高炉长寿低成本冷却系统的选用与维护新技术

任建飞

摘 要：本文对高炉长寿低成本冷却系统的选用与维护新技术进行了分析和概述，希望能够对高炉炼铁的发展提供一定的参考和借鉴。

关键词：高炉炼铁;长寿;低成本;冷却系统;维护技术

高炉炼铁是目前最重要的炼铁方式，这种方式生产出的铁量占铁总产量的90%以上，这与高炉炼铁的高效益和低能耗等特点密不可分。因此国家比较重视高炉系统的建设。在高炉系统的建设过程中，高炉冷却系统的选择与维护的新技术对于高炉的使用寿命以及运行成本来说具有重要意义。

1 高炉长寿低成本冷却系统的基本概述

长寿低成本高炉的冷却系统主要包括冷却水至的循环方式选择以及冷却器质量和材料的选择这两部分。在选用的时候需要充分结合实际情况和需求。目前我国使用的高炉冷却循环水的循环方式主要有开路冷却水、预处理循环水、软水密闭、纯水密闭循环这四种形式。而使用的冷却壁材料大多数铁基材质，这种冷却壁的特点是具有较好的抗拉强度和延伸率，同时具有很好的导热性能，能够符号实际的工作需要。对于高炉冷却系统来说，使用寿命是影响运行的最红要因素，因此在选择高炉冷却系统的时候需要首先对不同材质冷却壁服役过程当中使用不同的水质和水循环方式对系统造成的破损情况进行分析，同时还需要对冷却壁当中水管的结垢机理以及水垢去除机制进行亚牛。只有对高炉的长寿系统做好综合性的分析才能在高炉的设计、生产、使用、维护扥各个环节当中确保高炉的使用寿命和高效的作用机制。

2 对高炉冷却壁力学性能蜕变特点的对比

经过试验对同一种高炉服役前后的常用材质的冷却壁进行比较，高炉服役之后铁基材质冷却壁的力学性能会发生很大的改变，其中ZG冷却壁的蜕变程度最小，说明这种材质的冷却壁在实际使用过程中抗热冲击性能最好。在这五种材质当中，钢铜冷却壁在服役之后表现出来的力学性能最好。除了平均抗拉强度较高、延伸率较好之外，同时还在产生热疲劳和热应力之后没有产生热面微裂缝和裂缝。与此同时，铜材质的导热性能和延展性能都是最好的。

3 冷却壁当中水管内部水垢形成机理分析

冷却壁内部直接与水接触，因此在运行过程中容易产生水垢，长此以往可能会造成水管的堵塞。与此同时，长期处于结垢状态下的冷却壁还会出现快速破损的情况狂，水垢会导致冷却壁的导热系数西江，从而降低冷却壁的传热效果，造成冷却壁温度升高。

经过研究发现，无论是使用什么样的水质在冷却壁内进行循环，经过一代服役之后，在冷却壁的水管内部都会形成水垢，这是不可避免的情况。经过对水垢的进一步研究发现，这些水垢并非常见的钙镁离子，而主要是铁氧化物。水垢形成的機理主要是钢制水管长期与冷却水进行接触而发生了电化学反应生成了铁氧化物。这一发现为高炉冷却壁内水垢的清除提供了新的思路和方法。

4 高炉生产过程中冷却壁破损的原因为维护技术

经过笔者的实际工作经验以及对国内钢铁企业高炉进行调查研究，对高炉冷却壁生产过程中的破损原因进行了分析，现将不同时期的冷却壁破损现象、性质和原因进行总结。在进行维护的时候，需要根据不同的情况来选择不同的维护技术。在生产过程中可以通过消除铸造内应力来控制。而第六种和第七种情况是由于管内结垢和渗碳造成的，这虽然控制起来比较困难，但是仍然可以通过一定的措施进行控制。而剩下的四种与冷却壁的工况有关，因此属于不可控的。

5 高炉长寿低成本冷却系统的选用

经过综合探究，对常用的五种冷却壁进行探究，从而对其综合性能进行对比，经过分析可以看出，耐热铸铁材质的冷却壁的导热性能和经济效能与铸钢材料大体相近，但是它的力学性能较差。者通过对冷却壁的开裂实验以及对服役之后冷却壁的拉伸强度和延伸度进行测试之后得出的精伦。对于铜材质的冷却壁来说，各种力学性质的指标并不突出，但是它的导热性能比较好，这可以使高炉冷却壁再加工的过程当中热面温度保持在较低的水平，有利于渣皮的形成，同时可以避免冷却壁经过长时间煅烧之后出现损坏的情况。因此从综合性能的角度出发，铜材质是最优秀的。但是铜材质的缺点自语单位制作成本较高，在这五种材料当中是最高的，是灰铸铁材料的近16倍，在实际的使用过程中会导致高炉的投资过大。与此同时，在进行维修的时候还需要二次投资。及时考虑到铜冷却壁服役之后可以实现材料的重复利用，与其他材料相比加工费用也比较高。因此在选用铜材料的时候，企业要根据自身的经济状况来决定。高炉新建或者休整之后冷却水的水质和循环的方式确定的条件下，冷却壁长寿的技术主要是消除内应力的讴歌难以、对于热应力强度的监控和诊断以及对冷却壁内部水管水垢清除的技术等。除此之外，在高炉建造的过程当中，虽然软水和纯净水循环冷却系统水垢产生的量比较少，但是由于管理和成本费用较高，因此通常建议使用预处理水循环冷却系统。

总的来说，根据本文的分析与探究，对于高炉长寿低成本冷却系统来说，最理想的材料的铜质，它的力导热性能、易加工性能和抗结垢性能都是最好的，但是也存在经济性能较低的不足。对于水循环冷却系统推荐预处理系统，可以为企业带来更高的经济效益。最后，在选择维护技术的时候，需要结合实际情况，对于可控因素进行维护。

参考文献：

[1]胡源申，张文明，岳海峰.铁基材质高炉冷却壁的解剖研究与长寿应用[A].中国金属学会.2014年全国炼铁生产技术会暨炼铁学术年会文集（下）[C].中国金属学会，2014：7.