炼钢转炉汽化冷却烟道使用寿命的研究

2019年第5期汽化冷却烟道与转炉氧枪连锁控制，主要由活动烟罩（裙罩）、固定段烟道、可移动段烟道、冷却烟道和斜弯烟道组成。

转炉吹氧炼钢时炉口喷出大量高温煤气，遇空气少部分燃烧后温度高达1700℃左右，汽化冷却烟道的工作原理与换热器相同，利用高温烟气的热量将通过软化处理和除氧处理的冷却水蒸发，利用水的汽化潜热带走冷却部件的热量来达到后续的除尘净化和煤气回收以及环境保护的工艺要求。

因工况环境十分恶劣，导致转炉生产运行过程中经常会出现水冷壁钢管破裂爆管等泄漏现象，严重影响到转炉的正常运转。

严重漏水还会产生蒸汽使烟道的过风量变大，可能造成烟气外溢造成污染，影响煤气的回收率和烟道余热的利用，大量软水被浪费，检修频繁，不仅对汽化冷却烟道的安全平稳运行产生重大隐患，还严重降低了生产效率。

为此，阅读文献可望找出冷却烟道失效的原因及其处理措施。

汽化冷却烟道失效常见原因分析（一）周期性交变热应力以某钢厂120t 的转炉生产为例，转炉一次炼钢周期为35min 左右，吹氧时间段在炼钢周期的中期，耗时约15min （补吹除外），进入汽化冷却烟道的炉气量可达76000m 3/h （标态下），温度高达1700℃左右，此时间段冷却烟道的热负荷急剧增加，管壁温度也陡增，转炉吹氧结束后，相应的热负荷也急剧降低，管壁温度随之下降，直到下个吹炼期，期间间隔20min 左右。

烟道内的热负荷频繁急剧变化，导致水冷管不仅受到周期性交变热应力，在热疲劳作用下的钢管表面通常会产生横向的疲劳裂纹，这与机械疲劳中观察到的疲劳裂纹相似。

管壁也会因频繁产生的轴向拉压应力而产生塑性变形，如此反复，烟道管就会产生大量竹节状热疲劳裂纹（蠕变），高温蠕变使得在金属管壁的微观结构中沿着固化晶界析出的碳化物会加速晶粒间裂纹的扩展。

裂纹扩展直至破裂，产生蒸汽泄露，影响汽化冷却烟道使用寿命。

（二）水循环恶化烟道结构设计不合理导致配水管不均匀，大部分烟道采用自然循环的水循环方式导致冷却水动力不足，上升管、下降管、受热管水循环阻力变大，冷却效果不好，造成冷却水管因水循环不良引起局部过热，循环水不能快速有转炉汽化冷却烟道失效常见原因及其处理程晓恬（广西钢铁），庞通，潘刚（技术中心）钢厂交流132019年第5期效地冷却管壁，管壁超温破裂漏水；同时，水循环异常波动引起水冷管液面脉动，当脉动表现为剧烈的水击现象时，会使焊缝断裂；在热流密度过大，热量陡增的过程中，受热管中水容易由核态沸腾转变为膜态沸腾，传热受到汽膜的阻隔，管子内壁得不到水的连续冷却，冷却水与管壁发生传热恶化，管子因管壁温度超高过热受损；热流场强度分布不均，特别在烟气侧涡流区部位，导致局部受热面热流密度过高，冷却水不能连续汽化，在蒸汽及饱和水的交替作用下，汽化点由于高频率水击引发疲劳损伤爆管。

浅谈汽化冷却烟道制作与使用作者：梁丰鹏来源：《中国科技博览》2012年第32期[摘要]：介绍了津西转炉烟道的制作过程，汽化冷却烟道运行机理；以及转炉烟道在津西炼钢厂使用过程中出现过的问题以及改进措施。

目的在于延长烟道的使用寿命，减少工人的劳动强度，为转炉的高效、高强度生产创造条件。

[关键词]：汽化冷却烟道制作应力时效烟道冷却水质指标水质跟踪监测汽包气水分离过烧烟道排污除氧器转炉扩容习惯性违章生产组织模式尊重科学中图分类号：C970 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2012）32- 0401 -01河北津西钢铁集团股份有限公司现有三个炼钢厂转炉8座。

