铜冷却壁结构设计探讨.ppt

铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨2018年8月全强 1 概 述2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨3铜 冷 却 壁 镶 砖 结 构 设 计4铜 冷 却 壁 布 置 和 冷 却 系 统 设 计5结 束 语主要内容 1 概 述 进水管出水管螺栓孔燕尾槽壁体定位销孔水通道 u 1978年 德 国 MAN GHH与 蒂 森 公 司 合 作 开 发 高 炉 铜 冷 却 壁 冷 却 技 术 ， 历 经10几 年 的 试 验 得 到 非 常 满 意 的 成 果 。 1992年 该 项 技 术 公 布 于 世 。u 1999年 2001年 间 ， 国 内 武 钢 、 本 钢 在 大 修 高 炉 工 程 中 相 继 从 PW公 司 引进 两 段 铜 冷 却 壁 用 于 炉 身 下 部 。1） 铜 冷 却 壁 的 发 展1 概 述 u 使 用 铜 冷 却 壁 的 高 炉 实 测 结 果 已 经 充 分 证 实 日 常 平 均 工 作 温 度 仅 为75 -80 ， 热 面 温 度 最 高 不 会 超 过 127 ， 与 铸 铁 冷 却 壁 比 ， 其 温 度 趋势 记 录 非 常 平 稳 。u 在 壁 体 前 能 保 持 稳 定 的 渣 皮 。 一 旦 渣 皮 脱 落 ， 铜 冷 却 壁 的 瞬 间 温 度 反 应很 快 ， 达 到 再 平 衡 的 速 度 约 为 铸 铁 冷 却 壁 的 6倍 。u 由 于 壁 体 前 渣 皮 稳 定 ， 所 以 ， 铜 冷 却 壁 的 热 损 失 不 到 铸 铁 冷 却 壁 的 一 半； 壁 前 也 没 有 必 要 采 用 昂 贵 的 耐 火 材 料 。u 据 国 外 资 料 介 绍 轧 制 铜 坯 制 作 的 铜 冷 却 壁 在 德 国 10年 的 使 用 经 验 ， 10 年 间 最 大 磨 损 速 率 为 0.3mm/年 。1 概 述2） 铜 冷 却 壁 在 国 外 的 使 用 经 验 铸 铁 冷 却 壁 与 铜 冷 却 壁 温 度 趋 势 记 录 比 较 图 1 概 述 1 概 述3) 铜 冷 却 壁 在 国 内 的 损 坏 情 况 在 我 国 ， 一 部 分 高 炉 应 用 铜 冷 却 壁 出 现 了 一 些 问 题 ， 给 高 炉 生 产带 来 了 严 重 影 响 。 这 些 问 题 的 产 生 原 因 归 纳 起 来 大 体 有 三 类 ： 国 内 某 高 炉 铜 冷 却 壁 损 坏 图 u“ 冷 却 强 度 严 重 不 足 ” 引 起 的 局 部 区 段 大 面 积 损 坏国 内 铜 冷 却 壁 高 炉 局 部 区 段 热 面 大 面 积 损 坏 的 故 障 。 下 图 所 示 为 其 中 2座 高 炉 铜 冷 却 壁 损 坏 的 照 片 。这 里 所 说 的 “ 冷 却 强 度 严 重 不 足 ” ， 是 因 为 检 漏 停 水 或 人 为 减 少 冷 却水 。 国 内 某 高 炉 铜 冷 却 壁 损 坏 图 1 概 述 u制 造 缺 陷 引 起 的 损 坏铜 冷 却 壁 水 管 焊 缝 出 漏 水 。 国 内 某 高 炉 铜 却 壁 水 管 焊 缝 漏 水 1 概 述 1 概 述u由 于 炉 体 结 构 设 计 不 合 理 引 起 的 风 口 区 冷 却 壁 的 损 坏 1 概 述国内某高炉铜冷却壁损坏情况 1 概 述 铜 冷 却 壁 损 坏 情 况 小 结 ：1.冷 却 不 足 (停 水 、 减 水 )， 渣 皮 脱 落 ， 炉 料 磨 损 损 坏 ；（ 表 现 有 磨 损 、 熔 化 、 变 形 等 ）2.制 造 质 量 不 过 关 ， 水 管 焊 接 部 位 损 坏 ；3.设 计 结 构 不 合 理 。4.