專利名稱：煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道。屬氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備
背景技術(shù)：
氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐煉鋼法是最近50多年所產(chǎn)生和發(fā)展起來的一種煉鋼技術(shù)。其不需外供熱量，系利用鐵水中自身的碳，與工業(yè)純氧化合，產(chǎn)生熱量，供煉鋼的需要。氧氣通過氧槍，從轉(zhuǎn)爐爐口上方，深入到轉(zhuǎn)爐內(nèi)鐵水的上面適當?shù)奈恢?，進行吹煉。在吹煉過程中，鐵的氧化物與鐵水中的碳化物產(chǎn)生大量的一氧化碳，同時放出大量的熱量。噴出的氣體稱為爐氣，主要成份為一氧化碳(86～90％)和二氧化碳(約10％)。爐氣在爐內(nèi)的溫度在1400℃～1600℃。
由于在煉鋼過程中產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)爐煤氣(一氧化碳)，一般均采用汽化冷卻煙道和除塵設(shè)備制取蒸汽和回收煤氣，其工藝流程如圖1，轉(zhuǎn)爐煙氣借風機吸力進入汽化冷卻煙道，回收部分煙氣余熱，從汽化冷卻煙道出來的煙氣從上部進入溢流文氏管除塵冷卻，經(jīng)彎頭脫水器脫水后進入下部的調(diào)徑文氏管進行精除塵，經(jīng)除塵后的氣體由彎頭脫水器進行脫水，凈煤氣通過風機加壓后通過三通切換閥，進入儲氣柜儲存。在整個系統(tǒng)中，主要裝置由轉(zhuǎn)爐、汽化冷卻煙道和除塵設(shè)備組成。汽化冷卻煙道是轉(zhuǎn)爐上方冷卻高溫煙氣至800℃～1000℃，產(chǎn)生蒸汽，達到余熱回收的目的。同時是回收煤氣的可靠通道。除塵設(shè)備的主要作用為通過噴水的方法進一步冷卻煤氣至70℃～80℃，同時凈化煤氣、儲存煤氣。在爐口處，煙氣溫度大約為1400℃～1600℃，經(jīng)煙道冷卻后出口溫度大約為800℃～1000℃，煙氣進入溢流文氏管，在1/50秒內(nèi)溫度迅速降至70℃～80℃，同時除去煙塵中的粗大顆粒。冷卻后的煙氣經(jīng)彎頭脫水器脫水后進入調(diào)徑文氏管，調(diào)徑文氏管能根據(jù)煙道爐口處測得的微壓差調(diào)整喉口截面，從而控制煙氣流量保持在一定范圍內(nèi)。同時煙氣在調(diào)徑文氏管內(nèi)再次降溫和精除塵。當煤氣質(zhì)量符合回收要求時，煤氣通過水封逆止閥和V型水封進入煤氣柜儲存。
汽化冷卻煙道的作用原理是高溫煙氣通過汽化冷卻煙道，因受熱面溫度較低，高溫煙氣將自身的熱能，傳給受熱面冷卻。受熱面管中的水，因吸收了煙氣熱能而部分蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽。由于水在受熱面管中不斷循環(huán)，冷卻了受熱面，而使金屬不過熱。采用汽化冷卻煙道，不但可以達到冷卻煙氣的目的，同時又可以生產(chǎn)蒸汽回收熱量，供工廠的生產(chǎn)和生活使用。
汽化冷卻煙道由活動煙罩、爐口固定段、中間段煙道和煙道末段組成，其結(jié)構(gòu)如圖2所示?；顒訜熣衷谵D(zhuǎn)爐的爐口上方，通常為管子隔板式結(jié)構(gòu)。活動煙罩需要上下自由升降，以保證煙罩內(nèi)外氣壓大致相等，既避免煙氣的外逸惡化爐前操作環(huán)境，也不吸入過多空氣而降低回收煤氣的質(zhì)量，因此在吹煉的各階段活動煙罩能調(diào)節(jié)到需要的間隙。吹煉結(jié)束出鋼、出渣、加廢鋼、兌鐵水時，煙罩能升起，不妨礙轉(zhuǎn)爐傾動。當需要更換爐襯時，活動煙罩又能平移開爐體上方。活動煙罩一般自成循環(huán)回路?；顒訜熣稚喜繛闋t口固定段煙道，活動煙道與爐口固定段之間通常采用水封連接，以達到密封的目的。
