阅读说明：本技术 能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉及出钢工艺 (Convex cavity type converter capable of reducing slag discharge amount in tapping process and tapping process ) 是由 王博 白星良 张东峰 王鹏飞 韩道刚 王鸿雁 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉及出钢工艺,属于钢铁冶金技术领域。包括转炉,转炉上部设有出钢口,出钢口由转炉内腔外凸形成椭锥形凸腔体。本发明凸腔体连通出钢口和炉体,出钢口上方形成一个液位较高的熔池,在出钢流注速不变的情况下,能够抑制涡流的生成,减小下渣量。(The invention relates to a convex cavity type converter capable of reducing slag discharge in a tapping process and a tapping process, and belongs to the technical field of ferrous metallurgy. Comprises a converter, wherein the upper part of the converter is provided with a steel tapping hole, and the steel tapping hole is protruded from the inner cavity of the converter to form an elliptic cone-shaped convex cavity. The convex cavity is communicated with the steel tapping hole and the furnace body, a molten pool with higher liquid level is formed above the steel tapping hole, and under the condition that the pouring speed of the steel tapping flow is not changed, the generation of vortex can be inhibited, and the slag discharging amount is reduced.)

能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉及出钢工艺

技术领域

本发明涉及一种能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉及出钢工艺，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

在转炉出钢时进行有效的挡渣操作，是改善钢水质量的一个重要手段，它可减少脱氧剂及合金的消耗，减少钢水回磷，减少钢中夹杂物，提高钢水清洁度，还可为精炼钢水提供良好的条件。并且，有效的挡渣操作可减少钢包粘渣，延长钢包的使用寿命，还可提高转炉出钢口耐材的使用寿命，有效降低生产成本。因而作为钢铁企业，减少转炉出钢下渣量是提高钢产品的质量和档次和降低生产成本最有效的途径，而转炉出钢挡渣一直是国内外钢厂面临的一个技术难题。

目前主流的挡渣方法有：

(1)挡渣球法，挡渣球密度介于渣钢之间(4.2～4.5g/cm)，在出钢结束时堵住出钢口，以阻断转炉渣进入钢包。其优点是操作简单、成本低廉。考虑到出钢口使用后期变大问题，挡渣球的直径比出钢口大些。但是，由于原材料条件不一样，冶炼的钢种也经常变化，导致钢渣的粘度大小不一。因挡渣球在转炉内是随涡流运动到出钢口，当钢渣粘度大时，挡渣球难以到达出钢口，挡渣效率低。而且，挡渣球如在钢水还未流尽时过早封堵出钢口，会降低了钢水收得率。

(2)挡渣塞法，该装置为下部带导向杆的陀螺形，粗端有三个凹槽，与挡渣球相比，可灵活调节比重，能自动而准确地达到预定位置，具有抑制涡流和挡渣的双重功能，挡渣率达95％左右。

(3)挡渣料法，是以改变转炉渣的流动性的方法来实现挡渣，也就是在转炉吹炼结束时向炉渣喷射一种固态混合物，以提高炉渣的稠度。使炉渣局部或全部凝聚，或在出钢口上部渣面上投入粒状耐火材料，形成块状堵塞物，防止炉渣流出。该方法对出钢挡渣有一定的效果，但材料消耗大，而且不利于溅渣护炉。

(4)避渣罩法.是往出钢口处砌筑避渣罩。出钢时钢水经耐材制成的避渣罩侧孔流入出钢口。由于避渣罩顶部呈封闭形式，阻碍了出钢口下方涡流的形成，能有效地防止涡流卷渣，起到挡渣出钢的作用。但该挡渣法操作麻烦，耐材消耗大，而且不能连续使用，不适于大生产自动化操作。

(5)电磁挡渣法，是在转炉出钢口外围安装电磁泵，出钢时启动电磁泵，通过产生的磁场使钢流变细，使出钢口上方钢液面产生的吸入涡流高度降低，可有效地防止炉渣流出出钢口。但该方法出钢时间长，大型转炉出钢时间需15min以上，劳动生产大大降低，而且钢液吸气严重。

(6)滑板法挡渣.是将滑动水口耐火元件安装到转炉出钢口部位，以机械或液压方式开启或关闭出钢口，以达到挡渣目的。这种装置挡渣效果较好，但其装置设备复杂，成本较高。另外，该装置安装在出钢口所在的特定位置上，受吹炼期间喷溅的影响，安装与拆卸均不方便。

