爐口粘渣15t的情況下，能夠保證轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)過(guò)程為全正力矩；且剩余力矩很小，運(yùn)行成本低。

關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)爐；爐型；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1  前言

    某鋼廠現(xiàn)有3套脫硫裝置、3座150t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐、3座LF鋼包爐、2座RH真空爐、2臺(tái)板坯連鑄機(jī)，年產(chǎn)合格連鑄坯350萬(wàn)t。

    原1#、2#轉(zhuǎn)爐是二手設(shè)備，70年代初設(shè)計(jì)，技術(shù)落后，存在著以下問(wèn)題：

   （1）隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，原轉(zhuǎn)爐按正負(fù)正力矩設(shè)計(jì)的，不符合新的國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)^[1]，即《煉鋼安全規(guī)程》(AQ2001—2018)；

   （2）轉(zhuǎn)爐采用上支撐方式，擋渣板角度小，出鋼看不到鋼流和加鐵合金，存在安全隱患；

   （3）轉(zhuǎn)爐采用水冷爐口，使用過(guò)程中，容易開(kāi)裂漏水，引起安全事故；

   （4）鐵水含P較高，渣料用量大，爐容比偏小，容易溢渣和噴濺；

   （5）托圈采用水冷托圈，使用過(guò)程中，進(jìn)出水管容易受活動(dòng)煙罩積渣的掉落，砸壞，漏水；另外，托圈上的檢修人口，受交變應(yīng)力的影響，容易造成漏水；引起安全事故；

   （6）采用擋渣棒擋渣出鋼，只能擋后期渣，不利于冶煉含磷低的品種鋼；

   （7）轉(zhuǎn)爐最大傾動(dòng)速度慢，只有0.76r/min，冶煉周期長(zhǎng)，熱效率低；

   （8）轉(zhuǎn)爐平均出鋼量偏小，不能實(shí)現(xiàn)爐機(jī)配合，生產(chǎn)成本較高；

   （9）轉(zhuǎn)爐爐口直徑偏小，不利于加廢鋼；

   （10）轉(zhuǎn)爐復(fù)吹效果差，終點(diǎn)碳氧濃度積大，終點(diǎn)氧含量高，鋼鐵料、鐵合金消耗高。

    因此轉(zhuǎn)爐急需進(jìn)行安全整改和優(yōu)化，以提高安全性，減少溢渣和噴濺，實(shí)現(xiàn)爐機(jī)配合，降低生產(chǎn)成本。

2  改造方案

    改造方案有3種選擇：（1）方案1：采用3#轉(zhuǎn)爐爐型；（2）方案2：采用集團(tuán)公司內(nèi)二手設(shè)備；（3）方案3：重新設(shè)計(jì)。

2.1 爐型的選擇

    爐型的選擇應(yīng)考慮：

   （1）運(yùn)行成本低；

   （2）在滿足安全的情況下，傾動(dòng)力矩小，電機(jī)容量小，降低投資；

   （3）適合氧槍噴吹的特性，有利爐液與渣料的混合，進(jìn)行脫磷、脫硫；

   （4）提高轉(zhuǎn)爐壽命，減少耐材消耗；即吹煉過(guò)程中，即不沖刷爐底，也不沖刷爐壁；

   （5）爐口直徑要合適，有利于加廢鋼、兌鐵水；

   （6）擋渣板的角度和范圍要合適，在出鋼過(guò)程中，可觀測(cè)出鋼鋼流和加鐵合金情況；

   （7）爐殼重量輕，以降低投資；即在等應(yīng)力原則下，合理選擇爐帽、爐身、爐底鋼板厚度；

   （8）轉(zhuǎn)爐的高寬比要合適，以保證轉(zhuǎn)爐的爐容比；即要減少溢渣，又可減少傾動(dòng)力矩；

   （9）耳軸位置要選合適；

   （10）出鋼口直徑、長(zhǎng)度需要選擇合適，即要減少出鋼時(shí)，漏渣到托圈上，又要保證出鋼時(shí)間。

    根據(jù)客戶意見(jiàn)有三種爐型可以選擇，其主要參數(shù)見(jiàn)比較表1。

表1  轉(zhuǎn)爐爐型的主要參數(shù)對(duì)比

Table 1  Comparisons of the main parameters of the furnace shape

  注：*該轉(zhuǎn)爐的有效容積系按二手設(shè)備爐型，采用現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐的砌筑厚度計(jì)算獲得的。

2.1.1 選擇方案3的特點(diǎn)

