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高爐冷卻設(shè)備及結(jié)構(gòu)

2021-08-30 16:45:00

  高爐冷卻是形成保護(hù)性渣皮、鐵殼、石墨層的重要條件,它降低耐火爐襯本身的溫度,給以直接的保護(hù)。它還保護(hù)了爐殼等結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度。

  高爐用的冷卻介質(zhì)有:水、風(fēng)、汽水混合物。最普遍用的是水,它熱導(dǎo)率大,熱容量大,便于運(yùn)送,成本便宜。風(fēng)比水導(dǎo)熱性差,在熱流強(qiáng)度大時(shí)冷卻器易過(guò)熱,故多用在冷卻強(qiáng)度不太大的地方。使用風(fēng)冷的成本比水貴,但安全可靠,故高爐爐底多用空氣冷卻。用汽水混合物冷卻的優(yōu)點(diǎn)是,汽化潛熱較大,可以大量節(jié)省水,又可回收低壓蒸汽,在高爐上正在大量應(yīng)用。
  水冷設(shè)備有噴水冷卻、冷卻壁和冷卻水箱等專(zhuān)用冷卻設(shè)備,也有風(fēng)口、渣口、熱風(fēng)閥等專(zhuān)用設(shè)備的冷卻。
  噴水冷卻結(jié)構(gòu)輕便,簡(jiǎn)單易行,我國(guó)大中型高爐多作為備用冷卻手段,小高爐用的較多。國(guó)外在大中型高爐下部,有采用爐殼內(nèi)砌碳磚外噴水冷的,效果也不錯(cuò)?!銍娝字睆綖?8mm,噴射方向宜向上傾斜45°60°,爐腹的噴水還要設(shè)置數(shù)圈防濺板,其下緣距爐殼的縫隙不大于1015mm。
  冷卻壁是高爐冷卻系統(tǒng)重要的冷卻設(shè)備,它主要用在高爐爐身、爐腰、爐腹、爐缸等部位,它的使用效果、壽命長(zhǎng)短直接關(guān)系到高爐的正常生產(chǎn)及一代壽命。所以,各國(guó)普遍注重冷卻壁材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的改進(jìn)等工作,目的都是為了延校冷卻壁的使用壽命。
  冷卻壁是包在爐襯外面,用螺栓固定在爐殼上的壁形冷卻器。它用HT1533灰鑄鐵鑄入20號(hào)鋼的冷拔無(wú)縫鋼管,鋼管外徑為3444.5mm、壁厚4.56mm,做成中心間距為100200mm的蛇形管,一般鑄鐵保護(hù)層厚度為2530mm,所以光面冷卻壁的厚度通常為80110mm。水管的引出部分必須鑄入保護(hù)套管,并和爐殼焊接,以防開(kāi)爐后冷卻壁上脹把水管切斷。
  為了避免鑄造時(shí)高溫鐵水對(duì)鋼管滲碳而導(dǎo)致脆裂,要在管壁除銹后涂上石英粉涂層,再放入鑄型,鐵水溫度以降到1220℃以下再澆鑄為宜。對(duì)光板冷卻壁由于鑄鐵導(dǎo)熱性良好,水管不必布置過(guò)密。
  光板冷卻壁一般是用在爐缸部位,經(jīng)多數(shù)高爐使用驗(yàn)證,能夠滿(mǎn)足要求。
  鑲磚冷卻壁與光板冷卻壁比較,耐磨、耐沖刷,易于生成渣皮。一般鑲磚的面積約為50%左右,厚度150~230mm,過(guò)薄容易脫落,過(guò)厚則導(dǎo)致鑄鐵筋與鑄鐵板之間鑄造應(yīng)力太大而開(kāi)裂,且熱流一旦波動(dòng)時(shí)會(huì)燒壞鐵筋。鑲磚冷卻壁的熱工方面,鑄造筋的表面溫度是一個(gè)重要參數(shù),一般以不大于500℃為宜,熱流越大,鑲磚越厚,鑲磚面積越大,導(dǎo)致鑄鐵筋溫度升高而燒壞。日本對(duì)冷卻壁的研究開(kāi)發(fā)經(jīng)歷了第一代、第二代、第三代、第四代的過(guò)程。
  這種改進(jìn)對(duì)冷卻壁冷卻的較大爐子起了促進(jìn)作用。新日鐵從原始(第一代)的冷卻壁至第二代是增強(qiáng)角冷卻和強(qiáng)制水冷替代汽冷。新日鐵冷卻壁(第二代)作了如下改進(jìn):冷卻壁內(nèi)的水管彎曲半徑盡量縮小;使用鐵素體墨鑄鐵代替高鉻鑄鐵;鑲磚材質(zhì)由黏土磚改為高鋁磚;將支撐砌筑的“1”形部位用單獨(dú)系統(tǒng)的水管冷卻,經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用后,冷卻壁4個(gè)角部的損壞有所改善、但是上、下段冷卻壁間損壞仍較多。
  第三代冷卻壁的主要特點(diǎn)是:添加了一個(gè)短的耐火材料支撐凸臺(tái)和一個(gè)螺旋管底座,用來(lái)防止前管故障。同時(shí)增減了角部水管,增加了背部蛇形管,鑄在冷卻壁內(nèi)的耐火材料改為SiC質(zhì)。第四代把斜肋條從AB線(xiàn)到AC線(xiàn)延長(zhǎng)了220mm,用耐火材料就地澆鑄。
  我國(guó)寶鋼3號(hào)高爐除爐腹上部、爐腰和爐身下部4段冷卻壁由新日鐵制造以外,其余14段冷卻壁均由寶鋼設(shè)計(jì)和制造,從爐底至爐喉的18段冷卻壁按照不同區(qū)域的工作條件和工藝要求,采用了不同的結(jié)構(gòu)型式:
  1.爐底、爐缸砌筑了導(dǎo)熱性良好的碳磚,因此這部分的冷卻設(shè)備采用了高冷卻強(qiáng)度的新式橫型冷卻壁、鐵口冷卻壁、風(fēng)口冷卻壁。
  2.爐腹、爐腰和爐身中、下部熱負(fù)荷高、溫度波動(dòng)大、熱震劇烈、堿金屑侵蝕嚴(yán)重,是工作條件最殘酷的區(qū)域,所以采用了新日鐵第三代冷卻壁,在爐身中下部采用了帶凸臺(tái)的第三代和第四代冷卻壁。
  3.爐身上部砌體因受爐料的磨損以及裝料時(shí)溫度波動(dòng)而遭到損壞。因此,爐身上部也采用了冷卻壁。
  鑲磚冷卻壁用途多而廣,它是大多數(shù)高爐的主要冷卻部件。因此,它格外受到煉鐵工作者的高度重視,也隨之成為人們研究的主要內(nèi)容之一。
 

來(lái)源:冶金技術(shù)網(wǎng)

編輯:溫曉霞

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