唐鋼120 t轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)優(yōu)化改造

馮李民，杜宇輝，馬仲金，王會強(.唐山中厚板材有限公司，河北唐山06360;.唐銀鋼鐵有限公司，河北唐山06300)

設(shè)備改造

唐鋼120 t轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)優(yōu)化改造

馮李民1，杜宇輝1，馬仲金2，王會強1
(1.唐山中厚板材有限公司，河北唐山063610;2.唐銀鋼鐵有限公司，河北唐山063020)

轉(zhuǎn)爐是鋼鐵企業(yè)的關(guān)鍵核心設(shè)備［1］，提高轉(zhuǎn)爐的使用壽命和運行穩(wěn)定性對鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營狀況至關(guān)重要。本文簡要分析了唐鋼中厚板公司120 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)損壞失效的各種原因。針對裙板易被鐵水侵蝕變形、兩側(cè)耳軸托圈積渣的問題，對轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，有效地保護了擋渣裙板及耳軸軸承防護板，降低了設(shè)備維護費用，解決了制約生產(chǎn)的瓶頸問題。

轉(zhuǎn)爐;裙罩系統(tǒng);分渣導(dǎo)流裙板裝置

0　前言

轉(zhuǎn)爐是煉鋼工序的關(guān)鍵設(shè)備系統(tǒng)。爐體是轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的重要組成部分之一，主要用于冶煉時承載鐵水、廢鋼、及冶煉用生產(chǎn)輔料，完成頂?shù)讖?fù)吹煉鋼、加料、出鋼、折渣等一系列轉(zhuǎn)爐冶煉操作［2］。爐體由水冷爐口、爐殼、裙罩系統(tǒng)、托圈、耳軸、冷卻水及底吹系統(tǒng)等幾部分構(gòu)成［3］。其中轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)環(huán)繞爐帽成傘裝結(jié)構(gòu)，主要作用是保護爐殼爐帽段、托圈及爐體冷卻水管道設(shè)備在冶煉過程中避免噴濺的鋼水、鋼渣燒傷和侵蝕，保證轉(zhuǎn)爐及其附屬設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)。裙罩系統(tǒng)尺寸大、重量沉，且受高溫、爐渣及爐殼變形影響，在實際生產(chǎn)過程中的工況環(huán)境極其惡劣［4］。

1　設(shè)備現(xiàn)狀及缺陷

唐鋼中厚板公司煉鋼車間2#轉(zhuǎn)爐主要參數(shù)見表1。

表1　轉(zhuǎn)爐主要參數(shù)Tab.1 Main parameters of the converter

1.1裙罩系統(tǒng)故障頻發(fā)，擋渣裙板變形易損

該轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)由4塊大型扇形結(jié)構(gòu)擋渣裙板組成，擋渣裙板采用δ=30 mm的熱軋Q345B鋼板彎板壓制成型后組對焊接制成，直邊長3 000 mm。擋渣裙板通過多組高強螺栓與焊接安裝在爐帽外部的裙板支架連接固定。

在轉(zhuǎn)爐兌鐵時需要鑄造起重機吊起重約180 t鐵水罐向轉(zhuǎn)爐爐膛內(nèi)傾倒鐵水。由于快速緊張的生產(chǎn)節(jié)奏、并不穩(wěn)定的鐵水條件以及人員操作水平等多種因素，將鐵水罐體過分靠近爐口而擦碰爐口處裙板，沉重鐵水罐的輕微碰撞沖擊也造成擋渣裙板擠裂開焊變形凹陷。更有甚者將少量高溫鐵水潑灑在靠近爐口處的裙板上，擋渣裙板遇到高溫鐵水極易侵蝕破損。

此外，由于生產(chǎn)要求爐口處積渣應(yīng)及時清理，一般使用CL-12型拆爐機車清理積渣。該機車在清除爐口積渣過程中其尖端鋼釬會頻繁擊打擋渣裙板，無形中也會加劇裙板損壞失效速度。導(dǎo)致裙板爐口段提前損壞，必須停爐安排檢修補焊時間，降低轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。

1.2裙罩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一，耳軸托圈積渣嚴重

如圖1所示，原設(shè)計的轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為單一，在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中，自爐口溢出大量高溫液體鋼渣沿爐體四周裙板緩慢流下，不可避免地滑落堆積在耳軸上方兩側(cè)軸承防護板與托圈間的狹小空間內(nèi)，有時未及時發(fā)現(xiàn)，有時未停爐處理，在轉(zhuǎn)動爐體加料、出鋼、折渣時，爐體兩側(cè)耳軸軸承防護板和托圈上方的冷卻水管路長期受到堆積的鋼渣擠壓受力作用，導(dǎo)致耳軸軸承隔熱板擠壓磨損開焊變形，爐體冷卻水管道折斷、漏水。

