转炉汽化冷却烟道是对转炉烟气进行回收再利用的主要装置。活动烟罩是汽化冷却烟道的重要组成部分,长期处于高温、高压、多尘的使用环境中,经常发生水冷管爆管漏水的问题,严重影响转炉炼钢生产的经济性和安全性。对破损水冷管的裂纹处进行宏观外貌、金相显微镜、扫描电镜分析,发现周期性交变热应力是造成活动烟罩水冷管破损的主要原因。基于破损水冷管实验研究,参照150t转炉汽化冷却烟道的运行工况和生产条件,采用ANSYS模拟软件,编写单根水冷管和水冷管及鳍片模型的温度场和应力场的参数化计算程序,研究了不同温度、直径、环形直径、壁厚、鳍片厚度的水冷管和水冷管及鳍片的温度场与应力场变化规律。研究发现:烟气温度过高,会导致水冷管内外温差增大,使水冷管所受热应力愈发严重,水冷管更容易破损;活动烟罩下部环径较大的水冷管比上部环径较小的水冷管更易损坏;适当扩大水冷管直径、减小水冷管壁厚、增大冷却水流通量的方法有利于减小热应力对水冷管造成的损害,延长水冷管使用寿命;根据鳍片在活动烟罩中的结构和使用环境,当选取鳍片尺寸为4mm时,水冷管与鳍片所受热应力较小,使用效果最佳。通过参数化研究提出水冷管结构优化和改造措施,为提高活动烟罩的使用寿命,保障安全生产提供了重要的理论支撑。