煙罩制作中的創新與改進

許玉紅

一、課題內容摘要：煙罩制作中的創新與改進

二、關鍵詞：努力創新，精心操作，制造長壽命煙道，服務鋼廠，提高效益。

中圖分類號：TU273文獻標識碼： A

三、課題背景和意義：轉爐煙道是轉爐煉鋼過程中的主要設備之一，主要功能是為煉鋼煙氣的收集、輸送、冷卻，是煉鋼一次除塵、煤氣回收的核心設備，其次是在冷卻轉爐煙氣降溫的同時，產生大量的蒸汽從而實現煉鋼余熱利用，是集節能、環保于一身的重要設備。但煙道使用情況相當惡劣，受熱管內部要存儲高溫、高壓汽水混合物，外部要承受800~1600℃煙塵的沖刷，而且轉爐煙道的運行工況隨轉爐的冶煉工藝而周期性、急劇地變化。當轉爐吹煉時，大量的高溫煙氣流過煙道內腔，煙道受熱管的熱負荷急劇增加；當吹煉停止時，煙道受熱管的熱負荷急劇減小。這種熱負荷波動呈周期性變化，鑒于這種惡劣的工況必然對煙道的使用壽命產生影響。壽命期內事故率也很高，須經常檢修，既影響鋼產量，又影響運行安全，它直接影響轉爐的正常生產，因此對煙道產品的開發創新，制造出長壽命煙道有著廣闊的經濟效益和社會效益。

四、國內外現狀和發展趨勢：

現在國內外比較傳統的煙道模式是采用無縫鋼管加板條的結構形成圓形的水冷壁（如圖1所示），各段煙道下部有配水聯箱，與下降管連接；上部有匯集聯箱與上升管連接，其中煙道活動罩裙段采用強制循環，其余各段采用自然循環。固定一段設有氧槍孔和加料孔，氧槍孔水套和加料孔水套結構形式一般是雙層套筒結構，內外筒之間用板條形成迷宮水路進行冷卻。傳統煙道在使用中存在很多不足：、使用期內經常出現爆管情況、氧槍口水套、加料口水套（尤其是加料口水套）使用壽命短,需要頻繁更換，嚴重影響煉鋼的連續生產，鑒于這種情況，現在國內外發展趨勢：盡最大可能的研制長壽命煙道，從而解決由于煙道的原因而影響煉鋼生產的難題。轉爐煉鋼煙道的設計單位和制作單位都摸索出很多經驗，設計方面主要是：㈠改變水冷壁結構，采用鰭片管（鰭片管成本比較高）焊接，或者采用密排管結構。㈡精確計算汽化煙道的熱力計算，以及煙道本體水冷壁管路管徑和上下聯箱管徑的配比，盡量使下降管－配水聯箱――煙道水冷壁管――匯集聯箱――上升管之間的水循環趨于最佳狀態暢。㈢改變氧槍孔水套和加料孔水套結構形式，不采用雙層套筒結構，水套壁也采用排管形式，下料口水套的原料沖刷部位加耐磨板條，可大大提高氧槍孔水套和加料孔水套提高使用壽命，減少停爐檢修的時間。㈣現在國內外某些制專業廠家嘗試制作模式壁結構煙道，也取得了良好的效果。在制作方面：主要是從原材料進廠－煨管－組裝－焊接－退火－表面處理等各道工序工序都精心操作，盡量采用新技術、新工藝，從而大大提高了煙道產品的使用壽命。

五、課題主要實施內容、工藝路線、創新點及技術關鍵：

我廠有著多年的煙道制作經驗，有著成熟的制作工藝，對原材料的檢驗、鋼管煨制、鋼管煨制后的通球要求、煙道焊接以及水壓試驗要求等都有詳細的規定，在此不再贅述，除此之外我廠積極攻關，借鑒國內外同行先進經驗，在長壽命煙道的制作上取得了可喜的成果，先后為全國及國外鋼廠近兩年就制作了幾十套煙道系統，得到了用戶的一致好評。我廠在長壽命煙道的研發和制作中主要的工藝路線、創新點如下：

㈠設計方面的改進：

1．對接到的圖紙進行優化設計，仔細審核計算，核對汽化煙道本體水冷壁管管徑、鋼管數量和上下聯箱管徑以及配水管流通面積和匯集管流通面積的配比，查閱相關資料，進行優化設計，本該進沒有任何制作成本的增減，卻能使整個煙道系統的水循環更加順暢，起到事半功倍的作用。

2．水冷壁優化設計：盡量采用密排管水冷壁結構形式（如圖2所示），即鋼管密排，水冷壁管之間采用間斷焊，外表面做

保溫，這種形式大大提高了換熱面積（可提高40％），從而有效的降低單位面積的熱負荷。同時減少了煙道的焊接量，降低了煙道本題的焊接應力，也減少了由焊接而降低鋼管母材機械性能的情況發生。對于不能實現密排管結構形式的，要嚴格限制板條寬度不大于16mm，板條與受熱管的間隙不大于0.5mm。

