高炉布料溜槽的工况分析与高温设计
炉料在溜槽上的运动分析
机械装备及设计”课程项目高炉无料钟布料器等高度螺旋布料控制模型的研究班级：机械装备1班学号：100101010281姓名：高佳星目录摘要 (3)（一）项目参考参数 (3)（二）闸阀开口度（落料面积）的计算 (4)（三）炉料的运动规律 (6)1、炉料进入溜槽初速度v的确定 (6)o2、炉料落到溜槽上后速度的确定 (7)3、炉料在溜槽上的运动分析 (7)4、炉料在空区的运动分析 (9)（四）等高度布料螺旋线 (10)（五）参考文献 (13)摘要 装料制度是高炉重要的基本操作制度之一，它与下部调剂制度相结合，决定着高炉内煤气的分布和利用水平。
在一定的原料和设备条件下，与热制度、造渣制度组成高炉稳定、顺行、高产、优质、低耗、长寿的必要和充分条件。
当前，我国容积在500m 3以上的高炉基本采用无钟炉顶。
300—500m 3的高炉也大部分采用此种装料设备。
因此，研究无料钟炉顶的布料规律，对进一步改善高炉的运行状况，提高高炉的技术经济指标，有着重要意义。
无料钟炉顶有如下优点。
炉喉布料由一个质量较轻的旋转溜槽来进行。
由于该溜槽可以作圆周方向的旋转运动，又能改变角度，能够实现炉喉最理想的布料，并且操作灵活，能满足高炉布料和炉顶调剂的要求。
由于取消了大钟、大料斗和旧式旋转布料器等笨重而又要精密加工的零件，比较彻底地解决了制造、运输、安装和维护更换等问题。
炉顶有两层密封阀，且不受原料的摩擦和磨损，寿命较长；阀和阀座的重量和尺寸较小，可以整体更换也可以单独更换某个零件（如耐热硅橡胶圈），检修比较方便。
炉顶结构大大简化，部件的重量减轻，炉顶的安装小车起重量由120t 缩小到40t ，减轻了炉顶的钢结构，降低了炉顶的总高度。
整个炉顶设备的投资减少到双钟双阀或双钟四阀炉顶的50-60%。
当然，无料钟也有某些缺点。
目前耐热硅橡胶的容许工作温度为250-300℃。
而国内热烧结矿装炉的高炉，炉喉温度往往达到400-500℃。
对国内炉顶温度较高的高炉，可把密封软座的金属通水冷却，橡胶表面吹冷却气冷却，仍然可以保证耐热橡胶在允许的温度范围内工作。
长钢6#高炉布料溜槽磨漏后炉况反应及处理
摘要:长钢6#高炉喷涂造衬恢复炉况后运行仅4个月，因溜槽磨漏，布料紊乱，导致煤气流分布失常，高炉悬坐料频繁，炉况难行。
由于溜槽远未达到管理使用寿命，未能首先发现，而通过采取调整装料制度、送风制度、造渣制度、热制度等都没能根本消除炉况失常，只在更换溜槽后，炉况才逐渐好转。
关键字:高炉；炉况失常；布料溜槽；磨漏1 引言长治钢铁集团公司（简称长钢）6#高炉于2001年12月13日扩容改造，有效容积350m3，设有14个风口，1个渣口，1个铁口。
为PW型窜罐式无料钟炉顶，这种装料设备用1个旋转溜槽代替了钟式和钟阀式炉顶大钟进行布料。
溜槽上方有一个控制溜槽旋转和摆动的齿轮箱，齿轮箱通有氮气和水冷管进行冷却，该箱体又称气密箱，是PW型窜罐式无料种炉顶的核心设备。
2004年12月28日、29日进行第一次喷涂造衬，2005年1月1日，开炉时由于3#热风阀漏水，延缓了炉况的恢复进程。
2005年1月份平均利用系数仅为2.614 t/（m3.d），进入2月份炉况逐渐好转，月平均利用系数3.09 t/（m3.d）。
而到了2005年3、4月份，悬坐料频繁，炉况难行。
2005年3、4月份6#高炉顶温及主要经济技术指标见表1。
2 炉况的具体反应（1）高炉的稳定性差，料速极不均匀，两料面偏差较多，偏料严重，东、西料线后尺差100～300mm，前尺差400～1000mm，易出现“滑尺”或“料满”的情况，滑尺后，控制不及时，极易悬料。
在出铁前或刚出完铁时，易悬料；空料线和休风后复风困难易悬料。
尤其是在出完铁、喷吹铁口时，煤气流不稳易悬料。
（2）生铁Si高S高，而铁水物理热低。
