高炉冷却壁损坏原因浅析
高炉冷却壁的破损机理及减少破损的措施
高炉冷却壁的破损机理及减少破损的措施摘要:高炉设计炉容为1580m3,于2011年2月开炉。
自2017年以来，发现炉基上涨速度加快，由2017年10月的31mm升高至2019年3月的86mm，高炉六至八段冷却壁破损严重，致使高炉被迫大修。
通过对高炉冷却壁的破损调查研究，得到如下结论：（1）球墨铸铁冷却壁破损的形式有开裂、烧损、熔化，并发现有水管的裸露和破损，其中8层冷却壁的受损数量最多。
冷却壁上出现最多的是纵向裂纹，对冷却壁的机械强度和力学性能有不利影响。
（2）对球墨铸铁冷却壁表面样进行元素及化合物分析，11-13层和15-17层的锌含量和碱金属含量较高。
锌和碱金属对冷却壁有化学侵蚀的危害，其生成的低熔点化合物对高炉顺行不利。
应当严格控制燃料和铁矿石的锌含量和碱金属含量，从源头上减少对冷却壁的化学侵蚀。
（3）由铸铁冷却壁试样的拉伸实验结果可知，冷却壁试样的抗拉强度（与没有经历生产的球墨铸铁相比）明显变小，且距离热面越近的试样，抗拉强度越小。
炉内的高温削弱了冷却壁的力学性能。
关键词：高炉；铸铁冷却壁；破损调查；破损机理分析1我国铜冷却壁的应用我国钢铁厂在2000年之前多采用铸铁冷却壁。
2002年，攀钢首次在高炉中安装了两段铜冷却壁[18]。
由于并无铜冷却壁的生产经验，攀钢只能自己摸索出合理的操作炉型和操作方法以维持炉况稳定。
经过十几年的研究、发展、改进，目前我国自主制造的部分铜冷却壁在各种技术数据上已达到甚至超过了国外产品的水准，但有些铜冷却壁仍然不能独立自主生产，依赖国外进口。
铜冷却壁在实际生产中的广泛应用为我国高炉冷却壁寿命的大幅延长做出了巨大贡献。
1.1铜冷却壁的优点及优势（1）导热性能好。
铸铁的导热系数仅有40×1.163W/(m∙℃)。
而铜的导热系数高达400W/(m∙℃)。
由此可见，铜的导热性能为铸铁的10倍左右。
所以，铜冷却壁热面与水管表面的温差很低，在实际生产中可控制在20℃以内。
高炉铜冷却壁破损的原因分析与防治
高炉铜冷却壁破损的原因分析与防治简介：高炉是冶金工业中最重要的设备之一，其内部温度高达1500℃以上，铜冷却壁是高炉内部的重要部件，用于冷却炉壳和炉渣，并承担炉体结构的支撑。
但是，在高炉的长期运行过程中，铜冷却壁易于受到高温、低温循环、冲击氧化等因素的影响，导致破损、龟裂、剥落等问题的出现，严重影响高炉的正常使用和生产效率。
本文将从破损的原因和防治措施两个方面，对高炉铜冷却壁破损的问题进行深入分析，旨在为高炉的运行维护提供有益的指导和参考。
1.高温氧化高炉运行时，铜冷却壁处于高温环境中，其表面易被高温氧化，形成氧化层。
不仅会使铜冷却壁表面光洁度降低，还会增加其表面粗糙度，从而使其在高温和冷却循环时发生应力效应，加快焊缝、裂纹等破损问题的出现。
2.冲击和振动高炉生产过程中，炉渣和废气等在铜冷却壁表面冲击和摩擦，同时由于高炉本身的振动和传感器的振动，都会造成铜冷却壁的破损问题，尤其是在焦炭振动大的情况下，更容易对铜冷却壁造成破坏。
3.低温循环高炉中在铜冷却壁内部通过循环水来降低温度，但是这个温度调节不能过于频繁，水温过低会导致铜冷却壁出现裂纹或者破坏，这是因为高温和低温循环对铜的热胀冷缩有很大的影响，常见的破损问题就是因为温度的改变造成的。
4.热载荷高炉的运转过程中，烟气、高温熔渣等会对铜冷却壁造成很大的冲击，同时在产生冲击的同时，还会伴随着大量的热载荷,极大地按照了冷却壁的承载能力，长时间的高温作用下，容易造成铜冷却壁变形甚至失去原有的力学性能，出现裂纹破损等问题。
1.加强涂层处理为了使铜冷却壁具有出色的抗氧化和安全性能，一般在铜冷却壁表面喷涂特殊的涂层，以充分提高其表面光洁度和耐磨性，抵御氧化和腐蚀。
