冷却器发展及维护ppt课件

1、冷却器开展及维护 1.高炉冷却的目的及意义维护炉衬在一定的温度下任务生成渣皮，维护合理的操作炉型维护炉壳及钢构造在受热条件下不变形2.高 炉 冷 却 结 构高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水3.在1994美国高炉会议上，霍戈文Hoogvens专家指出：冷却器的寿命决议高炉的寿命。21世纪钢铁结合公司生存开展的必要条件之一是高炉寿命到达15年。冷却器寿命是一个系统工程，包括设计、制造、施工、操作和维护等 。目前我国高炉炉体寿命平均只需5年。日本炉容大于3000m3的高炉其平均寿命已大于10年，千叶厂6号高炉的寿命己达18年。 4.高炉冷却器是一种特殊的换热器。该种换热器处在固体炉料磨损

2、，渣铁、气体和碱金属的侵蚀及高温气体冲刷的恶劣环境下，有时还要蒙受高炉崩料产生的振动冲击。 5.从冷却器蒙受侵蚀的缘由来看，高温及温度的变化是其它要素对高炉冷却器开场侵蚀的重要根底，只需当冷却器处在高温时或其温度不断发生变化时，在冷却器内部才干产生热应力或冷却器处在热应力的疲劳循环之中，导致在冷却器热面产生裂痕，随之CO、碱金属及渣铁水侵入，同时，机械破坏、炉料磨损及煤气粉尘冲刷等对冷却器的破坏也会加速。由此可见，温度及温度的变化是影响冷却器寿命最主要的缘由。 6.冷却器研讨开发 要想延伸高炉寿命，就必需对高炉炉壳和炉底进展维护，使其在冶炼过程中坚持设计强度。为了维护高炉炉壳，采用了炉内冷却方

3、法。其目的是在热流到达炉壳之前就被冷却介质带走，使得炉壳内外温差较小免受热应力侵蚀，所用冷却器有冷却板和冷却壁。采用炉内冷却以后，延伸高炉寿命就演化成延伸冷却器的寿命。 7.冷却器研讨开发 第一座高炉根本就没有进展冷却。最早的冷却方法是炉外冷却，即采用喷淋冷却或套筒冷却，由于以上冷却方法是让宏大的热流首先经过炉内一侧的炉壳，然后被炉外冷却介质带走，这就使得高炉炉壳内外温差较大且接受了较高的热应力。 8.冷却器研讨开发 第一座高炉根本就没有进展冷却。最早的冷却方法是炉外冷却，即采用喷淋冷却或套筒冷却，由于以上冷却方法是让宏大的热流首先经过炉内一侧的炉壳，然后被炉外冷却介质带走，这就使得高炉炉壳内

4、外温差较大且接受了较高的热应力。1884年美国才在高炉炉内开场运用青铜冷却板，1890铜冷却板用于冷却炉腹区，同时在美国实验运用铸铁冷却壁用来冷却高炉风口带，随后铜冷却箱用在除炉缸之外的高炉其它部分。 9.冷却器研讨开发 我国在50年代采用铸铁冷却套，以缩短铜冷却板的长度，同时引进苏联开发的冷却壁并进展消化吸收。60年代后期在少数高炉上采用了汽化冷却，如1970年建成的武钢4号2516m3及鞍钢和首钢的高炉。这种冷却壁本体采用含Cr铸铁，冷却水管的进水管在下，水流垂直向上，排水管在上方，以满足气化冷却的要求，镶砖为粘土质，这就是我国的第二代冷却壁。1970年，梅山冶金公司由于铸造错误，未将砖铸