Si在0.85%～1.0%时，相对应的铁水物理热在1400～1430℃，生铁硫含量0.05%～0.06%，容易出废品铁。
（3）炉顶4点温度相差大，且不易控制。
（4）风口工作极不均匀，风口异常明亮时与渣铁温度明显不符，风口亮，渣、铁温度不足，渣铁流动性差。
（5）铁口不易维护，易出现浅铁口、漏铁口、亏铁现象。
高炉布料溜槽故障分析及长寿化应用实践
高炉布料溜槽故障分析及长寿化应用实践张荣军;于成忠【摘要】The causes leading to the failure of the furnace-top-burden-distribution chutes for BFs with the capacity of over 3200 m3in Ansteel were analyzed. Then lots of optimized improvements for existing BFs in Ansteel were carried out.The production practice showed that the improved distribution chutes can meet the requirements needed by blast-furnace process at high temperature and high intensity of BFs with the capacity of over 3200 m3and also the expected service life of the improved chute was achieved, indicating that it is the improved distribution chute with the characteristics of long service and high temperature resistance. So the economic benefits were achieved.%对鞍钢3200 m3以上高炉炉顶布料溜槽故障原因进行了分析,对鞍钢现有高炉布料溜槽进行一系列的优化改进.生产实践表明,改进的布料溜槽完全满足3200 m3高炉高温高强度的冶炼需求,达到预期使用寿命,取得了良好的经济效益,是一种耐高温长寿型高炉布料溜槽.【期刊名称】《鞍钢技术》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P49-52)【关键词】高炉;布料溜槽;长寿【作者】张荣军;于成忠【作者单位】鞍钢股份有限公司炼铁总厂,辽宁鞍山114021;鞍钢股份有限公司炼铁总厂,辽宁鞍山114021【正文语种】中文【中图分类】TF321高炉炉顶布料溜槽是高炉装料的关键设备，一旦发生故障，就会直接造成高炉休风的恶性事故。
天钢长寿型无料钟炉顶设备布料溜槽的研发及应用
（上接第５６７页）
调查和分析，验证了我厂停炉前对高炉侵蚀状况的分析基本正确，残铁口位置确定和残铁量的计算方法基本准 确。通过本次调查，我厂对炭砖炉底高炉侵蚀机理和对炭砖的侵蚀程度分析积累了一定的经验，对我厂现有炭 砖炉底的高炉炉缸、炉底的侵蚀状况有了全新的认识。
参考文献
【ｌ】 由文泉．实用高炉炼铁技术．冶金工业出版社，２００２．６
天钢长寿型无料钟炉顶设备布料溜槽的研发及应用
作者： 作者单位： 陆明春， 任全锁 天津钢铁有限公司
本文链接：/Conference_7355283.aspx
天钢长寿型无料钟炉顶设备布料溜槽的研发及应用
陆明春任ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ锁
（天津钢铁有限公司）
