轉爐自動化，工業自動化生產工藝。典型的氧氣轉爐自動化系統由過程控制計算機、微型計算機和各種自動檢測儀表、電子稱量裝置等部分組成。按設備配置和工藝流程分為供氧系統，主、副原料系統，副槍系統，煤氣回收系統，成分分析系統和計算機測控系統。有些大型的轉爐自動化系統除了有轉爐本身的控制系統外，還包括有鐵水預處理系統、鋼水脫氣處理系統和鑄錠控制系統等。氧氣轉爐冶煉周期短、產量高、反應復雜，但用人工控制鋼水終點溫度和含碳量的命中率不高，精度也較差。為了充分發揮氧氣轉爐快速冶煉的優越性，提高產量和質量，降低能耗和原料消耗，需要完善的自動化系統對它進行控制。供氧系統編輯在轉爐吹煉中，供氧系統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，并對氧流量進行閉環控制。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、副原料系統編輯轉爐主原料（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，直接影響煉鋼終點命中率和鋼的質量。這個統用以保證主、副原料的準確稱量。它包括 3個部分。①電子秤：用以對鐵水、廢鋼、鐵合金和鋼水進行稱重，并能自動去皮；②副原料稱重和上料控制：當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控制上料；③副原料自動配料控制：根據人工設定和計算機設定的副原料的配比，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合探頭、溫度和碳變送器、微型機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測溫、取樣，測出的溫度和含碳量信號經微型機處理后，在顯示器上顯示并傳送到過程計算機。②副槍順序控制裝置：它由探頭、電子邏輯線路或微型機構成。副槍系統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，移動到變速點時則由快速改成慢速，當移動到測試點時便準確停車，定位精度為±10毫米。待取樣完成后，快速提升，到變速點時改為慢速提升，到達最高點時則自動停車。待定碳信號出現后，則自動拔掉舊探頭。煤氣回收系統編輯用以保證煤氣回收正常運行，它由各種變送器、分析儀和微型機組成。首先進行爐口微壓差（±50帕）測量和自動控制，爐中微壓差經變送器變成標準電信號后,由調節器控制煤氣管道的閘板閥,使爐口保持正壓，防止吸入空氣。其次進行煤氣中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為電信號進行測量。成分分析系統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。專用計算機對分析值進行處理后將結果打印出來，并將它們傳送到過程控制計算機，為控制作準備。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。鋼鐵冶煉機械包括煉鐵的高爐及其配套機械、煉鋼的平爐和轉爐、電弧爐、爐外精煉設備、鑄錠設備以及冶金車輛等。高爐及其配套機械 將鐵礦石或人造富礦連續煉成生鐵的鼓風豎爐稱為高爐。它的外形像一個堅式的圓筒，由耐火材料及金屬殼體組成,為高爐及其配套機械的布置。原料從貯礦槽經稱量后由高爐機械的料斗或帶式輸送機送到爐頂，分批均勻地置入爐內。經熱風爐預熱的空氣由風口鼓入爐內，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，經鐵水溝和流嘴進入鐵水罐中，運往鋼廠或由鑄鐵機鑄成鐵塊。