高爐長壽低成本冷卻系統(tǒng)的選用與維護(hù)新技術(shù)

任建飛

摘 要：本文對(duì)高爐長壽低成本冷卻系統(tǒng)的選用與維護(hù)新技術(shù)進(jìn)行了分析和概述，希望能夠?qū)Ω郀t煉鐵的發(fā)展提供一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵;長壽;低成本;冷卻系統(tǒng);維護(hù)技術(shù)

高爐煉鐵是目前最重要的煉鐵方式，這種方式生產(chǎn)出的鐵量占鐵總產(chǎn)量的90%以上，這與高爐煉鐵的高效益和低能耗等特點(diǎn)密不可分。因此國家比較重視高爐系統(tǒng)的建設(shè)。在高爐系統(tǒng)的建設(shè)過程中，高爐冷卻系統(tǒng)的選擇與維護(hù)的新技術(shù)對(duì)于高爐的使用壽命以及運(yùn)行成本來說具有重要意義。

1 高爐長壽低成本冷卻系統(tǒng)的基本概述

長壽低成本高爐的冷卻系統(tǒng)主要包括冷卻水至的循環(huán)方式選擇以及冷卻器質(zhì)量和材料的選擇這兩部分。在選用的時(shí)候需要充分結(jié)合實(shí)際情況和需求。目前我國使用的高爐冷卻循環(huán)水的循環(huán)方式主要有開路冷卻水、預(yù)處理循環(huán)水、軟水密閉、純水密閉循環(huán)這四種形式。而使用的冷卻壁材料大多數(shù)鐵基材質(zhì)，這種冷卻壁的特點(diǎn)是具有較好的抗拉強(qiáng)度和延伸率，同時(shí)具有很好的導(dǎo)熱性能，能夠符號(hào)實(shí)際的工作需要。對(duì)于高爐冷卻系統(tǒng)來說，使用壽命是影響運(yùn)行的最紅要因素，因此在選擇高爐冷卻系統(tǒng)的時(shí)候需要首先對(duì)不同材質(zhì)冷卻壁服役過程當(dāng)中使用不同的水質(zhì)和水循環(huán)方式對(duì)系統(tǒng)造成的破損情況進(jìn)行分析，同時(shí)還需要對(duì)冷卻壁當(dāng)中水管的結(jié)垢機(jī)理以及水垢去除機(jī)制進(jìn)行亞牛。只有對(duì)高爐的長壽系統(tǒng)做好綜合性的分析才能在高爐的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用、維護(hù)扥各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中確保高爐的使用壽命和高效的作用機(jī)制。

2 對(duì)高爐冷卻壁力學(xué)性能蛻變特點(diǎn)的對(duì)比

經(jīng)過試驗(yàn)對(duì)同一種高爐服役前后的常用材質(zhì)的冷卻壁進(jìn)行比較，高爐服役之后鐵基材質(zhì)冷卻壁的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生很大的改變，其中ZG冷卻壁的蛻變程度最小，說明這種材質(zhì)的冷卻壁在實(shí)際使用過程中抗熱沖擊性能最好。在這五種材質(zhì)當(dāng)中，鋼銅冷卻壁在服役之后表現(xiàn)出來的力學(xué)性能最好。除了平均抗拉強(qiáng)度較高、延伸率較好之外，同時(shí)還在產(chǎn)生熱疲勞和熱應(yīng)力之后沒有產(chǎn)生熱面微裂縫和裂縫。與此同時(shí)，銅材質(zhì)的導(dǎo)熱性能和延展性能都是最好的。

3 冷卻壁當(dāng)中水管內(nèi)部水垢形成機(jī)理分析

冷卻壁內(nèi)部直接與水接觸，因此在運(yùn)行過程中容易產(chǎn)生水垢，長此以往可能會(huì)造成水管的堵塞。與此同時(shí)，長期處于結(jié)垢狀態(tài)下的冷卻壁還會(huì)出現(xiàn)快速破損的情況狂，水垢會(huì)導(dǎo)致冷卻壁的導(dǎo)熱系數(shù)西江，從而降低冷卻壁的傳熱效果，造成冷卻壁溫度升高。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，無論是使用什么樣的水質(zhì)在冷卻壁內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，經(jīng)過一代服役之后，在冷卻壁的水管內(nèi)部都會(huì)形成水垢，這是不可避免的情況。經(jīng)過對(duì)水垢的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，這些水垢并非常見的鈣鎂離子，而主要是鐵氧化物。水垢形成的機(jī)理主要是鋼制水管長期與冷卻水進(jìn)行接觸而發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)生成了鐵氧化物。這一發(fā)現(xiàn)為高爐冷卻壁內(nèi)水垢的清除提供了新的思路和方法。