    （1）爐容比大，有利于含磷較高的鐵水冶煉，轉(zhuǎn)爐溢渣和噴濺減少^{[2] [3]}；

    （2）轉(zhuǎn)爐高寬比較小，傾動(dòng)力矩小，運(yùn)行成本低；

    （3）轉(zhuǎn)爐爐口尺寸較大，有利于加廢鋼；

    （4）轉(zhuǎn)爐出鋼口夾角為0度，出鋼長(zhǎng)度短，壽命長(zhǎng)；鋼流短，鋼水二次氧化小，二次渦旋小，下渣量小^{[2] [3]}；

    （6）所需的傾動(dòng)電機(jī)容量小，投資節(jié)省，備件成本低；

    （7）轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度快，有利于縮短輔助作業(yè)時(shí)間，提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率;

    （8）可以實(shí)現(xiàn)2座轉(zhuǎn)爐與2臺(tái)連鑄機(jī)的配合，減少1座轉(zhuǎn)爐的勞動(dòng)定員。

2.1.2 選擇方案2的特點(diǎn)

    （1）雖然二手設(shè)備也能滿足要求，節(jié)省轉(zhuǎn)爐設(shè)備投資；

    （2）瘦長(zhǎng)型轉(zhuǎn)爐，運(yùn)行成本高；

    （3）由于爐殼高度較高，出鋼軌道需要下降605mm，施工周期長(zhǎng)；

    （4）由于軌道需要下降，工藝流程不順；

    （5）轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)電機(jī)容量大，運(yùn)行成本高；

    （6）改造工期長(zhǎng)，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)影響較大，改造成本高。

2.1.3 選擇方案1的特點(diǎn)

    （1）3#轉(zhuǎn)爐，由于設(shè)計(jì)較早，技術(shù)落后；

    （2）按照新的國(guó)家安全規(guī)范，已經(jīng)不符合安全要求

    （3）轉(zhuǎn)爐采用下支撐，爐帽容易積渣；

    （4）出鋼過(guò)程中，無(wú)法觀測(cè)鋼流和加合金；

    （5）采用水冷托圈和水冷爐口，存在安全隱患。

    根據(jù)上表數(shù)據(jù)對(duì)比，確定轉(zhuǎn)爐爐型采用方案3。

2.2 轉(zhuǎn)爐支撐方式

    上支撐是上世紀(jì)從日本引進(jìn)的；下支撐是本世紀(jì)初從奧鋼聯(lián)引進(jìn)的，而且市場(chǎng)份額逐年增加。其優(yōu)缺點(diǎn)如下：

表2 上支撐與下支撐的比較

Table 2  Comparisons of the support between the furnace shell and trunnion ring

    鑒于下支撐方式優(yōu)點(diǎn)眾多，因此確定轉(zhuǎn)爐改造采用下支撐。

2.3 出鋼時(shí)的視線

    轉(zhuǎn)爐整改后，轉(zhuǎn)爐爐殼與托圈由上支撐改成了下支撐方式，擋渣板與水平方向的夾角由＜45°變成了51.8°。轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，從爐后搖爐室可以觀察到出鋼和加鐵合金的情況。具體見(jiàn)圖1。

             a 改造前                             b 改造后

           before reformation                     after reformation

圖1  從爐后搖爐室觀察出鋼和加鐵合金的情況視線圖

Fig 1 The sight line observing the liquid steel taping and ferro-alloy charging from the tilting room

2.4 爐口的選擇

    爐口的選擇有：（1）鋼質(zhì)水冷爐口；（2）水冷鑄鐵爐口；（3）非水冷鑄造爐口。它們的優(yōu)缺點(diǎn)如下表3：

    表3 各種轉(zhuǎn)爐爐口的特點(diǎn)

    Table 3  The characteristics of miscellaneous converter lip

    津西2座180t轉(zhuǎn)爐、河北安豐2座180t轉(zhuǎn)爐、河北邯鄲3座100t轉(zhuǎn)爐、江蘇沙鋼6座180t轉(zhuǎn)爐、沙鋼3座120t轉(zhuǎn)爐采用了非水冷爐口。

    改造前，轉(zhuǎn)爐采用水冷爐口，使用過(guò)程中，容易開(kāi)裂漏水，水存集在渣坑中。如果發(fā)生溢渣，容易引起爆炸，發(fā)生安全事故。因此，根據(jù)表3的比較和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)實(shí)踐情況，決定采用非水冷爐口。

