烟罩制作中的创新与改进

许玉红

一、课题内容摘要：烟罩制作中的创新与改进

二、关键词：努力创新，精心操作，制造长寿命烟道，服务钢厂，提高效益。

中图分类号：TU273文献标识码： A

三、课题背景和意义：转炉烟道是转炉炼钢过程中的主要设备之一，主要功能是为炼钢烟气的收集、输送、冷却，是炼钢一次除尘、煤气回收的核心设备，其次是在冷却转炉烟气降温的同时，产生大量的蒸汽从而实现炼钢余热利用，是集节能、环保于一身的重要设备。但烟道使用情况相当恶劣，受热管内部要存储高温、高压汽水混合物，外部要承受800~1600℃烟尘的冲刷，而且转炉烟道的运行工况随转炉的冶炼工艺而周期性、急剧地变化。当转炉吹炼时，大量的高温烟气流过烟道内腔，烟道受热管的热负荷急剧增加；当吹炼停止时，烟道受热管的热负荷急剧减小。这种热负荷波动呈周期性变化，鉴于这种恶劣的工况必然对烟道的使用寿命产生影响。寿命期内事故率也很高，须经常检修，既影响钢产量，又影响运行安全，它直接影响转炉的正常生产，因此对烟道产品的开发创新，制造出长寿命烟道有着广阔的经济效益和社会效益。

四、国内外现状和发展趋势：

现在国内外比较传统的烟道模式是采用无缝钢管加板条的结构形成圆形的水冷壁（如图1所示），各段烟道下部有配水联箱，与下降管连接；上部有汇集联箱与上升管连接，其中烟道活动罩裙段采用强制循环，其余各段采用自然循环。固定一段设有氧枪孔和加料孔，氧枪孔水套和加料孔水套结构形式一般是双层套筒结构，内外筒之间用板条形成迷宫水路进行冷却。传统烟道在使用中存在很多不足：、使用期内经常出现爆管情况、氧枪口水套、加料口水套（尤其是加料口水套）使用寿命短,需要频繁更换，严重影响炼钢的连续生产，鉴于这种情况，现在国内外发展趋势：尽最大可能的研制长寿命烟道，从而解决由于烟道的原因而影响炼钢生产的难题。转炉炼钢烟道的设计单位和制作单位都摸索出很多经验，设计方面主要是：㈠改变水冷壁结构，采用鳍片管（鳍片管成本比较高）焊接，或者采用密排管结构。㈡精确计算汽化烟道的热力计算，以及烟道本体水冷壁管路管径和上下联箱管径的配比，尽量使下降管－配水联箱――烟道水冷壁管――汇集联箱――上升管之间的水循环趋于最佳状态畅。㈢改变氧枪孔水套和加料孔水套结构形式，不采用双层套筒结构，水套壁也采用排管形式，下料口水套的原料冲刷部位加耐磨板条，可大大提高氧枪孔水套和加料孔水套提高使用寿命，减少停炉检修的时间。㈣现在国内外某些制专业厂家尝试制作模式壁结构烟道，也取得了良好的效果。在制作方面：主要是从原材料进厂－煨管－组装－焊接－退火－表面处理等各道工序工序都精心操作，尽量采用新技术、新工艺，从而大大提高了烟道产品的使用寿命。

五、课题主要实施内容、工艺路线、创新点及技术关键：

我厂有着多年的烟道制作经验，有着成熟的制作工艺，对原材料的检验、钢管煨制、钢管煨制后的通球要求、烟道焊接以及水压试验要求等都有详细的规定，在此不再赘述，除此之外我厂积极攻关，借鉴国内外同行先进经验，在长寿命烟道的制作上取得了可喜的成果，先后为全国及国外钢厂近两年就制作了几十套烟道系统，得到了用户的一致好评。我厂在长寿命烟道的研发和制作中主要的工艺路线、创新点如下：

㈠设计方面的改进：

1．对接到的图纸进行优化设计，仔细审核计算，核对汽化烟道本体水冷壁管管径、钢管数量和上下联箱管径以及配水管流通面积和汇集管流通面积的配比，查阅相关资料，进行优化设计，本该进没有任何制作成本的增减，却能使整个烟道系统的水循环更加顺畅，起到事半功倍的作用。

2．水冷壁优化设计：尽量采用密排管水冷壁结构形式（如图2所示），即钢管密排，水冷壁管之间采用间断焊，外表面做

保温，这种形式大大提高了换热面积（可提高40％），从而有效的降低单位面积的热负荷。同时减少了烟道的焊接量，降低了烟道本题的焊接应力，也减少了由焊接而降低钢管母材机械性能的情况发生。对于不能实现密排管结构形式的，要严格限制板条宽度不大于16mm，板条与受热管的间隙不大于0.5mm。

