轉(zhuǎn)爐自動化，工業(yè)自動化生產(chǎn)工藝。典型的氧氣轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)由過程控制計算機(jī)、微型計算機(jī)和各種自動檢測儀表、電子稱量裝置等部分組成。按設(shè)備配置和工藝流程分為供氧系統(tǒng)，主、副原料系統(tǒng)，副槍系統(tǒng)，煤氣回收系統(tǒng)，成分分析系統(tǒng)和計算機(jī)測控系統(tǒng)。有些大型的轉(zhuǎn)爐自動化系統(tǒng)除了有轉(zhuǎn)爐本身的控制系統(tǒng)外，還包括有鐵水預(yù)處理系統(tǒng)、鋼水脫氣處理系統(tǒng)和鑄錠控制系統(tǒng)等。氧氣轉(zhuǎn)爐冶煉周期短、產(chǎn)量高、反應(yīng)復(fù)雜，但用人工控制鋼水終點(diǎn)溫度和含碳量的命中率不高，精度也較差。為了充分發(fā)揮氧氣轉(zhuǎn)爐快速冶煉的優(yōu)越性，提高產(chǎn)量和質(zhì)量，降低能耗和原料消耗，需要完善的自動化系統(tǒng)對它進(jìn)行控制。供氧系統(tǒng)編輯在轉(zhuǎn)爐吹煉中，供氧系統(tǒng)主要用于控制吹氧量和氧槍位置(即氧槍與鋼水液面的距離)，完成以下功能： ①測量氧氣壓力、流量、氧耗量、氧純度等參數(shù)，并對氧流量進(jìn)行閉環(huán)控制。②測量氧槍冷卻水溫度、壓力和流量。③采用電子邏輯或微型機(jī)控制裝置在吹煉不同階段改變氧槍位置，其定位精度為±10毫米。主、副原料系統(tǒng)編輯轉(zhuǎn)爐主原料（鐵水和廢鋼）和副原料(石灰、白云石、礦石、螢石、鐵皮等)的稱重誤差和成分誤差，直接影響煉鋼終點(diǎn)命中率和鋼的質(zhì)量。這個統(tǒng)用以保證主、副原料的準(zhǔn)確稱量。它包括 3個部分。①電子秤：用以對鐵水、廢鋼、鐵合金和鋼水進(jìn)行稱重，并能自動去皮；②副原料稱重和上料控制：當(dāng)高位料倉中的副原料用光時，可自動地將地下料倉的副原料送入高位料倉，它采用料位檢測器檢出料倉料位信號，用皮帶秤稱重，用電子邏輯或微型機(jī)控制上料；③副原料自動配料控制：根據(jù)人工設(shè)定和計算機(jī)設(shè)定的副原料的配比，入爐副原料由料斗秤稱量后自動按量裝入。副槍系統(tǒng)編輯吹煉過程中用于測量鋼水溫度和含碳量的檢測裝置,主要包括兩個部分。①測溫定碳裝置:它由測溫定碳和測液面復(fù)合探頭、溫度和碳變送器、微型機(jī)和陰極射線管顯示器等組成。測試時，副槍將探頭插入鋼水內(nèi)測溫、取樣，測出的溫度和含碳量信號經(jīng)微型機(jī)處理后，在顯示器上顯示并傳送到過程計算機(jī)。②副槍順序控制裝置：它由探頭、電子邏輯線路或微型機(jī)構(gòu)成。副槍系統(tǒng)自動給出所需的探頭，自動裝探頭，檢查探頭是否接通，然后自動快速下槍，移動到變速點(diǎn)時則由快速改成慢速，當(dāng)移動到測試點(diǎn)時便準(zhǔn)確停車，定位精度為±10毫米。待取樣完成后，快速提升，到變速點(diǎn)時改為慢速提升，到達(dá)最高點(diǎn)時則自動停車。待定碳信號出現(xiàn)后，則自動拔掉舊探頭。煤氣回收系統(tǒng)編輯用以保證煤氣回收正常運(yùn)行，它由各種變送器、分析儀和微型機(jī)組成。首先進(jìn)行爐口微壓差（±50帕）測量和自動控制，爐中微壓差經(jīng)變送器變成標(biāo)準(zhǔn)電信號后,由調(diào)節(jié)器控制煤氣管道的閘板閥,使?fàn)t口保持正壓，防止吸入空氣。