高炉无料钟炉顶装料设备的布料溜槽，工作条件恶劣，承受着生产过程中炉料的磨损、冲击以及煤气 冲刷和反复的热应力变化，因此寿命很低，一般为８个月。如何延长溜槽使用寿命，减少为更换溜槽所需 的休风时间，降低高炉备件及休风损失费用，成为了高炉工作者必须研究、改善和解决的技术课题。 随着高炉无料钟顶设备的普遍使用，布料溜槽的衬板的寿命，成为高炉无料钟顶设备是否能正常运转的关 键因素，而要延长溜槽衬板的使用寿命，关键在于增强衬板的耐磨性能，减少矿料对衬板的磨损。现有技术普 遍采用在衬板上堆焊耐磨材料，或用螺栓连接耐磨衬板的方式来提高衬板的耐磨性能。但相应存在着以下问题： 在衬板上堆焊耐磨材料由于受工艺限制，耐磨材料的硬度相对较低，不易提高衬板的耐磨性能；螺栓连接由于 彼此间空隙无法保护，易磨损螺栓及衬板，而使衬板摸漏或断裂，而磨损脱落，也很难延长衬板的使用寿命。 在天钢２０００ｍ３高炉生产和３２００ｍ３高炉建设中，天钢炼铁厂（炼铁工程指挥部）领导和工程技术人员，并 与秦冶重工的领导和技术人员一起，根据国内使用无料钟炉顶设备的各大高炉及天钢的生产实践，提出了借鉴 一些耐磨衬板采用ＹＧ．１５硬质合金的技术，采用镶嵌耐磨硬质合金的方案。针对ＹＧ．１５合金硬度高（洛氏硬度 １１０左右），耐磨性能好，但易碎，特别是不耐冲击，而造成合金块破碎脱落的缺点，最后秦冶确定了用镶嵌式， 背部焊接固定的方法，对冲击点采用料打料下部镶嵌合金的方式，解决了合金块破碎脱落的问题。（详见专利说 明书） 这是一种新型的高炉无料钟布料溜槽衬板。它由秦冶与天钢合作开发研制的，由秦冶首次试制并于２００６年 ２月１５日在天钢２０００ｍ３高炉上试用，至２００７年４月休风检查溜槽完好，至２００８年４月３０日更换，重新检修 衬板。其寿命达２６个月，是原溜槽寿命的３倍，还在继续使用中。仅此寿命一项可直接节约备件费用为１５０～ ２００万元（原溜槽单件费用８０万元），而降低休风带来的增产、降焦、节约检修费用尚更可观。 此项装备技术在我国２０００ｍ３以上高炉是第一次采用，并由秦冶与天钢共同申请专利（专利号为 ＥＬ２００６２０１２７８９６．０）。目前这种新式溜槽已应用于国内其它大中型高炉的炉顶设备上，如天钢及唐钢３２００ｍ３高 炉，其中天钢３２００ｍ３高炉使用的该型溜槽寿命已超过１２个月，并在继续使用中平均寿命不低于２０个月。
长寿命布料溜槽的结构设计
长寿命布料溜槽的结构设计布料溜槽是无料钟炉顶高炉中的一个重要部件，位于高炉炉腔内的顶部，此处温度高，环境恶劣，炉况不顺时最高温度可达700℃以上。
高炉各批次的炉料不断地从料流调节阀经过若干米高的落差冲向布料溜槽，而外面却无法观察其工作状况和损坏情况。
因此，要求溜槽具有足够的可靠性和使用寿命。
目前国内高炉布料溜槽普遍存在使用寿命偏低的现象，一般在8～10个月。
因此提高溜槽的使用寿命，对减少生产损失、降低高炉休风率以及充分发挥无料钟炉顶高炉的优势具有十分重要的意义。
一、布料溜槽结构对有效容积为2000～3000㎡高炉的布料溜槽，其结构一般采用由鹅头、扁担梁、衬板与外壳组成的臂挂式杠杆自锁型式。
一般采用耐磨衬板与料磨料结构结合，在落料点位置采用料磨料结构，在出料口位置则采用两层衬板叠装结构。
为了提高耐磨性能同时又节省成本，衬板大多采用复合耐磨板，即在普通钢板上堆焊5～10mm厚耐磨层；料磨料结构通常用普通钢板作为挡板骨架，再在其上堆焊耐磨层。
鹅头、扁担梁与外壳材料大多是采用1Cr18Ni9Ti高温不锈钢，目的是既可防止高炉内腐蚀性气体对溜槽本体的腐蚀，同时也可以防止炉况不顺时，炉顶高温对溜槽的烧损。
二、布料溜槽失效分析溜槽的失效形式主要是料磨料结构的冲击磨损、耐磨衬板的滑移磨损、外壳的烧损与气蚀、外壳开裂以及扁担梁与横梁的弯曲等，严重时甚至出现落料点位置磨穿现象。
通过对失效溜槽清渣拆解后还发现，许多紧固螺栓已剪断、料磨料结构中的衬板上翘。