爐口固定段，工況相對惡劣。此段一般為管子隔板形式。氧槍口、加料口均布置在此段上。爐口固定段的下聯(lián)箱一般為受熱面，周期性的火焰沖刷下聯(lián)箱，使下聯(lián)箱的工況更加惡劣。
中間煙道段，一般為斜直段等，包括煙氣上升段的所有煙道。目前大部為管子隔板式結(jié)構(gòu)。
煙道末段，為煙氣下降段。主要是為了與后部除塵設(shè)備連接方便。
上述汽化冷卻煙道的活動煙罩和爐口固定段煙道主要存在以下不足1、在加熱工況穩(wěn)定情況下，流動工況也逐漸達到穩(wěn)定。此時，上升管內(nèi)的工質(zhì)處于汽水混合物的雙相狀態(tài)，而下降管內(nèi)側(cè)是單相的水，或者上升管內(nèi)是含汽率大的雙相流體而下降管內(nèi)是含汽率較小的雙相流體。出自上升管的雙相流體經(jīng)過汽水分離后，飽和汽去到上鍋筒的汽空間，而飽和水則通過上鍋筒的水空間再回入下降管，從而形成水的循環(huán)流動，如圖3?；顒訜熣痔幵谧罱咏鼱t口，工況惡劣，受熱面短。受熱管采用自然水循環(huán)力反應(yīng)慢，在吹煉初期水動力較差，管子常得不到可靠冷卻。因此活動煙罩的使用壽命均在半年左右。80t以上轉(zhuǎn)爐吹煉時，瞬間熱負荷很大，特別在開始吹煉時，瞬間產(chǎn)生大量高溫煙氣，受熱管采用傳統(tǒng)的自然循環(huán)，管內(nèi)的水流動冷卻達不到蒸發(fā)的要求，使煙道常產(chǎn)生疲勞破壞。
2、由于轉(zhuǎn)爐吹煉是周期性的，煉鋼吹氧時，高溫煙氣流經(jīng)煙道，煙道受熱膨脹，轉(zhuǎn)爐加廢鋼或出鋼時停止吹煉，煙道冷卻收縮，此點反映在煙道直徑方向尚不明顯，而在煙道長度方向伸縮量較大，因此必須在煙道結(jié)構(gòu)上加以考慮。
3、從煤氣回收系統(tǒng)圖中可以看出，轉(zhuǎn)爐煙氣沿汽化冷卻煙道上升到最高處，隨即下降到溢流文氏管，在這上升與下降的拐彎處，煙道的中間段煙道與末段煙道連接處有一個大彎頭。以前的煙道彎頭處結(jié)構(gòu)如圖4所示，平直段較長。煙道的平直段是汽水分層最嚴重的部位，如圖5，很容易引起爆管。另一方面，轉(zhuǎn)爐煙氣在活動煙罩和爐口固定段煙道內(nèi)由于溫度高、體積大，因此速度快，對管壁的沖刷劇烈。煙道的平直段一般已接近煙道末端，當煙氣上升到此處時由于溫度降低，體積變小，因此流速也減慢，煙塵容易堆積。煙道平直段上堆積的大量煙塵，會影響受熱管與煙氣的換交換，達不到冷卻煙氣的效果，而且增加了檢修清渣時的工作量。問題的關(guān)鍵就是平直段較長，約有300～400mm。
4、在煉鋼轉(zhuǎn)爐吹氧時，氧氣從輸氧管內(nèi)的高壓(0.6～1.2MPa)狀態(tài)下，通過噴嘴進行減壓膨脹，使氣流加速射出，進入自由空間。氧氣流流出噴嘴時的速度超高音速(一般達到500m/s左右)。氧氣射流沖擊熔池液面時，其沖擊力使之形成一個凹坑，氧氣射流能使沖擊區(qū)的金屬液和渣液擊碎，使之生成大量的金屬液滴和渣液滴，這就是噴濺的來源。在吹煉過程中，鐵的氧化物與鐵水中的碳化物產(chǎn)生大量的一氧化碳，同時放出大量的熱量。噴出的氣體稱為爐氣，爐氣在活動煙罩內(nèi)約有10％燃燒，進入煙道內(nèi)，此時稱為煙氣。