(7)气动挡渣法，采用了炉渣流出检测装置，由发送和接收信号的元件以及信号处理器件构成，通过二次线圈产生的电压的变化，即可测出钢水通过出钢口流量的变化，能准确地控制挡渣时间。挡渣时运用挡渣塞头进行机械封闭，塞头端部喷射高压气体防止炉渣流出。此法在迅速性、可靠性和费用等方面存在明显优势。但出钢时发生吸入涡流引起钢渣混出时，挡渣时机不好掌握.且工作条件恶劣.部件更换频繁。

(8)挡渣棒法，该方法是挡渣棒吊在支臂上可在转炉内自由移动.在出钢即将结束时，从转炉内部将出钢口堵住，以挡住炉渣。因该装置操作与维护较为复杂，故很少采用。

综上，可以看出，目前主要的转炉挡渣技术：简单经济的挡渣技术效率低，挡渣效率高的技术则装置复杂，使用成本高，优缺点均十分明显,而且各种转炉挡渣法多为出钢后期干预，前期和中期下渣量不好控制。目前公布的现有技术中缺少“经济高效的减少转炉下渣量的工艺技术”。

以上的挡渣技术均是侧重于对挡渣设备进行优化和改进以减少转炉出钢过程中的下渣量，而对“通过如何优化转炉的内腔结构来达到减少转炉下渣量的技术效果”没有进行研究，为解决以上技术的不足，本发明对转炉内腔形状的进行优化设计，提供一种能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉，能够抑制涡流的生成，减小下渣量。

本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉，包括转炉，转炉上部设有出钢口，出钢口由转炉内腔外凸形成椭锥形凸腔体。

通过对转炉内腔形状的优化设计，对转炉采取了出钢口外凸设计，在出钢口位置处形成了一个外凸腔体，转炉出钢口通过该外凸腔体与转炉内腔相连，相比与传统转炉，所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉最突出的特点为：将出钢口安装位置处的转炉炉衬内腔向外凸出，增加了转炉出钢口位置处的转炉容积，加大出钢口位置熔池深度，出钢过程中能增加出钢口位置处的钢水液位深度，将出钢口位置处的熔池深度加大可以有效延迟涡流的生成，从而减少因涡流卷渣而造成的转炉下渣。

进一步优选地，所述的凸腔体沿出钢口轴线向外延伸形成。凸腔体位置是在原传统转炉出钢口位置沿出钢口管道轴线向外延伸形成；

进一步优选地，所述的凸腔体与转炉内腔侧壁相交形成外凸腔体底面a，底面a为曲面，该底面a投影最大面积s；凸腔体顶点D与出钢口管道内口连接，顶点D与投影最大面积s之间的距离为凸腔体深度h。即顶点D与投影最大面积s所在平面之间的距离为凸腔体深度h。

进一步优选地，转炉公称容量为100t-300t，所述的凸腔体深度h为0.4m-0.8m。

进一步优选地，转炉公称容量为100t-300t，凸腔体体积v为1.5-3.0m³。

进一步优选地，所述的出钢口直径扩增10％-20％。该凸腔设计满足了抑制涡流的临界熔池高度。考虑到凸腔对抑制涡流的有效作用，适当增加出钢注速，较传统转炉，将出钢口直径在传统出钢口基础上增大10～20％，这样出钢时间减少为1÷(1.1～1.2)²×100％＝(69～82)％，可减少出钢过程钢液吸气，有利于冶炼洁净钢。

本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉出钢工艺，包括以下步骤：

(1)冶炼前，从出钢口安装挡渣帽；

(2)出钢阶段：出钢口向转炉内腔外凸形成椭锥形凸腔体，凸腔体沿出钢口轴线向外延伸形成；

1)摇炉初始：瞬间渣与钢水从凸腔体向出钢口方向流动，挡渣帽有效阻挡瞬间渣，避免初始下渣；

2)出钢开始：转炉倾角为75-85°，钢水经过凸腔体，向出钢口出钢；

3)出钢中期：转炉倾角为85-95°，凸腔体内保持满流，熔池深度保持至少是凸腔体深度h，有效抑制涡流生产，减少涡流卷渣导致的下渣量；

4)出钢后期：转炉倾角为95-105°，向转炉内投入挡渣球或挡渣锥，钢水减少，钢水液位逐渐向凸腔体内下降，凸腔体对挡渣球或挡渣锥进行导向，推动挡渣球或挡渣锥准确向出钢口方向移动，减少出钢后期下渣量。随着凸腔熔池液位下降后，凸腔具有位置限定作用，防止挡渣球或挡渣锥漂移，使挡渣球或挡渣锥通过该凸腔精准的流到转炉出钢口上方，挡渣球或挡渣锥起到挡渣效果，大大提高出钢末期挡渣效率，减少出钢末期的下渣量。

