CN105177203A - 一种高炉的冷却壁及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高炉的冷却壁及其制造方法，其中，高炉的冷却壁包括：竖直并排设置的多个冷却管和包覆于多个冷却管外部的本体，各冷却管的进液端和出液端均延伸出本体，本体由铸钢导热体和铜导热体组合而成，铸钢导热体至少包覆于各冷却管背向高炉的炉腔一侧，铜导热体包覆于各冷却管朝向高炉的炉腔一侧的一部分。本发明提供的高炉的冷却壁将铸钢材质机械强度高和铜材质冷却效果好的优点集于一体，从而延长了冷却壁的工作寿命，进而延长了高炉的使用寿命，满足了高炉对冷却壁的冷却性能和机械性能的双重要求；且与铸钢或铜冷却壁相比，具有很高的性价比。

Description

一种高炉的冷却壁及其制造方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，特别涉及一种高炉的冷却壁及其制造方法。

背景技术

冷却壁是高炉本体的重要设备，其主要功能是保护高炉炉壳的结构性和密闭性，从而使得高炉的炉壳能够在高压、高温及强腐蚀的条件下进行生产。完整的冷却壁又是构成和稳定高炉炉体内型的主要依靠，对高炉能否顺行、高效及低耗生产起着十分重要的作用，高炉在生产过程中对冷却壁的性能要求主要有以下几个方面：

1、有充足的冷却能力，能够把炉内传递给它的热量通过冷却水带走；

2、能够在其工作热面形成渣皮保护层，充当工作衬，抵抗热流冲击；

3、能够在较高的温度下工作，并承受较大的热应力及具有较强的抗变形能力；也就是说，高炉的冷却壁要同时具备充足的冷却能力和良好的机械性能，才能更好的满足高炉生产的需要。

目前，高炉主要使用三种材质的冷却壁：铸铁冷却壁，铸钢冷却壁以及铜冷却壁。上述三种冷却壁的机械性能排名是：铸钢>铸铁>铜，冷却能力排名是：铜>铸钢>铸铁。但是，对于机械性能较好的铸钢冷却壁，由于其壁体材质的导热系数低，冷却效果差，在炉体高热负荷区域(炉腹、炉腰及炉身下部)挂渣能力差，渣皮不能稳定存在，导致其热面温度高于其安全使用温度，造成壁体开裂，水管漏水等问题，不能满足长寿高炉的要求。而对于冷却性能较好的铜冷却壁，其壁体材质的导热性能优良，冷却能力强，能够在炉体高热负荷区域形成稳定的渣皮，且在渣皮脱落后也能迅速重建。但近年来，仍有不少高炉的铜冷却壁出现大面积损坏而被迫中修，分析其原因主要有以下两点：一是铜冷却壁对高炉边缘气流的变化十分敏感，一旦出现边缘气流过剩，渣皮脱落，铜冷却壁的热负荷立刻增大，且在铜冷却壁热面裸露后，长时期边缘气流旺盛，则很容易被烧坏；二是铜冷却壁的机械性能较差，不抗磨，易产生变形，水管开焊等问题，且当其表面镶砖被侵蚀后，其热面禁不住焦炭和未熔矿石的磨损，造成因磨漏冷却水通道而导致铜冷却壁损坏。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具备良好的冷却性能和机械性能，能够延长使用寿命的高炉的冷却壁。

本发明的另一个目的是提供一种用于制造上述高炉的冷却壁的制造方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种高炉的冷却壁，其包括：竖直并排设置的多个冷却管和包覆于多个所述冷却管外部的本体，各所述冷却管的进液端和出液端均延伸出所述本体，所述本体由铸钢导热体和铜导热体组合而成，所述铸钢导热体至少包覆于各所述冷却管背向所述高炉的炉腔一侧，所述铜导热体包覆于各所述冷却管朝向所述高炉的炉腔一侧的一部分。