其次進(jìn)行煤氣中CO、O2含量的分析和CO回收的自動控制，采用紅外線CO分析儀、磁氧分析儀(精度為±1%)或質(zhì)譜儀分析CO、O2含量,用可編程序控制器來控制煤氣回收的操作。最后進(jìn)行煤氣流量測量。所用方法是先在廢氣管道中取出差壓信號，然后再用差壓變送器將此信號變?yōu)殡娦盘栠M(jìn)行測量。成分分析系統(tǒng)編輯用直讀光譜儀或 X熒光分析儀來分析鐵水和鋼水的成分。 X熒光還能分析礦石、爐渣的成分。專用計算機(jī)對分析值進(jìn)行處理后將結(jié)果打印出來，并將它們傳送到過程控制計算機(jī)，為控制作準(zhǔn)備。鋼水中的溶氧量則用氧化鋯定氧探頭測出。

鋼、鐵一般都采用高溫冶金方法冶煉。鋼鐵冶煉機(jī)械包括煉鐵的高爐及其配套機(jī)械、煉鋼的平爐和轉(zhuǎn)爐、電弧爐、爐外精煉設(shè)備、鑄錠設(shè)備以及冶金車輛等。高爐及其配套機(jī)械 將鐵礦石或人造富礦連續(xù)煉成生鐵的鼓風(fēng)豎爐稱為高爐。它的外形像一個堅式的圓筒，由耐火材料及金屬殼體組成,為高爐及其配套機(jī)械的布置。原料從貯礦槽經(jīng)稱量后由高爐機(jī)械的料斗或帶式輸送機(jī)送到爐頂，分批均勻地置入爐內(nèi)。經(jīng)熱風(fēng)爐預(yù)熱的空氣由風(fēng)口鼓入爐內(nèi)，使燃料燃燒加熱爐料并使之分解和還原，從而得到生鐵。鐵水從出鐵口放出，經(jīng)鐵水溝和流嘴進(jìn)入鐵水罐中，運(yùn)往鋼廠或由鑄鐵機(jī)鑄成鐵塊。從爐頂導(dǎo)出的煤氣，經(jīng)煤氣凈化系統(tǒng)處理后可作為燃料。為強(qiáng)化冶煉，除采用外燃式熱風(fēng)爐提高風(fēng)溫、加大風(fēng)量或采用綜合鼓風(fēng)（包括噴吹燃料、富氧鼓風(fēng)和脫濕鼓風(fēng)）外，提高爐頂壓力也能增加產(chǎn)量和降低焦碳消耗。新建的高爐廣泛采用鐘閥密封式或無料鐘式高壓爐頂。采用無料鐘式高壓爐頂后，爐頂高度和重量均可相應(yīng)降低一半左右。高爐容積也達(dá)5500米3左右（日產(chǎn)生鐵1萬余噸）。高爐生產(chǎn)的大型化、連續(xù)化,要求有較高的機(jī)械化和自動化程度,須采用開、堵出鐵口機(jī)和換風(fēng)口機(jī)等配套高爐機(jī)械。煉鋼平爐按結(jié)構(gòu)形式可分為傾動式和固定式兩種。傾動式平爐因熔煉室可前后傾動，具有操作靈活和分罐出鋼的特點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，故一般均采用固定式平爐。固定式平爐的特點(diǎn)與傾動式平爐相反。平爐熔煉范圍一般為100～650噸。20世紀(jì)70年代開始采用埋入式氧槍，加大供氧強(qiáng)度，縮短了冶煉時間.煉鋼轉(zhuǎn)爐鼓入空氣或工業(yè)純氧，使氧氣與液態(tài)鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化，以調(diào)整鋼水的化學(xué)成分，并利用氧化時產(chǎn)生的熱量來煉鋼的設(shè)備。鼓入空氣的轉(zhuǎn)爐，因煉出的鋼質(zhì)量差,已較少應(yīng)用。圖2為轉(zhuǎn)爐的外形及其配套機(jī)械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下，經(jīng)稱量后通過密封料倉和流槽加入轉(zhuǎn)爐內(nèi)。