4 高爐生產(chǎn)過程中冷卻壁破損的原因?yàn)榫S護(hù)技術(shù)

經(jīng)過筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)國內(nèi)鋼鐵企業(yè)高爐進(jìn)行調(diào)查研究，對(duì)高爐冷卻壁生產(chǎn)過程中的破損原因進(jìn)行了分析，現(xiàn)將不同時(shí)期的冷卻壁破損現(xiàn)象、性質(zhì)和原因進(jìn)行總結(jié)。在進(jìn)行維護(hù)的時(shí)候，需要根據(jù)不同的情況來選擇不同的維護(hù)技術(shù)。在生產(chǎn)過程中可以通過消除鑄造內(nèi)應(yīng)力來控制。而第六種和第七種情況是由于管內(nèi)結(jié)垢和滲碳造成的，這雖然控制起來比較困難，但是仍然可以通過一定的措施進(jìn)行控制。而剩下的四種與冷卻壁的工況有關(guān)，因此屬于不可控的。

5 高爐長壽低成本冷卻系統(tǒng)的選用

經(jīng)過綜合探究，對(duì)常用的五種冷卻壁進(jìn)行探究，從而對(duì)其綜合性能進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過分析可以看出，耐熱鑄鐵材質(zhì)的冷卻壁的導(dǎo)熱性能和經(jīng)濟(jì)效能與鑄鋼材料大體相近，但是它的力學(xué)性能較差。者通過對(duì)冷卻壁的開裂實(shí)驗(yàn)以及對(duì)服役之后冷卻壁的拉伸強(qiáng)度和延伸度進(jìn)行測試之后得出的精倫。對(duì)于銅材質(zhì)的冷卻壁來說，各種力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)并不突出，但是它的導(dǎo)熱性能比較好，這可以使高爐冷卻壁再加工的過程當(dāng)中熱面溫度保持在較低的水平，有利于渣皮的形成，同時(shí)可以避免冷卻壁經(jīng)過長時(shí)間煅燒之后出現(xiàn)損壞的情況。因此從綜合性能的角度出發(fā)，銅材質(zhì)是最優(yōu)秀的。但是銅材質(zhì)的缺點(diǎn)自語單位制作成本較高，在這五種材料當(dāng)中是最高的，是灰鑄鐵材料的近16倍，在實(shí)際的使用過程中會(huì)導(dǎo)致高爐的投資過大。與此同時(shí)，在進(jìn)行維修的時(shí)候還需要二次投資。及時(shí)考慮到銅冷卻壁服役之后可以實(shí)現(xiàn)材料的重復(fù)利用，與其他材料相比加工費(fèi)用也比較高。因此在選用銅材料的時(shí)候，企業(yè)要根據(jù)自身的經(jīng)濟(jì)狀況來決定。高爐新建或者休整之后冷卻水的水質(zhì)和循環(huán)的方式確定的條件下，冷卻壁長壽的技術(shù)主要是消除內(nèi)應(yīng)力的謳歌難以、對(duì)于熱應(yīng)力強(qiáng)度的監(jiān)控和診斷以及對(duì)冷卻壁內(nèi)部水管水垢清除的技術(shù)等。除此之外，在高爐建造的過程當(dāng)中，雖然軟水和純凈水循環(huán)冷卻系統(tǒng)水垢產(chǎn)生的量比較少，但是由于管理和成本費(fèi)用較高，因此通常建議使用預(yù)處理水循環(huán)冷卻系統(tǒng)。

總的來說，根據(jù)本文的分析與探究，對(duì)于高爐長壽低成本冷卻系統(tǒng)來說，最理想的材料的銅質(zhì)，它的力導(dǎo)熱性能、易加工性能和抗結(jié)垢性能都是最好的，但是也存在經(jīng)濟(jì)性能較低的不足。對(duì)于水循環(huán)冷卻系統(tǒng)推薦預(yù)處理系統(tǒng)，可以為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。最后，在選擇維護(hù)技術(shù)的時(shí)候，需要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)于可控因素進(jìn)行維護(hù)。

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