1、2018年8月,全強(qiáng),主要內(nèi)容,1 概述,進(jìn)水管,出水管,螺栓孔,燕尾槽,壁體,定位銷(xiāo)孔,水通道,1978年德國(guó)MAN GHH與蒂森公司合作開(kāi)發(fā)高爐銅冷卻壁冷卻技術(shù)，歷經(jīng)10幾年的試驗(yàn)得到非常滿(mǎn)意的成果。1992年該項(xiàng)技術(shù)公布于世。 1999年2001年間，國(guó)內(nèi)武鋼、本鋼在大修高爐工程中相繼從PW公司引進(jìn)兩段銅冷卻壁用于爐身下部。,1）銅冷卻壁的發(fā)展,1 概述,使用銅冷卻壁的高爐實(shí)測(cè)結(jié)果已經(jīng)充分證實(shí)日常平均工作溫度僅為75-80，熱面溫度最高不會(huì)超過(guò)127，與鑄鐵冷卻壁比，其溫度趨勢(shì)記錄非常平穩(wěn)。 在壁體前能保持穩(wěn)定的渣皮。一旦渣皮脫落，銅冷卻壁的瞬間溫度反應(yīng)很快，達(dá)到再平衡的速度約為鑄鐵冷卻

2、壁的6倍。 由于壁體前渣皮穩(wěn)定，所以，銅冷卻壁的熱損失不到鑄鐵冷卻壁的一半；壁前也沒(méi)有必要采用昂貴的耐火材料。 據(jù)國(guó)外資料介紹軋制銅坯制作的銅冷卻壁在德國(guó)10年的使用經(jīng)驗(yàn)，10 年間最大磨損速率為0.3mm/年。,1 概述,2）銅冷卻壁在國(guó)外的使用經(jīng)驗(yàn),鑄鐵冷卻壁與銅冷卻壁溫度趨勢(shì)記錄比較圖,1 概述,1 概述,3) 銅冷卻壁在國(guó)內(nèi)的損壞情況,在我國(guó)，一部分高爐應(yīng)用銅冷卻壁出現(xiàn)了一些問(wèn)題，給高爐生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重影響。這些問(wèn)題的產(chǎn)生原因歸納起來(lái)大體有三類(lèi)：,國(guó)內(nèi)某高爐銅冷卻壁損壞圖,“冷卻強(qiáng)度嚴(yán)重不足”引起的局部區(qū)段大面積損壞 國(guó)內(nèi)銅冷卻壁高爐局部區(qū)段熱面大面積損壞的故障。下圖所示為其中2座高爐銅

3、冷卻壁損壞的照片。 這里所說(shuō)的“冷卻強(qiáng)度嚴(yán)重不足”，是因?yàn)闄z漏停水或人為減少冷卻水。,國(guó)內(nèi)某高爐銅冷卻壁損壞圖,1 概述,制造缺陷引起的損壞,銅冷卻壁水管焊縫出漏水。,國(guó)內(nèi)某高爐銅卻壁水管焊縫漏水,1 概述,1 概述,由于爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理引起的風(fēng)口區(qū)冷卻壁的損壞,1 概述,國(guó)內(nèi)某高爐銅冷卻壁損壞情況,1 概述,銅冷卻壁損壞情況小結(jié)： 1.冷卻不足(停水、減水)，渣皮脫落，爐料磨損損壞； （表現(xiàn)有磨損、熔化、變形等） 2.制造質(zhì)量不過(guò)關(guān)，水管焊接部位損壞； 3.設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理。 4.銅冷卻壁主要有三種結(jié)構(gòu)，即：軋制銅板加工、連鑄坯加工、鑄銅，幾種機(jī)構(gòu)都有損壞情況。,銅冷卻壁的損壞原因是復(fù)雜的，

