D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.01.043 第23卷第1期 北京科技大学学报 Vol.23 No.1 2001年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2001 宝钢300t转炉炉壳寿命预测 史小路)郭宏)邹家祥)陈平)黄妙龙2)王建跃) 1)北京科技大学机械工程学院，北京1000832)宝钢集团公司炼钢部，上海200941 摘要宝钢300t转炉炉壳使用中出现严重变形，危及生产.通过对炉壳变形过程监测、有 限元炉壳应力分析、炉壳材料蠕变性能实验等综合技术手段，采用修正的0-Concept Project方 法成功地预测了转炉炉壳的残余使用寿命，为企业的生产计划决策提供了有效的技术支持. 关键词炉壳；螭变；寿命预测 分类号TG113.255;TF724.2 宝钢300t转炉炉壳是从日本引进，1985年 由钢结构外壳内衬耐火材料构成炉壳钢板 9月投产使用.最初几年炉壳变形很小，但从 材料为SM41CN,分为炉顶上锥段、炉身直线段、 1991年3月更换炉壳耐火材料之后，炉壳温度 下锥段及球形底部4段.锥顶及炉身钢板厚85 由250℃上升到400℃以上，致使此后5~6年间 mm,下锥段厚80mm,炉底为75mm,均分3点 炉壳急剧膨胀变形，形成重大设备、生产安全隐 支撑于托圈之上.炉体高度约11m,直径8.5m. 患.大型转炉炉壳的更换要求有周密的技术、物 炉壳自重300余t.炉衬耐火材料大体分为耐磨 质准备，也要求有较长的制造安装周期.为科学 衬和永久衬2层：上部耐磨衬厚900mm,永久衬 地确定炉壳更换时间，合理安排在此期间内的 114mm;底部耐磨衬厚1100mm,永久衬3层共 生产计划并保证生产、设备的安全，必须对转炉 342mm(114mm×3),炉衬总重超过700t.冶炼 炉壳的残余使用寿命，即在保证安全生产条件 过程炉内加装废钢约100t,铁水近300t,加上炉 下，在用炉壳还能继续服役的时间做出预测. 壳、炉衬，总质量约1400t.装炉出钢时，炉体需 1炉壳工况与变形形态 沿托圈耳轴中心旋转. 1,2炉壳温度与变形分布测试 1.1炉壳结构 转炉冶炼温度变化必然导致炉体膨胀收 宝钢300t转炉炉体结构剖面如图1所示. 缩.为消除其给转炉装配结构带来的不利影响， 炉壳与托圈之间留有140mm的胀缩缝.胀缩缝 φ3600 的变化间接反映炉壳的变形.张缩缝跟踪测量 的结果如图2所示.胀缩缝变化量y与时间t的 回归关系用下例方程表示： 6832 180广 y=158.43-5.97×10-t b8500 150 120 ·实测值 炉壳 托圈 目90 耐磨衬 60 y=354.36-4.24×10t 30 75/ 8760 永久衬 0 0 12243648607284 图1300tB0F炉壳结构 t/10h Fig.1 Structure of 300t BOF shell 图2炉壳托圈间隙变化趋势 Fig.2 Variety of gap between shell and trunnion ring 收稿日期：200004-12史小路男，46岁，副散授，顶士第 2 3 卷 第 1 期 2 00 1年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u rn a l o f Un vi e . ity o f s e le n e e a n d 介 e h n o l o gy B e ji i n g V b l.2 3 N o . 1 F e b . 