從爐頂導出的煤氣，經煤氣凈化系統處理后可作為燃料。為強化冶煉，除采用外燃式熱風爐提高風溫、加大風量或采用綜合鼓風（包括噴吹燃料、富氧鼓風和脫濕鼓風）外，提高爐頂壓力也能增加產量和降低焦碳消耗。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降低一半左右。高爐容積也達5500米3左右（日產生鐵1萬余噸）。高爐生產的大型化、連續化,要求有較高的機械化和自動化程度,須采用開、堵出鐵口機和換風口機等配套高爐機械。煉鋼平爐按結構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，但結構較復雜，故一般均采用固定式平爐。固定式平爐的特點與傾動式平爐相反。平爐熔煉范圍一般為100～650噸。20世紀70年代開始采用埋入式氧槍，加大供氧強度，縮短了冶煉時間.煉鋼轉爐鼓入空氣或工業純氧，使氧氣與液態鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化，以調整鋼水的化學成分，并利用氧化時產生的熱量來煉鋼的設備。鼓入空氣的轉爐，因煉出的鋼質量差,已較少應用。圖2為轉爐的外形及其配套機械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下，經稱量后通過密封料倉和流槽加入轉爐內。整個轉爐爐體由圓環形托圈支承，托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構聯接后能使爐體繞軸線作360°回轉,以適應轉爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉爐傳動機構的結構形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點嚙合式等，以全懸掛的多點嚙合式較為普遍。為了提高轉爐爐座利用率，轉爐爐體也可做成更換式的。 為了防止環境污染和節約能源，在冶煉時從轉爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣，經余熱利用煙道生產蒸汽，又經過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統，使煙氣符合排放標準。轉爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側吹幾種，但側吹轉爐應用較少。氧氣頂吹轉爐在爐口插入水冷氧槍（噴口）供工業純氧，并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。吹轉爐的容量已達400噸,并有更大型的轉爐正在籌建中。底吹轉爐的噴口設置在爐底，噴口數目可根據工藝要求而定。噴口型式有透氣（或毛細管式）耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命，套管之間的環縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質，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。底吹轉爐較適用于高磷鐵水的冶煉。頂吹轉爐上結合底吹轉爐的優點，將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入，便成為頂底復合吹煉的轉爐，效果較好。為了適應氧化轉爐快速操作和環境保護的要求，現代轉爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設備，同時也采用計算機控制，以提高生產的經濟效益。