齒輪到底轉動幾下可以知道命運的軌跡？螺絲和螺母之間的縫隙能容納多少的誤差？冷酷的機械其實也可以代替你表達更真實的情感。在生活中，我們可以發(fā)現(xiàn)許多男人對機械的情結是深入骨髓的。在方大九鋼，就有這樣一位熱愛機械，與機械結下不解之緣的技術人員，他就是“全國民營鋼鐵工匠”榮譽的獲得者、中國工會第十七次代表大會代表——宋江濤。與生俱來的機械情緣2008年8月，23歲的宋江濤從湖南工業(yè)大學畢業(yè)，大學主修機械設計制造及其自動化專業(yè)的他，被分配到萍鋼公司參加工作，同年12月調入九鋼，先后在原維修廠、煉鋼廠從事生產設備維護管理及技術改造工作。宋江濤出生于一個普通的農村家庭，家里的長輩經(jīng)常和他說，他很小的時候就喜歡一個人靜靜地研究和琢磨各種機械，家里、鄰居的玩具沒少被他拆，他甚至懂得用一節(jié)電池串聯(lián)燈泡使之發(fā)光；對機械的專注與熱愛仿佛就像與生俱來一般，一鼓搗就停不下來。他也常常利用家里僅有的零部件對著課本上的說明制作一些小手工，比如電磁鐵、簡易電動機、電動玩具車、螺旋槳小船、可轉向滑板小車等，樂此不疲，印象最深的莫過于制作簡易電動機，經(jīng)歷數(shù)次失敗后，當通電線圈伴隨著嗡嗡的聲響飛速旋轉起來的那一剎那，那種成就感充斥內心，滿足感更是無法形容。

基本概況：在高溫下，用還原劑將鐵礦石還原得到生鐵的生產過程。煉鐵的主要原料是鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣。鐵礦石有赤鐵礦(Fe2O3)和磁鐵礦(Fe3O4)等。鐵礦石的含鐵量叫做品位，在冶煉前要經(jīng)過選礦，除去其它雜質，提高鐵礦石的品位，然后經(jīng)破碎、磨粉、燒結，才可以送入高爐冶煉。焦炭的作用是提供熱量并產生還原劑一氧化碳。石灰石是用于造渣除脈石，使冶煉生成的鐵與雜質分開。煉鐵的主要設備是高爐。冶煉時，鐵礦石、焦炭、和石灰石從爐頂進料口由上而下加入，同時將熱空氣從進風口由下而上鼓入爐內，在高溫下，反應物充分接觸反應得到鐵。北京優(yōu)質轉爐爐底制作高爐煉鐵是指把鐵礦石和焦炭，一氧化碳，氫氣等燃料及熔劑（從理論上說把金屬活動性比鐵強 的金屬和礦石混合后高溫也可煉出鐵來）裝入高爐中冶煉，去掉雜質而得到金屬鐵（生鐵）?；玖鞒?高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產過程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐，并使爐喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內形成交替分層結構。爐前操作一、爐前操作的任務1、利用開口機、泥炮、堵渣機等專用設備和各種工具，按規(guī)定的時間分別打開渣、鐵口（現(xiàn)今渣鐵口合二為一），放出渣、鐵，并經(jīng)渣鐵溝分別流入渣、鐵罐內，渣鐵出完后封堵渣、鐵口，以保證高爐生產的連續(xù)進行。2.完成渣、鐵口和各種爐前專用設備的維護工作。3、制作和修補撇渣器、出鐵主溝及渣、鐵溝。4、更換風、渣口等冷卻設備及清理渣鐵運輸線等一系列與出渣出鐵相關的工作。高爐基本操作制度:高爐爐況穩(wěn)定順行：一般是指爐內的爐料下降與煤氣流上升均勻，爐溫穩(wěn)定充沛，生鐵合格，高產低耗。操作制度：根據(jù)高爐具體條件(如高爐爐型、設備水平、原料條件、生產計劃及品種指標要求)制定的高爐操作準則。高爐基本操作制度：裝料制度、送風制度、爐缸熱制度和造渣制度。高爐橫斷面為圓形的煉鐵豎爐。用鋼板作爐殼，殼內砌耐火磚內襯。高爐本體自上而下分為爐喉、爐身、爐腰、爐腹 、爐缸5部分。由于高爐煉鐵技 術經(jīng)濟指標良好，工藝 簡單 ，生產量大，勞動生產效率高，能耗低等優(yōu)點，故這種方法生產的鐵占世界鐵總產量的絕大部分。高爐生產時從爐頂裝入鐵礦石、焦炭、造渣用熔劑（石灰石），從位于爐子下部沿爐周的風口吹入經(jīng)預熱的空氣。在高溫下焦炭（有的高爐也噴吹煤粉、重油、天然氣等輔助燃料）中的碳同鼓入空氣中的氧燃燒生成的一氧化碳和氫氣，在爐內上升過程中除去鐵礦石中的氧，從而還原得到鐵。煉出的鐵水從鐵口放出。鐵礦石中未還原的雜質和石灰石等熔劑結合生成爐渣，從渣口排出。產生的煤氣從爐頂排出，經(jīng)除塵后，作為熱風爐、加熱爐、焦爐、鍋爐等的燃料。高爐冶煉的主要產品是生鐵 ，還有副產品高爐渣和高爐煤氣。高爐熱風爐熱風爐是為高爐加熱鼓風的設備，是現(xiàn)代高爐不可缺少的重要組成部分。提高風溫可以通過提高煤氣熱值、優(yōu)化熱風爐及送風管道結構、預熱煤氣和助燃空氣、改善熱風爐操作等技術措施來實現(xiàn)。理論研究和生實踐表明，采用優(yōu)化的熱風爐結構、提高熱風爐熱效率、延長熱風爐壽命是提高風溫的有效途徑。鐵水罐車鐵水罐車用于運送鐵水，實現(xiàn)鐵水在脫硫跨與加料跨之間的轉移或放置在混鐵爐下，用于高爐或混鐵爐等出鐵。