进一步优选地，所述的凸腔体与转炉内腔侧壁相交形成外凸腔体底面a，底面a为曲面，该底面a投影最大面积s；凸腔体顶点D与出钢口管道内口连接，顶点D与底面a之间的距离为凸腔体深度h。即顶点D与投影最大面积s所在平面之间的距离为凸腔体深度h。

进一步优选地，所述的转炉公称容量为100t-300t，所述的凸腔体深度h为0.4m-0.8m。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置向外突出的凸腔体，具有凸腔结构的新型转炉，凸腔体连通出钢口和炉体，出钢口上方形成一个液位较高的熔池，在出钢流注速不变的情况下，可抑制涡流的生成，减小下渣量。

2、所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉在出钢过程熔池深度远大于临界涡流生成深度，可适当增加出钢口直径10～20％，不但对涡流卷渣不会造成影响，而且可以将出钢时间减少为原出钢时间的69～82％，减少钢水出钢过程的吸气，对冶炼洁净钢十分有利；

3、所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉，保守估计可减少下渣量70％，约5.6kg/t钢，减少精炼过程中的铝质脱氧剂消耗，一座300吨公称容量转炉年创经济效益保守估计为1400万元；

4、由于该凸腔型转炉设计及制造均具有较小的难度，可以在传统转炉炉型基础上比较容易进行改进，而且该创意没有引入复杂的机械设备和耐火材料装置，具有挡渣效果优良，使用方便，经济性优良等特点，具有很好的应用前景。

5、所述的工艺，转炉初始出钢时，配合挡渣帽使用，钢水迅速填充凸腔，转炉渣上浮至凸腔部位上部，可以有效避免转炉出钢的初始下渣，而且凸腔体钢液深度可以有效避免涡流的生成；转炉出钢中期，凸腔部位和炉体内部熔池保持有效连通，始终保持出钢口上部具有较高的钢液深度，有效抑制涡流生成，大大减少涡流卷渣下渣量；转炉出钢后期，凸腔熔池液位下降后，凸腔体具有位置限定作用，能够对挡渣球和挡渣锥导向，防止挡渣球和挡渣锥漂移，使其具有精准的挡渣效果，大大提高出钢末期挡渣效率，减少出钢末期的下渣量。

附图说明

图1是本发明的一实施例的剖视结构示意图，

图2是图1中A-A剖视结构示意图，

图3是图2中B处放大结构示意图，

图4是凸腔体和出钢口外形示意图，

图5是本发明的一实施例冶炼初始状态示意图，

图6是转炉摇炉出钢状态示意图之一，

图7是转炉摇炉初期出钢状态示意图之一，

图8是转炉摇炉后期出钢状态示意图之一，

图9是现有技术传统转炉冶炼初始状态示意图之一，

图10是现有技术传统转炉摇炉出钢状态示意图之一，

图11是现有技术传统转炉摇炉初期出钢状态示意图之一，

图12是现有技术传统转炉摇炉后期出钢状态示意图之一，

图13是本发明的一实施例的内窥形貌示意图，

图14是传统转炉的内窥形貌示意图

图15是Froude准数和涡流发生时间的关系图，

图16是传统转炉出钢各阶段转炉下渣的比例统计图。

图中：1、转炉 2、钢水 3、炉渣 4、凸腔体 5、出钢口 6、传统转炉；

图中a为转炉凸腔体与转炉内壁相交的曲面；

图中S是曲面a的投影面积；

图中D为转炉凸腔体顶点；

图中L为转炉出钢过程中的倾角；

图中h是凸腔体的深度。

图7中，L＝80°；

图8中，L＝100°；

图11中，L＝70°；

图12中，L＝115°。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案作进一步清楚、完整地描述：

如图1～图4所示，本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉，包括转炉1，转炉公称容量为100t-300t，转炉上1部设有出钢口5，出钢口5由转炉1内腔外凸形成椭锥形凸腔体4。

