1、銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討2018年8月全強1 1 概述概述2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討3 3銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計4 4銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計5 5結(jié)束語結(jié)束語主要內(nèi)容1 1 概述概述進(jìn)水管進(jìn)水管出水管出水管螺栓孔螺栓孔燕尾槽燕尾槽壁體壁體定位銷孔定位銷孔水通道水通道u 1978年德國MAN GHH與蒂森公司合作開發(fā)高爐銅冷卻壁冷卻技術(shù)，歷經(jīng)10幾年的試驗得到非常滿意的成果。1992年該項技術(shù)公布于世。u 1999年2001年間，國內(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

2、壁的發(fā)展1 1 概述概述u 使用銅冷卻壁的高爐實測結(jié)果已經(jīng)充分證實日常平均工作溫度僅為75-80，熱面溫度最高不會超過127，與鑄鐵冷卻壁比，其溫度趨勢記錄非常平穩(wěn)。u 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壁的6倍。u 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；壁前也沒有必要采用昂貴的耐火材料。u 據(jù)國外資料介紹軋制銅坯制作的銅冷卻壁在德國10年的使用經(jīng)驗，10 年間最大磨損速率為0.3mm/年。1 1 概述概述2 2）銅冷卻壁在國外的使用經(jīng)驗）銅冷卻壁在國外的使用經(jīng)驗 鑄鐵冷卻壁與銅冷卻壁溫度趨勢記錄比較圖鑄鐵

3、冷卻壁與銅冷卻壁溫度趨勢記錄比較圖1 1 概述概述1 1 概述概述3) 銅冷卻壁在國內(nèi)的損壞情況 在我國，一部分高爐應(yīng)用銅冷卻壁出現(xiàn)了一些問題，給高爐生產(chǎn)帶來了嚴(yán)重影響。這些問題的產(chǎn)生原因歸納起來大體有三類：國內(nèi)某高爐銅冷卻壁損壞圖u “冷卻強度嚴(yán)重不足”引起的局部區(qū)段大面積損壞國內(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座高爐銅冷卻壁損壞的照片。這里所說的“冷卻強度嚴(yán)重不足”，是因為檢漏停水或人為減少冷卻水。國內(nèi)某高爐銅冷卻壁損壞圖1 1 概述概述u 制造缺陷引起的損壞銅冷卻壁水管焊縫出漏水。國內(nèi)某高爐銅卻壁水管焊縫漏水1 1 概述概述1 1 概述概述u 由于爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計不

4、合理引起的風(fēng)口區(qū)冷卻壁的損壞1 1 概述概述國內(nèi)某高爐銅冷卻壁損壞情況國內(nèi)某高爐銅冷卻壁損壞情況1 1 概述概述 銅冷卻壁損壞情況小結(jié)：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)量不過關(guān)，水管焊接部位損壞；3.設(shè)計結(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，幾種機構(gòu)都有損壞情況。銅冷卻壁的損壞原因是復(fù)雜的，與設(shè)計結(jié)構(gòu)、制造質(zhì)量、高爐操作等因素相關(guān)。銅冷卻壁長壽的核心是保證渣皮穩(wěn)定，不產(chǎn)生過厚渣皮！銅冷卻壁長壽的核心是保證渣皮穩(wěn)定，不產(chǎn)生過厚渣皮！1 1 概述概述2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻

5、壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討3 3銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計4 4銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計5 5結(jié)束語結(jié)束語主要內(nèi)容2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討背景：銅冷卻壁設(shè)計分工銅冷卻壁的設(shè)計一般是，設(shè)計院只做基本設(shè)計，由制造廠做詳細(xì)設(shè)計，而且核心參數(shù)的確定也是由制造廠與設(shè)計院溝通確定，實際是制造廠確定。因此，制造廠為了降低成本，對銅冷卻壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大幅優(yōu)化。2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計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、 鑄銅目前國內(nèi)主要采用軋制銅板加工結(jié)構(gòu)銅冷卻壁設(shè)計厚度、燕尾槽深度銅冷卻壁設(shè)計厚度、燕尾槽深度 下表是國外高

6、爐用銅冷卻壁的主要尺寸下表是國外高爐用銅冷卻壁的主要尺寸來自：“高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊”-周傳典主編，P268燕尾槽深：燕尾槽深：55 水道直徑：水道直徑：55mm 面積：面積：2374mm22 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討國內(nèi)銅冷卻壁典型設(shè)計國內(nèi)銅冷卻壁典型設(shè)計面積：2828.3mm2 有槽厚度115， 無槽厚度75 燕尾槽40 孔徑38x86,見上圖 高度2000-2500，2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討國外某高爐銅冷卻壁國內(nèi)高爐銅冷卻壁2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討有槽厚有槽厚無槽厚無槽厚槽深槽深水道水道國內(nèi)115754038x86國外1438

7、85555差=國外-國內(nèi)281315-454mm22 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討問題討論：問題討論：1.銅銅冷卻壁燕尾槽冷卻壁燕尾槽的作用的作用？首先，看看冷卻壁設(shè)置燕尾槽的目的：無論是鑄鐵冷卻壁還是銅冷卻壁都設(shè)置了燕尾槽，為什么？這是因為燕尾槽可以很好固定鑲嵌（搗固）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 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討問題討論：問題討論：2.銅銅冷卻壁燕尾冷卻壁燕尾槽多槽多深深合適合適？實踐證明銅冷卻壁的冷卻強度是過度的，前提條件；燕尾槽內(nèi)耐材是相對牢固和穩(wěn)定的，因此，我們可以把