一、漏水造成煙道漏水的原因最主要有沖蝕腐蝕（尤其是高溫沖蝕）、交變溫差、焊縫開裂，導致煙道冷卻水外溢。1、高溫沖蝕腐蝕：熱水冷卻煙道隨著環(huán)境溫度增加，金屬表而產生的氧化皮膜會逐漸變厚，氧化皮膜與基材間的結合強度會更高，足以抵抗隨后的磨粒沖擊，當達到臨界溫度（570攝氏度）后，這時材料進人沖蝕氧化破壞區(qū)。金屬材料具有延展性，高溫下更是如此，而氧化物則展示脆性，溫下沖蝕腐蝕破壞中，與沖蝕有關的常數(shù)可從0.8 變化到7，這與高溫下氧化或腐蝕產物的皮層塑性增加有較大關系，致使管壁不斷減薄，導致爆管漏水。2、交變溫差：煙氣對管束產生橫向沖刷，一方面因溫差急劇變化導致管束出現(xiàn)高溫膨脹與降溫收縮，產生外部機械應力，由于受余熱鍋爐與下部固定支座的制約。另一方面當管束出現(xiàn)漏水時，為迅速恢復生產，則立即將管束內高達近300攝氏度的熱冷卻水排出降到室溫，補焊后再補水。因此管束應力無法消除，極易產生疲勞脆化，最終出現(xiàn)橫向裂紋。3、焊縫開裂漏水形成粘結性爐膛：為確保煙氣收集質量，減少煙氣外溢，管間采用鋼板滿焊作筋板隔離，焊接過程中由于焊條操作角度、電流選擇不當?shù)?，導致管壁局部變薄，同時滿焊過程中管束將產生較大的熱應力，在應力釋放時會對管壁產生變形出現(xiàn)裂紋，導致漏水。因此，當煙道（此外還包括吹氧管、下料孔煙道、水冷爐口等）出現(xiàn)漏水時，外溢的水在高溫下迅速形成霧氣與冷卻高溫煙塵，形成粘結性與粘附性的爐渣粘附在管束上。二、非正常的冶煉工藝1、由于轉爐冶煉任務繁重，操作中為多產鋼而采取增大裝人量而減少爐容比，提高供氧強度，縮短供氧時間，導致爐渣外溢，處理方式上，操作人員通過吹氧管用高壓氧氣強制吹掃熾熱的紅渣，一方面高溫下管束表面開始氧化，出現(xiàn)高溫沖蝕，另一方面爐渣在氣流的作用下急劇磨蝕管束工作表面，造成管壁減薄變形，出現(xiàn)縱向裂紋。2、其他：冶煉中熱平衡對煙道堵塞有較大影響，又加增大裝入量，往往出現(xiàn)冶煉時產生的煙氣量大于系統(tǒng)抽出量，致使煙氣外溢嚴重，部分粘附性較強的渣就粘附在管束上，非正常的轉爐爐形也會造成影響，控制得好對影響不明顯，一且爐形出現(xiàn)扁形或爐膛過小等將會出現(xiàn)爐渣外溢嚴重時還夾帶金屬，粘附在水冷爐口上，導致爐口直徑變小，在風機的強制抽力作用下，高溫煙道帶金屬的渣進入各區(qū)，堵塞煙道。

一個轉爐有兩個氧槍系統(tǒng)：工作氧槍和備用氧槍，這樣可以在工作氧槍損毀時立即換上備用氧槍，不致造成冶煉中斷。損壞的氧槍拆除后更換轉爐及其氧槍系統(tǒng)使得氧另一新氧槍備用。轉爐爐體包括爐殼、耳軸和托圈、軸承座等金屬結構及傾動機構。爐殼由鋼板焊成，內襯砌有堿性耐火材料。各國由于資源不同，所用耐火材料也不同。主要有含Mg較高的白云石磚和高純度、高密度、高強度的鎂碳磚。托圈起著支撐爐體、傳遞傾動力矩的作用。托圈斷面呈矩形，中間焊有直立的帶孔筋板，以增加托圈的剛度。轉爐托圈兩側設有耳軸，耳軸支撐在軸承上，由齒輪帶動，經(jīng)托圈使爐體傾動。傾動機構是使爐體能傾動的機械設備，以便進行兌鐵水、加廢鋼、取樣、出鋼和倒渣等工藝操作。傾動機構應能使爐體正反旋轉3600°轉爐爐型指爐殼砌襯后所形成的轉爐內膛輪廓。最上端稱為爐口，然后由上到下分為爐帽、爐身和爐底三段。爐帽有正口式和偏口式兩種，正口式爐帽為軸心對稱的截錐形，這樣可使兌鐵水和出鋼分在兩側進行，有利于爐襯均勻受侵蝕，故大多數(shù)轉爐都采用正口式爐帽。爐身為直圓筒形，爐底為球缺形。是不同噸位的轉爐爐型比較示意圖。決定轉爐爐型的基本參數(shù)是爐容比和高寬比。爐容比是指爐型空間所有容積和金屬料裝入量之比，一般接近1m3/t鋼水的密度是7t/m3。這樣，爐子內只有1/7為鋼水所占據(jù)，其余6/7都是空的，保留這樣大的空間是為了容納泡沫渣(見轉爐泡沫渣)，避免噴濺。但過大的爐容比增加設備投資。高寬比是指爐型總高度和爐身直徑的比。早期增加轉爐容量時降低高寬比，即爐子向矮胖方向發(fā)展。但這使得兩個耳軸距離加大，并導致耳軸中心線彎曲度增大，所以特別大的爐子高寬比又趨向增加。根據(jù)高寬比和爐容量即可確定熔池深度和熔池面積。。