建议在涂层设计方案的选定阶段，需要充分考虑涂层的抗冲击性和耐蚀性，同时加强表面清洗，以减少铜冷却壁在运行过程中出现的破损问题。
为了降低铜冷却壁受振动和冲击的影响，在生产过程中，需要采用合适的振动衰减装置或冲击吸收垫，以减少铜冷却壁受冲击和振动的影响，可以有效地避免其破损。
高炉冷却设备破损机理分析及预防措施
高炉冷却设备关系到高炉的正常生产及炉役寿命。
一般要求冷却设备要有足够的冷却强度以保护砖衬和炉壳，同时，部分冷却设备还有支撑内衬，形成工作内型的作用。
所以，冷却设备一旦损坏，将严重危及高炉生产。
由于冷却设备不可替代的作用，研究冷却设备的破损原因，寻找有效的防护措施是高炉安全生产以及高炉长寿的必要保证。
作者从几个方面探讨了日照钢铁公司冷却设备损坏的原因及应该采取的预防措施，制定相应标准。
1冷却壁破损原因及预防措施高炉耐火材料是直接接触炉料、煤气或者铁水炉渣的，在不同的部位，要求拥有不同的抗侵蚀机理，其质量好坏和选型正确与否，直接关系到内衬的寿命及冷却设备的寿命。
如日照钢铁公司1～4号高炉的炉底、炉缸所用耐火材料为小炭块加陶瓷杯，从选型上就劣于大炭砖加陶瓷杯。
7～10号高炉虽然选用了大炭砖加陶瓷杯的形式，但由于所用耐火材料材质较差，高炉开炉不久就出现了炉底、炉缸温度高的现象，进而威胁冷却设备。
而11—14号高炉吸取以前高炉的经验教训，则选用了国内较好的炭砖和陶瓷杯，开炉生产至今，炉衬温度稳定，冷却设备水温差正常。
因此，高炉从设计之初就应该考虑采用优质的耐火材料，这是冷却设备寿命延长，高炉长寿的先天条件之一。
选用优质耐火材料后，砌筑质量也非常重要，特别是高炉的內型尺寸要严格按照工艺要求。
如1号高炉在砌筑时，由于风口中心与高炉炉顶中心的偏差超过设计范围，在投入生产以后的操作中，高炉长期偏料，操作非常困难，装料制度被迫采取发展边缘气流方针，由于煤气流的强烈冲刷，炉衬很快被侵蚀，冷却设备随后逐步损坏，虽然经过几次喷补造衬来弥补，但效果不佳，最后被迫于采取中修的办法重新砌筑砖衬来纠正炉型。
其次，冷却壁缝隙处理要得当，若冷却壁与炉壳之间有缝隙存在（高炉砌筑结束后灌浆不饱满所致，一般要求烘炉后、开炉前进行二次灌浆），煤气就会从填充缝穿过，使冷却壁由原来的单面受热变成双面受热，使冷却壁寿命大大缩短。
所以，在施工过程中要严把质量关，特别是主要工艺参数如：风口中心、高炉中心、炉顶中心等绝对不能超过工艺要求，一般业内有“砌筑出中心，操作出炉型”的说法。
关于1号高炉冷却壁过早损坏原因分析报告2
For personal use only in study and research; notfor commercial use关于1号高炉冷却壁过早损坏原因分析及预防处理措施报告一、For personal use only in study and research; not for commercial use 二、三、初步设计及建设、运行情况1、初步设计宁波钢铁有限公司1#高炉设计炉容2500M3，30个风口，冷却结构为全冷却壁，共15段冷却壁。
风口带为第四段冷却壁，共30块，冷却壁本体材质为球墨铸铁。
初步设计联合软水密闭循环系统总循环水量3740m3/h，其中冷却壁直冷管3168m3/h，单支管流量18m3/h，流速1.56m/s；炉底水冷管及背部蛇形管流量572m3/h，炉底水冷管单支管流量35.75m3/h，背部蛇形管流量13m3/h。
2、For personal use only in study and research; not for commercial use3、4、建设情况1#高炉于2003年4月破土动工，2004年5月停工（停工前冷却壁均安装到位），2006年7月复工建设。
