高炉热风管道拉紧装置改进

技术改造与改进 第3 3 卷2 0 1 5 年第4 期( 总第 1 7 8 期) 高炉热风管道拉紧装置改进 王子 良 ( 天津钢铁集团有限公司 天津3 0 0 3 0 1 ) 【 摘要】 3 2 0 0 m 3 高炉出现热风支管与热风炉本体连接处发热 ， 热风炉和管道内部耐火层开裂等重大隐 患， 影响正常生产。通过对高炉热风管道拉紧装置结构和受力情况进行分析， 查找问题 出现的原因并提 出了改 进措施。 【 关键词1 高炉 热风管道拉杆 I mpr ov e m e nt o f Te ns i o n De v i c e o f Ho t W i nd Pi pe f o r Bl a s t Fur na c e WANG Z i - l i a n g ( T i a n j i n gI r o n&S t e e l G r o u p C o ， L t d ， T i a n j i n g 3 0 0 3 0 1 ) 【 A b s t r a c t T h e r e a r e s o m e b i g p o te n t i a l h a z ar d s e x i s t in g i n t h e 3 2 0 0 m 3 b l a s t f u rna c e ， s u c h a s t h e c o n n e c t i n g p o s i t i o n b e t w e e n h o t wi n d b r a n c h p i p e a n d h o t w i n d s t o v e b o d y i s h o t ，a n d t h e c r a c k s a r e g e n e r a t e d a t r e f r a c t o r y l a y e r ，w h i c h i n f l u e n c e s t h e n o r ma l p r o d u c t i o n B y a n aly z i n g t h e t e n s i o n d e v i c e s t r u c t ur e o f t he b l a s t f u m a c e h o t wi nd pi p e a n d s t r e s s s i t u a t i o n，fin d o ut t h e r e a s o n a nd pr o p o s e i mpr o v - i n g me a s u r e s 【 Ke y w o r d s B l a s t f u ma c e ， h o t w i n d p ip e ， t i e r o d l 前 言 炼铁厂3 2 0 0 m 高炉于2 0 0 6 年5 月投产， 2 0 1 1 年因治理高炉水冷壁漏水停产4 0 d 计划检修。其 配套的热风系统同步停机， 热风支管与热风炉本 体连接处外表面温度正常在 1 0 0 o C 以下。而投产 后 ， 外表面温度急剧升高达 2 4 0 o C。经分析 ， 造成 该部位发热的主要原因是热风支管与热风炉本体 连接管道的内部耐火层开裂， 高达 1 1 5 0 C 的热风 经开裂的缝隙窜 出， 造成管道外表面温度超标。 故采用涂抹和浇注的方法进行了修复。 高炉热风管道是高温、 高压管道， 热风管道任 何部位的损坏， 尤其热风炉出口与热风支管交叉 点耐火材料脱落， 都有可能造成热风管道漏风 ， 管 道外壳发红， 威胁高炉的正常生产。