鋼鐵行業(yè)的生產有三個流程，即高爐轉爐流程、電爐流程、特種熔煉。高爐、轉爐流程稱為長流程，生產的鋼稱為轉爐鋼，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，再由轉爐冶煉成鋼；電爐流程稱為短流程，生產的鋼稱為電爐鋼，它以廢鋼為主要原料冶煉成鋼。1工藝技術的比較分析轉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40%，但存在轉爐內熱量不足的問題，解決轉爐內熱量問題是提高廢鋼比的關鍵；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、碳化鐵及復合金屬料等廢鋼替代品。2) 主要能源不同。轉爐煉鋼主要是鐵水的物理熱和化學熱；電弧爐煉主要是電弧的物理熱，廢鋼預熱的物理熱、加鐵水帶來的部分物理熱和化學熱。3) 主要操作目標不同。轉爐煉鋼是在給定的時間內完成脫碳、脫磷及溫度控制的冶金操作，實現(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) 工藝技術進步的方向不同。轉爐煉鋼主要是通過包括提高供氧強度的高效吹煉技術、碳及溫度中率的全自動化吹煉技術、不倒爐出鋼的快速出鋼技術、采用爐外處理和鐵水預處理減輕轉爐冶金負荷等措施，實現(xiàn)轉爐生產高效化；通過接近平衡的冶煉工藝、高效脫磷工藝、出鋼擋渣技術，實現(xiàn)產品的潔凈化，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，實現(xiàn)低成本及負能煉鋼。電爐煉鋼主要是通過強化供能（包括強化供電和輔助能源），采用“環(huán)境友好型” 廢鋼預熱系統(tǒng)預熱廢鋼和加鐵水工藝，增加物理熱和化學熱；采用不開爐蓋及出鋼時仍能通電的連續(xù)冶煉技術，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，減少冶煉過程電弧輻射對耐火材料的損害；降低電極消耗。以上技術的應用，縮短冶煉周期，實現(xiàn)高效化生產，降低噸鋼能耗。5) 冶金質量方面的差異。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“負能煉鋼”技術的迅速發(fā)展得益于以下三方面： 　　一是煉鋼工藝結構的優(yōu)化。隨著國內新建100噸以上大、中型轉爐的增多，配備了煤氣、蒸汽回收與余熱發(fā)電等設施，為“負能煉鋼”打下設備基礎；二是“負能煉鋼”工藝不斷完善，多數(shù)鋼廠已掌握“負能煉鋼”的基本工藝；三是2005年，國家統(tǒng)計局將電力折算系數(shù)調整為電熱當量值（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，利于實現(xiàn)“負能煉鋼”。重點企業(yè)轉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；先進的回收量已達到100kg/t以上、壓力可達2.5-4MPa，用于鋼水真空處理、發(fā)電或并入蒸汽管網(wǎng)。 　　1.5、轉爐使用壽命進一步提高 　　爐齡是轉爐煉鋼的重要技術指標，提高爐齡在降低生產成本的同時，也提高了轉爐生產效率。濺渣護爐的基本原理是利用高速氮氣將成分調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。采用濺渣護爐工藝后，當爐襯殘磚厚度侵蝕至500mm左右時，爐壁冷卻與爐內鋼渣對爐襯的導熱基本實現(xiàn)了動態(tài)平衡。此時，爐襯與濺渣層的結合層很難被進一步熔損。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。國內鋼廠據(jù)此研發(fā)出了長壽轉爐生產工藝，進而使轉爐爐齡達到30000爐以上，爐役期和產鋼量同步增長，耐火材料消耗和噸鋼成本也相應降低。