8、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，加深燕尾槽，在同樣冷卻水的情況下，冷卻強度變小；但是，渣皮的“根基”變得更牢固；實際上，對于銅冷卻壁，我們要解決的問題是：找到其合適的冷強度，即保證一定渣皮厚度，又不產(chǎn)生過厚渣皮；因此，適當(dāng)加深燕尾槽深度應(yīng)是一種選擇。因此，適當(dāng)加深燕尾槽深度應(yīng)是一種選擇。燕尾槽深度燕尾槽深度“根根基基”牢牢固固平平均均導(dǎo)導(dǎo)熱熱系系數(shù)數(shù)從國外經(jīng)驗看，從國外經(jīng)驗看，建議銅冷卻壁建議銅冷卻壁燕尾槽深度應(yīng)燕尾槽深度應(yīng)大于大于55mm。鑲磚面積大于鑲磚面積大于50%。2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討問題討論：問題討論：3.銅

9、冷卻壁壁體厚度銅冷卻壁壁體厚度銅冷卻壁壁體厚度（無槽）應(yīng)考慮加工需要銅冷卻壁壁體厚度（無槽）應(yīng)考慮加工需要以及工作狀態(tài)下抗變形的強度需求以及工作狀態(tài)下抗變形的強度需求。對于國。對于國內(nèi)采用復(fù)合鉆孔形式，減小壁體厚度的結(jié)構(gòu)，內(nèi)采用復(fù)合鉆孔形式，減小壁體厚度的結(jié)構(gòu)，在保證整體強度的情況下，應(yīng)該是一種很好在保證整體強度的情況下，應(yīng)該是一種很好的結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)。2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討問題討論：問題討論：4.肋高可否不同高度，以增加渣皮支撐？銅冷卻壁鑲磚會很快磨損掉，但燕尾槽的鑲磚會存在較長時間，因此，工作狀態(tài)長時間內(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

10、銅冷卻壁表面，當(dāng)渣皮過厚，重力以及爐料下降的摩擦力大于粘附力時，渣皮就會脫落。是否可以將肋高做成不同高度，利用不同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？肋高起到支撐渣皮作用？需要研究，高多少合適？需要研究，高多少合適？20-50？2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討問題討論：問題討論：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。外側(cè)保護(hù)套。宜受損。此處，建議采用加厚凸臺，并采用錐管螺紋與焊接雙連接結(jié)構(gòu)，保證連接強度。1 1 概述概述2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探

11、討3 3銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計4 4銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計5 5結(jié)束語結(jié)束語主要內(nèi)容3 3銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計1.全覆蓋式鑲磚2.半鑲磚，長、短結(jié)構(gòu)3. 噴涂，無鑲磚2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討問題討論：問題討論：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)很快會磨平或斷裂。很快形成平滑面，不利于掛渣。2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討問題討論：問題討論：2.方案2，半鑲磚，長、短結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)，雖然銅冷卻壁燕尾槽未變

12、，但鑲磚塊是獨立而小，不存在應(yīng)力斷裂，與銅冷卻壁本體很好成為一體一體，利于掛渣和起到支撐渣皮作用。是一種很好結(jié)構(gòu)。2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討問題討論：問題討論：3.方案3，采用噴涂，無鑲磚 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，對掛渣不利。綜上所述，建議銅冷卻壁鑲磚采用方案綜上所述，建議銅冷卻壁鑲磚采用方案2結(jié)構(gòu)。無論結(jié)構(gòu)。無論是投資還使用效果都比較好。是投資還使用效果都比較好。1 1 概述概述2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討3 3銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計4 4銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計5 5結(jié)

13、束語結(jié)束語主要內(nèi)容4 4銅冷卻布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計銅冷卻布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計1.銅冷卻壁布置冷卻壁通常采用錯縫布置，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)采用為了消除或減小這種磨損，銅冷卻壁布置應(yīng)采用1/4錯縫，二不應(yīng)采用半錯縫。錯縫，二不應(yīng)采用半錯縫。4 4銅冷卻布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計銅冷卻布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計2.銅冷卻壁冷卻系統(tǒng)設(shè)計爐體冷卻壁通常采用軟水一串到頂，但這樣對銅冷卻壁冷卻強度過大，因此，對于銅冷卻的冷卻可采用兩種做法：1）銅冷卻壁單獨供水）

14、銅冷卻壁單獨供水冷卻，這樣的有點是，冷卻，這樣的有點是，可以調(diào)節(jié)銅冷卻壁的可以調(diào)節(jié)銅冷卻壁的冷卻強度，缺點是水冷卻強度，缺點是水量大大增加，基本增量大大增加，基本增加一倍。加一倍。2）采用增加環(huán)管方式，）采用增加環(huán)管方式，仍然是采用一串到頂仍然是采用一串到頂方式，但在銅冷卻壁方式，但在銅冷卻壁進(jìn)出處增加環(huán)管，并進(jìn)出處增加環(huán)管，并加旁通，可以調(diào)節(jié)銅加旁通，可以調(diào)節(jié)銅冷壁水量，冷壁水量，1 1 概述概述2 2銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討銅冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計探討3 3銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計銅冷卻壁鑲磚結(jié)構(gòu)設(shè)計4 4銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計銅冷卻壁布置和冷卻系統(tǒng)設(shè)計5 5結(jié)束語結(jié)束語主要內(nèi)容5 5結(jié)束語結(jié)束語1.國內(nèi)新建高爐放棄銅冷卻壁，采用鑄鐵冷卻壁, 如湛江5050m高爐等等,