凸腔体4沿出钢口5轴线向外延伸形成。

凸腔体4与转炉1内腔侧壁相交形成外凸腔体底面a，底面a为曲面，该底面a投影最大面积s；凸腔体4顶点D与出钢口5管道内口连接，顶点D与投影最大面积s之间的距离为凸腔体深度h。即顶点D与投影最大面积s所在平面之间的距离为凸腔体深度h。

转炉1和出钢口5均可采用耐热砖砌筑而成。

机理分析和解释：

一、理论计算

转炉出钢中后期带渣多由涡流引起，随着液位的降低，涡流由表面涡流发展为空气吸入涡流。空气卷入涡流的产生时间取决于熔池的初期条件和出钢速度，形成涡流的临界熔池深度随着转炉内初期钢流循环的增加而增加。涡流生成临界熔池深度随钢水注速增加而增加。

(1)涡流生成的时间

如图15所示，有诸多变量如熔池液位、出钢口直径、渣的性质、渣量等都影响涡流特性。在本项研究中，将熔渣参数定义为常数，引入Froude准数进行分析，参阅王建强,李俊国,韩志杰.转炉出钢过程中涡流卷渣的数值模拟研究.钢铁钒钛,2012,33(3):34-39。

式中,Q-出钢注速，cm3/s；g-重力加速度，cm/s2；L-熔池高度，cm。有研究表明[2]Froude准数小于0.03，涡流发生时间为转炉排空时间的80％，而Froude准数大于0.03，涡流发生时间大大提前，如图1所示。从式1分析，由于Froude准数和出钢注速和熔池深度两个变量有关系，因此在出钢口参数不变，即注速不变的前提下，加大熔池深度是延迟涡流发生时间的有效手段。

(2)涡流的特性

涡流的特性可由角动量守恒原理和贝努里方程来解释，参阅C H Keum.转炉出钢新挡渣方法的开发.武钢技术,1998,36(4):19-23；参阅王建强,李俊国,韩志杰.转炉出钢及涡流形成的数值模拟和水模型研究.特殊钢,2012,33(2):18-21。

流场中角动量守恒可由下式表达，以出口中心建立坐标，选取熔池中任何位置作为一个体粒子，

式中，L-角动量，m-体粒子的质量，Yx-距出口中心的距离，Wx-角速度。从式2可以看出，角速度随着距出口中心距离的增大而减小，即远离出钢口的位置角动量变小，即涡流特征不明显，即加大熔池深度可以有效抑制涡流的生成。贝努里方程如下，

式中，P₀-大气压，Pa；d_s，d_l-分别为渣和钢的密度，kg/m3；H_s，H_l-分别为渣和钢的深度，m；g-重力加速度kg·m/s²，V-出钢流速，m/s。

出钢口位置由于出钢口中心出钢钢流速度最大，高度较低，因此形成了漏斗状涡流。同时，影响涡流特性的另一重要因素是渣的性质。形成涡流的临界高度随钢和渣密度比增加而增加。渣粘度增加或钢粘度减少都会降低熔池涡流的临界高度，如上分析，若增加渣的密度和粘度就会抑制涡流带渣，这也是炉渣改质抑制涡流卷渣的原理所在。由式3可以看出，为了维持贝努里常数守恒，如果增加熔渣和钢液的高度，在熔渣和钢液密度不变的情况下，可以适当增加钢液流速，而不生成涡流。

二、凸腔体设计

经过理论计算，将出钢口位置处的熔池深度加大可以有效延迟涡流的生成，从而减少因涡流卷渣而造成的转炉下渣。为了加大出钢口5位置处的熔池深度，对新型转炉1采取了出钢口外凸设计。

在出钢口位置处形成了一个外凸腔体4，转炉出钢口5通过该外凸腔体4与转炉1的内腔相连，该外凸腔体4的形貌为椭椎体，

凸腔体位置是在原传统转炉出钢口位置沿出钢口管道轴线向外延伸形成；

外凸腔体顶点处D与出钢口管道内口连接；

外凸腔体与转炉内腔侧壁相交形成外凸腔体底面a，该曲面a投影最大面积s；顶点D与投影最大面积s之间的距离为凸腔体深度h，即顶点D与投影最大面积s所在平面之间的距离为凸腔体深度h。

目前装备的主流转炉容积大小100t-300t，以此为例，该外凸腔体体积设计可以为1.5～3m³，该外凸腔体的深度h可以为0.4～0.8m，外凸腔体底面a投影面积s可以为4～12m²。