2.5 托圈

    托圈是轉(zhuǎn)爐的重要承載和傳動(dòng)部件。工作中，除承受爐體、鋼液及爐體附件的靜載荷和傳遞傾動(dòng)力矩外，還承受頻繁啟、制動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)負(fù)荷，以及來(lái)自爐體、鋼水罐、渣罐及噴濺物等的熱輻射、熱傳導(dǎo)所產(chǎn)生的熱負(fù)荷。如果托圈采用水冷，則還要承受冷卻水對(duì)托圈的壓力。因此，托圈應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和韌度才能滿足轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的要求。

    托圈的選擇有水冷托圈和非水冷托圈兩種。

    水冷托圈使用過(guò)程中，進(jìn)出水管容易受活動(dòng)煙罩積渣的掉落，砸壞，漏水；另外，托圈上的檢修人口，受交變應(yīng)力的影響，容易造成漏水；引起安全事故。

    使用非水冷托圈，由于沒(méi)有水冷，不存在漏水，引發(fā)安全事故；而且節(jié)約用水。但托圈材質(zhì)需要提高，特別是要選擇高溫抗蠕變材料。通常采用16Mo3（12Cr1MoV），其高溫蠕變溫度在500℃以上。幾種高溫抗蠕變材料的化學(xué)成分見(jiàn)表4。

    表4 幾種高溫抗蠕變材料的主要化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）（%）

    Table 4  The main chemical compositions of several creep resistance steel

    2008年開(kāi)始，沙鋼6座180t轉(zhuǎn)爐，3座120t轉(zhuǎn)爐陸續(xù)投產(chǎn)，采用非水冷托圈；2020年寶德德盛2座150t轉(zhuǎn)爐，太鋼2006年3座180t轉(zhuǎn)爐也采用了非水冷托圈。

    采用非水冷托圈，節(jié)省了冷卻水量，減少了因漏水造成的安全事故發(fā)生。降低了運(yùn)行成本，但托圈的設(shè)備投資增加20~25萬(wàn)元。

2.6 擋渣出鋼方式的選擇

    轉(zhuǎn)爐出鋼通常采用擋渣棒擋渣和滑板擋渣兩種出鋼方式；擋渣棒擋渣與滑板擋渣的特點(diǎn)見(jiàn)表5。

    表5  擋渣棒擋渣與滑板擋渣特點(diǎn)

    Table  The characteristics of slag retaining device by skim bar and slide block

    隨著公司高附加值鋼種增加和品質(zhì)質(zhì)量要求的提高，因此對(duì)出鋼質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，目前的擋渣出鋼方式無(wú)法滿足生產(chǎn)需求：即擋前期渣，又擋后期渣，以減少轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中的下渣量，減少回磷，降低鐵合金消耗和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高擋渣成功率和自動(dòng)化水平，有利于鋼包爐的精煉，降低冶煉成本。

    為此，決定采用紅外檢測(cè)、液壓滑板擋渣出鋼方式。

2.7 轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)系統(tǒng)

    原轉(zhuǎn)爐采用的是二手設(shè)備，最大傾動(dòng)速度慢，只有0.76r/min，冶煉周期長(zhǎng)，熱效率低。改造后，轉(zhuǎn)爐的最大傾動(dòng)速度達(dá)到1.5r/min，顯著縮短了輔助時(shí)間；同時(shí)，為了減少傾動(dòng)設(shè)備磨損，還采取如下措施：

   （1）利用檢測(cè)傾動(dòng)設(shè)備的電流、電壓和轉(zhuǎn)矩值曲線，調(diào)整電壓、電流曲線的斜率，實(shí)現(xiàn)機(jī)械同步，減少傾動(dòng)設(shè)備的磨損，延長(zhǎng)機(jī)械壽命、保證轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)的平穩(wěn)；

   （2）實(shí)際電流、電壓和轉(zhuǎn)矩值實(shí)際輸出值與計(jì)算值力矩對(duì)比，判斷轉(zhuǎn)爐爐口粘渣量，利用輕故障、中故障、重大故障信號(hào)及時(shí)提醒搖爐工；

   （3）利用電機(jī)輸出電流、電壓和轉(zhuǎn)矩實(shí)際輸出值，判斷抱閘松緊；抱閘松了，電機(jī)處在發(fā)電狀態(tài)；否則電機(jī)抱閘正常。

   （4）還可以利用每臺(tái)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)傾動(dòng)電機(jī)電流、電壓的實(shí)時(shí)調(diào)諧。