2 00 1 宝钢 3 0 0 t 转炉炉 壳寿命预测 史小 路 ” 郭 宏 ” 邹 家祥 ` ’ 陈 平 ” 黄妙龙 ” 王 建跃 2 , 1月匕京利技大学机械工程学院 , 北京 10 0 0 83 2 )宝钢集团公司炼钢部 , 上 海 2 0 0 9 41 摘 要 宝 钢 3 O0t 转 炉炉 壳使用 中 出现严重变形 , 危及生 产 . 通过 对炉 壳变 形过 程监 测 、 有 限元炉壳应力 分析 、 炉壳材料蠕变性 能实 验等综合技术手段 , 采 用修正 的 e 一 C on c etP Pojr ce t 方 法成功地 预测 了转炉 炉壳的残余使用 寿命 , 为 企业 的生 产计划决策提供了有 效 的技术支持 . 关健词 炉壳 ; 蠕 变 ; 寿命预测 分类 号 T G 1 13 . 2 5 + 5 ; FT 72 4 . 2 宝钢 3 0 t 转炉 炉壳是从 日本 引进 , 1 9 8 5 年 9 月投产使用 . 最初几 年炉壳变形 很小 , 但从 19 91 年 3 月更换炉壳 耐火材料 之后 , 炉壳温度 由 2 5 0℃ 上升到 4 0 ℃ 以上 , 致使此 后 5 ~ 6 年 间 炉壳急剧膨胀变形 , 形成 重大设备 、 生产安全隐 患 . 大型转炉炉壳 的更换要求有周密 的技术 、 物 质 准备 , 也要求有较长 的制造安装周期 . 为科学 地 确定炉壳更 换时 间 , 合理安 排在此期 间 内的 生产计划并保证生产 、 设备 的安全 , 必须对转炉 炉壳的残余使 用寿命 , 即在保证 安全生产 条件 下 , 在用炉壳还 能继续 服役 的时间做 出预测 . 1 炉壳工况与变形形态 L l 炉壳结构 宝钢 3 0 t 转炉炉体 结构剖 面如图 l 所示 . `门 卜- ~ 一 留 卜.了、 ; 二屯 , ~ 叫 , . 叫 r竺, 一气目 军 键75/ 一灌~ 霜蕊 萝一 永久衬 由钢结构外 壳内衬耐火材料构成炉壳钢板 材料为 S M 4 1C N , 分为炉顶上锥段 、 炉身直线段 、 下锥段及球 形底部 4 段 . 锥 顶及炉身钢板厚 85 ~ , 下锥 段厚 80 ~ , 炉底 为 75 ~ , 均分 3 点 支撑于托 圈之 上 . 炉体高度约 n m , 直径 .8 5 .m 炉壳 自重 3 0 余t . 炉衬耐火材 料大体分为耐磨 衬 和永久衬 2 层 : 上部耐磨衬厚 9 0 ~ , 永久衬 1 14 r n上n ; 底部耐磨 衬厚 1 l o l n r n , 永 久衬 3 层共 3 4 2 un ( 1 14 un x 3 ) , 炉衬 总重 超 过 7 0 o t . 冶炼 过程炉 内加装废 钢约 1 0 t , 铁水近 3 0 t , 加上炉 壳 、 炉衬 , 总质量约 1 4 0 t . 装 炉出钢时 , 炉体需 沿托 圈耳轴 中心旋转 . L Z 炉壳温度与变形分布测试 转 炉 冶炼 温 度 变 化必 然 导 致 炉体 膨胀 收 缩 . 为消除其 给转炉装配结构带来 的不利影 响 , 炉壳与托 圈之 间留有 140 n l r 。 的胀缩缝 . 胀缩缝 的变化 间接反映炉壳 的变形 . 胀缩缝跟踪测 量 的结果如 图 2 所示 . 胀 缩缝变化量少与时间 t的 回归关系用 下例方程 表示 : 一 . iF g · 图 1 S 1 t r u 3 e 0 ot 0 er t B o 0 f F 30 炉壳 t B 结 O 构 F s h e l 赞t / 1 0 3仪 h 图 2 炉 壳托圈间隙变化趋势 F ig · 2 Va ir e ty 0 f g a P be Wt e n s h e l a n d t r u n n iO n r i n g 收稿 日期 : 2 0 0 , -( )-4 12 史小路 男 , 46 岁 , 副教授 , 硕士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 01. 043