煙氣流經(jīng)煙道，對煙道受熱管造成了劇裂的沖刷，使管壁磨損減薄，產(chǎn)生疲勞裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種能使管內(nèi)水流動始終保持充足、在煙道長度方向可以伸縮、能有效解決煙道平直段汽水分層問題和煙道內(nèi)表面粘渣和煙氣沖刷問題的煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道，包括活動煙罩、爐口固定段煙道、中間段煙道和末段煙道，活動煙罩置于轉(zhuǎn)爐上方，活動煙罩、爐口固定段煙道、中間段煙道和末段煙道依次順序連接，其特征在于a、所述活動煙罩和爐口固定段煙道的上聯(lián)箱和下聯(lián)箱之間循環(huán)水回路中增置一循環(huán)泵。這樣可以改自然循環(huán)為強制循環(huán)，使管內(nèi)水流動始終保持充足，滿足了冷卻蒸發(fā)的要求。
b、所述的爐口固定段煙道與中間段煙道之間采用膨脹節(jié)連接。這樣一方面能在煙道運行熱脹冷縮時吸收其伸縮量，實現(xiàn)柔性連接，另一方面也能在煙道安裝時消除安裝時的積累誤差。
c、所述中間段煙道與末段煙道連接處采用小直段斜彎管式連接結(jié)構(gòu)。這樣大大縮短了煙道平直段的長度，約有100mm，有效解決了汽水分層問題，同時基本不積灰，改善了煉鋼的勞動強度。
d、所述煙道最容易粘渣和煙氣沖刷最劇烈的活動煙罩和爐口固定段煙道內(nèi)表面涂有鎳-鉻涂層。鎳-鉻涂層材料有抗高溫磨損和抗腐蝕的特性，有效解決了粘渣和煙氣沖刷問題，對轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)起到了幾方面積極作用
1)、防止高溫氧化和腐蝕對管壁的侵蝕；2)、防止煙氣顆粒對管壁的沖刷減??；3)、防止高溫熱疲勞對管材的破壞，避免熱疲勞裂紋的產(chǎn)生；4)、顯著減少煉鋼過程中的結(jié)渣掛渣現(xiàn)象。
經(jīng)實踐證明，超音速鎳鉻噴涂在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中達到了如下的效果1)、保護管壁，延長煙道使用壽命；2)、杜絕因管壁破裂或被高溫鋼液洞穿造成意外損失；3)、減少煉鋼勞動強度和檢修作業(yè)量；4)、改善了煉鋼操作工藝條件，使之可在更寬泛的工藝要求下吹煉和濺渣操作。


圖1為采用汽化冷卻煙道和除塵設(shè)備制取蒸汽和回收煤氣工藝流程圖。
圖2為汽化冷卻煙道正面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為以往活動煙罩和爐口固定段煙道循環(huán)水回路示意圖。
圖4為以往汽化冷卻煙道的中間段煙道與末段煙道連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為以往汽化冷卻煙道平直段汽水分層情況示意圖。
圖6為本發(fā)明的爐口固定段煙道循環(huán)水回路示意圖。
圖7為本發(fā)明的爐口固定段煙道與中間段煙道連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明的中間段煙道與末段煙道連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明汽化冷卻煙道結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為圖9的A-A剖示放大圖。