4、與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、制造質(zhì)量、高爐操作等因素相關(guān)。 銅冷卻壁長(zhǎng)壽的核心是保證渣皮穩(wěn)定，不產(chǎn)生過(guò)厚渣皮！,主要內(nèi)容,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,背景：銅冷卻壁設(shè)計(jì)分工 銅冷卻壁的設(shè)計(jì)一般是，設(shè)計(jì)院只做基本設(shè)計(jì)，由制造廠做詳細(xì)設(shè)計(jì)，而且核心參數(shù)的確定也是由制造廠與設(shè)計(jì)院溝通確定，實(shí)際是制造廠確定。 因此，制造廠為了降低成本，對(duì)銅冷卻壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大幅優(yōu)化。,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,三種主要銅冷卻壁結(jié)構(gòu)： 軋制銅板加工、 連鑄坯加工、 鑄銅,目前國(guó)內(nèi)主要采用軋制銅板加工結(jié)構(gòu),銅冷卻壁設(shè)計(jì)厚度、燕尾槽深度 下表是國(guó)外高爐用銅冷卻壁的主要尺寸,來(lái)自：“高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)”-周傳典主編，P268,燕尾槽深：55 水道

5、直徑：55mm 面積：2374mm2,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,國(guó)內(nèi)銅冷卻壁典型設(shè)計(jì),面積：2828.3mm2,有槽厚度115， 無(wú)槽厚度75 燕尾槽40 孔徑38x86,見(jiàn)上圖 高度2000-2500，,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,國(guó)外某高爐銅冷卻壁,國(guó)內(nèi)高爐銅冷卻壁,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,問(wèn)題討論： 1.銅冷卻壁燕尾槽的作用？ 首先，看看冷卻壁設(shè)置燕尾槽的目的：無(wú)論是鑄鐵冷卻壁還是銅冷卻壁都設(shè)置了燕尾槽，為什么？這是因?yàn)檠辔膊劭梢院芎霉潭ㄨ偳叮〒v固）在其內(nèi)的耐火材料，而耐火材料可以與渣皮更好結(jié)合甚至燒結(jié)在一起，起到固定渣皮作用，這就相當(dāng)于渣皮的“根”。,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)

6、計(jì)探討,問(wèn)題討論： 2.銅冷卻壁燕尾槽多深合適？ 實(shí)踐證明銅冷卻壁的冷卻強(qiáng)度是過(guò)度的，前提條件； 燕尾槽內(nèi)耐材是相對(duì)牢固和穩(wěn)定的，因此，我們可以把肋和燕尾槽內(nèi)被固定的耐材看作是一體；其平均導(dǎo)熱系數(shù)隨著燕尾槽加深而變小，也就是說(shuō)，加深燕尾槽，在同樣冷卻水的情況下，冷卻強(qiáng)度變小；但是，渣皮的“根基”變得更牢固； 實(shí)際上，對(duì)于銅冷卻壁，我們要解決的問(wèn)題是：找到其合適的冷強(qiáng)度，即保證一定渣皮厚度，又不產(chǎn)生過(guò)厚渣皮； 因此，適當(dāng)加深燕尾槽深度應(yīng)是一種選擇。,燕尾槽深度,“根基”牢固,平均導(dǎo)熱系數(shù),從國(guó)外經(jīng)驗(yàn)看，建議銅冷卻壁燕尾槽深度應(yīng)大于55mm。鑲磚面積大于50%。,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,問(wèn)題討論：

