高炉热风管道拉紧装置改进.pdf

技术改造与改进
第33卷2015年第4期(总第178期
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高炉热风管道拉紧裝置改进
王子良
(天津钢铁集团有限公司天津300301)
【摘要】3200m高炉出现热风支管与热风炉本体连携处发热,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政
进措施。
【关键词】高妒热风誉道拉杆
Improvement of Tension Device of Hot Wind Pipe for Blast Furnace
WANG Zi-liang
(Tianjing Iron Steel Group Co, Ltd, Tianjing 300301)
T Abstractthere are some big potential hazards existing in the 3200m3 blast furnace, such as the
connecting position between hot wind branch pipe and hot wind stove body is hot, and the cracks are
generated at refractory layer, which influences the normall production. By analyzing the tension device
structure of the blast furnace hot wind pipe and stress situation, find out the reason and propose improv
Ing measures
[Key words ] Blast furnace, hot wind pipe, tie rod
1前言
道的热胀冷缩,进而产生温差应力。第二,给高炉
炼铁厂3200m3高炉于2006年5月投产,2011鼓热风时,既有对管道的压力,又有耐火材料与管
年因治理高炉水冷壁漏水停产40d计划检修。其道外壳膨胀不均产生的摩擦力,其表现为多种形
配套的热风系统同步停机,热风支管与热风炉本式,不仅有均布载荷,又有集中负荷。在这些因素
体连接处外表面温度正常在100℃以下。而投产共同作用下,会造成热风管道的变形,加剧热风炉
后,外表面温度急剧升高达240℃。经分析,造成系统的损坏,为此,在高炉热风管道本身、主管和支
该部位发热的主要原因是热风支管与热风炉本体管连接处、主管和高炉围管连接处均采用波纹补偿
连接管道的内部耐火层开裂,高达1150℃的热风器吸收管道的变形。热风管道受力传递到波纹补
经开裂的缝隙窜出,造成管道外表面温度超标。偿器后,利用其伸缩变形补偿热风管道热胀冷缩产
故采用涂抹和浇注的方法进行了修复。
生的尺寸变化。为保证热风管道和波纹补偿器的
高炉热风管道是高温、高压管道,热风管道任正常使用,必须在管道上设置约東构件限制各段管
何部位的损坏,尤其热风炉出口与热风支管交叉道的尺寸变化和位置的移动(见图1)。
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
热风至高炉
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
热风管道的工作温度在1150℃,温度变化引起管
ー热风炉;2热风支管;3-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、拉杄安装示意
3
第33卷2015年第4期(总第178期)
技术改造与改进
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高炉热风管道最薄弱部位是热风炉出口与热
热风管道拉杆主要有分段和整体两种安装形
风支管的连接处(见图2)。热风炉与热风支管连式。分段安装方式是在每个波纹补偿器处都安装
接处,除承受温度膨胀压缩力、鼓风压力和摩擦力拉杆,其优点是安装简单,工作可靠性高,缺点是
外,因热风支管与热风炉是垂直连接,温度变化造对拉杆连接点以外的管道不能补偿,一般在没有
成热风炉沿轴向的变形,使热风支管受到径向和径向补偿的热风主管道上使用。整体安装方式是
轴向的两个力。管道连接处的破坏应力一般以弯每个拉杆内包含多个串联波纹补偿器,将多个补
曲应力为主,拉伸应力为次。当管壁温度变化超偿器的同轴向管段作为整体进行约束,其优点是
过一定值时,接口处产生的最大应力将超出材料可以吸收热风管道的径向移动。
的屈服极限,同时周期性的膨胀和压缩产生的疲2.3拉杆的设置
劳应力,造成热风管道内的耐热体损坏,热风的温
通过图2可以看出,热风炉与热风主管道由热
度造成局部管壁蠕变或亚蠕变,热风炉与热风支风支管连接,因热风炉与热风主管距离较近,热风
管连接部位会出现焊缝开裂,管道发红现象。为支管较短,故采用分段安装形式
消除不利因素,在热风支管处更应设置合理的约
東构件。
3拉杆结构分析
3200m3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
拉杆端点在热风炉支管上
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,主管道通过拉杄对该部位施加外力,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
1ー热风ジ,2-热风支管:-支管拉杆波纹补侩器;5-热风主管的隐患出现后,曾经多次进行修复,但一直没有得
图2热风炉与撚热风支管连接示意
到根本解决,这正是由于热风支管拉杆设计的不
般在管道安装波纹补偿器的设计中,约束合理所导致的
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
4解决方案
波纹补偿器一般为自由形,不可能设置较大的固
重新设计热风支管拉杆,热风支管拉杆与热
定支架,一般在热风管道上设置拉紧装置,起到约风主管道相连接的一端保留,将拉杆延长,在热风
束的作用。
炉炉壳与拉杆同一水平位置上焊接热风炉包箍,
2.2拉紧装置的工作原理
如图3所示,包箍端点与热风支管的拉杄连接,拉
拉紧装置的主要部件是拉杆。这里以在拉杆杆对整个热风支管进行约束,将管道系统中最薄
范围内的热风管道为研究对象。热风管道因温度弱的部位热风炉与热风支管的相交部位纳入补偿
变化引起膨胀或压缩,膨胀或压缩产生的压缩力范围,拉杆中部继续采用铰接方式连接,以调节拉
或拉伸力作用在波纹补偿器上,管道因温度变化杆的长短。
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