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式中： J——物质通量；
A——反应界面积；
Cm2CB——分别为实际浓度和平衡浓度。 而且从物质平衡可知：
J = V2(dCm/dt) (式51)
合并式(50)，(51)并加以整理，可看出反应速度(传质速度)与比表面积成正比，即：
dCm/dt = A÷V2K(C m–CB） (式52) 出钢混冲时，能分散到钢液中去的渣滴的最小半径可近似地由下式求出： rmin = 0.02ζ÷cρH (式52)
式中：ζ——钢渣间的相间张力，尔格／厘米3；
c——比例系数，在钢液和碱性渣条件下可取0.2； ρ——钢液比重，克／厘米3； H——混冲高度，厘米。 若设出钢混冲前，炉渣组成为氧化性的低碱度渣，渣钢间的相张力取1000尔格／厘米2，混冲高度取1.2米，则可估算出混冲后进入钢液渣滴的最小半径为：
rmin = (0.0231000)÷(0.2373120)= 0.119厘米≈1.2毫米
这样小的颗粒，能使反应的比表面积(A／V)增加千倍，反应速度提高几个数量级。按粗略估算，只要有20%的炉渣被卷入运动着的钢流，反应比表面积就可增加500～1000倍。
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第四章 AOD炉的设备
AOD设备组成如下 ① AOD炉主体设备 ② AOD除尘系统 ③ AOD顶枪系统的设备 ④ AOD移动小车（移动式AOD） ⑤ 介质输送小车（移动式AOD） ⑥ AOD操作小车 ⑦ 钢包渣包车
AOD炉的主体设备有炉体、托圈、倾动机构，气体喷枪和气体混合调节设备等五部分。 1、AOD炉的炉体与炉型
AOD炉的炉体由炉身和炉帽两部分组成，炉身为圆柱体及一倒置的截头圆锥体，其尺寸的比例大致为：熔池深度：钢渣面直径：炉膛总高＝1：2：3。炉身下部侧墙的倾角为20～25°，风口装置在侧墙下部。炉身部分的耐火衬分两部分：内层是工作层，由各种特性的铬镁质耐火砖砌成，厚度为300—400毫米；外层为保温衬，一般是用厚度为115毫米的耐火粘土砖砌筑。近来在欧洲与日本，采用镁白云石质耐火材料的工厂正在日益增多。炉帽一般由耐火混凝土捣打成型，也可以用砖砌筑。它的作用是防止吹炼过程中产生激烈喷溅，并在装入钢水和出钢时，保护风口不受钢水侵蚀。 2、托圈及倾动机构
与氧气转炉一样，AOD炉的炉体是安放在托圈中的。托圈上带有耳轴，承担着支承和倾动炉体的双重任务。
托圈平面的位置高于炉体内钢液面水平，因而当炉子倾动机构发生故障时，炉体受钢液重力力矩的作用，会自动转回垂直位置，保证了安全。托圈上的耳轴放置在两侧支承架上轴承内，其中驱动侧的轴承是固定的，另一侧上的轴承则可随托圈膨胀而滑动，不致受热卡死。目前多数AOD炉的炉龄还较低，因而为了进行连续生产，通常采用多个炉体更换使用，即当炉体严重损坏时，用吊车将该炉体吊出拆修，而把另一个已修砌好的，并已经过干燥和预热的炉体吊入托圈。更换时间一般只需45分钟至1小时。如果
炉龄低于60次，则需备三个炉体，当1个在吹炼时，1个在拆除及修砌，1个在干燥、预热，随时准备换上使用(干燥48小时以上，预热10～20小时)。
炉子倾动机构可使炉子前倾或后倾108°。倾动速度大小可变。出钢或出渣时，为了摇炉乎稳，采用低速(大约每分钟0.25～0.32转)，空炉摇动或复位，采用高速(一般是每分钟0.5～0.7转)。倾动装置由电动机、减速器和联轴器组成。大型AOD炉多用两台电动机驱动，以减少减速器的能量损耗，例如美国东方不锈钢公司的50吨AOD炉，选用两台转速不同的30马力交流电动机驱动，而Armco公司的35吨AOD炉选用两台19马力的直流电动机驱动。对于小型AOD炉，可采用一台可调速的直流电动机驱动，如英国Spartan厂的8吨炉，就是采用一台7.5马力的直流电动机驱动的。
减速器与一般氧气转炉相同，减速比在1000：1左右。最近美国大型转炉采用悬挂式减速器，体积小而减速比大。减速器的输出轴与托圈之间的联结，一般采用齿轮联轴器。 3、气体喷枪
气体喷枪的构造
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① 氧枪内管采用的紫铜管。 ② 氧枪外管采用不锈钢管。 ③ 枪把和气体分配器。 气体喷枪工作原理
①冷却气由配气包经过钢管和高压皮管，从枪把侧进入紫铜管和不锈钢管中间间隙，进入炉内。
②主气由混气包经过钢管和高压皮管从枪把正面有又经紫铜管内进入炉内。 ③当工作气停用后，冷却气经过二次阀站进入主气管道内，也可以冷却芯管。