圖中煉鋼轉(zhuǎn)爐1、汽化冷卻煙道2、溢流文氏管3、彎頭脫水器4、調(diào)徑文氏管5、彎頭脫水器6、風機7、旁通閥8、三通閥9、煙囪10、水封逆止閥11、V型水封12、煤氣柜13、活動煙罩14、爐口固定段煙道15、密封伸縮連接裝置16、中間段煙道17、末段煙道18、加料口19、氧槍口20、上升管21、下降管22、汽包23、下聯(lián)箱24、煙道平直段25、循環(huán)泵26、上聯(lián)箱27、膨脹節(jié)28、耐火材料29、小直段斜彎管式連接結(jié)構(gòu)30、涂層材料31。
具體實施例方式參見圖2，本發(fā)明強制循環(huán)式煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道，由活動煙罩14、爐口固定段煙道15、中間段煙道17和末段煙道18組成。活動煙罩14置于轉(zhuǎn)爐上方，活動煙罩14、爐口固定段煙道15、中間段煙道17和末段煙道18依次順序連接。
參見圖6，活動煙罩14和爐口固定段煙道15的氣泡23和下聯(lián)箱24之間的循環(huán)回路中增置一循環(huán)泵26。
參見圖7，爐口固定段煙道15與中間段煙道17之間采用膨脹節(jié)28連接。
參見圖8，中間段煙道17與末段煙道18連接處采用小直段斜彎管式連接結(jié)構(gòu)30。
參見圖9、10，活動煙罩14和爐口固定段煙道15內(nèi)表面進行鎳-鉻熱噴涂涂層材料31處理。
權(quán)利要求
1.一種煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道，包括活動煙罩(14)、爐口固定段煙道(15)、中間段煙道(17)和末段煙道(18)，活動煙罩(14)置于轉(zhuǎn)爐上方，活動煙罩(14)、爐口固定段煙道(15)、中間段煙道(17)和末段煙道(18)依次順序連接，其特征在于a、所述的活動煙罩(14)和爐口固定段煙道(15)的上氣泡(23)和下聯(lián)箱(24)之間的循環(huán)水回路中增置一循環(huán)泵(26)，b、所述的爐口固定段煙道(15)與中間段煙道(17)之間采用膨脹節(jié)(28)連接，c、所述中間段煙道(17)與末段煙道(18)連接處采用小直段斜彎管式連接結(jié)構(gòu)(30)，d、所述活動煙罩(14)和爐口固定段煙道(15)內(nèi)表面涂有鎳-鉻涂層(31)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煉鋼轉(zhuǎn)爐用汽化冷卻煙道，包括活動煙罩(14)、爐口固定段煙道(15)、中間段煙道(17)和末段煙道(18)，活動煙罩(14)置于轉(zhuǎn)爐上方，活動煙罩(14)、爐口固定段煙道(15)、中間段煙道(17)和末段煙道(18)依次順序連接，其特征在于活動煙罩(14)和爐口固定段煙道(15)的上氣泡(23)和下聯(lián)箱(24)之間的循環(huán)水回路中增置一循環(huán)泵(26)，爐口固定段煙道(15)與中間段煙道(17)之間采用膨脹節(jié)(28)連接，中間段煙道(17)與末段煙道(18)連接處采用小直段斜彎管式連接結(jié)構(gòu)(30)，活動煙罩(14)和爐口固定段煙道(15)內(nèi)表面涂有鎳－鉻涂層(31)。本發(fā)明能使管內(nèi)水流動始終保持充足、在煙道長度方向可以伸縮、能有效解決煙道平直段汽水分層問題和煙道內(nèi)表面粘渣和煙氣沖刷問題。
文檔編號C21C5/46GK1876852SQ200610088268
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者趙建新, 錢飛舟, 鄧偉 申請人:江陰海陸冶金設(shè)備制造有限公司