如上所述的高炉的冷却壁，其中，所述铜导热体包括多条横向间隔设置的铜导热条。

如上所述的高炉的冷却壁，其中，所述冷却管为含铜合金管。

如上所述的高炉的冷却壁，其中，在所述本体朝向所述高炉炉腔的表面上设有耐火层，所述耐火层包括：设在所述铸钢导热体朝向所述高炉炉腔的表面上的耐火砖；设在所述铜导热体朝向所述高炉炉腔的表面上的耐火涂料层或耐火浇注料层。

如上所述的高炉的冷却壁，其中，所述铸钢导热体朝向所述高炉炉腔的表面沿横向间隔设有多个燕尾槽，所述耐火砖上设有与所述燕尾槽相配合的凸起，所述耐火砖通过所述凸起与所述燕尾槽的配合连接于所述铸钢导热体上。

如上所述的高炉的冷却壁，其中，在所述本体与各所述冷却管的所述进液端和所述出液端的接合处设有保护管。

如上所述的高炉的冷却壁，其中，在所述本体的上端端面上设有吊环。

本发明还提供了一种高炉的冷却壁的制造方法，其包括以下步骤：

将多个冷却管竖直并排放置在模具中，各所述冷却管的进液端和出液端均伸出所述模具；

向模具中浇注铸钢溶液，所述铸钢溶液至少包覆于各所述冷却管背向所述高炉的炉腔一侧形成铸钢导热体，并预留出浇注铜熔液的空间；

向预留空间内浇注所述铜溶液，所述铜溶液包覆于各所述冷却管朝向所述高炉的炉腔一侧的一部分形成铜导热体，所述铜导热体与所述铸钢导热体组合形成本体包覆于多个所述冷却管外部。

如上所述的高炉的冷却壁的制造方法，其中，在向预留空间内浇注所述铜溶液时，所述铜溶液横向间隔包覆于各所述冷却管朝向所述高炉的炉腔一侧形成由多条铜导热条构成的所述铜导热体。

如上所述的高炉的冷却壁的制造方法，其中，在多个所述冷却管外部包覆本体后，所述高炉的冷却壁的制造方法还包括以下步骤：

在所述铸钢导热体朝向所述高炉炉腔的表面上镶嵌耐火砖；

在所述铜导热体朝向所述高炉炉腔的表面上喷涂耐火涂料或浇注耐火浇注料，所述耐火涂料或所述耐火浇注料与所述耐火砖相接合形成耐火层。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的高炉的冷却壁，通过在各冷却管朝向炉体高热负荷区域的一部分包覆铜导热体，其余部位包覆铸钢导热体，利用铜材质具有导热性能优良，冷却能力强，能够在炉体高热负荷区域形成稳定的渣皮，且在渣皮脱落后也能迅速重建等优点，以及铸钢材质机械强度高的优点，使得冷却壁不仅具有较强的抗变形能力，而且导热性能好，冷却能力强，并能够有效抵抗热流冲击，简而言之，本发明提供的高炉的冷却壁将铸钢材质机械强度高和铜材质冷却效果好的优点集于一体，从而延长了冷却壁的工作寿命，进而延长了高炉的使用寿命，满足了高炉对冷却壁的冷却性能和机械性能的双重要求，且与铸钢或铜冷却壁相比，具有很高的性价比。此外，采用本发明提供的高炉的冷却壁的制造方法制成的冷却壁具有上述高炉的冷却壁的全部优点。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是根据本发明一实施例提供的高炉的冷却壁的主视结构示意图；

图2是图1所示的高炉的冷却壁去除耐火层后的侧视结构示意图。

附图标号说明：

1-冷却管；2-本体；21-铸钢导热体；211-燕尾槽；22-铜导热条；3-耐火层；31-耐火砖；32-耐火涂料层；4-保护管；5吊环。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