AOD炉的气体喷枪，一般安装在炉底附近侧墙上的风口砖内。目前绝大多数AOD炉采用气体冷却消耗式喷枪。风口砖采用优质的再结合60%镁铬砖，喷枪的外套管与风口砖紧密配合，冶炼中的消耗速度基本一致。
风口及喷枪的数目随炉子容量递增，一般20吨以下的炉子采用2个风口，30～50吨炉采用3个风口，90吨以上的炉子则采用5个风口。目前国外AOD炉的风口直径有三种： A型为3／8英寸(9.525毫米)，B型为7／16英寸(11.11毫米)，C型直径为1／2英寸(12.7毫米)。喷枪的水平夹角，在2支枪的情况下，为60°或90°。三支枪时，每两支枪之间为30°。喷枪的气体工作压力也因炉容量而异，如Joslyn厂17吨炉，喷枪的气体工作压力为8.79公斤力／厘米2；Allegheny2Ludlum厂的27砘炉，为11.25～12.66公斤力／厘米2；东方不锈钢公司的50吨炉，是12.66公斤力／厘米2。目前喷枪的最高气体工作压力为，12～14公斤力／厘米2。
4、AOD炉的气体控制系统
AOD炉的气体控制系统包括：供气系统、一次阀门站、二次阀门站 供气系统
气体介质由制氧厂经过处理，确认后，用管道送到用气单位的缶内进行贮存，即：02、Ar、N2分别输入为200m3、120m3三个球缶内(缶内压力最高允许为3.0Mpa) 一次阀门站
供给AOD炉02、Ar、N2冶炼气体，分别由三个球缶，管道、阀门、减压阀组成。经过一次阀门站减压，按输出压力进行压力调节， 即：O2 1.4、Ar、N21.6Mpa。 二次阀门站的作用及操作
二次阀门站是将一次减压后的02、Ar、N2气源进一步减压，调整，并根据工艺规程要求进行气体配比。经混气包输入炉内进行吹炼。在送氧、氩、氮空气前必须检查各切断阀是否处于关闭状态，如不是关闭状态，应检查操作室的切断阀是否在关闭位置，确认无误后开启二次阀门站各气源，第一道截止阀，开启时应缓慢旋转阀门，严禁快速开启，尤其送氧气时应绝对按上述规定进行操作。
特殊状态，二次阀门站的操作，当仪表电源突然停电，首先应将炉体向前摇动至氧枪露出钢液。同时手动打开切断阀及调节阀进行配气调节。切记严禁先开氧气阀门。待电源恢复正常后，再将切断阀及调节阀、手动旋至自动位置。
AOD炉气体控制系统包括AOD炉自动检测和自动调节功能，用以测定所用氩气和氧气的流量，并使两种气体得到混合，再通过导管进入喷枪。两种气体的单独流量，分别由安装在主管路上的流量计来测定。吹炼过程中操作人员按工艺上对气体混合比的要求，通过计量阀调节每一种气体的流量，并累计气体的消耗量。 AOD炉自动检测和自动调节由六个部分组成：
①压力测量系统 ②压力调节系统 ③流量测量系统
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④切断阀控制系统
⑤桌面操作系统 (利用计算机进行冶炼自动控制系统) ⑥钢水温度测量系统
AOD炉的配气操作
①操作过程中，始终执行先送气(气体开动定置、定位)，后摇动炉体。 ②一般情况下，应该先送隋性气体，然后送氧气，防止管道爆炸。
③每次工作完毕后，摇下炉体，氧枪露出钢液面后，停工作气，同时打开交通阀，使得主气管道内同样具有一定压力的冷却气，保护氧枪芯管。 ④当配气系统编入计算机控制，以上手动操作迎刃而解。（本系统为自动切换调节） 气体控制系统除应能完成上述气体测量与调节任务外，还应能满足以下的操作要求：
(1)设有保持气流通过风口和保护套管的联锁装置，防止炉子倾动时钢水进入风口和喷枪。
(2)在炉子向下倾动，喷枪位置高出钢水面之前，能立即有控制地减少氩氧气体流量；而当炉子转回吹炼位置时，又能使气体流量回升到操作流量，从而避免炉子倾动时钢、渣的喷溅和溢出。
(3)在出钢、出渣等操作时，当喷枪露出钢水面后，能自动地用压缩空气切换冷却气体。
目前大部分AOD炉的配气和过程控制是由人工手动调节的。少数炉子配有电子计算机，用以校核原始成分和温度，计算氧量，控制最高温度极限，预测终点温度，以及计算混合脱硫剂用量，以获得低于0.015%的硫含量。计算机还可以计算各冶炼阶段钢液的化学成分、温度，自动记录与存储冶炼过程的各个参数。
进度检查
1、AOD炉设备构成有哪些?
2、AOD炉炉体各部位主要参数有哪些? 3、气体介质如何输入?
4、气体介质经过哪几步进入炉内?
5、二次阀门站的作用是什么? 进度检查
6、两次阀门站出现故障后如何处理？
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