5、入冷却壁，为补救，发明了以碳素捣打料替代镶砖。其结果是改良了镶砖材质，改动了铸入砖的制造工艺。 10.冷却器研讨开发 1984年，北京钢铁设计研讨院到西德G.H.H.学习高炉软水密闭循环技术，请德国专家引见冷却壁制造的要点。1987年武钢5号高炉借请P.W.公司及G.H.H公司进展高炉软水密闭循环根本设计的时机，调查了冷却壁制造厂。根据梅山冶金公司的阅历和德国G.H.H的冷却壁制造的要点，进展了研讨，其成果为我国的第三代冷却壁的制造奠定了根底，并用于1989年以后投产的一批高炉中。我国第三代冷却壁的特点是：冷却壁本体采用铁素体球墨铸铁，冷却水管与第二代根本一样，镶砖采用嵌砌的方式。 11.我国

6、新建一批高炉运用第三代冷却壁的情况 12.我国与新日铁冷却壁的比较 我国目前第三代冷却壁与新日铁第三代冷却壁相比差距甚大 。13.冷却板和冷却壁结合冷却板和冷却壁结合的方式，首先是用在1965年大修的鞍钢5、6号高炉上。但由于铸铁的抗热冲击性差，未能有效地延伸高炉寿命。梅山冶金公司1号高炉炉身采用冷却板和冷却壁结合的方式，自1986年1月投产以来，没有进展中修，至1995年1月底，高炉寿命己达7年零9个月，单位炉容产量已达5446t，发明了国内设计制造冷却设备的高炉不中修的长寿记录。 日本在1967年以前还根本运用钢冷却板进展冷却，1967年日本从前苏联引进了冷却壁，并进展了技术改良。 14.

7、冷却器的方式 冷却器的方式是由其作用决议的。高炉炉内安装冷却器的根本目的就是要阻止炉内热流直接冲刷炉壳，并在耐火内衬被侵蚀完后，冷凝渣铁使之构成合理炉型，为此冷却器的设计就要尽能够地维护其本身免受高温及化学侵蚀并维持较高的力学性能和机械性能。 15.冷却板的方式 16.铸铜冷却板 17.埋入式冷却板和铸铁冷却板 18.冷却板的方式 19.冷却板的方式 1冷却板 冷却板有铸铜冷却板、铸铁冷却板、埋入式铸铁冷却板等。 铸铜冷却板在部分需求加强冷却时采用。铸铁冷却板在需求维护炉腰托圈时采用。埋入式铸铁冷却板是在需求起支承内衬作用的部位采用。冷却板的型式不同，其作用也有所不同，运用的部位也就不同。 2

8、0.冷却箱的方式 2冷却水箱 目前常用的冷却水箱有铸铁支梁式水箱、铸铜圆柱形水箱、青铜扁水箱、铸铁肩水箱等。 21.支梁式水箱 22.铸铁扁水箱 23.青铜扁水箱24.铸铜圆柱形水箱 25.冷却水箱运用部位和作用26.冷却壁的方式 3冷却壁目前常用的冷却型式有光面冷却壁、镶砖冷却壁。镶砖冷却壁已开展到第四代。 光面冷却壁光面冷却壁的特点是冷却强度大，普通用于炉底、炉缸等部位，在铁口附近采用铁口水冷板以加强铁口 27.光面冷却壁28.镶砖冷却壁的方式 镶砖冷却壁目前国内外常用的镶砖冷却壁有第一代第四代共4种。制造运用的材质由铸铁改为含Cr耐热铸铁，进而开展为球墨铸铁和铜质的。 29.镶砖冷却壁(

9、第一代 )30.镶砖冷却壁(第一代 )第一代镶的是高铝砖或粘土砖，有的采用了碳捣等。砖厚为115150mm。冷却壁的长度是根据详细情况而定，但不宜过长，厚度普通在260mm左右。水管直径为 45 X 670 X 60mm。 这种冷却壁的缺陷是，冷却壁的四个角部位冷却强度低易于破损，强度较低，容易挂渣皮，普通用于炉腹、炉腰等部位。31.镶砖冷却壁(第二 代 )32.镶砖冷却壁(第二 代 )第二代冷却壁是在第一代冷却壁的根底上为加强边角部位的冷却强度，原斜线布置的水管改为90o角布置。冷却壁厚度为260280mm，水管直径为46X670X6mm。砖厚为75150mm。 这种冷却壁冷却强度不高，普通