引起溜槽失效的主要原因是:①溜槽在高炉内使用，工况条件恶劣，温度高，炉况不顺瞬时温度超过700℃，料流速度大，物料棱角锋利、硬度大；②物料通过中心喉管落到溜槽衬板上，落差大，炉料受强力冲击，韧性差的衬板使用后期开裂、击碎，以至一块块脱落，最后造成衬板失效；③溜槽衬板制造过程质量不稳定，寿命相差较大，在高温下性能达不到大过料量的要求；④溜槽设计中存在不合理结构，不能消除高温热变形情况下产生的应力集中，致使外壳开裂；⑤料磨料结构中使用的堆焊耐磨材料抗冲击性能与高温性能不理想，同时，设计中存在缺陷，无法消除热变形引起的耐磨衬板伸长，导致紧固螺栓的剪断与衬板上翘；⑥外壳材料的高温性能达不到要求。
高炉布料与炉型变化操作炉况问题研究
2020- 21 - 摘 要：高炉布料是指炉料（主要是矿石和焦炭）在高炉炉喉的分布，其基本规律是高炉冶炼工艺理论的重要组成部分，控制高炉布料也是高炉操作改变高炉炉型的一个重要手段。
高炉布料习惯上称之为“上部调剂”。
探讨分析高炉操作炉型变化的特点，针对炉型变化和炉况之间的关系，提出可操作性强的高炉操作管理炉型管理方面的建议，既有助于延长高炉的寿命，还能起到增加产量的作用。
关键词：高炉；操作炉型；炉况顺行；溜槽；下料漏斗Research on the Problem of Burden Distribution and Changing OperationCondition of Blast FurnaceYang Bin(Iron and Steel Research Institute of Hongxing Iron & Steel Co. Ltd., Jiuquan Iron and Steel (Group) Corporation,Jiayuguan, Gansu, 735100) Abstract: Burden distribution of blast furnace refers to the distribution of burden (mainly ore and coke) in the throat of blast furnace, whose basic law is an important part of blast furnace smelting process theory, controlling blast furnace burden distribution is also an important means to change blast furnace shape in blast furnace operation. The burden distribution of blast furnace is customarily called upper adjustment. Discussing and analyzing the characteristics of furnace type changes in blast furnace operation and putting forward the blast furnace operation management recommendations for furnace type management in view of the relationship between the change of blast furnace shape and the furnace condition can help to prolong the life of blast furnace and increase the output. Key words: blast furnace; operating furnace type; smooth furnace condition; chute; hopper1 前 言 建造高炉时用耐火砖砌成设计的炉型，高炉投产后，高炉煤气分布对炉衬侵蚀有及大影响，所以炉型不是固定的，在实际的生产之中，炉衬有一段较快的侵蚀过程，有的部位砖衬侵蚀到冷却高炉布料与炉型变化操作炉况问题研究杨 斌（酒钢集团宏兴股份公司钢铁研究院，甘肃,嘉峪关，735100）2020- 22 -器能保护其稳定，有的以渣皮代替，炉型相对稳定，高炉操作指标达到较高水平，这时的炉型称为操作炉型。