此外，由于該型轉(zhuǎn)爐爐體采用水冷方式冷卻，爐體需冷卻的關(guān)鍵部件如水冷爐口［5］、爐帽等重要設(shè)備的進回水管道全部貼近爐帽布置于裙板與爐殼之間的狹小防護空間內(nèi)［6］。在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)吹煉過程中自爐口溢出的大量液態(tài)鋼渣沿縫隙擠入裙板內(nèi)部與裙板支架［7］、水冷金屬軟管黏結(jié)，極易燒壞金屬軟管而造成的設(shè)備漏水事故。若要更換損壞的金屬軟管，首先做大量清渣準備工作，待爐體溫度下降后方可搭梯子安排工人進入托圈上方檢修位置更換破損金屬軟管。嚴重影響煉鋼生產(chǎn)節(jié)奏，導(dǎo)致非計劃停爐事故，增加設(shè)備及施工費用的投入。

圖1　改造前爐體裙罩系統(tǒng)示意圖Fig.1 Diagram of slag system before transformation

綜上所述，對該型轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)改造勢在必行。

2　優(yōu)化改造措施

2.1改造加裝爐口段小裙板，增加裙板易損部位強度

針對前述生產(chǎn)現(xiàn)場各種惡劣的工作狀況導(dǎo)致裙罩系統(tǒng)薄弱處爐口段裙板易損的現(xiàn)狀，如轉(zhuǎn)爐兌鐵、冶煉、折渣、出鋼等連續(xù)生產(chǎn)操作過程中高溫液體鋼渣長期沾附在裙板上導(dǎo)致爐口段裙板變形凹陷等問題。通過結(jié)合原有裙板圖紙數(shù)據(jù)并通過現(xiàn)場測繪計算，重新設(shè)計制造一套爐口段小裙板［8］。該小裙板也采用δ=30 mm的熱軋Q345B鋼板下料壓制成扇形結(jié)構(gòu)。沿轉(zhuǎn)爐爐口圓弧共分12塊，直邊長600 mm，環(huán)繞爐口，可與原有裙板固定螺栓安裝緊固后再焊接加固弧邊。該施工方案簡單易行，效果明顯，充分實現(xiàn)加固保護的作用，符合生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況。改造后的裙罩系統(tǒng)如圖2所示。

圖2　改造后裙罩系統(tǒng)俯視圖Fig.2 Vertical view of slag shield system after transformation

2.2采用新型分渣導(dǎo)流裙板裝置，徹底解決耳軸積渣問題

為了解決轉(zhuǎn)爐冶煉時堆積在爐體兩側(cè)耳軸上方托圈與軸承防護板間狹小空間內(nèi)長期積渣的問題，經(jīng)過長期跟蹤轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)現(xiàn)場觀察調(diào)研，廣泛聽取煉鋼工人建議，結(jié)合現(xiàn)場測繪制作分渣導(dǎo)流板草圖。通過不斷調(diào)整細化技術(shù)改造方案，利用原有裙板裝置，在裙板兩側(cè)焊接安裝兩套分渣導(dǎo)流裝置如圖3所示，該裝置與爐體耳軸上方遮蔽位置相對應(yīng)，將轉(zhuǎn)爐吹煉時產(chǎn)生的鋼渣從該裝置兩側(cè)排出，從而避免堆積在爐體耳軸上方兩側(cè)的軸承防護板與托圈間狹小空間內(nèi)，造成長期積渣制約生產(chǎn)的問題。可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐冶煉時鋼渣自動分流滑落至爐坑底部，有效保護煉鋼設(shè)備，提高生產(chǎn)效率。

圖3　改造后裙罩系統(tǒng)示意圖Fig.3 Diagram of slag shield system after transformation

2.3安裝防護套管，提高管道使用壽命

針對爐本體內(nèi)冷卻水管及金屬軟管易損的缺點，結(jié)合生產(chǎn)實際情況提出相應(yīng)解決措施。參考金屬軟管直徑尺寸，采用薄壁鋼管對半劈開下料制作防護套管，成對套裝在金屬軟管外壁，達到既能補償尺寸長度又能充分保護軟管的目的，實現(xiàn)軟管較長周期使用壽命。

3　改造實施效果及經(jīng)濟效益

經(jīng)過前期充分周密的施工計劃及備件準備工作［9］，2012年12月，利用煉鋼車間2#轉(zhuǎn)爐年度爐役大修更換爐襯磚及裙罩系統(tǒng)檢修期間，安裝了此次設(shè)計的轉(zhuǎn)爐爐口小裙板以及分渣導(dǎo)流裙板裝置。小裙板及分渣導(dǎo)流裙板裝置的安裝調(diào)試成功及交付生產(chǎn)使用，提高了煉鋼生產(chǎn)效率［10］，具有顯著的經(jīng)濟效益，為唐鋼中厚板公司品種鋼的冶煉創(chuàng)造了有力條件。

改造前后2#轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)維修時間統(tǒng)計對比分析見表2。

技術(shù)改造實施后，2013年2#轉(zhuǎn)爐成功減少裙罩設(shè)備故障并提高有效生產(chǎn)作業(yè)時間77小時。以該廠每爐鋼水平均冶煉時間35 min、平均出鋼量約為125 t/爐計算，折合鋼水一年共計可提高產(chǎn)量為77 h×60min÷35min/爐×125 t/爐=165 00 t。按照2013年中厚板噸鋼平均利潤，年增創(chuàng)效益約60萬元。