风口带冷却壁（第四段）由鞍钢机总制造。
冷却壁按照检验规范出厂前进行水压试验、到现场后水压试验、安装完毕后又逐块进行了水压试验，包括系统整体水压试验及酸洗后水压试验，共进行了五次水压试验，均保压正常。
5、运行情况1#高炉于2007年4月30日点火投产。
投产时考虑到设计薄炉衬特点及快速达产要求，将软水密闭系统循环水量加大5%，增加至3960m3/h，直冷管流量控制在3344m3/h，单支管流量19m3/h，流速1.64m/s，炉底水冷管及背部蛇形管流量616m3/h，炉底水冷管单支管流量38.5m3/h，背部蛇形管流量14m3/h。
投产后运行良好，进出水温差合适，热流强度在控制范围内。
2007年6月22日因地区电网改造被迫降料线停炉，停炉后观察内衬基本完整（铜冷却壁喷涂内衬有局部脱落），且无粘结现象。
高炉铜冷却壁破损的原因分析与防治
高炉铜冷却壁破损的原因分析与防治高炉是冶炼铁和炼钢的重要设备，而高炉铜冷却壁作为高炉内部的重要零部件，承担着冷却炉料和空气的作用，有着至关重要的作用。
在高炉正常运行过程中，铜冷却壁破损问题一直存在。
本文将从原因分析和防治措施两个方面进行阐述。
一、原因分析（一）原材料的选用高炉铜冷却壁一般采用无氧铜作为主要原料。
如果使用的无氧铜含有过高的杂质，或者成分不合格，就会影响到冷却壁的使用寿命。
如果原材料的熔炼温度不够高，会导致铜冷却壁的晶粒粗大，降低了材料的韧性和强度，使得冷却壁容易出现开裂和脱落。
（二）冷却壁的设计和制造工艺高炉铜冷却壁的设计和制造工艺直接影响到其使用寿命。
如果设计不合理或者制造工艺不到位，就会导致冷却壁存在裂纹、气孔、夹渣等缺陷，从而影响到冷却壁的整体性能。
（三）高炉操作参数的管理高炉的操作参数直接影响到冷却壁的使用寿命，主要包括高炉操作温度、气体流量、炉料质量等。
如果操作参数设置不合理，可能会导致冷却壁过热、气体侵蚀、炉料侵蚀等问题，从而加速冷却壁的破损。
（四）工作环境的影响高炉内部的工作环境也会对冷却壁的破损产生影响。
高炉内部存在有害气体、金属水蒸气等，会加速冷却壁的氧化腐蚀，从而缩短其使用寿命。
二、防治措施为了提高高炉铜冷却壁的使用寿命，应当选用优质的无氧铜作为原材料，并对原材料进行严格的质量把关，确保铜冷却壁的主要成分和杂质含量符合要求。
在冷却壁的设计和制造工艺中，应当采用先进的工艺技术和设备，确保其表面光洁度和内部质量达到标准要求。
对冷却壁进行严格的质量检验，确保没有裂纹、气孔、夹渣等缺陷。
对高炉的操作参数进行合理设置和调控，避免过高的温度、过大的气体流量等因素对冷却壁造成损害。
适时对冷却壁进行冷却和清理，防止炉料残渣的侵蚀。
高炉铜冷却壁破损问题是高炉运行中不可避免的。
但是通过对原因进行分析，并采取相应的防治措施，可以有效地延长铜冷却壁的使用寿命，减少破损对高炉运行的影响。
冷却壁破损原因
冷却壁破损原因
冷却壁破损可能由多种原因引起。
以下是一些常见的原因：
1. 热应力：冷却壁在运行时承受着高温条件。
由于温度的变化和热量的扩散，
冷却壁可能会产生热应力。
长时间的热应力可能导致冷却壁的破损或开裂。
2. 冷却介质问题：冷却壁的冷却效果取决于冷却介质的流量和温度。
如果冷却
介质的流量不足或温度过高，冷却壁可能会过热并破损。
3. 腐蚀：一些工作环境中可能存在腐蚀性气体或化学物质。
长期暴露在这些腐
蚀性物质中的冷却壁可能会受到腐蚀而破损。
4. 异物侵入：在工作环境中，杂质或颗粒物可能会进入冷却系统并沉积在冷却
壁上。
这些沉积物可能会导致冷却壁的损坏。
5. 设计或制造缺陷：如果冷却壁的设计或制造出现缺陷，例如强度不足或材料