電弧爐利用電能通過石墨制的電極與金屬爐料之間產生電弧所生成的熱量進行熔化爐料。電弧爐由爐體、傳動裝置、供電系統和控制設備等組成。爐體結構依裝料形式不同，可分為爐身開出式、爐蓋旋轉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構安裝在爐體的側面,為了調整電弧長度,升降機構能自動調節。為了提高鋼的質量，常在爐底下部裝設電磁攪拌器，使鋼流按需要方向流動。電弧爐容量一般為10～360噸。為了提高生產能力和縮短熔煉時間，電弧爐正向超高功率方向發展。爐外精煉為提高鋼液質量，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、循環除氣(R-H)法等。提升除氣法和循環除氣法應用較為普遍。提升除氣法 是靠真空室和鋼水罐的垂直往復相對運動，使鋼液分批進入負壓 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。循環除氣法 是將真空室下端的二根管子插入鋼液中進行，先在左側的上升管內導入少量氬氣或其他惰性氣體。氣體經鋼液高溫加熱而產生熱膨脹，不斷膨脹的向上流動的氣體使鋼液上升進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下降管流回鋼水罐，使鋼液在罐內充分攪拌。經循環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。整個設備支承在平行的四聯桿機構上，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進行的精煉方法。③ 噴射冶金:將粉狀精煉劑，合金劑以流態化狀態吹入鋼液內部的精煉方法。主要設備有噴粉罐和可升降的噴槍架等。鑄錠設備將鋼液鑄成坯錠的設備。鑄錠分為鋼錠模鑄錠和連續鑄錠兩種工藝。連續鑄錠能提高鋼材成材率，降低能耗，簡化傳統的鋼錠模鑄錠的準備和脫模等工序,為鋼鐵工業的生產連續化創造條件。圖7為連續鑄錠的工藝流程和設備。設備的主要結構型式有立式、立彎式、弧式和水平式等，以弧式應用較為廣泛。熱狀態下設備變形和防止漏鋼是設備制造和操作中的關鍵環節。為了加快處理漏鋼事故，關鍵設備應能迅速整體吊裝更換。連續鑄錠的發展趨向是：提高澆鑄速度和設備利用率，快速變換結晶器的斷面尺寸，用計算機控制提高連續澆鑄能力等。有色金屬的火法冶煉機械在高溫條件下利用燃燒或電產生的熱能，將礦石或精礦中的金屬分離并提煉出來的機械。表列出主要的有色金屬冶煉設備及其特點。此外尚有感應電爐、電弧爐、真空自耗電爐、電子束熔煉爐、等離子熔煉爐等，以及類似于電化學設備的電解熔煉槽和熔鹽電解槽等。

謂轉爐煉鋼所，就是將鐵水、廢鋼等煉成具有所要求化學成分的鋼，并使其具有一定的物理化學性能和力學性能。目前轉爐煉鋼是世界上最主要的煉鋼生產方法。(a)筒球形;(b)錐球形;(c)截錐形轉爐的形狀主要有筒球型、錐球型和截錐型。轉爐煉鋼(1)筒球型：熔池形狀由一個球缺體和一個圓筒體組成。它的優點是爐型形狀簡單，砌筑方便，爐殼制造容易。熔池內型比較接近金屬液循環流動的軌跡，在熔池直徑足夠大時，能保證在較大的供氧強度下吹煉而噴濺最小，也能保證有足夠的熔池深度，使爐襯有較高的壽命。大型轉爐多采用這種爐型。(2)錐球型：熔池由一個錐臺體和一個球缺體組成。這種爐型與同容量的筒球型轉爐相比，若熔池深度相同則熔池面積比筒球型大，有利于冶金反應的進行。同時，隨著爐襯的侵蝕熔池變化較小，對煉鋼操作有利。歐洲生鐵含磷量相對偏高的國家，較多采用此種爐型。我國2080噸的轉爐多采用錐球型，對筒球型與錐球型的適用性，看法尚不一致。有人認為錐球型適用于大轉爐(奧地利)，有人卻認為適用于小轉爐(蘇聯)。但世界上已有的大型轉爐多采用筒球型。(3)截錐型：熔池為上大下小的圓錐臺。其特點是構造簡單且平底熔池便于修砌。這種爐型基本上能滿足煉鋼反應的要求，適用于小型轉爐。我國30噸以下的轉爐多用這種爐型。國外轉爐容量普遍較大，故極少采用此種形式。