3. 氧槍口、下料口水套的改進設計，傳統氧槍孔水套和加料孔水套結構形式一般是雙層套筒結構，內外筒之間用板條形成迷宮水路進行冷卻，這種結構既有先天設計家不足，又給制造帶來很大的難度，主要缺陷在于端部橢圓口的焊接（如圖3所示），

橢圓口的下部封板與筒體夾角為30°銳角，此處焊縫很難焊透，恰此是煙氣沖刷最厲害的部位，據各鋼廠反映這種結構的氧槍口、下料口水套經常在此處漏水，嚴重影響生產；另外這種結構對隔水板條的裝配要求精度太高，間隙太大，容易串水，將有局部死水不參與循環，溫度驟然增加、汽化，造成局部起鼓、開裂；間隙太小又提高了裝配難度。我們經過反復攻關和實踐確定了一種全新的水套結構，即雙層管排管式結構（如圖4所示），下料口水套的原料沖刷部位加耐磨板條。這種結構結構簡單，循環水路明確，且容易施焊，使用壽命大大提高，是傳統水套的3-5倍（最長可以正常使用半年以上）。

㈡制作方面的創新：

1. 原材料一律選用GB5310-9520G材質無縫鋼管《高壓鍋爐用無縫鋼管》，本表準的鋼管坯料純凈度高，并增加了細化晶粒的酸溶鋁，出廠狀態由退火改為正火處理，綜合力學性能明顯優于20號鋼管。另外，高壓鍋爐管增加了顯微組織檢驗、非金屬夾渣物檢驗、脫碳層檢驗、100%超聲波探傷檢驗，確保了基體鐵素體+珠光體組織及晶粒的質量，杜絕了基體內部的不合格缺陷的產生，大大提高了鋼管抗高溫蠕變性能，大幅度提高煙道使用壽命。

2.鋼管的焊接：所有受壓鋼管焊接均為開坡口全焊透焊縫，100％射線探傷。為實現長管、和彎曲鋼管的坡口加工問題，自行開發研制了簡易坡口機，提高了坡口質量。水冷壁鋼管焊接全部采用鎢極氬弧焊接，因受熱管壁厚較薄，一般不大于5mm，所以強制要求焊縫余高必須在1~1.5mm之間，絕對不允許低于母材，焊接時不允許一遍成型，必須兩遍以上，以提高板條焊接的外觀及內在質量保證了焊接質量和焊縫外觀，基本實現探傷一次成功。受熱管與聯箱之間的角焊縫必須氬弧焊打底，確保聯箱內部的清潔度。受熱管與板條的焊接采用成本較高的80%氬氣加20%二氧化碳的混合氣體保護焊，即提高了焊接效率，又減少對受熱管母材的損傷。

4. 煙道噴涂技術的應用：煙道活動罩裙靠近轉爐爐口，受噴濺結渣的影響和爐塵對受熱管的沖刷磨損，冶煉過程中的噴濺在爐口部分的冷卻設備上大量，結渣區域傳熱不良，造成受熱管受熱不均以至局部過熱損壞，另外爐氣中含有大量的氧化鐵粉塵，爐氣在煙罩中流動時，粉塵與受熱面管子產生摩擦而使受熱管磨損，一般情況下活動罩裙的使用壽命在一年左右就需要更換，為了解決這一難題，我們采購了電弧噴涂機，根據罩裙及工況條件選用鎳鉻合金噴涂絲，由于噴涂后，煙道內壁形成0.2－0.5mm厚致密的鎳鉻合金層，大大提高了煙道壁的耐磨能力，同時也減少了內壁結渣，這項技術的應用解決了活動罩裙使用壽命短的難題。

4. 煙道的整體退火：煙道整體焊接打壓完畢存在較大的焊

接應力，而煙道外形尺寸相當大實現整體退火難度相當大，為此我們組織人力進行攻關，制定退火方案：采用框架式加熱片，外敷石棉被，最后圓滿的實現了煙道的整體退火工藝，退火曲線如下：

退火溫度570℃─630℃，升溫速度50~60℃/h，保溫時間1小時，降溫速度50℃/h。

退火完后按圖紙要求進行焊縫復檢，及二次打壓。

在這幾年的煙道制作過程中不斷開發不斷改進，制定了原材料采購、下料、煨管、通球、組對、焊接、探傷、打壓、噴涂、退火等工序的過程卡，加上以上創新，形成自己煙道制作的技術優勢。與首鋼設計院、北京鋼鐵設計總院、唐鋼院聯合設計、開發多套轉爐汽化冷卻煙道，運行穩定、壽命長，解決了煉鋼廠的難題，受到用戶的一致好評。

創新是企業發展不竭的動力和源泉，我們一定要再接再厲，通過提升自己的技術創新能力、市場運作能力不斷取得市場競爭優勢，努力創新，精心操作，制造長壽命煙道，服務鋼廠，提高企業經濟效益。