质量问题，那么冷却壁可能会容易破损。
为了减少冷却壁破损的风险，需要采取一些预防措施，包括但不限于定期检查
冷却系统、保证冷却介质的质量和流量、避免腐蚀性环境、清理冷却系统中的杂质，并确保冷却壁的设计和制造符合标准。
如果发现冷却壁已经破损，应及时采取修复措施，确保系统正常运行，同时也
要查明破损原因，以避免类似问题再次发生。
请注意，为了确保安全，请始终在专业人士的指导下进行冷却壁的维修和更换。
高炉铜冷却壁破损的原因分析与防治
高炉铜冷却壁破损的原因分析与防治1. 引言1.1 破损问题的严重性高炉铜冷却壁在高炉生产中起着至关重要的作用，其破损问题的严重性不容忽视。
铜冷却壁是高炉内部冷却系统的重要组成部分，其破损会导致冷却效果下降，进而影响高炉的正常运行。
破损问题可能导致铜冷却壁漏水，不仅浪费了水资源，还可能造成设备损坏，增加了维修成本。
破损部位的温度升高，会导致高炉内部温度失控，甚至有可能引发火灾等严重事故。
加强对铜冷却壁破损问题的研究和防治措施的探讨，对保障高炉的安全运行和延长设备的使用寿命具有重要意义。
【200】1.2 破损问题的成因铜冷却壁在高炉中起着关键的冷却作用，但是由于工作环境的恶劣和长期使用，铜冷却壁容易出现破损问题。
导致铜冷却壁破损的主要原因包括以下几点：1. 热应力：高炉工作过程中，铜冷却壁受到严重的热应力，从而导致材料的热膨胀和收缩。
长期以来，热应力的积累会导致铜冷却壁出现开裂、变形等问题，最终引发破损。
2. 冷却水质量：铜冷却壁需要通过循环的冷却水来维持合适的温度，在一定程度上降低冷却壁的温度。
如果冷却水质量不达标，或者存在腐蚀性成分，会加速铜冷却壁的腐蚀速度，导致破损。
3. 金属疲劳：高炉运行中，铜冷却壁频繁经历温度变化和负载变化，会导致金属的疲劳破坏。
长期以来，金属疲劳会使铜冷却壁出现裂纹、脱落等现象，最终导致破损。
铜冷却壁破损的成因是多方面的，需要从热应力、冷却水质量、金属疲劳等方面进行全面分析和防范，以保证高炉的安全稳定运行。
【字数：263】1.3 本文的研究意义本文的研究意义在于深入探讨高炉铜冷却壁破损问题，分析其根本原因，为解决该问题提供可靠的理论依据。
高炉铜冷却壁作为高炉内部重要的冷却设备，其破损会直接影响高炉的正常运行和生产效率。
通过研究破损问题的严重性和成因，可以有效地制定防治措施和维修方法，提高冷却设备的使用寿命和稳定性。
本文还将介绍常见的破损修复材料和新型防护材料的研究进展，为高炉冷却设备的更新换代提供参考。
高炉铜冷却壁破损的原因分析与防治
高炉铜冷却壁破损的原因分析与防治高炉铜冷却壁是高炉的重要组件之一，其主要作用是冷却高炉内的铁水和渣，并维护高炉内的温度。
然而，在高炉冶炼生产中，铜冷却壁常常会出现破损的情况，这不仅会影响高炉的冶炼效率，还会给生产带来较大的安全隐患。
本文将针对高炉铜冷却壁破损的原因进行分析，并提出预防措施。
1、原材料含硫高铜冷却壁在工作时不可避免地与含有大量的硫的铁水接触，如果铁水中的硫含量过高，就会对铜冷却壁造成腐蚀作用，导致冷却壁破损。
2、冷却水温度过高冷却水的温度过高会导致铜冷却壁的热胀冷缩程度过大，使铜冷却壁出现破裂。
3、冷却水质量差如果冷却水中含有较多的杂质和氧化铁，这些物质会对铜冷却壁造成腐蚀和侵蚀，导致冷却壁出现破损。
此外，如果冷却水的pH值过低或过高，也会加速铜冷却壁的腐蚀速度。
4、炉壳开裂如果高炉炉壳出现开裂，铜冷却壁就会失去支撑，而且在铜冷却壁中流淌的铁水和渣会在壁面上挤压形成冷却堵塞，最终导致铜冷却壁破裂。
5、高炉操作失误高炉操作失误也是导致铜冷却壁破损的因素之一。
例如，如果高炉进料速度过快，铜冷却壁就会承受更大的热负荷，从而加速破损；又如，如果高炉倒铁流程不当，可能会使铁水喷到铜冷却壁上，造成局部过热，从而导致破损。