10、用于炉腹、炉腰、炉身中下部。用于炉身中下部时与扁水箱配合运用效果更好。33.镶砖冷却壁(第三代 )34.镶砖冷却壁(第三代 )第三代冷却壁是在第二代冷却壁的根底上为了使冷却壁能起到支承砖衬的作用，添加了凸台，凸台有设在上部的，也有设在中部的，而且在凸台处设两路水管冷却，以维护凸台，在边角部位设一路水管以加强冷却。在本体冷却水管由原来一路水管的根底上在反面增设一路水管，以强化冷却效果。冷却壁厚度由260mm加到320mm，砖厚为75150mm。镶砖的材质由高铝砖、粘土砖改为SIC砖、铝碳砖等性能好的耐火资料。 35.镶砖冷却壁(第四代 )36.镶砖冷却壁(第四代 )第四代冷却壁是在第三代冷却壁的

11、根底上，将冷却壁与部分或全部耐火砖衬结合在一同构成的，冷却壁厚度达600800mm左右，镶砖厚度添加到345460mm以上。镶砖材质为SiC砖、Si3N4-SiC砖、半石墨化SiC砖、铝碳砖等。冷却水管的布置方式同第三代冷却壁。 37.冷却壁运用部位及作用 38.铜冷却壁 70年代末在欧洲开场制造和运用纯铜冷却壁。1979年德国在汉博恩钢厂4号高炉2101m3炉身中部安装了两块用轧制钢材制造的冷却壁。经9年后停炉检查发现，这两块冷却壁依然坚持完好，150mm厚的铜冷却壁仅在热面磨损了3mm，而安装在临近的铸铁冷却壁已全部开裂。1988年蒂森公司在鲁罗尔特厂6号高炉炉身下部同样安装了两块铜冷却壁

12、也获得了一样的效果。十几年时间，国外已有40多座高炉在大修或中修中运用了铜冷却壁。国内也由一些高炉如武钢、首钢、宝钢、鞍钢等也试用着铜冷却器，实际证明效果是明显的。 39.国外安装SMS铜冷却壁的高炉 40.国外安装SMS铜冷却壁的高炉 41.铜冷却壁构造 l一铜塞子；2一螺栓孔；3一销钉孔；4一热电偶位置42.冷却壁材质 50年代至60年代冷却壁的材质是灰口铸铁，即HT1533，蛇形管的材质为20G冷拔无缝钢管。灰口铸铁由于延伸性差，不能顺应其任务环境，影响了运用寿命。70年代，为提高灰口铸铁的运用性能，参与了Cr、Mo等合金元素，虽然铸铁性能有所改善，但效果仍不理想。80年代，以性能良好的

13、低铬铸铁或球墨铸铁逐渐替代了灰口铸铁，球墨铸铁的性能比灰口铸铁优越得多。90年代，铜冷却壁又运用在高炉上。43.MTT型铜冷却壁简介 由德国开发的铜冷却壁最初用于20世纪70年代，是一种能在极高热负荷下耐久运转的高炉冷却元件。然而当时，这种冷却器很贵，加上高炉利用系数较低，并未被宽广高炉用户所接受。后来，由于高炉消费率提高，炉龄延伸到10年以上，才被某些高炉厂家认定这种冷却器最能满足高炉开展的新情势需求而重新被启用。44.MTT型铜冷却壁简介 起初，铜冷却壁是用铸造方法消费，而目前制造方法有很大开展，有四种主要制造方法，即砂型铸造法；锻坯或轧坯加钻孔法；连铸坯加钻孔法；最新的金属管技术法，简称