7、 3.銅冷卻壁壁體厚度 銅冷卻壁壁體厚度（無(wú)槽）應(yīng)考慮加工需要以及工作狀態(tài)下抗變形的強(qiáng)度需求。對(duì)于國(guó)內(nèi)采用復(fù)合鉆孔形式，減小壁體厚度的結(jié)構(gòu)，在保證整體強(qiáng)度的情況下，應(yīng)該是一種很好的結(jié)構(gòu)。,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,問(wèn)題討論： 4.肋高可否不同高度，以增加渣皮支撐？ 銅冷卻壁鑲磚會(huì)很快磨損掉，但燕尾槽的鑲磚會(huì)存在較長(zhǎng)時(shí)間，因此，工作狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，燕尾內(nèi)的磚與肋的熱面是一平的，渣皮完全靠與鑲磚的粘附力“掛”在銅冷卻壁表面，當(dāng)渣皮過(guò)厚，重力以及爐料下降的摩擦力大于粘附力時(shí)，渣皮就會(huì)脫落。 是否可以將肋高做成不同高度，利用不同肋高起到支撐渣皮作用？ 需要研究，高多少合適？20-50？,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

8、探討,問(wèn)題討論： 5.冷卻水管焊接結(jié)構(gòu) 銅冷卻壁通常水管焊接結(jié)構(gòu)如圖。 水管與壁體只采用一道焊縫連接。及外側(cè)保護(hù)套。宜受損。,此處，建議采用加厚凸臺(tái)，并采用錐管螺紋與焊接雙連接結(jié)構(gòu)，保證連接強(qiáng)度。,主要內(nèi)容,3銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1.全覆蓋式鑲磚,2.半鑲磚，長(zhǎng)、短結(jié)構(gòu),3. 噴涂，無(wú)鑲磚,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,問(wèn)題討論： 1.方案一，采用全覆蓋結(jié)構(gòu)，與鑄鐵冷卻壁鑲磚形式相同。 但是，由于銅冷卻壁燕尾槽很小， 鑲磚塊很小，折角處存在應(yīng)力，在 工作狀態(tài)很快會(huì)磨平或斷裂。很快 形成平滑面，不利于掛渣。,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,問(wèn)題討論： 2.方案2，半鑲磚，長(zhǎng)、短結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)，雖然銅冷卻壁燕

9、尾槽未變， 但鑲磚塊是獨(dú)立而小，不存在應(yīng)力斷裂， 與銅冷卻壁本體很好成為一體，利于掛渣 和起到支撐渣皮作用。是一種很好結(jié)構(gòu)。,2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討,問(wèn)題討論： 3.方案3，采用噴涂，無(wú)鑲磚 這種結(jié)構(gòu)方式投資最低，與方案1鑲磚侵蝕掉 后一樣，形成平滑表面，對(duì)掛渣不利。,綜上所述，建議銅冷卻壁鑲磚采用方案2結(jié)構(gòu)。無(wú)論是投資還使用效果都比較好。,主要內(nèi)容,4銅冷卻布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì),1.銅冷卻壁布置 冷卻壁通常采用錯(cuò)縫布置，銅冷卻壁也延續(xù)了這種布置方式。但與鑄鐵冷卻壁弧形不同的是，銅冷卻壁是平板式，因此，上下層冷卻壁之間出現(xiàn)三角縫，下降入爐料對(duì)下層冷卻壁中間產(chǎn)生嚴(yán)重磨損。 為了消除或減小這種磨損，銅冷卻壁布置應(yīng)采用1/4錯(cuò)縫，二不應(yīng)采用半錯(cuò)縫。,4銅冷卻布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì),2.銅冷卻壁冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 爐體冷卻壁通常采用軟水一串到頂，但這樣對(duì)銅冷卻壁冷卻強(qiáng)度過(guò)大，因此，對(duì)于銅冷卻的冷卻可采用兩種做法：,1）銅冷卻壁單獨(dú)供水冷卻，這樣的有點(diǎn)是，可以調(diào)節(jié)銅冷卻壁的冷卻強(qiáng)度，缺點(diǎn)是水量大大增加，基本增加一倍。,2）采用增加環(huán)管方式，仍然是采用一串到頂方式，但在銅冷卻壁進(jìn)出處增加環(huán)管，并加旁通，可以調(diào)節(jié)銅冷壁水量，,主要內(nèi)容,5結(jié)束語(yǔ),1.國(guó)內(nèi)新建