1、优化原料配比优化原料配比，降低铁水中的硫含量，可以有效地减轻铜冷却壁的腐蚀程度，延长其使用寿命。
严格控制冷却水的温度，避免铜冷却壁出现热胀冷缩现象，进而减少破损的风险。
改进冷却水的配制方法和合理选用防腐材料，可以有效地减少冷却水中的杂质和氧化铁，降低冷却水的pH值，减缓铜冷却壁的腐蚀速度。
4、定期检查高炉定期检查高炉内部情况，及时发现高炉炉壳的开裂情况，并采取相应措施加以修复，以减少破损的风险。
5、加强生产管理加强高炉生产管理，避免操作失误，定期对高炉运行情况进行监测和分析，发现异常情况及时处理，防止铜冷却壁破损。
三、结论高炉铜冷却壁是高炉冶炼生产中的重要组件之一，其破损会给高炉带来严重影响，因此需要我们采取一系列防治措施，从而延长铜冷却壁的使用寿命，保证高炉的运行稳定和生产效率。
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钢
铁
Iron and St eel
Vo l. 45, N o. 4 April 2010
高炉冷却壁损坏原因浅析
王计平
( 宁波钢铁有限公司炼铁厂, 浙江 宁波 315800)
摘 要: 根据宁波钢铁有限公司 1 号高炉第 4 段冷却壁过早损坏的 情况, 结合国内相关企业的类似情况, 分析了该 部位冷却壁过早损坏的原因, 提出了预防措施和 改进建议。 关键词: 高炉; 冷却壁; 漏水; 浇铸; 煤气流 中图分类号: T F 543 文献标志码 : A 文章编号: 0449 749X( 2010) 04 0098 03
图 2 冷却壁外型图 Fig. 2 Outside shape of cooling stave
1. 3 高炉外型设计不合理和耐材选型不当 宁钢 1 号高炉风口带炉壳上端有一个向炉内倾
斜 15!14∀ 的倾角, 这与高炉内型、煤气流流 动方向 是矛盾的。加上该段冷却壁上端过厚, 使得风口上 部砖衬相对减薄, 而该部位又选用了小块组合砖, 使 得该部位砖衬过早脱落。冷却壁上端暴露在炉内直 接与高温高速煤气流、渣铁熔融物接触, 从而造成冷 却壁上端被过早侵蚀、损坏。停炉后检查发现, 风口 中套以上砖衬全部脱落, 冷却壁上端侵蚀严重, 这一 情况完全验证了前期推断( 见图 3) 。 1. 4 冷却壁本体材质选用不当
3) 材质应选用导热性好、伸长率较低的低铬铸 铁生产冷却壁, 以消除球墨铸铁带来的不利影响。
4) 浇铸冷却壁时, 建议采取适量通氮气的保护 措施, 既防止管道内壁氧化, 又可冷却水冷管, 保证 水冷管在浇铸时不被损伤。
5) 改善原燃料条件, 主要是焦炭质量, 为高炉稳 产高产、炉内气流稳定提供必要条件; 加强水质管理, 保证提供合适的水质、水速以满足正常生产需求。
2 浇铸工艺不合理导致水冷管在浇铸 时受伤
冷却壁浇铸时, 虽然水冷管外部喷涂了 0. 2~ 0. 3m m 厚的防渗碳涂料, 并要求浇铸时采取管道内 部充氮气保护防氧化等措施, 但在该段冷却壁体积 大、浇铸时铁水热容量大的情况下, 仍难以保证在浇
10 0
钢铁
第 45 卷
图 4 冷却壁上端热面开裂 Fig. 4 Top cracks of cooling stave
3 焦炭质量不稳定和水质较差使冷却 壁过早损坏
宁钢 1 号高炉投产后, 由于全部为新建项目, 所 以各方面生产还存在一些问题。在原燃料条件不稳 定( 主要表现为焦炭质量不稳定) 条件下, 高炉强化 冶炼, 使得炉内渣皮凝结不稳定, 频繁出现渣皮脱落 现象, 冷却壁壁体温度经常大幅度波动, 这也是导致 宁钢 1 号高炉第 4 段冷却壁过早损坏的原因之一。