长钢6 #高炉布料溜槽磨漏后炉况反应及处理
涂时才更换的， 运行仅 ４ 个月 ， 按寿命 管理是 １ ， 年 因此判断溜槽磨漏的可能性最小 。没有利用休风机
会打 开人孔 大盖检查 。 在 ２ ０ 早 ０ ５年 ３月初 就对原 燃
前 尺差 ４０～１０ ｍ 易 出现 “ 尺 ” “ ０ ００ ｍ， 滑 或 料满 ” 的情
况 ， 尺后 ， 制不及 时 ， 滑 控 极易 悬料 。 出铁 前或 刚出 在
３ 原 因分析及 对策
（ ）０ ５年 ４月初 组织 配 管工 、看 水专 家 检查 １２ ０
收 稿 日期 ：０７ ０ — ２ ２０ － １ １
受 阻， 下降的炉料不畅卡脖子 。２０ 年 ４ １ １， ０５ 月 １３
调 整 风 口布 局 ，＊５、眷１ １ 口长 度 调 整 为 ３、 ９、 １、３ 风
２ ０ ｍ 的短 直风 口 ， 冲刷 炉腹 、 腰 结厚 ， 大 炉 ４ｍ 以 炉 增
作者简 介 ： 田晓敏 （９ １ ）女 ， １７ 一 ， 山西 长治人 ， 长钢炼铁厂值 班工长 、
１ ％时 ，相对 应 的铁 水物 理热 在 １０ ． ０ ４０～１３ ￣ 生 ４０Ｃ， 铁 硫含量 ００ ％～００％， ． ５ ． ６ 容易 出废 品铁 。（ ） 顶 ４ ３炉
点 温度相差 大 ， 且不 易控 制 。 ４ 风 口工作极不 均匀 ， （）
下计量误差在允许的范 围内，炉顶布料倾角的码盘
２ 炉况 的具体 反应
（） １ 高炉 的稳 定性 差 ， 速 极不 均 匀 ， 料 面偏 料 两 差 较多 ， 料严 重 ， 、 偏 东 西料 线 后 尺差 １０—３ ０ ０ ０ ｍｍ，
风 口、 各冷 却设 备均正 常 ， 首先排 除 了高炉本 体 和ห้องสมุดไป่ตู้ 风炉 的漏水 情况 。 布料溜 槽是 ２０ ０４年 １ ２ 喷 ２月 ８１ ３
高炉布料溜槽的作用
高炉布料溜槽的作用高炉布料溜槽呀，那可真是高炉里的一个超有趣的存在呢。
溜槽就像是一个超级派送员。
想象一下，高炉就像一个大大的房子，里面要放各种东西，而布料溜槽就是负责把各种原料，比如矿石、焦炭啥的，送到合适的地方去的。
它就像是一个有着独特使命的小使者，在高炉这个大舞台上忙碌着。
它还像一个精准的分配器。
如果没有它，那些原料就会乱成一团，可能都堆在一个地方，那高炉可就没办法正常工作啦。
但是有了布料溜槽，它能把原料均匀地分布在高炉内的各个区域。
就好比我们分蛋糕，如果随便乱分，有的人就会分得很多，有的人就没有，而布料溜槽就是那个能把蛋糕分得很均匀的小能手。
而且呀，布料溜槽还能控制原料的落点呢。
它可以根据高炉的需求，把原料送到不同的高度和位置。
这就像是投篮一样，要把球准确地投进篮筐，布料溜槽就是那个能把原料准确投放到合适位置的投篮高手。
它的存在还能提高高炉的效率。
因为它把原料分配得那么好，使得原料在高炉里的反应能够更充分地进行。
这就好比我们做一道菜，如果把食材放得乱七八糟，那菜的味道肯定不好，但是如果把食材都摆放得恰到好处，那做出来的菜就会超级美味，高炉也是一样的道理。
它还像是高炉的一个贴心小管家。
时刻关注着原料的分布情况，随时做出调整。
在高炉这个大家庭里，它默默奉献着自己的力量，虽然它看起来可能就是一个小小的溜槽，但是它的作用却是不可小觑的。
在整个高炉的运行体系里，布料溜槽就像一颗闪闪发光的小星星。
它虽然不像高炉本体那么庞大，但是却有着自己独特而又重要的价值。
如果把高炉比作一个大乐团，那布料溜槽就是其中一个不可或缺的乐器演奏者，缺了它，整个乐团演奏出来的曲子就会变得不和谐。
它也是一个充满智慧的小工具。
因为它的设计和运作方式都是经过精心考虑的，要考虑到原料的特性、高炉的结构等众多因素。
