转炉水冷系统研究

转炉水冷设备结构研究与运用
朱欣林，韩成
（马鞍山钢铁股份有限公司第二钢轧总厂，安徽马鞍山243000）
摘要：对马钢第二钢轧总厂转炉系统中水冷炉口、活动烟罩、下料管水套以及转炉锥段的水冷结构进行了研究，改进了水冷结构形式和增设水冷结构的方式，提高了设备水冷能力与水冷效果，降低了故障率，延长了设备使用寿命。

关键词：转炉系统；水冷炉口；活动烟罩；下料管水套；水冷结构
1 前言
马钢第二钢轧总厂转炉系统设备中，水冷设备的运用愈发广泛，而水冷设备的使用过程中也伴随着漏水故障的频发，严重影响了水冷设备的使用效果和使用寿命。

对此，对马钢二钢轧总厂转炉系统的水冷设备的结构进行了研究。

2 目前水冷设备存在的问题
2.1 概述
转炉系统中，水冷设备作用非常重要，由于现场生产高温环境，促使了对现场水冷设备运用率的增加。

该厂转炉系统中主要由如下几个主要水冷设备：水冷炉口、活动烟罩、下料管水套。

在现场的实际运用中，都出现不同程度的焊缝开裂漏水、管路出现裂纹等，对此只能采取停炉焊接维修或更换新设备，无论哪一种处理方式，给现场生产顺行稳定以及设备成本都带来不小的影响，还有一些设备缺乏冷却结构，譬如转炉锥段，在工作过程中容易发生故障损坏，增加维护检修成本和劳动强度。

在追求节能降耗和低成本运行的企业经营战略中，保证生产顺行稳定和降低设备运行成本成为设备工作的主要目标。

为此，对以上几种水冷设备的水冷结构进行了针对性的研究。

2.2 问题分析
2.2.1水冷炉口的水冷结构问题
水冷炉口采用焊接水箱式冷却结构，由于结构本体为圆形，各内部水箱隔板成均布状态，在底部圆周部位都会产生死水区，这些区域的水因无法及时循环导致受热汽化，形成蒸汽，而形成的蒸汽在水冷炉口内部无法得到有效释放，形成一定压力，影响水循环，促使了焊缝开裂漏水的故障产生。

回水腔结构简图如图1。

2.2.2 活动烟罩的水冷结构问题
活动烟罩采用的汽化式冷却结构设计，此种冷却结构所需冷却水流量大，且内部水循环同样因结构问题存在死水区，造成循环不畅，内部水温过高，导致设备漏水故障。

下料管水套采用的冷却结构与活动烟罩基本相似，产生的问题也如出一辙。

其结构简图分别见图2、图3。

2.2.3 炉体锥段问题
转炉炉体有几个部分组成，上部主要是由锥段结构组成，因转炉吹炼期间喷发的高温热渣积聚在锥段，经常发生锥段钢板烧坏的情况，往往需要停炉检修重新焊接，不仅给炉体自身结构稳定性产生较大影响，也间接影响了生产的顺行。

加大了检修维护工作难度。

2.3 数据观察与分析
针对转炉的一个冶炼周期，分成14段进行温度监控，经过对数据的收集，平均折算了每一段的回水温度，并进行了图表分析，见图4。

从图4中不难看出，冶炼中后期，各水冷设备的回水温度都加快升高，此时设备受热影响较大，直接导致了设备故障的产生。

3 问题研究及解决方案
3.1 问题研究
针对现场水冷设备出现的种种问题，经过跟踪现场检修实际情况，记录数据统计分析，主要还是冷却件的冷却结构不合理，造成内部冷却水循环不畅，存在盲点死水区，造成内部形成高温蒸汽，最终导致了焊缝冷却不足开裂，发生漏水故障。

而转炉锥段主要是缺少冷却结构，导致表面钢板烧通故障。

3.2 解决方案
3.2.1水冷炉口的结构改进
根据研究的结论，水冷炉口内部结构不好改变，为消除内部受热产生的蒸汽影响，在水冷炉口的回水腔外表面设计了一个溢流回水包，该回水包处在水冷炉口的最高点，回水管设置其中且管口超过水冷炉口平面。

所有内部产生的蒸汽全部会收集到该汽包中，此外，水冷炉口的循环回水必须从该汽包通过，这就形成了一个既是收集内部蒸汽的空腔，又是溢流回水的必经之路，内部循环水完成循环通过回水包时，一并带走回水包中的蒸汽。

彻底解决了
这一问题。

改进后结构简图如图5。

3.2.2活动烟罩和下料管水套的结构改进
针对同样水冷结构问题，重新设计了活动烟罩和下料管水套的水冷结构，彻底改变其汽化冷却式水冷结构，形成了标准意义上的强制循环冷却结构，改结构形式采用单进单出，强制不留盲区，设备内部结构每一处都无法产生死区，且针对活动烟罩和下料管水套两种不同的设备结构，设计了不同的冷却结构，见图6、图7。

3.2.3炉体锥段的水冷结构设计
根据炉体锥段的结构形式，针对性的设计了转炉锥段的循环冷却结构，同样为了不留死区，采用了强制水循环结构，采取单进单出，结构形式与活动烟罩的冷却结构形式相似，在此就不做多加表述。

4 实际运用效果
通过对以上水冷设备结构进行改进和设计，在实际生产运用中，对改进后的设备进行了长期的跟踪观察和数据统计分析，如图8。

经过现场设备使用的实际情况和数据统计分析，改进后的水冷设备回水温度整个冶炼周期内相对平稳，最高温度平均下降10 ℃，各设备本体受热影响较小，而转炉锥段设置水冷结构后，截至目前也没有发生过锥段烧通的设备故障。

结合设备故障发生率等多重因素综合得出，改进后的设备冷却效果好，结构合理，使用寿命延长一倍以上，有些设备实现全年零故障。