3. 氧枪口、下料口水套的改进设计，传统氧枪孔水套和加料孔水套结构形式一般是双层套筒结构，内外筒之间用板条形成迷宫水路进行冷却，这种结构既有先天设计家不足，又给制造带来很大的难度，主要缺陷在于端部椭圆口的焊接（如图3所示），

椭圆口的下部封板与筒体夹角为30°锐角，此处焊缝很难焊透，恰此是烟气冲刷最厉害的部位，据各钢厂反映这种结构的氧枪口、下料口水套经常在此处漏水，严重影响生产；另外这种结构对隔水板条的装配要求精度太高，间隙太大，容易串水，将有局部死水不参与循环，温度骤然增加、汽化，造成局部起鼓、开裂；间隙太小又提高了装配难度。我们经过反复攻关和实践确定了一种全新的水套结构，即双层管排管式结构（如图4所示），下料口水套的原料冲刷部位加耐磨板条。这种结构结构简单，循环水路明确，且容易施焊，使用寿命大大提高，是传统水套的3-5倍（最长可以正常使用半年以上）。

㈡制作方面的创新：

1. 原材料一律选用GB5310-9520G材质无缝钢管《高压锅炉用无缝钢管》，本表准的钢管坯料纯净度高，并增加了细化晶粒的酸溶铝，出厂状态由退火改为正火处理，综合力学性能明显优于20号钢管。另外，高压锅炉管增加了显微组织检验、非金属夹渣物检验、脱碳层检验、100%超声波探伤检验，确保了基体铁素体+珠光体组织及晶粒的质量，杜绝了基体内部的不合格缺陷的产生，大大提高了钢管抗高温蠕变性能，大幅度提高烟道使用寿命。

2.钢管的焊接：所有受压钢管焊接均为开坡口全焊透焊缝，100％射线探伤。为实现长管、和弯曲钢管的坡口加工问题，自行开发研制了简易坡口机，提高了坡口质量。水冷壁钢管焊接全部采用钨极氩弧焊接，因受热管壁厚较薄，一般不大于5mm，所以强制要求焊缝余高必须在1~1.5mm之间，绝对不允许低于母材，焊接时不允许一遍成型，必须两遍以上，以提高板条焊接的外观及内在质量保证了焊接质量和焊缝外观，基本实现探伤一次成功。受热管与联箱之间的角焊缝必须氩弧焊打底，确保联箱内部的清洁度。受热管与板条的焊接采用成本较高的80%氩气加20%二氧化碳的混合气体保护焊，即提高了焊接效率，又减少对受热管母材的损伤。

4. 烟道喷涂技术的应用：烟道活动罩裙靠近转炉炉口，受喷溅结渣的影响和炉尘对受热管的冲刷磨损，冶炼过程中的喷溅在炉口部分的冷却设备上大量，结渣区域传热不良，造成受热管受热不均以至局部过热损坏，另外炉气中含有大量的氧化铁粉尘，炉气在烟罩中流动时，粉尘与受热面管子产生摩擦而使受热管磨损，一般情况下活动罩裙的使用寿命在一年左右就需要更换，为了解决这一难题，我们采购了电弧喷涂机，根据罩裙及工况条件选用镍铬合金喷涂丝，由于喷涂后，烟道内壁形成0.2－0.5mm厚致密的镍铬合金层，大大提高了烟道壁的耐磨能力，同时也减少了内壁结渣，这项技术的应用解决了活动罩裙使用寿命短的难题。

4. 烟道的整体退火：烟道整体焊接打压完毕存在较大的焊

接应力，而烟道外形尺寸相当大实现整体退火难度相当大，为此我们组织人力进行攻关，制定退火方案：采用框架式加热片，外敷石棉被，最后圆满的实现了烟道的整体退火工艺，退火曲线如下：

退火温度570℃─630℃，升温速度50~60℃/h，保温时间1小时，降温速度50℃/h。

退火完后按图纸要求进行焊缝复检，及二次打压。

在这几年的烟道制作过程中不断开发不断改进，制定了原材料采购、下料、煨管、通球、组对、焊接、探伤、打压、喷涂、退火等工序的过程卡，加上以上创新，形成自己烟道制作的技术优势。与首钢设计院、北京钢铁设计总院、唐钢院联合设计、开发多套转炉汽化冷却烟道，运行稳定、寿命长，解决了炼钢厂的难题，受到用户的一致好评。

创新是企业发展不竭的动力和源泉，我们一定要再接再厉，通过提升自己的技术创新能力、市场运作能力不断取得市场竞争优势，努力创新，精心操作，制造长寿命烟道，服务钢厂，提高企业经济效益。