这就像我们在解决一个复杂的数学题一样，要考虑到各种条件才能得出正确的答案，而布料溜槽就是这个正确答案的一部分。
布料溜槽还像是一个忠诚的卫士。
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第 38 卷 第 6 期 2010 年 12 月
金属材料与冶金工程 METAL MATERIALS AND METALLURGY ENGINEERING
Vol.38 No.6 Dec 2010
高炉布料溜槽的工况分析与高温设计
孙一峰
（湘潭钢铁集团有限公司， 湖南 湘潭 411101）
摘 要： 对布料溜槽进行了有限元分析， 同时对其工作情况进行了分析和高温设计， 为优化结构和材
气密箱布料溜槽是钢铁厂高炉生产中的一 个重要的关键设备， 布料溜槽的结构、 制造工 艺及材质对其使用寿命影响很大。 某炼铁厂气 密箱布料溜槽曾在生产过程中发生了断裂， 严 重影响正常生产。 为找出影响溜槽使用寿命的 原因， 对此布料溜槽作三维有限元分析， 求得 溜槽的最大应力部位和应力场分布。 应用高温 设计理念对其工作状况进行分析研究， 为合理 选择材料、 结构设计及确定制造工艺提供参考。
高炉布料溜槽最初制造方法是： 鹅头板用 整体铸造方法而成。 经对其断口分析， 可以看 到在断裂处有缩孔等缺陷。 这些缺陷也是产生 断裂破坏的重要原因。 因此， 改进铸造制造技 术， 或者运用不同的制造方法以提高力学性能， 是防止破坏的有效措施。 2.3 结构影响
高炉布料溜槽的结构为鹅头形状的结构形 式， 考虑了安装定位的可靠性， 但发生断裂的 部位正是其结构上的应力集中处， 即以上有限 元分析的最大应力发生部位。 因此， 有必要优 化结构设计， 可考虑采用不同的壁厚， 但截面 变化不要过大， 对最大应力部位的改善同样是 一种有效措施。
布料溜槽是处于高温环境下工作， 正常温 度 是 250 ℃ 以 下 ， 而 有 时 在 400 ℃ 以 上 时 间 可 达 30% ～ 40%， 甚至在某段时间达 800 ℃ 甚至更 高。 布料溜槽主要受非常强烈的矿石和焦炭的 连续性冲击， 属于磨料磨损。 这一工作环境导 致了布料溜槽材料性能下降， 发生变形、 磨损 或加剧破坏。 因此， 对于处于高温状态下工作 的金属材料用一般常温下的应力 — 应变关系加 以评定是不合适的， 还必须考虑温度和时间这 两个因素的作用来研究布料溜槽在一定温度下 的应力、 应变和时间之间的关系。 2.2 制造影响
造溜槽使用 了两种材料 ： 即 0Cr18Ni9Ti 和耐热 铸 钢 ZG20CrMo。 材 料 参 数 见 附 表 。 考 虑 到 在 实际使用中对其变形量不作严格要求， 初步按 常温条件计算静强度， 以强度极限作为强度计 算依据， 取最大应力点计算。
附表 材料参数
名称
密度 ／ g·cm-3
0Cr18Ni9Ti 7．8 ZG20CrMo 7．8
金属材料与冶金工程
Vol.38 No.6
热疲劳热冲击引起瞬间过大的热应力造成构件
开裂破坏； 其四， 腐蚀准则， 过度氧化材料断
面减小和性能劣化； 其五， 磨损准则， 防止过
度磨损。
举例某厂布料溜槽本体采用耐热不锈钢
0Cr18Ni9Ti 或低合金耐热钢 （正火加回火）， 衬
板采用 GH140 铁基高温合金 （含 CrMoW）。
内， 在高温下作一系列硬度试验， 绘制出硬度-
时间曲线， 得出在高温下抗塑性变形或蠕变的
能力。
3.2 断裂设计方法［4］
构件强度设计以工作温度下材料的断裂许
用 应 力 ［σ］Tr 为 依 据 ， 构 件 最 大 应 力 σ≤ ［σ］Tr，
［σ］Tr =
σTr nr
。
式中 σTr 为材料的持久强度，
由材料
［4］ 徐自立. 高温金属材料的性能强度设计及工程应用 ［M］. 北京： 化学工业出版社， 2005.
