转炉炉壳的变形分析及延长炉壳寿命的措施

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1、转炉炉壳的变形分析及延长炉壳寿命的措施 　面对钢铁市场的激烈竞争.世界各国的炼钢厂纷纷采用抗蚀性能好、抗热震性高、导热系数高以及不易剥落的镁碳砖作为转炉炉衬材料以提高炉龄。为了进一步提高炉龄、世界各国相继采用溅渣护炉技术.不断创造出炉龄新纪录。在提高炉龄的同时、也延长了炉壳持续工作时间.但伴之而来的问题是炉壳温度升高、炉壳变形严重.缩短了炉壳的使用寿命。炉壳变形加剧造成炉壳直径变大.与托圈之间的间隙减小.严重时发生托圈与炉壳顶死的现象.造成转炉设备的重大事故隐患。为了提高经济效益.必须抑制炉壳的变形速率

2、.实现转炉炉壳的长寿化。解决转炉炉壳变形的有效途径之一是强化炉壳的冷却.使炉壳工作温度处于材料的蠕变温度以下。1影响转炉炉壳寿命的因素分析　影响转炉炉壳的因素较多.主要有以下几方面:　1)炉壳材料的材质。转炉炉壳有钢板焊接而成.早期的炉壳材料主要是采取降低碳当量的措施.注重炉壳材料的抗龟裂以避免热疲劳裂纹的产生以及便于炉壳的成型.未考虑它的高温热强性能和蠕变性能。从20世纪80年代中期开始.为了寻求经济实用并适合在高温条件下工作的炉壳材料.世界各国的科技工作者进行了大量研究.并取得一定的进展。我国对炉壳

3、材料的研究工作开展较晚.目前我国转炉炉壳多采用A3,16Mn等材料.这些材料的高温热强性能以及抗蠕变性能较差，导致炉壳寿命普遍降低.己不能满足生产发展的需要。　2)转炉炉衬的影响。转炉炉衬通常由工作层、填充层和永久层三部分组成。进入20世纪80年代.一种新的炉衬耐火材料一镁碳砖的使用.获得了非常好的效果。由于镁碳砖具有抗蚀性能好、抗热震性好以及不易剥落等优点.有利于提高炉龄.实现转炉的长寿化。但由于镁碳砖导热系数增加了3~4倍.导致炉壳的工作温度升高.使炉壳一直在较大的热负荷下工作.炉壳变形急剧增加.炉

4、壳与托圈之间间隙变小。为控制炉壳表面温度.不得不对炉体实施强化冷却.才能延长炉壳寿命。　3)高温热辐射及炉口喷溅的钢液、钢渣的影响。从生产实践的经验看.炉壳变形最严重的部位是炉帽部分.由于炉帽受高温炉气、钢液钢渣、烟罩反射的辐射热及炉口喷溅物的热作用.导致炉壳变形、烧蚀.甚至炉壳局部烧穿。为了延长炉壳寿命.必须降低炉壳温度.其途径之一是实施炉壳强化冷却。　4)工艺技术的影响。由于采用溅渣护炉技术.炉龄不断提高.一个炉役达半年时间.转炉运转率提高.延长了炉壳持续工作的时间.导致炉壳变形.缩短炉壳的使用寿命

5、。为了适应生产的要求.使设备适应于生产.改变目前现状.必须实施炉壳强化冷却.延长炉壳寿命。2延长炉壳寿命.减少炉壳变形的措施2.1改善炉壳的材质　　　　改善炉壳的材质.提高炉壳材料的抗蠕变性能.就可抑制炉壳变形.为了延长炉壳的使用寿命.炉壳材质应具备四个方面的要求:　1)应具备优良的耐蠕变变形性能;　2)应具备较高的高温抗拉强度;　3)应在使用初期切性高.使用过程中脆化率低;　4)应具有良好的焊接性能。　为延长炉壳寿命.美国伯利恒钢铁公司的炉壳材料由A516Gr60改为A204GRA.再改为A387G2

6、2class2.炉壳寿命分别为7~8年、10~12年、16~20年。　宝钢一炼钢厂在1997年1月更换2#转炉炉壳时.引进日本研制的抗蠕变性能的炉壳材料SFX.抑制并减少了炉壳的变形。　上述两例说明.炉壳材料本身的好坏.直接关系到炉壳的寿命.今后.应重视炉壳材料的研究.选择具有良好的热强性、抗蠕变性、可焊接性的材料作为炉壳的材料.更好的延长炉壳的使用寿命.使设备适应生产的发展要求。2.2强化炉壳冷却.降低炉壳温度.延长炉壳寿命　强化炉壳冷却.降低炉壳工作温度.这是减缓炉壳变形的有效手段。日本科技人员对一

7、个炉役内的变形计算表明:在炉役后期.蠕变变形速度随炉壳温度上升而急剧上升。若采取有效手段将炉壳的工作温度控制在蠕变温度以下.就可以有效的抑制炉壳的变形.延长炉壳的使用寿命。　根据传热原理的不同.目前开发的转炉冷却技术主要有空气喷吹冷却和汽雾冷却两种。空气喷吹冷却是通过喷嘴将空气直接喷射到炉壳表面.使得表面边界层减薄.从而达到强化冷却的目的。汽雾冷却是利用压缩空气将水雾化.然后将汽雾喷射到炉壳表面.使雾化的汽雾与炉壳充分接触.使之全部汽化吸热.从而达到降低炉壳温度的目的。这两种冷却方法在宝钢转炉上投入使用

8、.取得了良好效果.有效的抑制了炉壳变形.延长了炉壳寿命。但两种方法均有缺点.空气喷吹需要利用鼓风机等风冷系统进行强制通风冷却;而汽雾冷却不仅要求炉壳与托圈之间的间隙大.对能源介质要求高.而且这两种方法均须较大投资。　在中小型转炉上.可以采取的措施是在炉帽圆周部位布置冷却水管.并在冷却水管外面安装焊接防护板.既保证了炉口喷溅物对冷却水管的损坏.又能使喷溅的钢渣钢液迅速的脱离防护板.起到降低炉壳工作温度的作用.延长炉壳的使用寿命。3效果分析　通