轉爐爐殼變形控制

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1、實用標準文案轉爐爐殼變形分析及控制摘要：介紹了轉爐爐殼變形的現(xiàn)狀，轉爐使用鎂碳磚后，爐殼溫度升高是爐殼變形的主要原因，提出了通過爐殼整形、改善爐殼材質(zhì)和強化爐殼的冷卻條件控制爐殼變形的措施。關鍵詞：轉爐；爐殼變形；鎂碳磚；整形；爐殼材質(zhì)；冷卻面對國內(nèi)外鋼鐵市場的激烈競爭，世界各國的煉鋼廠紛紛采用抗蝕性能好、抗熱震性高、導熱系數(shù)高以及不易剝落的鎂碳磚作為爐襯材料以提高轉爐爐齡。由于鎂碳磚爐襯的導熱系數(shù)比原來的鎂白磚爐襯的導熱系數(shù)增加了3～4倍，導致爐殼溫度升高、變形加劇，爐殼與托圈的間隙減小，最終爐殼頂靠托圈，嚴重威脅鋼廠的安全生產(chǎn)。1990年以來，為了進一步提高爐齡，世界各國相繼采用濺渣

2、護爐技術，不斷創(chuàng)造出爐齡新記錄。在提高爐齡的同時，也延長了爐殼持續(xù)工作時間，這些影響因素導致爐殼發(fā)生嚴重變形，縮短了爐殼的使用壽命。為了提高經(jīng)濟效益和安全生產(chǎn)的需要，必須控制轉爐爐殼的變形，實現(xiàn)轉爐爐殼的長壽化。1、國內(nèi)外轉爐爐殼的變形狀況1.1國外煉鋼廠爐殼變形情況1962年9月，美國大湖鋼鐵廠【1】兩座300t氧氣轉爐投人生產(chǎn)，經(jīng)過26個月的使用，爐身部位與托圈的間隙在出鋼口方位由原設計的76mm縮小到19mm，加料側的間隙縮小到25mm，在耳軸兩側的間隙減小為41mm。根據(jù)爐殼與托圈間隙變化的統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析，大湖鋼鐵廠兩座轉爐爐殼在出鋼口方位的平均變形速率分別為1.27mm/精彩文檔

3、實用標準文案爐役和1.98mm/爐役。法國索拉克冶金廠福斯鋼廠擁有兩座310t轉爐【2】，均于1974年投產(chǎn)。1985年進行鎂碳磚試驗時，由于爐殼溫度控制不正常，爐殼溫度超過450℃，使得爐身發(fā)生嚴重變形，導致爐殼與托圈之間間隙急劇減少。到1991年時爐殼與托圈之間的最小間隙由原來設計的120mm縮小到6mm，危及正常煉鋼生產(chǎn)作業(yè)。日本神戶制鋼加古川鋼廠對爐殼變形過程的研究證實：隨著出鋼溫度和鎂碳磚使用比例的上升，爐身部位的爐殼變形急劇增大，在極限情況下，爐殼變形速率達到6.99×10-2mm／爐，比使用鎂碳磚前的變形速率6.29×10-3mm／爐增快了近10倍【3】。1.2國內(nèi)煉鋼廠爐

4、殼變形情況寶鋼第一煉鋼廠3座300t轉爐，自1985年9月相繼投產(chǎn)以來，已經(jīng)正常生產(chǎn)了十多年，截至1995年6月，每座轉爐爐殼的使用爐齡均在53000爐以上。從1991年起爐襯開始使用鎂碳磚爐襯，轉爐爐齡獲得提高的同時，爐殼溫度也大大升高，使得爐殼直徑變大，爐殼與托圈之間的間隙變小。十幾年來對3座轉爐爐殼與托圈之間的間隙進行了人工測量，平均測量結果見圖1【4】。其中2#爐變形最為嚴重，在半徑方向最大變形量為197mm，爐殼與托圈之間最小間隙由原設計的140mm縮小為0～20mm。三座轉爐爐殼與托圈間隙年平均變化量和局部區(qū)域的年最大變化量如表1所示。從表1中所列結果可以看出：三座轉爐爐襯在

5、使用鎂碳磚以前的變形較小，而在采用鎂碳磚后，變形速度增加了4倍以上。精彩文檔實用標準文案圖1爐殼托圈間隙變化趨勢表1爐殼與托圈間隙和局部區(qū)域的年最大變化量2、爐殼變形分析精彩文檔實用標準文案轉爐爐殼在工作中主要承受機械應力和溫度應力這兩類應力的綜合作用。其中，機械應力是由爐體自重、爐液等重量產(chǎn)生的靜負荷以及爐體在傾動、吹煉等過程中的動負荷所產(chǎn)生的。溫度應力包括了兩個方面：一是由于爐殼結構、耐火材料的厚度及導熱系數(shù)的影響，爐殼在縱向和徑向均存在溫度梯度，由此形成很大的溫度梯度應力；二是由于耐火材料和爐殼間的溫度、熱膨脹系數(shù)存在差異，爐襯和爐殼的熱膨脹不同，爐襯對爐殼產(chǎn)生較大的熱膨脹壓力，由

6、此在爐殼上引起的熱膨脹應力。爐殼在高溫條件下工作，并承受爐襯在高溫下的熱膨脹應力、機械應力以及溫度梯度應力綜合作用而產(chǎn)生蠕變，逐漸積累形成爐殼的膨脹變形。造成爐殼變形加快的原因是使用鎂碳磚后，由于冷卻條件不匹配，導致爐殼工作溫度過高。在爐殼溫度場的實際測試過程中，發(fā)現(xiàn)所測到的轉爐爐殼的最高溫度達到了472℃，這遠大于爐殼材料的蠕變溫度，同時。由于爐殼材料隨著使用時間的不斷延長而不斷劣化，所以使得爐殼熱蠕變變形加快。3、爐殼變形控制為了解決轉爐爐殼發(fā)生的嚴重變形問題，可以采取三種解決方案，即爐殼的修復、改善爐殼材質(zhì)和強化爐殼的冷卻條件。3.1爐殼的修復轉爐爐殼最安全的修復方法是將爐殼和托圈

7、全部更新，這種方法可以徹底地恢復爐殼與托圈的原始間隙，并且在施工中沒有任何風險，但這種方法最大的缺點是費用高，尤其是大型轉爐將花費巨資。法國索拉克公司福斯鋼廠曾經(jīng)估算過，如果整體更換該廠310t轉爐的爐殼和托圈，將花費3000萬元法郎(1991年價格)，施工期為45d。寶鋼更換一個300t轉爐爐殼將花費3000萬元人民幣(1996年價格)，工期50d。而比較經(jīng)濟的做法是對變形最為嚴重的部位進行局部修復，轉爐爐殼的修復就是在爐殼已發(fā)生