因分渣導(dǎo)流裙板裝置成功實施，不必在每年度爐役周期更換爐體兩側(cè)耳軸軸承防護板，從而有效延長軸承防護板的使用壽命2～3年，僅該部分備件費及施工費年均可增效50余萬元［11］。

上述兩項創(chuàng)效利潤相加，則2#轉(zhuǎn)爐設(shè)備改造后年增創(chuàng)效益約110萬元。通過2#轉(zhuǎn)爐爐役大修裙罩系統(tǒng)改造成功的實踐經(jīng)驗，在后續(xù)1#、3#轉(zhuǎn)爐爐役大修期間［12］，逐步推廣實施該改造成果，均獲得良好效果，達到預(yù)期改造目標。從而使裙罩系統(tǒng)設(shè)備改造年增創(chuàng)效益翻了三倍，達到300余萬元。

表2　改造前后維修時間對比Tab.2 Contrastingmaintenance time before and after transformation

4　結(jié)束語

本文針對唐鋼120 t轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)檢修頻繁，使用壽命短，對生產(chǎn)影響較大的問題，將原有裙罩系統(tǒng)進行技術(shù)改造，設(shè)計了一種新型轉(zhuǎn)爐分渣導(dǎo)流裙板裝置。從而延長了轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)的使用壽命，增加了煉鋼有效冶煉時間，提高了轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)效率。涉及爐體裙罩系統(tǒng)的各項易損的薄弱環(huán)節(jié)基本得到解決。該轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)技術(shù)改造在不改變設(shè)備參數(shù)的前提下使轉(zhuǎn)爐的使用性能得到較大范圍的提升，具有一定的推廣應(yīng)用價值。該項技術(shù)已申請國家實用新型專利，專利號:ZL.201420469562.6。

［1］潘毓婷．煉鋼設(shè)備［M］．北京:冶金工業(yè)出版社．1991．

［2］秦強，晁強，王振江．40T轉(zhuǎn)爐爐體裙板的改型［J］．甘肅冶金．2013(5):23－24．

［3］連和平，張明，孫為民，等．大噸位轉(zhuǎn)爐爐體制造工藝［J］．重型機械．2013(4):88－90．

［4］徐杰，王翔，黃其明．新型轉(zhuǎn)爐裙罩系統(tǒng)三維有限元分析［J］．冶金設(shè)備．2010(1):25－28．

［5］郭紅，陳林權(quán)，田偉達，等．100－300t大型轉(zhuǎn)爐設(shè)備技術(shù)的發(fā)展［J］．特殊鋼．2008(10):38－40．

［6］張麗紅，劉鳳，毛魯波，等．型鋼煉鋼廠120T轉(zhuǎn)爐裙板技術(shù)改造［J］．萊鋼科技．2008(3):23－24．

［7］任學(xué)平，郭志強，鄒家祥．控制轉(zhuǎn)爐爐殼蠕變變形［J］．鋼鐵釩鈦．2003(3):29－32．

［8］鄒家祥．冶金機械設(shè)計理論［M］．北京:冶金工業(yè)出版社．1998．

［9］陳德亮，施衛(wèi)忠，張龍．150T轉(zhuǎn)爐快速大修的實踐［J］．冶金設(shè)備．2004(6):44－46．

［10］譚牧田．氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備［M］．北京:機械工業(yè)出版社．1983．

［11］羅大春，周友軍，李軍強，等．安鋼轉(zhuǎn)爐汽化煙道循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化［J］．重型機械．2012(4):80－82．

［12］于文妍．煉鋼廠轉(zhuǎn)爐托圈裂紋產(chǎn)生原因分析及改造措施［J］．重型機械．2006(2):56－58．

Optimalmodification of 120 t converter's slag shield system in Tangsteel

FENG Li-min1，DU Yu-hui1，MA Zhong-jin2，WANG Hui-qiang1
(1.Tangshan Heavy and Medium Plate Limited Company，Tangshan 063610，China; 2.Tang Yin Steel Limited Company，Tangshan 063020，China)

Converter is key equipment for iron and steel enterprise，which it's essential for the enterprise's production status to improve the converter's service life and running stability．This paper analyses briefly variety failure reasons for the 120 t converter's slag shield system in Tangsteel．Against the problems of apron plate is vulnerable to erosion and accumulation slag is on both sides of converter trunnion ring，optimizationmodification for the converter's slag shield system is performed．Through it protects effectively apron plate and trunnion ring bearings baffle，reduces expenses formaintaining．The bottleneck problems affecting production is solved．

converter;slag shield system;slag guide apron plate

TG232.2

A

1001－196X(2015)02－0079－04

2014－09－30;

2014－11－28

馮李民(1983－)，男，河北邯鄲人，唐山中厚板有限公司工程師，主要從事設(shè)備檢修和技術(shù)管理工作。