   （5）采用數(shù)據(jù)孿生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搖爐出鋼、出渣，并可視化。150t轉(zhuǎn)爐一鍵自動(dòng)出鋼的檢測(cè)畫(huà)面見(jiàn)附圖2。

圖2  150t轉(zhuǎn)爐一鍵出鋼的檢測(cè)畫(huà)面（左無(wú)渣，右有渣）

Fig 2  The detection picture of automatic tapping of 150t converter with one button

2.8 預(yù)選耳軸位置

2.8.1 預(yù)選耳軸位置選擇的原則

    預(yù)選耳軸位置的條件：

   （1）能保證轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)時(shí)，安全可靠；

   （2）傾動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理，運(yùn)行成本低；

   （3）轉(zhuǎn)爐設(shè)備設(shè)計(jì)完成以后，盡量小的圖紙修改工作量。

    根據(jù)"《煉鋼安全規(guī)程》(AQ2001—2018)"和"《煉鋼工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50439-2015)"的要求，新設(shè)計(jì)的200t以下的轉(zhuǎn)爐，必須采用全正力矩^[1][4]。

    全正力矩可以保證轉(zhuǎn)爐在傾動(dòng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，爐體能夠返回（如出鋼過(guò)程中停電、抱閘失靈或齒輪軸斷裂狀況），不至于造成嚴(yán)重事故。

    不過(guò)采用全正力矩時(shí)，也應(yīng)尋求合適的力矩值，以使采用全正力矩時(shí)的電機(jī)容量和傾動(dòng)機(jī)械都能得到經(jīng)濟(jì)使用，否則剩余力矩過(guò)大，將使整個(gè)力矩相應(yīng)提高，使傾動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)不合理，而且運(yùn)行成本增加。

2.8.2 預(yù)選耳軸位置h

    根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)選的耳軸位置一般按下列公式確定。

（1）爐殼與托圈的連接采用三點(diǎn)球面螺栓、上支撐連接的，按公式（1）計(jì)算：

    h=H/2+150~200                                        （1）

    h－預(yù)選耳軸位置，即轉(zhuǎn)爐爐底到耳軸中心的距離，mm；

    H－轉(zhuǎn)爐全高，mm。

（2）爐殼與托圈的連接采用三點(diǎn)下支撐連接的，按公式（2）計(jì)算

    h=H/2+0~50                                           （2）

    由于轉(zhuǎn)爐采用的是下支撐方式、全高為9415，因此計(jì)算的預(yù)選耳軸位置為4707.5~4757.5mm。綜合現(xiàn)有的工況條件：耳軸標(biāo)高、轉(zhuǎn)爐旋轉(zhuǎn)半徑、轉(zhuǎn)爐最低點(diǎn)到鋼包上口的安全距離、活動(dòng)煙罩升降行程等因素，最后確定耳軸位置4715mm。

2.8.3 合理剩余力矩的確定

    按剩余力矩能夠達(dá)到轉(zhuǎn)爐自返零位原則考慮，即轉(zhuǎn)爐在停電、抱閘失靈的情況下，轉(zhuǎn)爐可以利用自重返回垂直位置。自返零位時(shí)的剩余力矩組成關(guān)系如圖3所示。

圖3  自返零位時(shí)的剩余力矩組成關(guān)系^[2]

Fig 3  Relationship of surplus torque composition which converter returns to the vertical position by self dead-weight  