需要说明的是，在图1和图2中为清楚地显示出各冷却管与铸钢导热体及铜导热体之间的连接关系，将各冷却管使用虚线绘出。

如图1和图2所示，本发明提供了一种高炉的冷却壁，其包括：竖直并排设置的多个冷却管1和包覆于多个冷却管1外部的本体2，各冷却管1的进液端和出液端均延伸出本体2，本体2由铸钢导热体21和铜导热体组合而成，铸钢导热体21至少包覆于各冷却管1背向高炉的炉腔一侧，为了保证冷却壁的冷却效率，铜导热体包覆于各冷却管1朝向高炉的炉腔一侧的一部分。具体来说，在各冷却管1朝向炉体高热负荷区域(炉腔)的一部分包覆铜导热体，其余部位包覆铸钢导热体21，利用铜材质具有导热性能优良，冷却能力强，能够在炉体高热负荷区域形成稳定的渣皮，且在渣皮脱落后也能迅速重建等优点，以及铸钢材质机械强度高的优点，使得冷却壁不仅具有较强的抗变形能力，而且导热性能好，冷却能力强，并能够有效抵抗热流冲击，既解决了采用单一的铸钢导热体21包覆于各冷却管1的外部时，导致的铸钢导热体21朝向炉腔侧的温度高于其安全使用温度，造成壁体开裂，水管漏水等问题，又克服了采用单一的铜导热体包覆于各冷却管1的外壁时，因铜材质的机械性能差，造成的铜冷却壁易损坏、寿命短的缺陷，从而延长了冷却壁的工作寿命，进而延长了高炉的使用寿命，使得本发明提供的高炉的冷却壁满足了高炉对冷却壁冷却和机械性能的双重要求，此外，本发明的高炉的冷却壁为单进单出的水管结构，无需增加炉壳水管开孔，且安装方式无任何改变。

可选地，冷却管1为含铜合金管，其中，含铜合金管为含铜量为0.15％-0.3％的合金管，此为现有技术，含铜合金管具有良好的导热性，从而能够进一步改善冷却壁的冷却效果，当然，冷却管也可以是具有良好导热性的厚壁钢管，其同样具有改善冷却壁的冷却效果的作用。

进一步地，如图1所示，在本体2朝向高炉炉腔的表面上设有耐火层3，通过耐火层3保护本体2朝向高炉炉腔的表面，进一步延长了本体2的使用寿命，从而延长了冷却壁的使用寿命，具体来说，耐火层3包括：设在铸钢导热体21朝向高炉炉腔的表面上的耐火砖31，以及设在铜导热体朝向高炉炉腔的表面上的耐火涂料层32或耐火浇注料层，由于铜导热体朝向高炉炉腔的表面为光面，不易与耐火砖31砖连接，因此，通过在铜导热体朝向高炉炉腔的表面上喷涂耐火涂料形成耐火涂料层32，或者通过在铜导热体朝向高炉炉腔的表面上浇注耐火浇注料形成耐火浇注料层，以延长铜导热体的寿命；其中，耐火砖31、耐火涂料和耐火浇注料均为本领域技术人员常用的耐火材料，在此不再详述，需要说明的是，在图1所示的冷却壁中，在铜导热体朝向高炉炉腔的表面上设置的是耐火涂料层32。

具体地，如图1所示，铸钢导热体21朝向高炉炉腔的表面沿横向间隔设有多个燕尾槽211，耐火砖31上设有与燕尾槽211相配合的凸起，耐火砖31通过凸起与燕尾槽211的配合连接于铸钢导热体21上，凸起与燕尾槽211的配合既简单方便，又加大了铸钢导热体21与耐火砖31的接触面积，从而增加了耐火砖31与铸钢导热体21之间的连接强度。

再进一步地，为了避免冷却管1的进液端和出液端与本体2连接处受外力影响断裂，在本体2与各冷却管1的进液端和出液端的接合处设有保护管4，保护管4在一定程度内既能够避免进液端和出液端断裂，延长冷却管1的使用寿命，又能够提升冷却性能。