分别是炼钢一厂40T转炉两座、50T转炉两座：炼钢二厂100T转炉两座；万通炼钢厂50T转炉两座，年产钢800万吨。

由于超负荷生产及转炉烟道维护不当，引起汽化冷却烟道出现的问题一直是制约生产的一个难题，严重制约炼钢生产。

一、汽化冷却烟道的制作情况津西转炉汽化冷却烟道均由长期合作单位-迁安首钢设备结构有限公司制作。

迁安首钢设备结构有限公司是首钢下属国有大型机械加工企业，是华北地区最大的综合性设备结构加工企业。

曹妃甸首钢京唐300T转炉烟道、首钢迁钢210T转炉烟道均由该公司设计制作。

津西炼钢二厂5#转炉5-7段烟道2005年3月份使用至今长达6年时间，烟道状况良好。

该公司采购的20G耐热锅炉管由上海宝钢、天津大无缝生产，质量优良。

烟道焊接工艺、热处理退火、烟道试水打压试验、检测手段等齐全。

唯一不足之处，烟道加工周期较长，勉强维持供应津西公司转炉大修使用。

致使烟道几乎没有应力时效时间，造成个别锅炉管在使用几天后，因受热应力释放变形及焊口炸裂等。

二、汽化冷却烟道运行机理汽化冷却烟道的实质是余热锅炉，其运行机理遵循锅炉原理，所不同的是，锅炉是连续作业，而汽化冷却烟道是间歇式作业。

因为转炉冶炼一炉钢需要25min，其中吹炼时间为13min，该过程存在热交换，其余过程则不存在热交换。

DOI：10.16661/ki.1672-3791.2017.35.085浅述延长转炉汽化冷却烟道使用寿命的措施朱凯歌（欧萨斯能源环境设备(南京)有限公司 江苏南京 210058）摘 要:为了有效地延长转炉汽化冷却烟道的在线使用寿命，可以通过对汽化冷却系统进行相应的控制，有效地对冷却用水的水质进行了整体的控制。

在煮炉后及维修期间，需要检查过滤器和拉蒙管的清洁情况，这些措施可以延长冷却烟道的使用寿命，从而降低了对于设备相关损耗的维修费用，确保转炉汽化冷却烟道可以得到正常的运转。

关键词:转炉汽化冷却烟道 使用寿命 拉蒙管 过滤器 措施中图分类号:TF341.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2017)12(b)-0085-02转炉汽化冷却烟道是炼钢过程的一个主要设备，主要是由无缝钢管制作而成，其作用主要是为了输送、冷却炼钢的高温烟气。

转炉汽化冷却烟道分为几段，如：炉口的群罩、固定罩、移动罩、尾部烟道，整体组成了汽化冷却系统。

转炉烟道在使用的过程当中，经常会出现漏水的现象，必须要及时地对烟道进行补焊处理，才可以避免影响到转炉在日常生产当中的正常运转。

1 原因分析转炉汽化冷却系统在运转的过程当中，工艺技术具有一定的周期性，在短时间内会发生温度急剧的变化。

转炉一旦进行吹炼时，汽化冷却烟道内部的热量负荷就会大幅度的上升，导致管壁的整体温度上升。

如果吹炼停止，那么汽化冷却烟道中的热量负荷整体就会下降，从而管壁整体的介质温度也会下降。

汽化冷却烟道在反复的交替过程当中，由于冷热进行频繁的更替，在整体上管内就会产生一种应力。

汽化冷却烟道内的冷热温度交替具有时间限制，在更替的过程当中所产生出的内应力，会呈现出不同程度的对于烟道的作用力，严重时就会导致管道出现裂纹，最终就会导致转炉汽化冷却烟道的寿命减少。

转炉系统如果不进行定期的养护，就会出现漏水现象，此时的维修工程量是较大的。

频繁地对转炉汽化冷却烟道进行补焊处理，长期就会对转炉钢整体的产量造成安全隐患。

炼钢转炉汽化冷却烟道使用寿命的研究柴君;梁修福【摘要】The vaporizing cooling flue of steelmaking converter is complicated because of its harsh working conditions,the quality requirements of the equipment (including the design strength and flow calculation,structure,manufacturing,etc.) is very high.It is related to the stability of steel production,and also related to the economic benefits of the steel enterprises,so how to ensure and extend the service life of the flue is particularly important.The main factors affecting the service life of the flue are analyzed,and corresponding measures are given.%炼钢转炉汽化冷却烟道由于所处工况恶劣复杂,对设备的质量(包括设计强度和流量计算、结构、制造、使用等等)要求很高.这关系到钢铁生产的平稳进行,更关系到钢铁企业的经济效益,所以如何保证和延长烟道的使用寿命尤为重要.针对影响烟道使用寿命的主要因素分别进行了分析,并给出了相应的措施.【期刊名称】《工业加热》【年(卷),期】2018(047)001【总页数】3页(P34-36)【关键词】高温热疲劳;受热管壁;交变应力;裂纹;缺口效应;爆管;堆焊【作者】柴君;梁修福【作者单位】烟台国冶冶金水冷设备有限公司,山东烟台265500;烟台国冶冶金水冷设备有限公司,山东烟台265500【正文语种】中文【中图分类】TQ1731 炼钢对汽化冷却烟道的工艺要求概述1.1 炼钢转炉汽化冷却烟道的工况环境炼钢转炉汽化冷却烟道（以下简称烟道）为余热锅炉，属于特种设备。

