转炉炉壳变形控制

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1、实用标准文案转炉炉壳变形分析及控制摘要：介绍了转炉炉壳变形的现状，转炉使用镁碳砖后，炉壳温度升高是炉壳变形的主要原因，提出了通过炉壳整形、改善炉壳材质和强化炉壳的冷却条件控制炉壳变形的措施。关键词：转炉；炉壳变形；镁碳砖；整形；炉壳材质；冷却面对国内外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炉衬材料以提高转炉炉龄。由于镁碳砖炉衬的导热系数比原来的镁白砖炉衬的导热系数增加了3～4倍，导致炉壳温度升高、变形加剧，炉壳与托圈的间隙减小，最终炉壳顶靠托圈，严重威胁钢厂的安全生产。1990年以来，为了进一步提高炉龄，世界各国相继采用溅渣

2、护炉技术，不断创造出炉龄新记录。在提高炉龄的同时，也延长了炉壳持续工作时间，这些影响因素导致炉壳发生严重变形，缩短了炉壳的使用寿命。为了提高经济效益和安全生产的需要，必须控制转炉炉壳的变形，实现转炉炉壳的长寿化。1、国内外转炉炉壳的变形状况1.1国外炼钢厂炉壳变形情况1962年9月，美国大湖钢铁厂【1】两座300t氧气转炉投人生产，经过26个月的使用，炉身部位与托圈的间隙在出钢口方位由原设计的76mm缩小到19mm，加料侧的间隙缩小到25mm，在耳轴两侧的间隙减小为41mm。根据炉壳与托圈间隙变化的统计数据分析，大湖钢铁厂两座转炉炉壳在出钢口方位的平均变形速率分别为1.27mm/精彩文档

3、实用标准文案炉役和1.98mm/炉役。法国索拉克冶金厂福斯钢厂拥有两座310t转炉【2】，均于1974年投产。1985年进行镁碳砖试验时，由于炉壳温度控制不正常，炉壳温度超过450℃，使得炉身发生严重变形，导致炉壳与托圈之间间隙急剧减少。到1991年时炉壳与托圈之间的最小间隙由原来设计的120mm缩小到6mm，危及正常炼钢生产作业。日本神户制钢加古川钢厂对炉壳变形过程的研究证实：随着出钢温度和镁碳砖使用比例的上升，炉身部位的炉壳变形急剧增大，在极限情况下，炉壳变形速率达到6.99×10-2mm／炉，比使用镁碳砖前的变形速率6.29×10-3mm／炉增快了近10倍【3】。1.2国内炼钢厂炉

4、壳变形情况宝钢第一炼钢厂3座300t转炉，自1985年9月相继投产以来，已经正常生产了十多年，截至1995年6月，每座转炉炉壳的使用炉龄均在53000炉以上。从1991年起炉衬开始使用镁碳砖炉衬，转炉炉龄获得提高的同时，炉壳温度也大大升高，使得炉壳直径变大，炉壳与托圈之间的间隙变小。十几年来对3座转炉炉壳与托圈之间的间隙进行了人工测量，平均测量结果见图1【4】。其中2#炉变形最为严重，在半径方向最大变形量为197mm，炉壳与托圈之间最小间隙由原设计的140mm缩小为0～20mm。三座转炉炉壳与托圈间隙年平均变化量和局部区域的年最大变化量如表1所示。从表1中所列结果可以看出：三座转炉炉衬在

5、使用镁碳砖以前的变形较小，而在采用镁碳砖后，变形速度增加了4倍以上。精彩文档实用标准文案图1炉壳托圈间隙变化趋势表1炉壳与托圈间隙和局部区域的年最大变化量2、炉壳变形分析精彩文档实用标准文案转炉炉壳在工作中主要承受机械应力和温度应力这两类应力的综合作用。其中，机械应力是由炉体自重、炉液等重量产生的静负荷以及炉体在倾动、吹炼等过程中的动负荷所产生的。温度应力包括了两个方面：一是由于炉壳结构、耐火材料的厚度及导热系数的影响，炉壳在纵向和径向均存在温度梯度，由此形成很大的温度梯度应力；二是由于耐火材料和炉壳间的温度、热膨胀系数存在差异，炉衬和炉壳的热膨胀不同，炉衬对炉壳产生较大的热膨胀压力，由

6、此在炉壳上引起的热膨胀应力。炉壳在高温条件下工作，并承受炉衬在高温下的热膨胀应力、机械应力以及温度梯度应力综合作用而产生蠕变，逐渐积累形成炉壳的膨胀变形。造成炉壳变形加快的原因是使用镁碳砖后，由于冷却条件不匹配，导致炉壳工作温度过高。在炉壳温度场的实际测试过程中，发现所测到的转炉炉壳的最高温度达到了472℃，这远大于炉壳材料的蠕变温度，同时。由于炉壳材料随着使用时间的不断延长而不断劣化，所以使得炉壳热蠕变变形加快。3、炉壳变形控制为了解决转炉炉壳发生的严重变形问题，可以采取三种解决方案，即炉壳的修复、改善炉壳材质和强化炉壳的冷却条件。3.1炉壳的修复转炉炉壳最安全的修复方法是将炉壳和托圈

7、全部更新，这种方法可以彻底地恢复炉壳与托圈的原始间隙，并且在施工中没有任何风险，但这种方法最大的缺点是费用高，尤其是大型转炉将花费巨资。法国索拉克公司福斯钢厂曾经估算过，如果整体更换该厂310t转炉的炉壳和托圈，将花费3000万元法郎(1991年价格)，施工期为45d。宝钢更换一个300t转炉炉壳将花费3000万元人民币(1996年价格)，工期50d。而比较经济的做法是对变形最为严重的部位进行局部修复，转炉炉壳的修复就是在炉壳已发生