混鐵爐屬于鋼鐵冶金設備，主要應用在鋼鐵行業、冶金行業等。混鐵爐用來存貯并保溫由高爐冶煉出來的鐵水，可混合均勻不同高爐冶煉出來的不同溫度及化學成份的鐵水以使其供應給平爐或傳爐煉鋼之用。由爐門軸，爐門框，兩組滑動軸承和兩個桿狀配重組成，爐門框和爐門軸焊接在一起，爐門框為一個鋼板焊接的框架，其上部和左右各安有鋼制密封槽，槽內鑲嵌耐火纖維，框內嵌砌耐火磚，爐門軸兩端安放在兩組滑動軸承上，軸承座焊接在出鐵口兩側，在爐門軸的兩個端部各安裝一個桿狀配重，桿狀配重與爐門框之間有一固定夾角。混鐵爐一般分為300噸、600噸、900噸和1300噸，主要由：底座、爐體、傳動機構、回轉機構、開蓋機構、鼓風裝置、煤氣空氣管道、氣動送閘裝置、干油潤滑裝置、混鐵爐平臺、電氣系統等11部分組成。爐體是由可拆的側面凸起的端蓋和開有兌鐵水口、出鐵水口的圓筒組成筒體。爐體內砌有耐火材料，耐火材料與爐殼之間填有硅藻土料填料層，借以隔熱和緩沖爐襯受熱膨脹對爐殼產生的壓力，填料層向里砌有硅藻土磚用來隔熱，硅藻土磚里面是粘土磚，粘土磚里面是直接與鐵水接觸的工作層，工作層是用鎂磚砌筑的。對于600噸混鐵爐而言，爐襯的總厚度為650mm，其中填料層10mm，硅藻土磚層65mm。粘土磚層115mm，鎂碳磚層460mm。整個爐體的重量都通過接近筒體兩端的偏心箍圈，園輥組成的弧形輥道傳遞到直接固定在基礎上的支撐底座上。混鐵爐有兩種類型，一種為短身圓柱形，兌鐵口和出鐵口位于同一垂直平面;一種為長身圓柱形，兌鐵口和出鐵口相互錯開布置。混鐵爐容量范圍很大，可由200t至2800t，中國采用300t、600t、1300t三級容量的混鐵爐。確定所需要的混鐵爐容量，除要考慮鐵水需要量外，還要考慮鐵水在爐內的貯存時間以及爐子的充滿度等。一般按下式計算： Q=1.01PKT/24y式中P為1晝夜產鋼量，t/d;K為鐵水消耗，t/t;1.01為鐵水損失系數;y為充滿度，一般取0.65～0.77;T為平均鐵水貯存時間，一般取8h。

鼓入空氣或工業純氧，使氧氣與液態鐵水中的碳、硅、錳等元素氧化，以調整鋼水的化學成分，并利用氧化時產生的熱量來煉鋼的設備。鼓入空氣的轉爐，因煉出的鋼質量差,已較少應用。圖2為轉爐的外形及其配套機械。煉鋼所需的造渣劑可從爐頂料倉卸下，經稱量后通過密封料倉和流槽加入轉爐內。整個轉爐爐體由圓環形托圈支承，托圈兩端的軸由軸承支承。托圈軸與傳動機構聯接后能使爐體繞軸線作360°回轉,以適應轉爐加料、出鋼、出渣等工藝要求。轉爐傳動機構的結構形式有落地式、半懸掛式或全懸掛的多點嚙合式等，以全懸掛的多點嚙合式較為普遍。為了提高轉爐爐座利用率，轉爐爐體也可做成更換式的。為了防止環境污染和節約能源，在冶煉時從轉爐爐口逸出的、含有較多煙塵和大量CO高溫爐氣，經余熱利用煙道生產蒸汽，又經過能回收CO和降低煙氣含塵量的除塵系統，使煙氣符合排放標準。轉爐依氧氣噴口在爐體的位置不同可分為頂吹、底吹和側吹幾種，但側吹轉爐應用較少。氧氣頂吹轉爐在爐口插入水冷氧槍（噴口）供工業純氧，并以超音速氣流噴入熔池進行攪拌和反應。頂吹轉爐的容量已達400噸,并有更大型的轉爐正在籌建中。底吹轉爐的噴口設置在爐底，噴口數目可根據工藝要求而定。 　噴口型式有透氣（或毛細管式）耐火磚和同心套管式兩種。為延長同心套管式噴口壽命，套管之間的環縫可噴入碳氫化合物作為冷卻介質，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。底吹轉爐較適用于高磷鐵水的冶煉。在頂吹轉爐上結合底吹轉爐的優點，將部分氧氣或惰性氣體從爐底噴入，便成為頂底復合吹煉的轉爐，效果較好。為了適應氧化轉爐快速操作和環境保護的要求，現代轉爐還配有相應的裝料、出鋼、出渣、渣處理、煙氣凈化、污水處理和綜合利用等配套設備，同時也采用計算機控制，以提高生產的經濟效益。