炼钢转炉汽化冷却烟道长寿化运行的研究［摘要］炼钢转炉汽化冷却烟道由于所处工况恶劣复杂,受高温烟气冲刷，受冷热交替作业环境影响，除了对设备的质量、设计强度、冷却水水质、结构、制造要求很高以外，日常操作运行也至关重要。

这关系到炼钢系统生产的安全稳定型钢,更关系到钢铁企业的经济效益,所以如何保证和延长烟道的使用寿命尤为重要。

针对日常操作运行影响烟道使用寿命的主要因素进行了分析,制定了相应的控制措施。

［关键词］交变应力裂纹水质高温热疲劳堆焊一、转炉正常运行期间的操作研究及应用：1.除氧器的运行温度在100～104℃之间。

2.汽化的补水为自动补水，根据各生产系统的实际运行情况进行设定补水，一般在吹炼3-5分钟开始自动补水直至吹炼结束。

3.活动烟罩均采用强制循环（60t转炉烟罩水流量不低于350m3）。

4.转炉汽化烟道产生的蒸汽通过蓄热器进行蓄热后调压外送（即根据生产周期调节外供蒸汽压力0.45Mpa～0.75Mpa），转炉停吹后蓄热器外送蒸汽压力降至0.45Mpa后，关闭外供蒸气阀门对汽包进行保，减少汽包在吹炼与非吹炼期间的压力波动在±0.15Mpa范围之内。

5.对汽化烟道给水进行加药处理，稀释的药品通过给水泵打到汽包内。

6.汽化烟道排污为电动排污，按照汽包炉水化验指标进行排污，执行每间隔4小时进行一次排污，排污方式为间断性。

排污量的总体控制为Ⅰ段排污量为总量的1/2，Ⅱ段排污量为总量的1/5，，烟道Ⅲ段排污量为总量的1/5，烟道Ⅳ段排污量为总量的1/10。

二、转炉非正常运行期间的操作研究及应用1.换包或等铁水期间操作：1）转炉停吹后关闭蓄热器外送蒸汽切断阀。

2）转炉溅完渣后主摇负责将一次除尘风机转速降至600r/min。

3）烟道排污操作，排污方式为间断性：Ⅰ段排污时间为5min，Ⅱ段排污时间为3min，烟道Ⅲ段排污时间为2min，烟道Ⅳ段排污时间为2min。

4）换包后第一炉转炉加入铁水后炉口朝上对烟道进行预热15分钟后，再进行吹炼，此时一次除尘风机转速为1000r/min。

150T转炉（干法除尘）汽化冷却烟道烟气流场的数值模拟摘要:对转炉汽化冷却烟道进行建模,然后进行了数值模拟,得到了烟道内的速度场和温度场分布,为深入了解研究汽化冷却烟道内的烟气流动与传热提供了方便。

关键词:汽化冷却烟道烟气流场数值模拟汽化冷却烟道是转炉炼钢尾气处理的重要设备,它起着收集,输送与冷却烟气,导流等多方面的作用。

目前,转炉烟道的使用寿命很不理想,上段烟道的使用寿命一般为6年,下段烟道约为2～3年。

在使用寿命期内,事故率高,经常需要检修,不仅检修工作量大,而且在安全生产上也是一大隐患[1]。

研究发现,热负荷过大的过热损坏,热疲劳,烟气冲刷腐蚀等问题是目前转炉汽化冷却烟道使用中所存在的主要问题,同时,蒸发冷却器内经常结垢,这与烟道的降温导流有一定关系。

汽化冷却烟道实质是余热锅炉,烟道有水冷管排列而成,烟气自转炉出来,以10m/s的速度直接进入烟道,水冷管内水吸热蒸发带走一部分热量,产生的蒸汽进入汽包可供生产生活使用,同时烟气温度降低到确保蒸发冷却器不被高温烟气损坏,到烟道尾端时大约可把烟气由1500℃左右降到800℃～1000℃,然后烟气进入蒸发冷却器进行初次除尘[2]。

本文结合国内某钢厂150T转炉汽化冷却烟道结构特点,在进行了一定的简化和假设的基础上,建立了汽化冷却烟道的物理模型,应用CFD的方法对烟道内的烟气流场进行数值模拟分析。