铜 冷 却 壁 主 要 有 三 种 结 构 ， 即 ： 轧 制 铜 板 加 工 、 连 铸坯 加 工 、 铸 铜 ， 几 种 机 构 都 有 损 坏 情 况 。铜冷却壁的损坏原因是复杂的，与设计结构、制造质量、高炉操作等因素相关。铜冷却壁长寿的核心是保证渣皮稳定，不产生过厚渣皮！ 1 概 述2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨3铜 冷 却 壁 镶 砖 结 构 设 计4铜 冷 却 壁 布 置 和 冷 却 系 统 设 计5结 束 语主要内容 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨背 景 ： 铜 冷 却 壁 设 计 分 工铜冷却壁的设计一般是，设计院只做基本设计，由制造厂做详细设计，而且核心参数的确定也是由制造厂与设计院沟通确定，实际是制造厂确定。因此，制造厂为了降低成本，对铜冷却壁结构进行了大幅优化。 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨三 种 主 要 铜 冷 却 壁 结 构 ：轧 制 铜 板 加 工 、 连 铸 坯 加 工 、 铸 铜目前国内主要采用轧制铜板加工结构 铜冷却壁设计厚度、燕尾槽深度 下表是国外高炉用铜冷却壁的主要尺寸 来自：“高炉炼铁生产技术手册”-周传典主编，P268燕尾槽深：55 水道直径：55mm 面积：2374mm2 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨 国内铜冷却壁典型设计面积：2828.3mm2 有槽厚度115， 无槽厚度75 燕尾槽40 孔径38x86,见上图 高度2000-2500， 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨国外某高炉铜冷却壁国内高炉铜冷却壁 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨有槽厚无槽厚槽深水道国内115 75 40 38x86国外143 88 55 55差=国外-国内28 13 15 -454mm2 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨问题讨论：1.铜冷却壁燕尾槽的作用？首先，看看冷却壁设置燕尾槽的目的：无论是铸铁冷却壁还是铜冷却壁都设置了燕尾槽，为什么？这是因为燕尾槽可以很好固定镶嵌（捣固）在其内的耐火材料，而耐火材料可以与渣皮更好结合甚至烧结在一起，起到固定渣皮作用，这就相当于渣皮的“根”。 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨问题讨论：2.铜冷却壁燕尾槽多深合适？实践证明铜冷却壁的冷却强度是过度的，前提条件；燕尾槽内耐材是相对牢固和稳定的，因此，我们可以把肋和燕尾槽内被固定的耐材看作是一体；其平均导热系数随着燕尾槽加深而变小，也就是说，加深燕尾槽，在同样冷却水的情况下，冷却强度变小；但是，渣皮的“根基”变得更牢固；实际上，对于铜冷却壁，我们要解决的问题是：找到其合适的冷强度，即保证一定渣皮厚度，又不产生过厚渣皮；因此，适当加深燕尾槽深度应是一种选择。 燕尾槽深度“根基”牢固平均导热系数从国外经验看，建议铜冷却壁燕尾槽深度应大于55mm。镶砖面积大于50%。 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨问题讨论：3.铜冷却壁壁体厚度铜冷却壁壁体厚度（无槽）应考虑加工需要以及工作状态下抗变形的强度需求。对于国内采用复合钻孔形式，减小壁体厚度的结构，在保证整体强度的情况下，应该是一种很好的结构。 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨问题讨论：4.