14、MTT法。 45.MTT型铜冷却壁简介 每种铜冷却壁在尺寸灵敏性、冷却途径陈列、压力损失、耐疲劳及耐走漏等方面各有其优势。然而，除MTT型铜冷却壁外，其它类型冷却壁都需用焊接堵头来封住位于炉内的冷却壁冷却水通路敞口。假设在炉内安装5圈铜冷却壁，每圈有35或40块，那么炉内的这种焊接堵头就多达3000多个。在这么多的堵头中有不少必然会因疲劳应力而成为漏水的祸根。制造技术上的这种弊端无法改动，于是有了更高技术手段一种冷却水管路极为可靠、可根除走漏的MTT型铜冷却壁问世。 46.MTT型铜冷却壁简介 MTT是Metal Tube Technology的简称，意思是金属管技术。用MTT法制造的铜冷却壁

15、虽已在高炉以外的其它冶炼炉上胜利地运用已有些时间，但只是到了如今才在欧洲及南非等地被用之于高炉上。此种铜冷却壁的制造方法是，用蒙乃尔金属，即高强度耐蚀合金作原资料，加工成无缝金属管，在将管内孔镗光后，将成排的管熔铸于铸铜冷却壁壁体内，构成压降小而无走漏的冷却水通路。这种金属管排管无横向钻孔，因此无需装填焊接堵头。这样就可根除以往普通铜冷却壁经常发生漏水的通病。 47.MTT型铜冷却壁简介 MTT法所用管路原资料称为蒙乃尔金属，实践上是一种铜镍合金，约含62%的镍及35%的铜。这种金属与铸铜件的熔合极为结实、稳定。制造中对两种金属的结合给予特别关注，尽一切能够消除二者界面横导游热的失常。由于蒙乃

16、尔金属管与铸铜壁体之间构成延续的冶金结合，故不再有热障的构成。同时铸铜件在运转期间发生的裂纹扩张也不会殃及比铸铜壁体巩固得多的蒙乃尔金属管。48.MTT型铜冷却壁简介 蒙乃尔合金具有优良的抗磨蚀及抗腐蚀才干，并能接受20m/s以上流速的水流冲击。蒙乃尔金属容易弯成任不测形，适宜铸铜壁体所需的构型。这样就可节省以往因材质限制不得不多作的过渡部分而浪费的铜料。此外这种铜冷却壁上有这样外型的灵敏性可保证获得最大的受热面，从而容易聚结渣皮，最容易使渣皮耐久不落；而渣皮的隔热作用已早有证明及遭到高度注重。蒙乃尔合金(英文称号MONEL)是一种高镍合金资料,其主要成份是64%70%镍和26%33%的铜冶炼

17、而成. 49.MTT型铜冷却壁简介 MTT型铜冷却壁的实验及运用的结果阐明，蒙乃尔金属及铸铜两种资料的冶金结合非常完好，部分蒙乃尔金属管外表已结合于铸铜壁体里，可经受住极高热负荷及极严重的热流动摇而未产生裂纹及金属结合变异。同时受热面上的温度低于渣皮的凝固温度，因此有利于渣皮的聚结。还有一个有利的特点，就是蒙乃尔金属管不受铸铜冷却壁壁体相变的影响。MTT型铜冷却壁方式多样，除普通规那么外形外，还有倒L形、O形及U形，可用在风口及出铁口周围。当然，在高炉冷却构造中，MTT型铜冷却壁最适宜的运用部位是炉腹、炉腰及炉身下部 50.冷却设备构造选择 冷却设备构造的合理性表如今冷却壁的几何尺寸、冷却面积