1 物理模型的建立及方法模拟对象按照烟气的流动方向取汽化冷却烟道的炉口固定端,可移动端,中Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段,以及末段烟道,整个流场在X方向跨度为18.5m,Y方向跨度为11.5m,Z方向跨度为35.5m,烟道直径入口处3.7m,中段及以后为恒定的3.05m,示意图如图1所示。

转炉炼钢分为前中后三期。

前期为吹氧期,随着铁水的燃烧,温度逐渐升高,烟气流量逐步增大,吹炼中期烟气量烟气温度流速达到最大。

我们取烟气量最大的冶炼中期为研究对象,模拟是三维稳态定常运动。

在划分网格时采用分段划分,规则段采用六面体网格,不规则段采用四面体不规则网格,共划分为网格288867个网格单元。

转炉汽化烟道的检修肖康;王强【摘要】从转炉炼钢OG系统汽化烟道的工作环境着手,系统地探讨了烟道的工作方式、结构和破坏机理,从而提出了烟道的检修方案.【期刊名称】《沙洲职业工学院学报》【年(卷),期】2010(013)002【总页数】5页(P20-24)【关键词】转炉炼钢;汽化烟道;焊接工艺【作者】肖康;王强【作者单位】江苏沙钢集团机修总厂,江苏,张家港,215625;沙洲职业工学院,江苏,张家港,215600【正文语种】中文【中图分类】TG232.2转炉炼钢OG系统主要起着冷却烟气、收集和洗涤煤气、蒸汽回收等作用。

汽化烟道是OG系统的主要设备，维护使用好汽化烟道是实现循环经济、负能耗炼钢的先决条件。

目前 OG系统在使用和维护上还存在诸多问题，特别是汽化烟道的漏水频繁、反复检修的频次高等问题。

针对某公司目前在汽化烟道检修上存在的不足之处，笔者从汽化烟道的制作出发，分析了汽化烟道的工作环境和它的破坏机理，从而制订了汽化烟道检修工艺技术规程。

转炉汽化烟道类似于一台电站燃气锅炉，但又有所区别。

汽化烟道工作中承受的是间隙交变的高温高压，而电站锅炉则是持续的。

表1为转炉汽化烟道和电站锅炉相比较的工作参数。

宏发炼钢转炉汽化烟道采用全焊结构，分体试压压力为5.5 Mpa，组装后整体试压压力为4.5 Mpa，钢管规格为φ48.3×4.5，材质为20 G锅炉管。

根据设计手册，20 G锅炉钢管适用于低、中压锅炉（工作压力一般不大于5.88 MPa，工作温度在450℃以下）的受热面管子、集箱及蒸汽管道。

根据生产条件，汽化烟道的每小时蒸发量为30 t，为扩大有效辐射受热面，提高烟道的密封性和吸热效率，烟道制作时采用了膜式水冷壁，膜式水冷壁可采用光管加扁钢或轧制鳍片管组焊而成，二者各有千秋。

光管加扁钢价格较轧制鳍片管低，但焊接大，在管壁变薄时不适合后期维修，而鳍片管特别适合后期维修时使用，其结构形式如图1所示。

目前某公司宏发炼钢转炉汽化烟道采用光管加扁钢组焊成膜式水冷壁，管子与管子中心间距为 61.4 mm，扁钢规格为13.1 mm×6 mm，若更换管子采用鳍片管焊接，则鳍片的规格为6.5 mm×6 mm。

影响转炉汽化冷却烟道寿命的因素周晓龙赵海平（河北钢铁股份有限公司承德分公司维护检修管控中心，承德 067002）摘 要 根据理论分析和实践经验，按照影响烟道寿命的主次顺序，分别介绍分析了影响转炉汽化冷却烟道使用寿命的几个因素及对烟道的影响。

通过对这些因素的分析，提高对烟道的了解，对烟道漏水做到早发现，早处理。

对提高设备运行管理水平，延长设备使用寿命有一定的指导意义。

关键词 转炉汽化冷却余热锅炉烟道寿命The Affecting Factors for the Service Life ofConverter Vaporization Cooling FlueZhou Xiaolong Zhao Haiping(Hebei Iron and Steel Co., Ltd., Chengde Branch Maintenance Control Center, Chengde, 067002)Abstract According to the theoretical analysis and practical experience, according to the primary and secondary order of affecting the service life of the flue, respectively introduces analyzes several factors influencing the service life of the evaporative cooling of converter flue and flue. Through the analysis of these factors, improve the understanding of the flue, flue leakage be found early, early treatment. To improve the equipment operation management level and prolong the service life of the equipment has a certain guiding significance.Key words converter, evaporative cooling, waste heat boiler, flue, life转炉烟道在炼钢生产中占有十分重要的地位。