唐钢120 t转炉裙罩系统优化改造

冯李民，杜宇辉，马仲金，王会强(.唐山中厚板材有限公司，河北唐山06360;.唐银钢铁有限公司，河北唐山06300)

设备改造

唐钢120 t转炉裙罩系统优化改造

冯李民1，杜宇辉1，马仲金2，王会强1
(1.唐山中厚板材有限公司，河北唐山063610;2.唐银钢铁有限公司，河北唐山063020)

转炉是钢铁企业的关键核心设备［1］，提高转炉的使用寿命和运行稳定性对钢铁企业的生产经营状况至关重要。本文简要分析了唐钢中厚板公司120 t顶底复吹转炉裙罩系统损坏失效的各种原因。针对裙板易被铁水侵蚀变形、两侧耳轴托圈积渣的问题，对转炉裙罩系统进行优化改造，有效地保护了挡渣裙板及耳轴轴承防护板，降低了设备维护费用，解决了制约生产的瓶颈问题。

转炉;裙罩系统;分渣导流裙板装置

0　前言

转炉是炼钢工序的关键设备系统。炉体是转炉系统的重要组成部分之一，主要用于冶炼时承载铁水、废钢、及冶炼用生产辅料，完成顶底复吹炼钢、加料、出钢、折渣等一系列转炉冶炼操作［2］。炉体由水冷炉口、炉壳、裙罩系统、托圈、耳轴、冷却水及底吹系统等几部分构成［3］。其中转炉裙罩系统环绕炉帽成伞装结构，主要作用是保护炉壳炉帽段、托圈及炉体冷却水管道设备在冶炼过程中避免喷溅的钢水、钢渣烧伤和侵蚀，保证转炉及其附属设备的安全运转。裙罩系统尺寸大、重量沉，且受高温、炉渣及炉壳变形影响，在实际生产过程中的工况环境极其恶劣［4］。

1　设备现状及缺陷

唐钢中厚板公司炼钢车间2#转炉主要参数见表1。

表1　转炉主要参数Tab.1 Main parameters of the converter

1.1裙罩系统故障频发，挡渣裙板变形易损

该转炉裙罩系统由4块大型扇形结构挡渣裙板组成，挡渣裙板采用δ=30 mm的热轧Q345B钢板弯板压制成型后组对焊接制成，直边长3 000 mm。挡渣裙板通过多组高强螺栓与焊接安装在炉帽外部的裙板支架连接固定。

在转炉兑铁时需要铸造起重机吊起重约180 t铁水罐向转炉炉膛内倾倒铁水。由于快速紧张的生产节奏、并不稳定的铁水条件以及人员操作水平等多种因素，将铁水罐体过分靠近炉口而擦碰炉口处裙板，沉重铁水罐的轻微碰撞冲击也造成挡渣裙板挤裂开焊变形凹陷。更有甚者将少量高温铁水泼洒在靠近炉口处的裙板上，挡渣裙板遇到高温铁水极易侵蚀破损。

此外，由于生产要求炉口处积渣应及时清理，一般使用CL-12型拆炉机车清理积渣。该机车在清除炉口积渣过程中其尖端钢钎会频繁击打挡渣裙板，无形中也会加剧裙板损坏失效速度。导致裙板炉口段提前损坏，必须停炉安排检修补焊时间，降低转炉生产效率。

1.2裙罩系统结构单一，耳轴托圈积渣严重

如图1所示，原设计的转炉裙罩系统结构较为单一，在转炉吹炼过程中，自炉口溢出大量高温液体钢渣沿炉体四周裙板缓慢流下，不可避免地滑落堆积在耳轴上方两侧轴承防护板与托圈间的狭小空间内，有时未及时发现，有时未停炉处理，在转动炉体加料、出钢、折渣时，炉体两侧耳轴轴承防护板和托圈上方的冷却水管路长期受到堆积的钢渣挤压受力作用，导致耳轴轴承隔热板挤压磨损开焊变形，炉体冷却水管道折断、漏水。

此外，由于该型转炉炉体采用水冷方式冷却，炉体需冷却的关键部件如水冷炉口［5］、炉帽等重要设备的进回水管道全部贴近炉帽布置于裙板与炉壳之间的狭小防护空间内［6］。在转炉生产吹炼过程中自炉口溢出的大量液态钢渣沿缝隙挤入裙板内部与裙板支架［7］、水冷金属软管黏结，极易烧坏金属软管而造成的设备漏水事故。若要更换损坏的金属软管，首先做大量清渣准备工作，待炉体温度下降后方可搭梯子安排工人进入托圈上方检修位置更换破损金属软管。严重影响炼钢生产节奏，导致非计划停炉事故，增加设备及施工费用的投入。

图1　改造前炉体裙罩系统示意图Fig.1 Diagram of slag system before transformation

综上所述，对该型转炉裙罩系统设备技术改造势在必行。

2　优化改造措施

2.1改造加装炉口段小裙板，增加裙板易损部位强度

针对前述生产现场各种恶劣的工作状况导致裙罩系统薄弱处炉口段裙板易损的现状，如转炉兑铁、冶炼、折渣、出钢等连续生产操作过程中高温液体钢渣长期沾附在裙板上导致炉口段裙板变形凹陷等问题。通过结合原有裙板图纸数据并通过现场测绘计算，重新设计制造一套炉口段小裙板［8］。该小裙板也采用δ=30 mm的热轧Q345B钢板下料压制成扇形结构。沿转炉炉口圆弧共分12块，直边长600 mm，环绕炉口，可与原有裙板固定螺栓安装紧固后再焊接加固弧边。该施工方案简单易行，效果明显，充分实现加固保护的作用，符合生产现场实际情况。改造后的裙罩系统如图2所示。