宁钢 1 号高炉第 4 段冷却壁本体材质选用球墨 铸铁。球墨铸铁虽然在伸长率等方面比其他铸铁有 一定的优越性, 但仍存 在一些缺陷, 体现在以 下几 点[ 1] :
1) 球墨铸铁的铸件表面伸长率为 20% , 而中心 只有 6% ~ 8% , 在高炉生产条件下容易使冷却壁产
图 3 停炉后冷却壁状况 Fig. 3 Conditions of cooling stave af ter blow off
在投产初期, 由于水质存在一定问题, 使得冷却 水管内出现不同程度的锈 蚀。软水具 有较强腐蚀 性, 由于初期缓蚀剂药剂量没有调整到合适指标, 对 冷却水管产生了一定程度的腐蚀, 使得冷却水管变 薄。而锈蚀产物粘结到管壁上, 又形成锈垢阻碍冷 却水及时带走壁体热量, 也是不利于冷却设备长寿 的因素之一。
6) 在操作上建议全部选用加长风口, 控制合适 风速, 选择适当开放中心、抑制边缘气流流动的装料 制度, 控制合理的煤气流初始分布, 稳定炉温, 稳定 压力, 避免下部气流不稳定造成渣皮频繁脱落。
参考文献:
[ 1] 张智敏, 王 东升. 钢 冷却 壁的 研制 及应 用 [ J ] . 炼铁, 2002, 21 ( 3) : 1.
水冷管损坏后, 又陆续发现第 4 段冷却壁 67、26、119、 32 号水冷管损坏, 截止 2008 年 11 月底, 第 4 段冷却 壁已经损坏 61 根水冷管, 于 2008 年 12 月 19 日空料 线停炉更换风口带冷却壁。通过调查国内同类型高 炉、同类型冷却壁使用情况来看, 武钢、安钢、济钢高 炉均出现过同样情况, 时间最短的为济钢 3 号高炉开 炉后不到 2 个月第 4 段冷却壁水冷管就发生损坏现 象。根据初期判断及停炉后检查情况来看, 认为第 4 段冷却壁过早损坏主要原因有以下几点。
宁波钢铁有限公司 1 号高炉设计炉容为 2500m3 , 30 个 风口, 冷 却结 构 为全 冷却 壁, 共 15 段, 风口带为第 4 段冷却壁, 共 30 块, 冷却壁本体材 质为球墨铸铁。1 号高炉于 2007 年 4 月 30 日点火 投产, 2007 年 6 月 21 日停炉, 2007 年 7 月 15 日二 次开炉。二 次开 炉后 生产 良好, 平均 利用 系数 近 2 3 t/ ( m3 d) , 最高达 2. 69 t / ( m3 d) , 冶炼 强度 为 1. 27 t / ( m3 d) 。2008 年 1 月 16 日发现第 4 段 冷却壁 90 号水冷管损坏。1 月 24 日高炉计划休风 后, 用内窥镜检查发现第 4 段冷却壁 90 号水冷管上 部第一个弯下侧面有一条长 15~ 20cm 的纵向裂缝, 随后采取冷却壁穿管修复技术处理。在发现第一根
[ 3] 黄诚, 宋波, 毛璟红, 等. 非均 质形核润 湿角数学 模型研究 [ J ] . 中国科学: E 辑. 2004, 34( 7) : 737
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( 上接第 33 页) 表面反应生成钙铝酸盐从而对 A l2 O3 夹杂变性。
3) 钙 铝酸 盐在 A l2 O 3 或 A l2 O 3 Mg O 表 面 生 成, 并不断向内部扩散最终形成成分均匀的( CaO) x ( Al2O3) y 夹杂, 且 ( CaO) x ( Al2O3) y 表面具 有一定 的硫容量, 在凝固 过程中溶 解在( CaO ) x ( A l2 O 3 ) y 中的硫会以 CaS 形式在其表面析出。
第4期
王计平: 高炉冷却壁损坏原因浅析