4结论
高炉布料溜槽在目前使用条件下， 由于不 能给出其准确的使用寿命， 在实际生产中为保 障安全大多是凭经验确定更换时间 （可能还有 较大的使用余量）， 故不能获得最大经济效益。 为此：
（1） 对于布料溜槽的设计采用高温金属构 件结构强度设计方法， 能够较准确、 较经济的 选择材料和结构。
（2） 为保证布料溜槽较长的使用寿命， 布 料溜槽工作温度要控制在 350 ～ 450 ℃ 以下。
1 溜槽的最大应力和应力场分布［1］
1.1 整体应力分布
利用有限元分析软件对溜槽模型进行计算， 获得应力分布云图 （见附图）。 从附图上可以看 出， 溜槽销孔处的应力和其下方凹槽处的应力 较大， 在实际生产中的断裂部位正是发生在此 部位。 销孔处受力情况为一向受拉两向受压， 采用等效应力进行校核， 该处最大应力达到 116.872 MPa， 是溜槽最危险 的地方。 另一 处鹅 头板下方凹槽处， 该处受力情况为三向受压， 最大应力达到 58.678 MPa。 1.2 强度计算结果［2］
着Ⅲ阶段快速来临， 断裂发生。 所以要考虑蠕变
的影响， 设计时使用持久强度这个指标， 它表示
材料长期在载荷作用下抵抗蠕变断裂的能力。
关注溜槽材料在高温下与时间有关的变形
和断裂， 今后在设计时考虑采用高温设计的二
种方法如下。
3.1 蠕变设计方法［4］
构件强度设计以工作温度下材料的蠕变许
用 应 力 ［σ］Tc 为 依 据 ， 构 件 最 大 应 力 σ≤［σ］Tc，
据有关实验数据 “各种抗蠕变材料的最高
服 役 温 度 ”［4］表 明 ， 奥 氏 体 不 锈 钢 在 1 000 ℃ 尚
有一定的应力断裂强度， 而碳钢仅能在 750 ℃保
证强度； 奥氏体不锈钢具有较高的蠕变强度，
但常用于 850 ℃ 以下。
根据金属材料典型蠕变关系曲线［4］ 可知， 当
温度和应力增大， 会使Ⅱ期蠕变阶段缩小， 意味
Chute in Blast Furnace
SUN Yi-feng
（Xiangtan Iron & Steel Group Co.，Ltd.， Xiangtan 411101， China）
ABSTRACT： The finite element analysis to the distributing chute was carried on， at the same time operational status analysis and high temperature design were also carried on， which provided a reference foundation to optimize selection of structure and stock. KEY WORDS： blast furnace； distributing chute； operational status analysis； high temperature design
3 溜槽的蠕变和断裂设计方法
本设计引入高温金属构件结构强度的设计 概念， 充分考虑材料与时间有关的变形和断裂 问题以及高温下腐蚀和疲劳问题。 有几个设计 准则： 其一， 蠕变准则， 保证安全控制过分的 蠕变变形； 其二， 断裂准则， 防止构件的蠕变 断裂； 其三， 疲劳准则， 蠕变-疲劳交互作用，
18
溜槽的结构是由鹅头板与槽身二段用螺栓 连接然后焊接而成， 或采用整体铸造。 一般制
收稿日期： 2010 - 09 - 18 作者简介： 孙一峰 （1955 -）， 男， 高级工程师， 主要从事冶金设备炼铁机械技术研究。
2010 年第 6 期
孙一峰： 高炉布料溜槽的工况分析与高温设计
17
附图 溜槽整］ at
1
b 。 式中 ［ε］为许用应变； a， b 为
材料常数； t 为工作寿命期限， h。
对溜槽材料可做蠕变试验， 当然不能在高
温构件实际工况相一致条件下试验， 可采取加
速蠕变试验［4］， 根据实际条件可用间接试验法中
的高温长时硬度法， 即在 0.5 ～ 10 h 的不同 时间
收缩率 ψ／%
60 30
强度极限 屈服极限 σ ／ MPa σ ／ MPa
520
205
450
250
当 采 用 0Cr18Ni9Ti 材 料 时 ， 安 全 可 靠 度 = ［σ］ ／ σ = 520 ／ 116.78 = 4.48。 当采用 ZG20CrMo 材 料 时 ， 安 全 可 靠 度 = ［σ］ ／ σ = 450 ／ 116.78 = 3 . 85 。
2 寿命分析
高炉布料溜槽是低速、 高温下工作， 根据 有限元分析与强度计算结果， 从理论上分析， 此结构设计在其正常工作条件下应该足够， 但 在实际生产过程中发生了断裂事故， 断裂处为 鹅头板销孔处和鹅头板下方凹槽处， 为此对溜 槽进行综合分析。 2.1 高温影响［3］
钢的高温性能包括抗氧化性和热强性； 碳 钢 和 低 合 金 钢 在 400 ℃ 以 下 有 抗 氧 化 性 和 一 定 强度， 但在高温下强度发生变化， 呈降低的趋 势 。 根据 “温度对 金属材料疲 劳 极 限 影 响 ”［4］曲 线， 低 碳 钢 超 过 450 ℃， 强 度 急 剧 下 降 ； 不 锈 钢 超 过 650 ℃， 强 度 下 降 。 铁 基 合 金 高 温 时 材 料的疲劳强度 - 寿命曲线也表明高温时强度是
参考文献：
［1］ 龚 曙 光. ANSYS 基 础 应 用 及 范 例 解 析 ［M］. 北 京 ： 机械工业出版社， 2002.