    剩余力矩按公式（3）計(jì)算

    Mr=（Mf+Ms+Ma+Mn）×K^[2]                             （3）

    式中： Mr －剩余力矩，kN.m；

Mf －摩擦力矩，kN.m；

           Ms －爐口粘渣力矩，kN.m；

Ma －安裝誤差力矩，kN.m；

Mn －帶動(dòng)齒輪運(yùn)行所需要的力矩，kN.m；

K －預(yù)留力矩系數(shù)。

（1）摩擦力矩Mf

    摩擦力矩按公式（4）計(jì)算。

    Mf= (G_k+Gye+Gtou+Gx)μd/2                              （4）

 式中： G_k 空爐重量，t

G_ye   鐵水重量（包括渣液重量），t；

G_tou 耳軸托圈重量，t；

G_x 懸掛齒輪重量，t；

μ 摩擦系數(shù)；

d 摩擦力臂，取軸承滾珠的內(nèi)外套圈的平均值。

（2）爐口粘渣力矩Ms

    爐口粘渣力矩是較大的，采用水冷爐口時(shí)會(huì)好一些，但仍存在。國(guó)內(nèi)外一些轉(zhuǎn)爐粘渣量和粘渣力矩見(jiàn)表6。

表6  國(guó)內(nèi)外一些轉(zhuǎn)爐粘渣量和粘渣力矩

Table 6  Sticking slag and torque of converter in the domestic and abroad

    爐口粘渣一般可以按轉(zhuǎn)爐公稱容量的10%考慮或按爐口上部粘渣厚度200~300mm來(lái)計(jì)算是適宜的^[2]。

（3）安裝誤差力矩Ma

    安裝誤差力矩一般只占最大力矩的3~5%左右，設(shè)計(jì)按耳軸位置誤差5~10mm考慮。

（4）帶動(dòng)齒輪所需要的力矩Mn

    Mn一般較小，而且計(jì)算復(fù)雜，因此一般不考慮。

（5）轉(zhuǎn)爐自返的條件

    轉(zhuǎn)爐自返的條件是在克服了摩擦力矩、粘渣力矩、安裝誤差、帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩后，仍有富裕；即滿足下列條件。

    Mr ＞ (Mf+Ms+Ma+Mn)×K

K － 預(yù)留力矩系數(shù)，一般可取1.1~1.2。

2.8.4 最小剩余力矩計(jì)算

    Mr = (Mf+Ms+Ma+Mn)×K

    因是老車(chē)間改造項(xiàng)目，受吊車(chē)起重量的限制，不考慮預(yù)留，所以取K=1.0，其計(jì)算結(jié)果如表7。

表7  最小剩余力矩的計(jì)算結(jié)果

Table 7  The calculation results of the min. surplus torque

    在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，均設(shè)有制動(dòng)器。我國(guó)轉(zhuǎn)爐多采用彈簧電磁鐵的制動(dòng)器，當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)停電時(shí)，由于抱閘制動(dòng)，爐子將固定在停電位置。這樣自返零位是不可能的。因此采用自返零位的剩余力矩時(shí)，需要人工松開(kāi)抱閘（氣動(dòng)松閘），使轉(zhuǎn)爐自返零位。

3  150t轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)力矩計(jì)算

3.1 前提條件

轉(zhuǎn)爐型式： 頂?shù)讖?fù)吹

轉(zhuǎn)爐公稱容量： 150 t

新?tīng)t最大出鋼量量： 165 t

老爐最大出鋼量： 170 t

鋼鐵料的消耗： 1080 kg/t

渣料的消耗： 150 kg/t

爐口粘渣： 15 t

3.2 新?tīng)t力矩計(jì)算

3.2.1 新?tīng)t爐型

圖4  新?tīng)t爐型

Fig 4  New lining converter shape

3.2.2 新?tīng)t力矩

    新?tīng)t力矩曲線如圖5。

圖5  新?tīng)t力矩曲線

Fig 5  The curve of ting torque of new lining converter

    從上圖5可以看出新?tīng)t在傾動(dòng)過(guò)程中為全正力矩。

3.3 老爐力矩

3.3.1 老爐爐型

圖6  老爐爐型

Fig 6  Old lining converter shape

3.3.2 老爐力矩

   （1）老爐力矩曲線（未考慮粘渣）如圖7。

圖7  老爐力矩曲線（未考慮粘渣）

Fig 7  The curve of ting torque of old lining converter （No sticking slag on furnace lip）

    從上圖7可以看出老爐在傾動(dòng)過(guò)程中為全正力矩。

   （2）老爐力矩曲線（考慮粘渣15t）如圖8。

圖8 老爐力矩曲線（考慮粘渣15t）

Fig 8  The curve of ting torque of old lining converter（15t sticking slag on furnace lip）

    從圖8可以看出老爐在粘渣15t時(shí)，傾動(dòng)過(guò)程中為全正力矩。

3.4 工藝力矩初步分析

3.4.1 最小拐點(diǎn)力矩分析

    新?tīng)t拐點(diǎn)出現(xiàn)在100°，拐點(diǎn)力矩為1572.35 kN.m

    老爐（未考慮粘渣）拐點(diǎn)出現(xiàn)在100°，拐點(diǎn)力矩為863.37 kN.m

    老爐（考慮粘渣15t）拐點(diǎn)出現(xiàn)在100°，拐點(diǎn)力矩為103.96 kN.m

    實(shí)際的拐點(diǎn)力矩、最小剩余力矩的計(jì)算結(jié)果如表8。

表8  拐點(diǎn)位置的實(shí)際力矩、最小剩余力矩的計(jì)算結(jié)果

 Table 8  The actual knee point torque and the min. surplus torque

    從上表可知：轉(zhuǎn)爐實(shí)際的拐點(diǎn)力矩大于剩余力矩，所以轉(zhuǎn)爐粘渣15t時(shí)，無(wú)論是新?tīng)t還是老爐，在事故停電、抱閘失靈的情況下，轉(zhuǎn)爐均不會(huì)產(chǎn)生自傾，發(fā)生傾倒鋼水的現(xiàn)象。

