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高炉冷却壁现状及发展演变情况

高炉冷却壁现状及发展演变情况

当今在中国乃至世界范围内,炼铁高炉所使用的冷却壁归纳起来大致有以下几种:一是灰铸铁冷却壁;二是球墨铸铁冷却壁;三是铸铜(本文所涉及的“铜”皆指紫铜或1#电解铜)冷却壁;四是铜板坯钻孔冷却壁;五是铸钢冷却壁;六是铜钢复合式冷却壁。在铜钢复合式冷却壁中又有铜板与钢板通过机械方式复合的(即通过螺栓或者铆钉进行复合的)、铜板与铸铁或者铸钢通过铸造方式复合的,以及铜板与钢板通过爆炸焊接方式复合的三种。在当前,灰铸铁冷却壁、球墨铸铁冷却壁、铸铜冷却壁和铜板坯钻孔冷却壁是主流产品,使用量较大。其中灰铸铁冷却壁主要使用在高炉炉缸部位,铸铜冷却壁起初主要使用在炉缸铁口周围,随后有的高炉也将其使用在容易发生“象脚”侵蚀的炉缸环带上,也有在炉腹、炉腰及炉身下部高温区域使用的案例,当前某些大型高炉已经打算在炉缸全面应用。球墨铸铁冷却壁和铜板坯钻孔冷却壁以及铸钢冷却壁,主要使用在高炉炉腹、炉腰及炉身下部高温区域(对于全炉冷却的高炉其炉身中上部也大都采用球墨铸铁冷却壁)。其中铸钢冷却壁主要在一些中小型高炉(现在指小于1000m3高炉)的炉腹、炉腰及炉身下部使用,铜板与钢板通过机械方式复合的冷却壁已经在济钢2#350 m3高炉进行了实际应用,值得大力推广;铜板与铸铁或者铸钢通过铸造方式复合的,以及铜板与钢板通过爆炸焊接方式复合的冷却壁,目前仍在研制开发之中,还未见实际试用的报道。


由于高炉炉腹、炉腰及炉身下部是高炉的高温区域,也是高炉冷却壁最容易损坏的区域。上世纪90年代以前上述区域全部使用灰铸铁冷却壁,由于其寿命较短,自上世纪90年代初开始大面积推广使用球墨铸铁冷却壁,但其寿命仍不尽人意。至上世纪90年代末又开始开发铸钢冷却壁,由于铸钢冷却壁与球墨铸铁冷却壁对比,其使用寿命虽有提高但仍不十分明显,其原因在于,两者导热性能相近,其传热效率和抗侵蚀能力均不能满足高炉冷却壁长寿的需要。因此,自2000年起特别是大型高炉开始推广使用铜板坯钻孔冷却壁,使用这种铜冷却壁后炉体寿命有了明显延长,但近年有些高炉的铜冷却壁也发生了损坏或者变形或者磨损,致使业内有些人对铜冷却壁产生了质疑,甚至有一座新建并投产的4000立米级高炉又“率先”返回使用了球墨铸铁冷却壁。对于大型高炉炉腹、炉腰及炉身下部高温区重新返回采用球墨铸铁冷却壁的问题,笔者感到非常遗憾,认为不仅对高炉长寿十分不利,还会影响高炉经济技术指标,影响企业经济效益。


笔者通过长期对高炉冷却壁的跟踪调查,认为铜冷却壁发生损坏或者变形或者磨损的原因,应该与“使用管理不当”以及使用了对铜有侵蚀的原燃料有关(本文暂不展开分析),不应该是紫铜材质本身的原因,因此,不能全面否认紫铜材质冷却壁在高炉高温区域的适应能力,因为在当前高炉冷却壁领域,除使用紫铜材料外再无更好的选择。另外,通过跟踪调查还发现,当高炉高温区球墨铸铁或铸钢冷却壁损坏后的,只要还能够维持通一点水,其冷却壁的“冷面”(及朝向炉壳的一面)仍会保持完好,充分说明高炉高温区球墨铸铁或铸钢冷却壁损坏主要是其“热面”(即朝向炉内的一面)。鉴于紫铜冷却壁良好的高温适应能力和别无更好选择,以及球墨铸铁或铸钢冷却壁只损坏“热面”的原因,业内以及相关大专院校竞相研制铜钢复合式冷却壁。为了进一步提高复合式冷却壁的可靠性,又大都选用组织密度更高、导热性能更好的轧制铜板,用轧制铜板作为“热面”制成复合式冷却壁。



高新运

(原济南钢铁集团炼铁厂)


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