轉爐煉鋼工藝各項指標取決于鐵水的化學成分，而對鐵水的主要要求是含硫量低（低于0.03%），相應要求較高含硅（0.7%-0.9%）及具有優化造渣所需的錳量（0.8%-1.0%）。朝陽定制煉鋼煉鐵設備廠家煉鐵煉鋼各階段脫硫過程理化規律及動力特性分析表明，在動力方面，在鐵水中比在鋼水中更容易保證脫硫反應，因為在含碳量較高及氧化度較低條件下硫具有更高的活性。然而在高爐煉鐵當中很難脫硫，因為在高爐一系列復雜的氧化—還原反應中，深脫硫的各種熱動力條件的能量不可避免地會增高硅含量并因此導致石灰及焦炭消耗的增加及產量的下降。因此，生產低硫鐵需周密策劃工藝，采用含硫最少的爐料及制備高堿度混成渣。在轉爐吹煉中脫硫也無效果，因為鋼渣系中達不到平衡狀態，渣與鋼間的硫分配系數因熔池氧化度高及碳含量低，僅為2-7。如此低的硫分配系數使得難以在轉爐冶煉中實現深脫硫，并導致煉鋼生產在技術及經濟上的巨大消耗。無論是在高爐煉鐵，還是在轉爐煉鋼當中都保證不了金屬有效脫硫所需的熱動力條件，因此進行高爐煉鐵及轉爐煉鋼過程中的深脫硫研究，在技術及經濟上都是不可取的。而合理的作法是將脫硫過程從高爐及轉爐中分離出來。這就可簡化燒結—高爐—轉爐生產流程降低生產成本。將脫硫從高爐及轉爐中分離出來，使高爐爐外脫硫成為設計大型聯合鋼廠和重要工藝環節，煉鋼煉鐵設備朝陽定制廠家在冶煉低硅鐵的同時不必再為保證轉爐中的精煉進行代價很高的高爐爐外脫硅。鐵水原始硅含量低還可降低錳含量。在氧氣轉爐煉鋼中錳的作用非常重要，它決定著及早造渣所需的條件并對出鋼前終點鋼水氧化度起調節作用，長期實踐證明，需設法使鐵水中錳保持0.8%-1.0%的水平，因而在燒結混合料中必需補充錳，而這就提高了成本。燒結—高爐—轉爐各流程錳平衡分析表明，上述錳在高爐里還原、然后在轉爐里氧化導致錳原料及錳本身不可彌補的巨大損失，而且還給各生產流程操作增加很多麻煩。在碳含量很低（0.05%-0.07%）條件下停止吹煉時，氧化度的影響如此之大，以致會把錳的最終含量定在極窄范圍內，實際上已很少再與鐵水原始錳含量相關。在這種條件下，盡管鐵水原始錳含量達0.5%-1.2%，但鋼的最終錳含量實際上都一樣（0.07%-0.11%）。因此在當代轉爐煉鋼工藝條件下（各爐次都有過吹操作），沒必要在燒結混合料中使用含錳原料來提高鐵水原始錳含量，更合理的作法是冶煉低錳鐵。同時為節約低錳鐵在轉爐煉鋼中脫氧的用量，研究直接采用錳礦石的效果具有重要意義。對眾多爐次進行工業平衡計算所得工藝指標的對比表明，冶煉鐵水不添加錳礦石，而在轉爐煉鋼中添加錳礦石，與用含錳1.13%的鐵水煉鋼，這兩種煉鋼法相比，前者每噸生鐵可節省錳礦石15.3kg.此外，還可減少錳鐵1.3kg/t鋼、石灰5kg/t，氧氣2.17m3/t的耗量，并可大大縮短吹煉時間。鐵水中硅、錳含量低及無需脫硫，這些條件會改變造渣機理及動力特性，因為這時石灰消耗下降，渣量減少，渣堿度及氧化度增高。在這樣的條件下，渣的精煉功能只限于鐵水脫磷。這樣就能在轉爐冶煉本身中多次利用渣，使渣具有很高的精煉能力。根據這一原則開發出轉爐煉鋼新工藝，即在轉爐煉鋼本身中多次（3-5次）利用后期渣（循環造渣）。采用這樣的工藝可降低石灰消耗及渣中鐵損。及早造就高堿度氧化渣，及使硅、錳含量低可提供鋼水深脫磷所需的強勁動力。