氧槍的結(jié)構(gòu)及性能在很大程度上決定著氧氣煉鋼的效果。特別是對(duì)于頂吹氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼過程，氧槍起著主導(dǎo)全局的作用。它支配著氧氣射流與熔池的接觸面積、氧氣射流的穿透深度、熔池的攪拌狀態(tài)、元素的氧化程度、熔池的升溫速度、渣中氧化鐵含量等重要工藝因素，因而對(duì)化渣、噴濺、雜質(zhì)的去除、轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)控制以及各項(xiàng)煉鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都起著重要作用。氧槍由噴頭、槍身和槍尾三部分構(gòu)成。噴頭由工業(yè)純銅制造，是氧槍的最重要的部分。是幾種噴頭的結(jié)構(gòu)，a、b、c為氧氣轉(zhuǎn)爐用噴頭，高壓氧（0.6～1.0MPa）由內(nèi)管供入，在噴頭處分流進(jìn)入若干個(gè)先收縮后擴(kuò)張的拉瓦爾型噴嘴，一般中小轉(zhuǎn)爐采用3個(gè)噴嘴，稱為三孔噴頭，大爐子（100t以上）用4～6個(gè)噴嘴。為了使煉鋼產(chǎn)生的CO氣在爐內(nèi)燃燒成CO2（二次燃燒）的比例增大，需應(yīng)用雙流噴頭或分流噴頭。雙流噴頭有利于主氧流和副氧流比值的調(diào)節(jié)，但要在槍身處增加一層副氧流道。平爐和電弧爐所用噴頭，氧氣沿內(nèi)管和中管間的空隙流入，噴嘴為直圓筒形，但孔數(shù)較多，而且和中心線的夾角也大得多。槍身為3根（雙流氧槍為4根）同心的無縫鋼管，下端連接噴頭，上端和槍尾相連。槍尾包括供氧、進(jìn)水和排水支管及連接法蘭和密封膠圈，通過槍尾和車間的氧氣管網(wǎng)和高壓水管網(wǎng)相連接。

鋼鐵行業(yè)的生產(chǎn)有三個(gè)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(gè)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(shí)間，由于廢鋼價(jià)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(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)仍能通電的連續(xù)冶煉技術(shù)，有效地減少非通電時(shí)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(duì)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。

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(gè)堅(jiān)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(dòng)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(dòng)式和固定式兩種。傾動(dòng)式平爐因熔煉室可前后傾動(dòng)，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(dòng)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(shí)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(shí)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(gè)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(dòng)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(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)也采用計(jì)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(dòng)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(gè)爐體可作前后傾動(dòng)。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(dòng)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(dòng)。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(shí)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(duì)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(gè)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(jì)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。