可选地，为了便于冷却壁的安装及放置，在本体2的上端端面上设有吊环5，通过吊环5将冷却壁悬挂起来即可。

作为本发明的一个优选实施例，如图2所示，铜导热体包括多条横向间隔设置的铜导热条22，具体来说，在各冷却管1朝向炉体高热负荷区域，例如：炉腹、炉腰及炉身下部等区域沿横向分别包覆一铜导热条22，即在各冷却管1朝向炉体高热负荷区域，铜导热条22与铸钢导热体21交错排布，这样，使得冷却壁既具有良好的导热性能和冷却性能，能够快速有效的将炉腔内传递给它的热量通过流经冷却管1内的冷却水带走，又解决了铜材质的机械性能较差，不抗磨，易产生变形，造成水管开焊导致冷却壁损坏等问题，使得冷却壁能够承受较大的热应力并具有较强的抗变形能力，不仅满足高炉生产的需求，而且延长了高炉的使用寿命。此外，本发明提供的高炉的冷却壁具有很高的性价比，其单位面积制造成本是铜冷却壁的50％左右，是铸钢冷却壁的1.5倍左右。

本发明还提供了一种高炉的冷却壁的制造方法，其包括以下步骤：

S1：将多个冷却管竖直并排放置在模具中，各冷却管的进液端和出液端均伸出模具；

S2：向模具中浇注铸钢溶液，铸钢溶液至少包覆于各冷却管背向高炉的炉腔一侧形成铸钢导热体，并预留出浇注铜溶液的空间；

S3：向预留空间内浇注所述铜溶液，铜溶液包覆于各冷却管朝向高炉的炉腔一侧的一部分形成铜导热体，铜导热体与铸钢导热体组合形成本体包覆于多个冷却管外部。

具体来说，先将各冷却管放置于模具中，然后向模具内浇注铸钢溶液，铸钢溶液会在各冷却管朝向炉体高热负荷区域的一部分预留出铜溶液浇注区域，待铸钢溶液冷却形成铸钢导热体后，向位于模具内的铜溶液浇注区域内浇注铜溶液，待铜溶液冷却后形成铜导热体，并与铸钢溶液相接合形成本体包覆于多个冷却管外部，使得冷却壁集铸钢材质机械强度高和铜材质冷却效果好的优点于一体，从而满足了高炉对冷却壁冷却和机械强度的双重要求，此外，采用上述方法制成的冷却壁为单进单出的水管结构，无需增加炉壳水管开孔，且安装方式无任何改变。

具体地，在向预留空间内浇注铜溶液时，铜溶液横向间隔包覆于各冷却管朝向高炉的炉腔一侧形成由多条铜导热条构成的铜导热体。具体来说，在各冷却管朝向炉体高热负荷区域，例如：炉腹、炉腰及炉身下部等区域沿横向分别包覆一铜导热条，即在各冷却管朝向炉体高热负荷区域，铸钢导热体与铜导热条交错排布，这样，使得冷却壁既具有良好的导热性能和冷却性能，能够快速有效的将炉腔内传递给它的热量通过流经冷却管内的冷却水带走，又能够承受较大的热应力并具有较强的抗变形能力，不仅满足了高炉生产的需求，而且延长了高炉的使用寿命。此外，采用本发明提供的高炉的冷却壁的制造方法制成冷却壁具有很高的性价比，其单位面积制造成本是铜冷却壁的50％左右，是铸钢冷却壁的1.5倍左右。

进一步地，在步骤S3后，高炉的冷却壁的制造方法还包括以下步骤：

S4：在铸钢导热体朝向高炉炉腔的表面上镶嵌耐火砖；

S5：在铜导热体朝向高炉炉腔的表面上喷涂耐火涂料或浇注耐火浇注料，耐火涂料或耐火浇注料与耐火砖相接合形成耐火层。

通过耐火层保护本体朝向高炉炉腔的表面，有效地延长了本体的使用寿命，从而延长了冷却壁的使用寿命。此外，由于铜导热体朝向高炉炉腔的表面为光面，不易与耐火砖砖连接，因此，可以通过在铜导热体朝向高炉炉腔的表面上喷涂耐火涂料形成耐火涂料层，或者通过在铜导热体朝向高炉炉腔的表面上浇注耐火浇注料形成耐火浇注料层，以延长铜导热体的寿命；其中，耐火砖、耐火涂料和耐火浇注料均为本领域技术人员常用的耐火材料，在此不再详述。