整個轉(zhuǎn)爐爐體由圓環(huán)形托圈支承，托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機(jī)構(gòu)聯(lián)接后能使?fàn)t體繞軸線作360°回轉(zhuǎn),以適應(yīng)轉(zhuǎn)爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉(zhuǎn)爐傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點(diǎn)嚙合式等，以全懸掛的多點(diǎn)嚙合式較為普遍。為了提高轉(zhuǎn)爐爐座利用率，轉(zhuǎn)爐爐體也可做成更換式的。 為了防止環(huán)境污染和節(jié)約能源，在冶煉時從轉(zhuǎn)爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣，經(jīng)余熱利用煙道生產(chǎn)蒸汽，又經(jīng)過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統(tǒng)，使煙氣符合排放標(biāo)準(zhǔn)。轉(zhuǎn)爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側(cè)吹幾種，但側(cè)吹轉(zhuǎn)爐應(yīng)用較少。氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在爐口插入水冷氧槍（噴口）供工業(yè)純氧，并以超音速氣流噴入熔池進(jìn)行攪拌和反應(yīng)。吹轉(zhuǎn)爐的容量已達(dá)400噸,并有更大型的轉(zhuǎn)爐正在籌建中。底吹轉(zhuǎn)爐的噴口設(shè)置在爐底，噴口數(shù)目可根據(jù)工藝要求而定。噴口型式有透氣（或毛細(xì)管式）耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命，套管之間的環(huán)縫可噴入碳?xì)浠衔镒鳛槔鋮s介質(zhì)，噴口也可在噴入氧氣流時帶入粉狀造渣劑提前化渣去除硫、磷。底吹轉(zhuǎn)爐較適用于高磷鐵水的冶煉。頂吹轉(zhuǎn)爐上結(jié)合底吹轉(zhuǎn)爐的優(yōu)點(diǎn)，將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入，便成為頂?shù)讖?fù)合吹煉的轉(zhuǎn)爐，效果較好。為了適應(yīng)氧化轉(zhuǎn)爐快速操作和環(huán)境保護(hù)的要求，現(xiàn)代轉(zhuǎn)爐還配有相應(yīng)的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設(shè)備，同時也采用計算機(jī)控制，以提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。電弧爐利用電能通過石墨制的電極與金屬爐料之間產(chǎn)生電弧所生成的熱量進(jìn)行熔化爐料。電弧爐由爐體、傳動裝置、供電系統(tǒng)和控制設(shè)備等組成。爐體結(jié)構(gòu)依裝料形式不同，可分為爐身開出式、爐蓋旋轉(zhuǎn)式和爐蓋開出式幾種。為了出鋼方便，整個爐體可作前后傾動。電極的夾持和升降機(jī)構(gòu)安裝在爐體的側(cè)面,為了調(diào)整電弧長度,升降機(jī)構(gòu)能自動調(diào)節(jié)。為了提高鋼的質(zhì)量，常在爐底下部裝設(shè)電磁攪拌器，使鋼流按需要方向流動。電弧爐容量一般為10～360噸。為了提高生產(chǎn)能力和縮短熔煉時間，電弧爐正向超高功率方向發(fā)展。爐外精煉為提高鋼液質(zhì)量，可將煉鋼爐初煉的鋼液在煉鋼爐外精煉。