【中國環(huán)保在線 應(yīng)用方案】為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》《中華人民共和國大氣污染防治法》，推動(dòng)大氣污染防治領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步，滿足污染治理對(duì)先進(jìn)技術(shù)的需求，生態(tài)環(huán)境部編制并發(fā)布了2018年《國家先進(jìn)污染防治技術(shù)目錄(大氣污染防治領(lǐng)域)》(生態(tài)環(huán)境部公告2018年第76號(hào))(簡稱《目錄》)。在生態(tài)環(huán)境部指導(dǎo)下，中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)具體承擔(dān)《目錄》的項(xiàng)目篩選和編制工作。為便于各相關(guān)方使用《目錄》，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)配套編制了《目錄》典型應(yīng)用案例，將陸續(xù)在微信平臺(tái)上發(fā)布。所有案例均來自目錄入選項(xiàng)目的申報(bào)材料，案例內(nèi)容經(jīng)業(yè)主單位和申報(bào)單位蓋章確認(rèn)。技術(shù)概要工藝路線轉(zhuǎn)爐一次煙氣經(jīng)濕法洗滌除塵后進(jìn)入濕式電除塵器除塵，形成濕法除塵與雙電場濕式電除塵器串聯(lián)形式的復(fù)合除塵系統(tǒng)。濕式電除塵極板上收集的粉塵經(jīng)水沖洗后送至水處理廠處理。主要技術(shù)指標(biāo)出口顆粒物濃度可<20mg/m3。技術(shù)特點(diǎn)濕法洗滌結(jié)合濕式電除塵，大幅提高轉(zhuǎn)爐煙氣除塵效率。適用范圍鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)爐一次煙氣除塵。工藝流程轉(zhuǎn)爐一次煙氣依次通過一文、重力脫水器、二文、雙電場臥式電除塵器、風(fēng)機(jī)。如果煙氣中一氧化碳含量未達(dá)到20%，將通過煙囪排放到環(huán)境中，如果含量達(dá)到20%，將回收到煤氣柜中。除塵系統(tǒng)有三條管道，即定期沖洗系統(tǒng)管道、連續(xù)霧化系統(tǒng)管道和污水回流系統(tǒng)管道。在出鋼結(jié)束后，風(fēng)機(jī)抽拉的煙氣為環(huán)境空氣，二文位置不再需要使用更多的濁環(huán)水，可以均出多余濁環(huán)水對(duì)極線極板進(jìn)行沖洗，沖洗水通過灰斗流到下方的污水罐，然后，通過污水泵及污水管道送至污水處理廠處理。霧化水采用凈環(huán)水，24h持續(xù)噴霧，具有調(diào)理煙氣的作用。每個(gè)電場配有一臺(tái)高壓電源，高壓電源的端子采用氮?dú)獯祾呙芊?。主要工藝運(yùn)行和控制參數(shù)極距400mm，運(yùn)行壓力損失≤300Pa，設(shè)計(jì)電負(fù)荷250kW/kVA，運(yùn)行電耗40kW，氮?dú)庀牧?00m3/h，采用加熱器加熱到100℃以上，送入瓷瓶。凈環(huán)水(霧化水)2m3/h，24h使用。濁環(huán)水(沖洗水)35m3/h，每冶煉周期使用約4min。濕式電除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)：入口顆粒物要求不高于300mg/m3，處理后的煙氣顆粒物排放濃度低于30mg/m3。實(shí)際濕式電除塵器入口顆粒物濃度在120mg/m3～140mg/m3，高壓電源一次電壓控制在300V左右。

2)轉(zhuǎn)爐煉鋼原料質(zhì)量有待提高。我國轉(zhuǎn)爐煉鋼用石灰的含硫量比較高，許多鋼廠達(dá)0.06%甚至更高，這不僅影響轉(zhuǎn)爐鋼的性能，施工混鐵爐托輥專業(yè)邵陽而且冶煉過程中產(chǎn)生的二氧化硫?qū)Νh(huán)境也會(huì)造成嚴(yán)重污染。3)我國轉(zhuǎn)爐煉鋼自動(dòng)化控制水平，特別是動(dòng)態(tài)控制水平需要進(jìn)一步提升。目前，歐洲大部分鋼鐵企業(yè)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)都實(shí)現(xiàn)了快速出鋼，即大部分爐次終點(diǎn)不倒?fàn)t、不取樣而直接出鋼。國內(nèi)企業(yè)的控制水平與先進(jìn)指標(biāo)還有一定差距。4)我國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)發(fā)展不平衡。無論是自動(dòng)煉鋼水平、同樣爐齡復(fù)吹條件下的碳氧積水平、煤氣蒸汽回收量、對(duì)精煉工藝掌握的深度還是供氧強(qiáng)度與冶煉周期等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，先進(jìn)與落后的鋼廠差距較大。5)我國轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)鋼水氧含量普遍偏高混鐵爐托輥施工專業(yè)，這大大增加了高品質(zhì)鋼冶煉的難度。高效率低成本的轉(zhuǎn)爐脫[Si]和[P]工藝還未能全面推廣。我國先進(jìn)企業(yè)全新流程在原料消耗與生產(chǎn)效率上與國外先進(jìn)企業(yè)還有一定差距。今后，我國鋼鐵企業(yè)還要進(jìn)一步增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，進(jìn)一步做好煉鋼節(jié)水、節(jié)能和生態(tài)環(huán)境保護(hù)等工作。