综上所述，本发明提供的高炉的冷却壁，通过在各冷却管朝向炉体高热负荷区域的一部分包覆铜导热体，其余部位包覆铸钢导热体，利用铜材质具有导热性能优良，冷却能力强，能够在炉体高热负荷区域形成稳定的渣皮，且在渣皮脱落后也能迅速重建等优点，以及铸钢材质机械强度高的优点，使得冷却壁不仅具有较强的抗变形能力，而且导热性能好，冷却能力强，并能够有效抵抗热流冲击，简而言之，本发明提供的高炉的冷却壁将铸钢材质机械强度高和铜材质冷却效果好的优点集于一体，从而延长了冷却壁的工作寿命，进而延长了高炉的使用寿命，满足了高炉对冷却壁的冷却性能和机械性能的双重要求，且与铸钢或铜冷却壁相比，具有很高的性价比。此外，采用本发明提供的高炉的冷却壁的制造方法制成的冷却壁具有上述高炉的冷却壁的全部优点。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高炉的冷却壁，其包括：竖直并排设置的多个冷却管和包覆于多个所述冷却管外部的本体，各所述冷却管的进液端和出液端均延伸出所述本体，其特征在于，

所述本体由铸钢导热体和铜导热体组合而成，所述铸钢导热体至少包覆于各所述冷却管背向所述高炉的炉腔一侧，所述铜导热体包覆于各所述冷却管朝向所述高炉的炉腔一侧的一部分。

2.根据权利要求1所述的高炉的冷却壁，其特征在于，

所述铜导热体包括多条横向间隔设置的铜导热条。

3.根据权利要求1所述的高炉的冷却壁，其特征在于，

所述冷却管为含铜合金管。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高炉的冷却壁，其特征在于，

在所述本体朝向所述高炉炉腔的表面上设有耐火层，所述耐火层包括：

设在所述铸钢导热体朝向所述高炉炉腔的表面上的耐火砖；

设在所述铜导热体朝向所述高炉炉腔的表面上的耐火涂料层或耐火浇注料层。

5.根据权利要求4所述的高炉的冷却壁，其特征在于，

所述铸钢导热体朝向所述高炉炉腔的表面沿横向间隔设有多个燕尾槽，所述耐火砖上设有与所述燕尾槽相配合的凸起，所述耐火砖通过所述凸起与所述燕尾槽的配合连接于所述铸钢导热体上。

6.根据权利要求4所述的高炉的冷却壁，其特征在于，

在所述本体与各所述冷却管的所述进液端和所述出液端的接合处设有保护管。

7.根据权利要求4所述的高炉的冷却壁，其特征在于，

在所述本体的上端端面上设有吊环。

8.一种高炉的冷却壁的制造方法，其特征在于，所述高炉的冷却壁的制造方法包括以下步骤：

将多个冷却管竖直并排放置在模具中，各所述冷却管的进液端和出液端均伸出所述模具；

向模具中浇注铸钢溶液，所述铸钢溶液至少包覆于各所述冷却管背向所述高炉的炉腔一侧形成铸钢导热体，并预留出浇注铜溶液的空间；

向预留空间内浇注所述铜溶液，所述铜溶液包覆于各所述冷却管朝向所述高炉的炉腔一侧的一部分形成铜导热体，所述铜导热体与所述铸钢导热体组合形成本体包覆于多个所述冷却管外部。

9.根据权利要求8所述的高炉的冷却壁的制造方法，其特征在于，

在向预留空间内浇注所述铜溶液时，所述铜溶液横向间隔包覆于各所述冷却管朝向所述高炉的炉腔一侧形成由多条铜导热条构成的所述铜导热体。

10.根据权利要求8或9所述的高炉的冷却壁的制造方法，其特征在于，

在多个所述冷却管外部包覆本体后，所述高炉的冷却壁的制造方法还包括以下步骤：

在所述铸钢导热体朝向所述高炉炉腔的表面上镶嵌耐火砖；

在所述铜导热体朝向所述高炉炉腔的表面上喷涂耐火涂料或浇注耐火浇注料，所述耐火涂料或所述耐火浇注料与所述耐火砖相接合形成耐火层。