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高炉冷却设备及结构

2021-08-30 16:45:00

  高炉冷却是形成保护性渣皮、铁壳、石墨层的重要条件,它降低耐火炉衬本身的温度,给以直接的保护。它还保护了炉壳等结构件的强度。

  高炉用的冷却介质有:水、风、汽水混合物。最普遍用的是水,它热导率大,热容量大,便于运送,成本便宜。风比水导热性差,在热流强度大时冷却器易过热,故多用在冷却强度不太大的地方。使用风冷的成本比水贵,但安全可靠,故高炉炉底多用空气冷却。用汽水混合物冷却的优点是,汽化潜热较大,可以大量节省水,又可回收低压蒸汽,在高炉上正在大量应用。
  水冷设备有喷水冷却、冷却壁和冷却水箱等专用冷却设备,也有风口、渣口、热风阀等专用设备的冷却。
  喷水冷却结构轻便,简单易行,我国大中型高炉多作为备用冷却手段,小高炉用的较多。国外在大中型高炉下部,有采用炉壳内砌碳砖外喷水冷的,效果也不错。—般喷水孔直径为58mm,喷射方向宜向上倾斜45°60°,炉腹的喷水还要设置数圈防溅板,其下缘距炉壳的缝隙不大于1015mm。
  冷却壁是高炉冷却系统重要的冷却设备,它主要用在高炉炉身、炉腰、炉腹、炉缸等部位,它的使用效果、寿命长短直接关系到高炉的正常生产及一代寿命。所以,各国普遍注重冷却壁材质的选择、结构的改进等工作,目的都是为了延校冷却壁的使用寿命。
  冷却壁是包在炉衬外面,用螺栓固定在炉壳上的壁形冷却器。它用HT1533灰铸铁铸入20号钢的冷拔无缝钢管,钢管外径为3444.5mm、壁厚4.56mm,做成中心间距为100200mm的蛇形管,一般铸铁保护层厚度为2530mm,所以光面冷却壁的厚度通常为80110mm。水管的引出部分必须铸入保护套管,并和炉壳焊接,以防开炉后冷却壁上胀把水管切断。
  为了避免铸造时高温铁水对钢管渗碳而导致脆裂,要在管壁除锈后涂上石英粉涂层,再放入铸型,铁水温度以降到1220℃以下再浇铸为宜。对光板冷却壁由于铸铁导热性良好,水管不必布置过密。
  光板冷却壁一般是用在炉缸部位,经多数高炉使用验证,能够满足要求。
  镶砖冷却壁与光板冷却壁比较,耐磨、耐冲刷,易于生成渣皮。一般镶砖的面积约为50%左右,厚度150~230mm,过薄容易脱落,过厚则导致铸铁筋与铸铁板之间铸造应力太大而开裂,且热流一旦波动时会烧坏铁筋。镶砖冷却壁的热工方面,铸造筋的表面温度是一个重要参数,一般以不大于500℃为宜,热流越大,镶砖越厚,镶砖面积越大,导致铸铁筋温度升高而烧坏。日本对冷却壁的研究开发经历了第一代、第二代、第三代、第四代的过程。
  这种改进对冷却壁冷却的较大炉子起了促进作用。新日铁从原始(第一代)的冷却壁至第二代是增强角冷却和强制水冷替代汽冷。新日铁冷却壁(第二代)作了如下改进:冷却壁内的水管弯曲半径尽量缩小;使用铁素体墨铸铁代替高铬铸铁;镶砖材质由黏土砖改为高铝砖;将支撑砌筑的“1”形部位用单独系统的水管冷却,经过实际应用后,冷却壁4个角部的损坏有所改善、但是上、下段冷却壁间损坏仍较多。
  第三代冷却壁的主要特点是:添加了一个短的耐火材料支撑凸台和一个螺旋管底座,用来防止前管故障。同时增减了角部水管,增加了背部蛇形管,铸在冷却壁内的耐火材料改为SiC质。第四代把斜肋条从AB线到AC线延长了220mm,用耐火材料就地浇铸。
  我国宝钢3号高炉除炉腹上部、炉腰和炉身下部4段冷却壁由新日铁制造以外,其余14段冷却壁均由宝钢设计和制造,从炉底至炉喉的18段冷却壁按照不同区域的工作条件和工艺要求,采用了不同的结构型式:
  1.炉底、炉缸砌筑了导热性良好的碳砖,因此这部分的冷却设备采用了高冷却强度的新式横型冷却壁、铁口冷却壁、风口冷却壁。
  2.炉腹、炉腰和炉身中、下部热负荷高、温度波动大、热震剧烈、碱金屑侵蚀严重,是工作条件最残酷的区域,所以采用了新日铁第三代冷却壁,在炉身中下部采用了带凸台的第三代和第四代冷却壁。
  3.炉身上部砌体因受炉料的磨损以及装料时温度波动而遭到损坏。因此,炉身上部也采用了冷却壁。
  镶砖冷却壁用途多而广,它是大多数高炉的主要冷却部件。因此,它格外受到炼铁工作者的高度重视,也随之成为人们研究的主要内容之一。
 

来源:冶金技术网

编辑:温晓霞

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