3.4.2 工藝最大力矩分析

    新?tīng)t最大力矩出現(xiàn)在65°，最大力矩=2907.77（kN·m）

    新?tīng)t最大力矩為：Mmax+Ma_新= 2907.77+78.30=2986.07（kN·m）

    老爐最大力矩出現(xiàn)在65°，最大力矩=2836.15（kN·m）

    老爐最大力矩為：Mmax老+Ma_老=2836.15+59.2= 2895.35（kN·m）

    工藝最大力矩為：2986.07×1.1 =3284.68（kN·m）

    設(shè)計(jì)按最大傾動(dòng)力矩3400 kN·m考慮。

3.4.3 最佳耳軸位置的選擇

    根據(jù)如上的傾動(dòng)力矩計(jì)算和分析，確定預(yù)選的耳軸位置為轉(zhuǎn)爐的最佳耳軸位置，即在爐口粘渣15t的情況下，能夠保證轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)過(guò)程為全正力矩；且剩余力矩很小，運(yùn)行成本低。

4  實(shí)踐

    轉(zhuǎn)爐改造完成后，帶來(lái)如下效果：

   （1）噸鋼成本降低近50元/t；

   （2）采用一鍵自動(dòng)出鋼技術(shù)，每班節(jié)省人工2人；

   （3）轉(zhuǎn)爐冷卻水由150t/h下降至50t/h；

   （4）擋渣效果及冶煉周期縮短見(jiàn)表9。

表9  改造前后，擋渣效果和出鋼時(shí)間

    Table 6  The slag retaining result and the steel tapping time before and after reformed

    從上表可以看出，下渣厚度減少了120mm，冶煉周期平均縮短3.3min。

5  結(jié)論

    根據(jù)上述計(jì)算及分析得出如下結(jié)論：

   （1）噸鋼成本降低近~50元/t；

   （2）下渣厚度減少了120mm，出鋼時(shí)間縮短1.3min。

   （3）轉(zhuǎn)爐爐型選擇是合理的，主要體現(xiàn)在爐容比顯著增加，由0.93m³/t提高到1.01m³/t，更加適合中磷鐵水的冶煉，減少了轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中溢渣和噴濺可能性，鋼鐵料消耗降低，運(yùn)行成本降低；

   （4）新的轉(zhuǎn)爐爐型在轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)過(guò)程中，為全正力矩，符合國(guó)家的《煉鋼安全規(guī)范》AQ2001—2018；

   （5）新的轉(zhuǎn)爐爐型有利于操作工從爐后搖爐室觀察出鋼鋼流和加鐵合金情況，生產(chǎn)更加安全；

   （6）在最大出鋼量由158t提高到170t情況下，轉(zhuǎn)爐電機(jī)容量維持不變，減少了備品備件的數(shù)量；

   （7）轉(zhuǎn)爐平均出鋼量由150t增加到165t，可以實(shí)現(xiàn)2座轉(zhuǎn)爐與2臺(tái)連鑄機(jī)的配合，減少1座轉(zhuǎn)爐和勞動(dòng)定員，降低運(yùn)行成本； 

   （8）轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)速度由0~0.76rpm增加到0.15~1.5rpm，有利于縮短輔助作業(yè)時(shí)間，提高轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。

   （9）轉(zhuǎn)爐的最佳耳軸位置=4715mm，即在爐口粘渣15t的情況下，能夠保證轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)過(guò)程為全正力矩；且剩余力矩很小，運(yùn)行成本低。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 煉鋼安全規(guī)程 AQ2001—2018，2018-05-22

[2] 馮聚和，煉鋼設(shè)計(jì)原理，化學(xué)工業(yè)出版社， 2005.8

[3] 煉鋼設(shè)計(jì)參考資料，西安冶金建筑學(xué)院，1981.5

[4] 煉鋼工程設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50439-2015，2015.4.8