通过对热风 管道内部材料及受力情况的分析， 确定热风管道 拉紧装置需要改进。 2 受力分析 2 1 受力分析 热风管道的受力较多， 主要归纳为两点， 第一， 热风管道的工作温度在 l l 5 O ， 温度变化引起管 道的热胀冷缩， 进而产生温差应力。第二， 给高炉 鼓热风时， 既有对管道的压力， 又有耐火材料与管 道外壳膨胀不均产生的摩擦力 ， 其表现为多种形 式 ， 不仅有均布载荷 ， 又有集 中负荷 。在这些 因素 共同作用下， 会造成热风管道的变形， 加剧热风炉 系统的损坏 ， 为此 ， 在高炉热风管道本身 、 主管和支 管连接处、 主管和高炉围管连接处均采用波纹补偿 器吸收管道的变形。热风管道受力传递到波纹补 偿器后， 利用其伸缩变形补偿热风管道热胀冷缩产 生的尺寸变化。为保证热风管道和波纹补偿器的 正常使用， 必须在管道上设置约束构件限制各段管 道的尺寸变化和位置的移动( 见图 1 ) 。 炉 l 熟风炉； 2 熟风支管； 3 一支管拉杆； 4 一波纹补偿器； 5 热风主管 图 1 热风管道波纹补偿器、 拉杆安装示意 一 1 3 第3 3 卷2 0 1 5 年第4 期( 总第1 7 8 期) 技术改造与改进 高炉热风管道最薄弱部位是热风炉出口与热 风支管的连接处( 见图2 ) 。热风炉与热风支管连 接处， 除承受温度膨胀压缩力、 鼓风压力和摩擦力 外， 因热风支管与热风炉是垂直连接， 温度变化造 成热风炉沿轴向的变形， 使热风支管受到径向和 轴向的两个力。管道连接处的破坏应力一般以弯 曲应力为主 ， 拉伸应力为次。当管壁温度变化超 过一定值时， 接 口处产生的最大应力将超出材料 的屈服极限， 同时周期性的膨胀和压缩产生的疲 劳应力， 造成热风管道内的耐热体损坏， 热风的温 度造成局部管壁蠕变或亚蠕变， 热风炉与热风支 管连接部位会出现焊缝开裂， 管道发红现象。为 消除不利因素， 在热风支管处更应设置合理的约 束构件。 端点在 热风炉 支管上 1 热风炉； 2 热风支管； 3 一支管 拉杆； 4 波纹补偿器； 5 热风主管 图2 热风炉与热风支管连接示意 一 般在管道安装波纹补偿器的设计中， 约束 构件可选用固定支架和拉杆两种方式。因热风管 道是高压高温管道 ， 管道尺寸大 ， 位置高 ， 选用 的 波纹补偿器一般为 自由形 ， 不可能设置较大的固 定支架 ， 一般在热风管道上设置拉紧装置 ， 起到约 束 的作用。 2 2 拉紧装置的工作原理 拉紧装置的主要部件是拉杆。这里以在拉杆 范围内的热风管道为研究对象。热风管道因温度 变化引起膨胀或压缩， 膨胀或压缩产生的压缩力 或拉伸力作用在波纹补偿器上， 管道因温度变化 引起的膨胀量由波纹补偿器吸收。热风管道两端 在拉杆的约束下 ， 管道的长度保持不变。 一 1 4 一 热风管道拉杆主要有分段和整体两种安装形 式。分段安装方式是在每个波纹补偿器处都安装 拉杆， 其优点是安装简单， 工作可靠性高， 缺点是 对拉杆连接点以外的管道不能补偿 ， 一般在没有 径 向补偿的热风主管道上使用。整体安装方式是 每个拉杆 内包 含多个 串联波纹补偿器 ， 将 多个补 偿器的同轴向管段作为整体进行约束， 其优点是 可以吸收热风管道的径向移动。 2 3 拉杆的设置 通过图2 可以看出， 热风炉与热风主管道 由热 风支管连接， 因热风炉与热风主管距离较近， 热风 支管较短， 故采用分段安装形式。 3 拉杆结构分析 3 2 0 0 m 高炉热风支管的拉杆一端设置在热风 主管上 ， 另一端设置在靠近热风炉 的热风支管上 ， 存在问题如下。 ( 1 ) 拉杆外侧的热风支管为补偿死区， 送风时 热涨、 停风时冷缩就会使热风支管与热风炉炉皮 承受交变力 ， 导致热风炉 内耐火材料变形 。 ( 2 ) 不能消除因热风主管道移动对热风支管 与热风炉连接部位的影响。当热风主管道移动 时， 主管道通过拉杆对该部位施加外力， 造成热风 炉与热风支管连接部位壳体变形、 焊缝开裂。 ( 3 ) 因拉杆放置于热风支管上 ， 拉杆 的重力经 热风支管作用在热风炉与热风支管连接部 位 ， 影 响使用寿命。 所 以 ， 热风炉支管与热风炉本体连接处 发热 的隐患出现后 ， 曾经多次进行修复， 但一直没有得 到根本解决 ， 这正是由于热风支管拉杆设计 的不 合理所导致的。 4 解决方案 重新设计热风支管拉杆 ， 热风支管拉杆与热 风主管道相连接的一端保留， 将拉杆延长， 在热风 炉炉壳与拉杆 同一水平位置上焊接热风炉包箍 ， 如图3 所示， 包箍端点与热风支管的拉杆连接， 拉 杆对整个热风支管进行约束， 将管道系统中最薄 弱的部位热风炉与热风支管的相交部位纳人补偿 范围， 拉杆中部继续采用铰接方式连接， 以调节拉 杆的长短。 下转第1 6 页 5 4 3 2 l 第3 3 卷2 0 1 5 年第4 期( 总第 1 7 8 期) 如 雷8雷尊s 譬 晷雷 s 魂堪雪 吕 g 曾8雷8s 电雷 8 雷 8 雷辱 8雷审 曾 巷 间距过小 ， 造成松料器棚料。 4改进方案 ( 1 ) 对挡料板进行改进 ， 将挡料板从九辊上拆 卸下来反复比较、 试验挡料板安装角度， 最后确定 了挡料板的最合理位置。挡皮由九辊的辊体外侧 轴颈部位移到九辊辊体边部上面， 挡皮制作成和 辊子一样的牙型， 紧贴辊面， 并将挡料板的高度增 加 2 0 0 ram， 使 圆辊布料器飞溅 出的散料也被挡在 挡料板内。改进后挡料板磨损慢， 使用周期长， 效 果较好 ， 散料不易洒到辊子螺栓上 ， 从而避免 了因 螺栓磨损而发生辊子脱落现象。同时也避免了维 修人员必须在高温、 高尘环境下作业。 ( 2 ) 根据实际情况， 选用万向联轴器代替原先 的刚性传动直轴和柱销联轴器， 并将中间的传动 轴由实心轴改为空心轴。由于两轴的同轴度要求 较低， 方便更换， 使用效果较好， 有效地延长了联 轴器的使用寿命。 ( 3 ) 根据圆辊的粘料情况拆除了原来的刮料 装置 ， 在 圆辊 的两端设计安装 了两个分体 的小刮 、 上接第1 4 页 拉杆端点与热 风 炉包箍相 连 1 熟风炉； 2 热风支管； 3 一支管拉杆； 4 一波纹补偿器； 5 热风主管 图3 改进后的热风支管拉杆 一 1 6 一 技术改造与改进 料器 ， 并安装到 圆辊的前 面。使刮料板与圆辊处 于相切的位置， 延长了刮料板的寿命， 也更容易将 两边的粘料 清理下来 ， 还 可以根据每个刮料板的 不同磨损情况 ， 用调节螺栓单独调节 。这种分体 式刮料器在使用后效果较好， 能及时的将圆辊两 边的粘料清理下来， 使烧结机布料均匀， 提高了生 产率 。 ( 4 ) 根据落料情况和落料位置 ， 适当地改变了 松料 器位置 ， 增大松料棒 间距 ， 提高混合 料透气 性 ， 除去了杂物 ， 避免了棚料。 5 结束语 2 号烧结 机布料设备经过一系列 的改进解决 了上述 问题 ， 圆辊表面防止了粘料 ， 烧结机 台车上 铺料均匀， 操作简单， 维修次数减少， 而且能耗大 大降低， 同时还减小了布料设备的振动噪声 ， 粉尘 也有显著减少 。确保 了烧结机 的生产顺 畅 ， 为生 产优质高效的烧结矿打下了坚实的瑟础。 ( 2 0 1 4 - 0 9 2 5 收稿 ) ； 蛸 ； 、 矗 、 冀 、 | ， ： ! I f t 5 结束 语 因拉杆两端分别 与热