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热量只能通过水冷管吸收, 而这极易对水冷管的金 相组织造成破坏, 使其抗应力能力大大下降。 1. 2 冷却壁因平面面积过大而承受应力过大
宁钢 1 号高炉 第 4 段冷却壁设计外形 尺寸过 大, 平面面积过大( 见图 2) 。1 号高炉设 30 个风口, 风口带冷却壁也为 30 块。随着高炉冶炼技术的不 断进步, 高炉利用系数、冶炼强度不断提高, 冷却壁 所承受热负荷也有所提高, 其承受各种热应力也相 对增加。冷却壁面积过大, 导致其承受应力过大, 当 应力集中在某一部位时, 就容易造成壁体开裂, 甚至 拉伤水管。停炉后检查的结果也验证了这一点。
生裂纹; 2) 球墨铸铁中布满 0. 025~ 0. 15 mm 的球状石
墨被氧化后形成孔洞, 容易产生裂纹并加速扩展; 3) 球墨铸铁的线膨胀系数在 600 # 以下比较
平缓, 600 # 以上时急剧增 大。这就使 得冷却壁的 冷、热面伸长量不同, 从而产生较大应力, 促使冷却 壁开裂;
4) 球墨铸铁的抗热震次数( 抗热疲劳性能) 较 差。有试验表明, 在6 mm 试样厚度、通 20 # 水冷却 条件下, 当试样加热到 700 # , 反复 48 次后, 试样本 体即开始产生裂纹。
参考文献:
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铸时不损伤水冷管。而且现在一般冷却壁生产厂家 均采用在管道内壁喷涂防氧化材料或密封防氧化措 施, 这就更加影响了水冷管的散热。在宁钢 1 号高 炉第 4 段冷却壁浇铸时, 就发生连续 8 根冷却壁水 冷管熔穿的现象。2 号高炉第 4 段冷却壁浇铸时, 也发生 8 根冷却壁水冷管变形, 不能通过正常检验 木球的情况。在这种情况下, 如果冷却壁本体与水 冷管在浇铸时发生熔合, 那么一旦冷却壁本体发生 裂纹, 就极易拉裂水冷管。
4 预防冷却壁大面积损坏的几点建议
1) 高炉炉壳外形设计尽量与操作内型相适应, 风口带冷却壁上部适当减薄, 优化水管弯曲半径, 风 口中套上部选用大块组合砖, 便于冷却壁制造和生 产维护。
2) 设计时应减小冷却壁单体面积, 以降低浇铸 风险, 减小冷却壁单体承受的应力。建议风口带冷 却壁改为风口数的 2 倍, 炉缸增加一段冷却壁, 全炉 冷却壁增加为 16 段。
高炉生产要求炉缸部位耐材稳定、长寿。从球 墨铸铁的特性可以看出, 由于球墨铸铁有较好的延 伸性能, 在高炉生产条件下, 冷却壁本 体受热膨胀 后, 就对炉内砖衬产生一个推力, 从而破坏砖衬; 当 温度降低时, 又与砖衬之间形成气隙, 促使砖衬过早 脱落; 而球墨铸铁表面与中心伸长率的差异, 以及水 管处与表面的温差造成冷却壁热面产生裂纹, 也使 得冷却壁过早损坏( 见图 4) 。
Abstract: A cco rding to the ear lier destr uct ion of N o . 4 segment o f coo ling staves for N o. 1 blast furnace in N ing bo Iro n and Steel Cor p. L td. , combinatio n w ith t he similar situatio ns of relat ed enter pr ises at home, analy zing the cau ses and prov iding sugg est ions for pr evention of impr ov ing. Key words: blast fur nace; co oling stave; leakage; casting ; g as flo w