该凸腔体设计满足了抑制涡流的临界熔池高度。考虑到凸腔体对抑制涡流的有效作用，可以适当增加出钢注速；较传统转炉6，可以将出钢口直径增大10～20％，这样出钢时间减少为1÷(1.1～1.2)2×100％＝(69～82)％，可减少出钢过程钢液吸气，有利于冶炼洁净钢。

如图5-图8所示，本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉出钢工艺，包括以下步骤：

(1)冶炼前，从出钢口5安装挡渣帽；如图5所示。

(2)出钢阶段：

1)摇炉初始：转炉冶炼完毕后，摇炉放钢，摇炉开始阶段，瞬间渣与钢水2从凸腔体4向出钢口5方向流动，挡渣帽有效阻挡瞬间渣，然后钢水迅速充满凸腔，炉渣上浮，避免了出钢初始阶段下渣。

2)出钢开始：根据炉型大小不同，转炉1倾角为75-85°，减慢摇炉速度，开始出钢，钢水2经过凸腔体4，向出钢口5出钢；而且凸腔体4部位钢液深度可以有效避免涡流的生成；如图7所示，

3)出钢中期：转炉1倾角为85-95°，转炉凸腔体4和炉体内部熔池能保持有效连通，熔池深度能够保持大于等于凸腔体4深度h，有效抑制涡流生产，减少涡流卷渣导致的下渣量；始终保持出钢口6的上部具有较高的钢液深度，有效抑制涡流生成，大大减少涡流卷渣下渣量；

4)出钢后期：转炉1倾角为95-105°，向转炉1内投入挡渣球或挡渣锥，钢水2减少，钢水2液位逐渐向凸腔体4内下降，凸腔体4对挡渣球或挡渣锥进行导向，推动挡渣球或挡渣锥准确向出钢口5方向移动，减少出钢后期下渣量。随着凸腔体4熔池液位下降后，凸腔体4具有位置限定作用，防止挡渣球或挡渣锥漂移，使挡渣球或挡渣锥通过该凸腔体4精准的流到转炉出钢口5的上方，挡渣球或挡渣锥起到挡渣效果，大大提高出钢末期挡渣效率，减少出钢末期的下渣量；如图8所示。挡渣球和挡渣锥按照现有技术中常规操作方法使用即可，不予赘述。

如图9-图12是传统转炉的出钢过程示意图，图5对照图9；图6对照图10；图7对照图11；图8对照图12；经对比本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉的出钢过程和传统转炉6的处钢过程，可以发现在转炉出钢过程中，本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉出钢口位置处的熔池深度大大增加，可以有效延迟涡流的生成，降低涡流卷渣几率的发生，减少转炉下渣量。

如图9所示，示出了传统转炉的出钢口结构；如图1-5所示，示出了本发明中出钢口位置处凸腔体结构，和凸腔体在出钢过程中能增大出钢口位置处的熔池深度。

如图13所示，示出了凸腔体从转炉开口的内窥形貌示意图；如图14所示，示出了出钢口从传统转炉开口的内窥形貌示意图；对比可以发现，本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉在出钢口位置处设有凸腔体，该凸腔体在出钢过程中能增大出钢口位置处的熔池深度，抑制涡流卷渣现象的发生。

图16为各个钢铁企业经过大量统计数据做出的转炉出钢各阶段转炉下渣的比例统计图，转炉出钢早期、中期和末期的下渣量比例通常分别为：30％、30％和40％。对比本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉和传统型转炉出钢过程，可以得出，整个转炉出钢过程，本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉可以完全避免转炉出钢早期和中期的涡流卷渣，而且可以有效减少转炉出钢末期下渣，总体保守估计减少下渣量70％。

一般认为转炉下渣量为8-13kg/t钢，取下限计算可得减小下渣量约5.6kg/t钢。钢包顶渣中含有10％～17％的FeO，平均13％FeO，的，钢水精炼时会消耗大量的脱氧剂。以铝脱氧剂为例，根据3FeO+2A1＝3Fe+Al2O3反应方程式，铝的利用率为50％进行计算，可以得出每100kg顶渣，消耗的铝脱氧剂为100×13％×(2×27)/(3×62*0.5)≈7.6(kg)。

一座300t转炉年节约铝脱氧剂成本约为：5.6kg渣/t钢×300t钢/炉×30炉/天×350作业天/年×7.6kg铝/100kg渣×11元/kg铝≈1475万元。因此，本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉，不考虑因下渣导致硅磷元素超标而造成的产品质量损失，单从减少下渣一项即可获得1400万元的年经济效益。