爐外精煉有真空脫氣、鋼包精煉、噴射冶金等方法。① 真空脫氣:利用氣相壓力降低而使鋼中溶解的氣體析出。真空脫氣有座包脫氣法、滴流脫氣法、提升除氣(D-H)法、循環(huán)除氣(R-H)法等。提升除氣法和循環(huán)除氣法應(yīng)用較為普遍。提升除氣法 是靠真空室和鋼水罐的垂直往復(fù)相對運(yùn)動，使鋼液分批進(jìn)入負(fù)壓 66.6～133帕的真空室處理，小批量的鋼液吞吐過程即為除氣攪拌過程，處理容量約為鋼水罐容量的1/12～1/6。提升除氣法的真空室頂部裝有電熱裝置,可減少鋼液的溫度降。在處理后期，可通過特殊的合金料罐加入鐵合金。循環(huán)除氣法 是將真空室下端的二根管子插入鋼液中進(jìn)行，先在左側(cè)的上升管內(nèi)導(dǎo)入少量氬氣或其他惰性氣體。氣體經(jīng)鋼液高溫加熱而產(chǎn)生熱膨脹，不斷膨脹的向上流動的氣體使鋼液上升進(jìn)入真空室而濺成微粒，從而獲得充分除氣，除氣后的鋼液沿右側(cè)下降管流回鋼水罐，使鋼液在罐內(nèi)充分?jǐn)嚢?。?jīng)循環(huán)除氣后的鋼液純度高，溫度和成分也較均勻。真空室可容鋼量約為1～2噸。整個設(shè)備支承在平行的四聯(lián)桿機(jī)構(gòu)上，能在不同容量的鋼水罐上工作。② 鋼包精煉:將鋼液電弧加熱、真空脫氣、吹氬或電磁攪拌、合金化、脫硫等多種工藝均移入鋼包內(nèi)進(jìn)行的精煉方法。③ 噴射冶金:將粉狀精煉劑，合金劑以流態(tài)化狀態(tài)吹入鋼液內(nèi)部的精煉方法。主要設(shè)備有噴粉罐和可升降的噴槍架等。鑄錠設(shè)備將鋼液鑄成坯錠的設(shè)備。鑄錠分為鋼錠模鑄錠和連續(xù)鑄錠兩種工藝。連續(xù)鑄錠能提高鋼材成材率，降低能耗，簡化傳統(tǒng)的鋼錠模鑄錠的準(zhǔn)備和脫模等工序,為鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)連續(xù)化創(chuàng)造條件。圖7為連續(xù)鑄錠的工藝流程和設(shè)備。設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)型式有立式、立彎式、弧式和水平式等，以弧式應(yīng)用較為廣泛。熱狀態(tài)下設(shè)備變形和防止漏鋼是設(shè)備制造和操作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為了加快處理漏鋼事故，關(guān)鍵設(shè)備應(yīng)能迅速整體吊裝更換。連續(xù)鑄錠的發(fā)展趨向是：提高澆鑄速度和設(shè)備利用率，快速變換結(jié)晶器的斷面尺寸，用計算機(jī)控制提高連續(xù)澆鑄能力等。有色金屬的火法冶煉機(jī)械在高溫條件下利用燃燒或電產(chǎn)生的熱能，將礦石或精礦中的金屬分離并提煉出來的機(jī)械。表列出主要的有色金屬冶煉設(shè)備及其特點(diǎn)。此外尚有感應(yīng)電爐、電弧爐、真空自耗電爐、電子束熔煉爐、等離子熔煉爐等，以及類似于電化學(xué)設(shè)備的電解熔煉槽和熔鹽電解槽等。

鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)有三個流程，即高爐轉(zhuǎn)爐流程、電爐流程、特種熔煉。高爐、轉(zhuǎn)爐流程稱為長流程，生產(chǎn)的鋼稱為轉(zhuǎn)爐鋼，它是以鐵礦(590, -14.50, -2.40%)石和焦炭(1872, -37.50, -1.96%)為主要原料冶煉成鐵水，再由轉(zhuǎn)爐冶煉成鋼；電爐流程稱為短流程，生產(chǎn)的鋼稱為電爐鋼，它以廢鋼為主要原料冶煉成鋼。1工藝技術(shù)的比較分析轉(zhuǎn)爐流程和電爐流程是鋼鐵冶金行業(yè)兩個主要流程，其在煉鋼方面的主要差別在于：1) 所用主要鋼鐵料不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要以鐵水為主要原料，還有一般15%左右的廢鋼，近一年多時間，由于廢鋼價格低，噸鋼利潤較高為轉(zhuǎn)爐煉鋼用高比例的廢鋼消耗提供了條件，廢鋼消耗比例大幅提高，有的甚至高達(dá)40%，但存在轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱量不足的問題，解決轉(zhuǎn)爐內(nèi)熱量問題是提高廢鋼比的關(guān)鍵；電爐煉鋼主要以廢鋼為主要原料，還有鐵水(生鐵)、直接還原鐵，脫碳粒鐵、碳化鐵及復(fù)合金屬料等廢鋼替代品。2) 主要能源不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是鐵水的物理熱和化學(xué)熱；電弧爐煉主要是電弧的物理熱，廢鋼預(yù)熱的物理熱、加鐵水帶來的部分物理熱和化學(xué)熱。3) 主要操作目標(biāo)不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼是在給定的時間內(nèi)完成脫碳、脫磷及溫度控制的冶金操作，實(shí)現(xiàn)成份（碳、磷）及溫度的命中；電爐煉鋼是在全廢鋼的條件下，在給定的時間內(nèi)完成廢鋼的升溫、熔化和過熱等，加鐵水等廢鋼替代品的情況下，也有部分脫碳的要求。另外電弧爐煉鋼可分別控制成分和溫度。4) 工藝技術(shù)進(jìn)步的方向不同。轉(zhuǎn)爐煉鋼主要是通過包括提高供氧強(qiáng)度的高效吹煉技術(shù)、碳及溫度中率的全自動化吹煉技術(shù)、不倒?fàn)t出鋼的快速出鋼技術(shù)、采用爐外處理和鐵水預(yù)處理減輕轉(zhuǎn)爐冶金負(fù)荷等措施，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)高效化；通過接近平衡的冶煉工藝、高效脫磷工藝、出鋼擋渣技術(shù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的潔凈化，通過少渣冶煉與爐渣返回、使用合金元素熔融還原(Cr、Mn)礦、干法除塵用水減量化,煤氣余熱回收等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本及負(fù)能煉鋼。電爐煉鋼主要是通過強(qiáng)化供能（包括強(qiáng)化供電和輔助能源），采用“環(huán)境友好型” 廢鋼預(yù)熱系統(tǒng)預(yù)熱廢鋼和加鐵水工藝，增加物理熱和化學(xué)熱；采用不開爐蓋及出鋼時仍能通電的連續(xù)冶煉技術(shù)，有效地減少非通電時間；50%左右或更高的大留鋼量平熔池冶煉技術(shù)，減少冶煉過程電弧輻射對耐火材料的損害；降低電極消耗。以上技術(shù)的應(yīng)用，縮短冶煉周期，實(shí)現(xiàn)高效化生產(chǎn)，降低噸鋼能耗。5) 冶金質(zhì)量方面的差異。鋼中的殘余元素(Cu、Ni、Mo、As、Sb、Bi、Sn)不同，電弧爐煉鋼由于廢鋼多次循環(huán)使用，造成鋼中殘余元素含量高；鋼中氮含量不同，電弧爐煉鋼由于電弧區(qū)空氣電離增氮及原料中氮含量高，造成鋼中氮含量高。

