[科普中国]-氧气侧吹转炉炼钢

简介

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1。

主要生产效果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)2。

全氟侧吹转炉炼钢的技术经济指标及其分析试验初期，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3。

全氧侧吹转炉炼钢的主要设备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一3。

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2。

总结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1。