实施例1

某钢厂对转炉公称容量为120吨转炉内腔进行了优化，设计出了凸腔型转炉，其中外凸腔体4的体积为1.5m3，该外凸腔体4的深度h为0.4m，该外凸腔体4的内壁与转炉1的内侧壁相交部位的面积s为4m²，较改进前，将出钢口直径增大10％，达到150mm，出钢时间减少18％。

本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉出钢工艺为：

转炉进行冶炼前，从转炉外部向转炉出钢口5内塞入挡渣帽，转炉冶炼完毕后，摇炉放钢，摇炉开始阶段，挡渣帽挡住瞬间渣，转炉渣3上浮至凸腔体4部位的上部，可以有效避免转炉出钢的初始下渣，而且凸腔体4部位钢液深度可以有效避免涡流的生成，转炉1的倾角L为75°时，减慢摇炉速度，开始出钢；转炉出钢中期，保持转炉1的倾角L为95°，此时转炉凸腔体4和炉体内部熔池能保持有效联通，始终保持出钢口6的上部具有较高的钢液深度，有效抑制涡流生成，大大减少涡流卷渣下渣量；转炉出钢后期，仍保持转炉的倾角L为95°并向转炉内投入挡渣球或挡渣锥，此时凸腔体4部位熔池亦可长时间维持足够的熔池深度延迟涡流生成；转炉出钢末期，仍保持转炉的倾角L为95°，随着凸腔体4熔池液位下降后，凸腔体4具有位置限定作用，防止挡渣球或挡渣锥漂移，使挡渣球或挡渣锥通过该凸腔体4精准的流到转炉出钢口5的上方，挡渣球或挡渣锥起到挡渣效果，大大提高出钢末期挡渣效率，减少出钢末期的下渣量75％，能减少脱氧剂消耗60％，年经济效益为：6kg渣/t钢×120t钢/炉×36炉/天×350作业天/年×7.6kg铝/100kg渣×11元/kg铝≈758万元。因此，本发明实施例1所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉，不考虑因下渣导致硅磷元素超标而造成的产品质量损失，单从减少下渣一项即可获得758万元的年经济效益。

实施例2

某钢厂对转炉公称容量为260吨的转炉内腔进行了优化，设计出了凸腔型转炉，其中外凸腔体4的体积为3m³，该外凸腔体4的深度h为0.8m，该外凸腔体4的内壁与转炉1的内侧壁相交部位的面积m为12m²，较改进前，将出钢口直径增大20％，达到240mm，出钢时间减少31％。

本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉出钢工艺为：

转炉进行冶炼前，从转炉外部向转炉出钢口5内塞入挡渣帽，转炉冶炼完毕后，摇炉放钢，摇炉开始阶段，挡渣帽挡住瞬间渣，转炉渣3上浮至凸腔体4部位的上部，可以有效避免转炉出钢的初始下渣，而且凸腔体4部位钢液深度可以有效避免涡流的生成，转炉1的倾角L为85°时，减慢摇炉速度，开始出钢；转炉出钢中期，保持转炉1的倾角L为105°，此时转炉凸腔体4和炉体内部熔池能保持有效联通，始终保持出钢口6的上部具有较高的钢液深度，有效抑制涡流生成，大大减少涡流卷渣下渣量；转炉出钢后期，仍保持转炉的倾角L为105°并向转炉内投入挡渣球或挡渣锥，此时凸腔体4部位熔池亦可长时间维持足够的熔池深度延迟涡流生成；转炉出钢末期，仍保持转炉的倾角L为105°，随着凸腔体4熔池液位下降后，凸腔体4具有位置限定作用，防止挡渣球或挡渣锥漂移，使挡渣球或挡渣锥通过该凸腔体4精准的流到转炉出钢口5的上方，挡渣球或挡渣锥起到挡渣效果，大大提高出钢末期挡渣效率，减少出钢末期的下渣量70％，能减少脱氧剂消耗56％，年经济效益为：5.6kg渣/t钢×260t钢/炉×32炉/天×350作业天/年×7.6kg铝/100kg渣×11元/kg铝≈1363万元。因此，本发明所述的能减少出钢过程中下渣量的凸腔型转炉，不考虑因下渣导致硅磷元素超标而造成的产品质量损失，单从减少下渣一项即可获得1363万元的年经济效益。

本发明中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本发明的限制，仅为描述方便。