　我國“負(fù)能煉鋼”技術(shù)的迅速發(fā)展得益于以下三方面： 　　一是煉鋼工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。隨著國內(nèi)新建100噸以上大、中型轉(zhuǎn)爐的增多，配備了煤氣、蒸汽回收與余熱發(fā)電等設(shè)施，為“負(fù)能煉鋼”打下設(shè)備基礎(chǔ)；二是“負(fù)能煉鋼”工藝不斷完善，多數(shù)鋼廠已掌握“負(fù)能煉鋼”的基本工藝；三是2005年，國家統(tǒng)計局將電力折算系數(shù)調(diào)整為電熱當(dāng)量值（即1kWh=0.1229kg）替換原來沿用的電煤耗等價值（即1kWh=0.404kg）。煉鋼能耗統(tǒng)計值降低，利于實(shí)現(xiàn)“負(fù)能煉鋼”。重點(diǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)爐煤氣噸鋼回收量由2010年的平均81m3/t提高到2014年的106m3/t。近幾年，我國轉(zhuǎn)爐蒸汽回收量有很大提高，但蒸汽回收量和壓力差別較大；先進(jìn)的回收量已達(dá)到100kg/t以上、壓力可達(dá)2.5-4MPa，用于鋼水真空處理、發(fā)電或并入蒸汽管網(wǎng)。 　　1.5、轉(zhuǎn)爐使用壽命進(jìn)一步提高 　　爐齡是轉(zhuǎn)爐煉鋼的重要技術(shù)指標(biāo)，提高爐齡在降低生產(chǎn)成本的同時，也提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。濺渣護(hù)爐的基本原理是利用高速氮?dú)鈱⒊煞终{(diào)整后的剩余爐渣噴濺在爐襯表面，形成濺渣層。濺渣層抑制了爐襯表層的氧化，減輕了高溫爐渣對磚表面的沖刷侵蝕。采用濺渣護(hù)爐工藝后，當(dāng)爐襯殘磚厚度侵蝕至500mm左右時，爐壁冷卻與爐內(nèi)鋼渣對爐襯的導(dǎo)熱基本實(shí)現(xiàn)了動態(tài)平衡。此時，爐襯與濺渣層的結(jié)合層很難被進(jìn)一步熔損。在濺渣條件下爐襯基本為“零熔損”，即隨爐齡增加，爐襯厚度基本保持不變。國內(nèi)鋼廠據(jù)此研發(fā)出了長壽轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝，進(jìn)而使轉(zhuǎn)爐爐齡達(dá)到30000爐以上，爐役期和產(chǎn)鋼量同步增長，耐火材料消耗和噸鋼成本也相應(yīng)降低。

冷卻煙道主要技術(shù)方案是在管道的外壁安裝散熱翅片，在管道外套接外套管，在外套管的一端利用風(fēng)管連接軸流風(fēng)機(jī)，在外套管的另一端設(shè)置排氣口。所述風(fēng)管以傾斜狀與外套管連接，風(fēng)管的出口面對外套管上安裝有排氣口的一端。在外套管上連接噴嘴組件，噴嘴組件中的噴嘴面向外套管與管道間的空腔，噴嘴組件利用接管與供水管連接。混鐵爐托輥專業(yè)邢臺廠家轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道，包括位于轉(zhuǎn)爐爐口上方的活動煙罩，活動煙罩上部與爐口固定段煙道下部相連接，爐口固定段煙道上部與中間段煙道下部通過密封伸縮連接裝置相連接，中間段煙道上部與末端煙道相連接，爐口固定段煙道與中間段煙道之間存在安裝間隙，安裝間隙中設(shè)置有環(huán)形水箱，環(huán)形水箱上設(shè)置有進(jìn)水管和出水管。邢臺專業(yè)混鐵爐托輥廠家上述的轉(zhuǎn)爐汽化冷卻煙道中設(shè)置了能遮擋爐口固定段煙道和中間段煙道之間安裝間隙的環(huán)形水箱，使熾熱紅渣不易進(jìn)入由爐口固定段煙道、中間段煙道、密封伸縮連接裝置圍成的腔室中結(jié)渣。