图2　改造后裙罩系统俯视图Fig.2 Vertical view of slag shield system after transformation

2.2采用新型分渣导流裙板装置，彻底解决耳轴积渣问题

为了解决转炉冶炼时堆积在炉体两侧耳轴上方托圈与轴承防护板间狭小空间内长期积渣的问题，经过长期跟踪转炉生产现场观察调研，广泛听取炼钢工人建议，结合现场测绘制作分渣导流板草图。通过不断调整细化技术改造方案，利用原有裙板装置，在裙板两侧焊接安装两套分渣导流装置如图3所示，该装置与炉体耳轴上方遮蔽位置相对应，将转炉吹炼时产生的钢渣从该装置两侧排出，从而避免堆积在炉体耳轴上方两侧的轴承防护板与托圈间狭小空间内，造成长期积渣制约生产的问题。可以实现转炉冶炼时钢渣自动分流滑落至炉坑底部，有效保护炼钢设备，提高生产效率。

图3　改造后裙罩系统示意图Fig.3 Diagram of slag shield system after transformation

2.3安装防护套管，提高管道使用寿命

针对炉本体内冷却水管及金属软管易损的缺点，结合生产实际情况提出相应解决措施。参考金属软管直径尺寸，采用薄壁钢管对半劈开下料制作防护套管，成对套装在金属软管外壁，达到既能补偿尺寸长度又能充分保护软管的目的，实现软管较长周期使用寿命。

3　改造实施效果及经济效益

经过前期充分周密的施工计划及备件准备工作［9］，2012年12月，利用炼钢车间2#转炉年度炉役大修更换炉衬砖及裙罩系统检修期间，安装了此次设计的转炉炉口小裙板以及分渣导流裙板装置。小裙板及分渣导流裙板装置的安装调试成功及交付生产使用，提高了炼钢生产效率［10］，具有显著的经济效益，为唐钢中厚板公司品种钢的冶炼创造了有力条件。

改造前后2#转炉裙罩系统维修时间统计对比分析见表2。

技术改造实施后，2013年2#转炉成功减少裙罩设备故障并提高有效生产作业时间77小时。以该厂每炉钢水平均冶炼时间35 min、平均出钢量约为125 t/炉计算，折合钢水一年共计可提高产量为77 h×60min÷35min/炉×125 t/炉=165 00 t。按照2013年中厚板吨钢平均利润，年增创效益约60万元。

因分渣导流裙板装置成功实施，不必在每年度炉役周期更换炉体两侧耳轴轴承防护板，从而有效延长轴承防护板的使用寿命2～3年，仅该部分备件费及施工费年均可增效50余万元［11］。

上述两项创效利润相加，则2#转炉设备改造后年增创效益约110万元。通过2#转炉炉役大修裙罩系统改造成功的实践经验，在后续1#、3#转炉炉役大修期间［12］，逐步推广实施该改造成果，均获得良好效果，达到预期改造目标。从而使裙罩系统设备改造年增创效益翻了三倍，达到300余万元。

表2　改造前后维修时间对比Tab.2 Contrastingmaintenance time before and after transformation

4　结束语

本文针对唐钢120 t转炉裙罩系统检修频繁，使用寿命短，对生产影响较大的问题，将原有裙罩系统进行技术改造，设计了一种新型转炉分渣导流裙板装置。从而延长了转炉裙罩系统的使用寿命，增加了炼钢有效冶炼时间，提高了转炉生产效率。涉及炉体裙罩系统的各项易损的薄弱环节基本得到解决。该转炉裙罩系统技术改造在不改变设备参数的前提下使转炉的使用性能得到较大范围的提升，具有一定的推广应用价值。该项技术已申请国家实用新型专利，专利号:ZL.201420469562.6。

［1］潘毓婷．炼钢设备［M］．北京:冶金工业出版社．1991．

［2］秦强，晁强，王振江．40T转炉炉体裙板的改型［J］．甘肃冶金．2013(5):23－24．

［3］连和平，张明，孙为民，等．大吨位转炉炉体制造工艺［J］．重型机械．2013(4):88－90．

［4］徐杰，王翔，黄其明．新型转炉裙罩系统三维有限元分析［J］．冶金设备．2010(1):25－28．

［5］郭红，陈林权，田伟达，等．100－300t大型转炉设备技术的发展［J］．特殊钢．2008(10):38－40．

［6］张丽红，刘凤，毛鲁波，等．型钢炼钢厂120T转炉裙板技术改造［J］．莱钢科技．2008(3):23－24．

［7］任学平，郭志强，邹家祥．控制转炉炉壳蠕变变形［J］．钢铁钒钛．2003(3):29－32．

［8］邹家祥．冶金机械设计理论［M］．北京:冶金工业出版社．1998．

［9］陈德亮，施卫忠，张龙．150T转炉快速大修的实践［J］．冶金设备．2004(6):44－46．

［10］谭牧田．氧气转炉炼钢设备［M］．北京:机械工业出版社．1983．

［11］罗大春，周友军，李军强，等．安钢转炉汽化烟道循环系统优化［J］．重型机械．2012(4):80－82．

［12］于文妍．炼钢厂转炉托圈裂纹产生原因分析及改造措施［J］．重型机械．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

冯李民(1983－)，男，河北邯郸人，唐山中厚板有限公司工程师，主要从事设备检修和技术管理工作。