肋高可否不同高度，以增加渣皮支撑？铜冷却壁镶砖会很快磨损掉，但燕尾槽的镶砖会存在较长时间，因此，工作状态长时间内，燕尾内的砖与肋的热面是一平的，渣皮完全靠与镶砖的粘附力“挂”在铜冷却壁表面，当渣皮过厚，重力以及炉料下降的摩擦力大于粘附力时，渣皮就会脱落。是否可以将肋高做成不同高度，利用不同肋高起到支撑渣皮作用？ 需要研究，高多少合适？20-50？ 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨问题讨论：5.冷却水管焊接结构铜冷却壁通常水管焊接结构如图。水管与壁体只采用一道焊缝连接。及外侧保护套。宜受损。此处，建议采用加厚凸台，并采用锥管螺纹与焊接双连接结构，保证连接强度。 1 概 述2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨3铜 冷 却 壁 镶 砖 结 构 设 计4铜 冷 却 壁 布 置 和 冷 却 系 统 设 计5结 束 语主要内容 3铜 冷 却 壁 镶 砖 结 构 设 计1.全覆盖式镶砖2.半镶砖，长、短结构3. 喷涂，无镶砖 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨问题讨论：1.方案一，采用全覆盖结构，与铸铁冷却壁镶砖形式相同。 但是，由于铜冷却壁燕尾槽很小，镶砖块很小，折角处存在应力，在工作状态很快会磨平或断裂。很快形成平滑面，不利于挂渣。 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨问题讨论：2.方案2，半镶砖，长、短结构 这种结构，虽然铜冷却壁燕尾槽未变，但镶砖块是独立而小，不存在应力断裂，与铜冷却壁本体很好成为一体，利于挂渣和起到支撑渣皮作用。是一种很好结构。 2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨问题讨论：3.方案3，采用喷涂，无镶砖 这种结构方式投资最低，与方案1镶砖侵蚀掉后一样，形成平滑表面，对挂渣不利。综上所述，建议铜冷却壁镶砖采用方案2结构。无论是投资还使用效果都比较好。 1 概 述2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨3铜 冷 却 壁 镶 砖 结 构 设 计4铜 冷 却 壁 布 置 和 冷 却 系 统 设 计5结 束 语主要内容 4铜 冷 却 布 置 和 冷 却 系 统 设 计1.铜冷却壁布置冷却壁通常采用错缝布置，铜冷却壁也延续了这种布置方式。但与铸铁冷却壁弧形不同的是，铜冷却壁是平板式，因此，上下层冷却壁之间出现三角缝，下降入炉料对下层冷却壁中间产生严重磨损。为了消除或减小这种磨损，铜冷却壁布置应采用1/4错缝，二不应采用半错缝。 4铜 冷 却 布 置 和 冷 却 系 统 设 计2.铜冷却壁冷却系统设计炉体冷却壁通常采用软水一串到顶，但这样对铜冷却壁冷却强度过大，因此，对于铜冷却的冷却可采用两种做法：1）铜冷却壁单独供水冷却，这样的有点是，可以调节铜冷却壁的冷却强度，缺点是水量大大增加，基本增加一倍。2）采用增加环管方式，仍然是采用一串到顶 方式，但在铜冷却壁进出处增加环管，并加旁通，可以调节铜冷壁水量， 1 概 述2铜 冷 却 壁 结 构 设 计 探 讨3铜 冷 却 壁 镶 砖 结 构 设 计4铜 冷 却 壁 布 置 和 冷 却 系 统 设 计5结 束 语主要内容 5结 束 语1.国内新建高炉放弃铜冷却壁，采用铸铁冷却壁, 如湛江5050m高炉等等, 对企业而言，目前，是经济实用的选择，也是一种无奈的选择！2.铜冷却壁的长寿，还需要设计、制造、操作者的共同努力！需要产、学、研共同深入研究！3.在国内炼铁工作的努力下，我相信铜冷却壁一定能担负起高炉长寿的使命！ 谢谢！欢迎各位专家指正！