1、转炉炉壳的受载特点和炉壳变形因素冶金设备 转炉炉壳是一个倾转的容器，属薄壳结构。它具有重载、倾动和高温的特点，冶金设备工作时不仅承受静的和动的机械应力负荷，还承受热应力负荷，这两种负荷在炉壳上产生有三种应力：1.由机械负荷产生的应力转炉炉壳承受着炉料和炉衬的重量，实践说明，炉体总重远比炉子额定容量大，例如120t 转炉，炉体总重 715t， 对于容量为 400t 的大型转炉，炉体总重竟达 1500t 以上。在炉子倾动水冷炉口时，对炉子又施加巨大的倾动力矩。如 120t 转炉，倾动力矩2709k+Cm，而 300t 转炉倾动力矩达 6500kN*m。这些静载荷都由炉壳承受着，于是炉壳上面产生了静
2、的机械应力，随着炉子的倾动，机械应力不断发生变化。图 4-1-3 水箱式水冷炉口图 4-1-4 埋管式水冷炉口炉子在运转中，经常处于频繁的起动制动以及刮炉口结渣等操作，因此将产生动负荷，其峰值可达到静负荷 2 倍以上。可见炉壳除承受着静的机械应力外还承受着动的机械应力。2.热膨胀应力转炉炉衬热膨胀系数与炉壳钢板的热膨胀系数相近，但炉衬温度远比炉壳温度高，所以炉衬的径向热膨胀量远比炉壳热膨胀量大，这样炉衬对炉壳便产生内压力，炉壳在这个内压力作用下，产生的应力称热膨胀应力。图 4-1-6 整体焊接炉壳3.炉壳温度分布不均而产生的热应力转炉在冶炼时，炉壳上各部分的温度分布是不均匀的，图 4-1-7
3、为炉壳温度分布情况实。图 4-1-5 活炉帽炉壳 1-炉口；2-炉帽；3-炉身；4-炉底。炉帽上部由于接近高温炉气以及喷溅物的作用和烟罩反射回来的辐射热作用，温度较高，可达 400C 以上。炉身部分由于受到托圈的屏蔽作用，使热不能直接传入大气中，温度也比较高。上述情况说明，炉壳不仅在较高温度条件下工作，而且在高度方向和圆周方向的温度都不相同，其单位长度上温度变化值称温度梯度，因此热膨胀量不均，由此产生应力，此应力称热应力。图 4-1-7 炉壳温度分布情况 1-炉壳；2-托圈；3-耳轴。由于上述三种应力相互作用，炉壳将随着炉子容量、结构、使用时间以及运转操作的不同而有所变化。炉壳在上述应力长期作
4、用下，将会产生变形、裂纹及局部过热和烧穿。有人认为，炉壳变形主要原因是由于炉衬热膨胀而产生的内压力所造成，炉壳钢板在200-400C 以上的高温下承受着炉衬内膨胀压力，这就使炉壳钢板的应力超过设计所允许应力，因而产生高温蠕变变形，图 4-1-8 为炉壳变形与裂损情况。图 4-1-8a 为局部过热使得炉壳产生鼓包变形，严重时会使炉壳烧穿，b 为炉身不均匀变形情况。这是由于炉子在出钢、倒渣时受到钢水包和渣罐反射回来的大量热辐射的作用使得这方向炉壳温度更高，热变形更严重，因而形成椭圆形变形，其长轴在出钢-装料侧，而短轴在耳轴方向。炉帽由于受到钢液、渣及烟罩的辐射热，以及炉口喷溅物的热作用和烧蚀，它的变形或损坏较之炉身更为严重，常见的炉帽变形形式如 c、d 。特别应该注意的是，在热应力高的地方，如果有阻碍其变形的结构(例如局部加强筋 )就可能在该处产生断裂，如图 e 所示。原文地址:http:/