18、、镶砖的材质及厚度、水管直径及其布置等。在一定的热流强度下，应选择适宜该热流强度的冷却面积、冷却强度、镶砖厚度，使冷却壁热面温度低于铸铁相变温度400，以维护冷却壁从而维护炉壳提高寿命。 51.首钢高炉冷却壁热面温度挠度计算52.冷却设备构造选择 冷却设备构造的合理性表如今冷却壁的几何尺寸、冷却面积、镶砖的材质及厚度、水管直径及其布置等。在一定的热流强度下，应选择适宜该热流强度的冷却面积、冷却强度、镶砖厚度，使冷却壁热面温度低于铸铁相变温度400，以维护冷却壁从而维护炉壳提高寿命。要选择合理的冷却构造，就要经过传热计算。冷却壁的热面温度应控制在低于400的铸铁相变温度。根据经过冷却壁的热流密度

19、，选择合理的冷却面积和冷却强度。 以首钢高炉为例，计算结果阐明，热流密度在34.9kWm-2、镶砖厚度345mm时，无论水冷或汽化冷却其冷却壁的热面温度都超越铸铁允许温度400；而镶砖厚度为55mm时，即使热流密度尖峰值58.2kWm-2时，其冷却壁热面温度低于400，仍处于平安范围之内。 53.冷却设备构造选择 炉体冷却设备应把传到冷却壁的热量迅速带出炉外，使在离炉壳400mm左右区域要构成300400的稳定的温度界面，使一切破坏作用限制在这一等温线界面之内，从而维护内衬、冷却壁和炉壳。选择冷却壁构外型式，要以热负荷为根底，以防止内村侵蚀和零落为目的，以防止冷却壁破损为措施，以高炉长寿作为根

20、本的原那么。 54.冷却方式-工业开路循环冷却工艺冷却水悬浮物较多泥沙含量大管壁结垢严重,后期出水减少50%宝钢2高炉采用工业水开路循环，水质适宜、水质稳定高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水 水质等级总硬度16dH 应采用软水55.冷却方式-汽化冷却工艺汽水混合物容易构成气塞景象，呵斥管路断水而烧损检漏技术不过关高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水56.冷却方式-软水闭路循环冷却工艺处理结垢问题净水加药处置自动排气问题气塞景象呵斥管路断水高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水57.冷却壁传热计算要选择合理的冷却构造，就要经过传热计算。冷却壁的热面温度应控制在低于400的

21、铸铁相变温度。根据经过冷却壁的热流密度，选择合理的冷却面积和冷却强度。 经过冷却壁的传热密度计算q：图4-32 冷却传热图 以首钢高炉为例，计算结果阐明，热流密度在349kWm-2、镶砖厚度345mm时，无论水冷或汽化冷却其冷却壁的热面温度都超越铸铁允许温度400；而镶砖厚度为55mm时，即使热流密度58.冷却传热图59.冷却传热图60.冷却传热图以首钢高炉为例，计算结果阐明，热流密度在34.9kWm-2、镶砖厚度345mm时，无论水冷或汽化冷却其冷却壁的热面温度都超越铸铁允许温度400；而镶砖厚度为55mm时，即使热流密度尖峰值58.2kwm-2时，其冷却壁热面温度低于400，仍处于平安范围

22、之内。首钢高炉计算结果61.冷却传热图62.检漏技术的意义高炉冷却器的任务好坏直接左右高炉的寿命。国内外高炉任务者虽然非常注重其构造、材质及冷却方式和介质的研讨。由于高炉任务条件苛刻，冶炼时炉况的变化、冶炼强度的大小、原燃料质量的好坏、操作程度的高低等，都不同程度地影响着冷却器的寿命。高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水63.检漏技术的意义经过及时调整操作条件，来延伸其运用寿命。一旦冷却器发生破损，能及时检测出来，防止大量的水漏人炉内，使高炉难行甚至失常。特别是在炉役后期，防止高炉烧穿，维持正常消费。必需有一个较为科学的检测方法，监测冷却器的任务形状高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术

23、合理用水64.检漏技术在冷却设备的排水侧设置温度计，用排水升温检测破损；在冷却设备的进水侧和排水侧设置流量计，计算其流量差检测破损；在冷却设备的排水侧设置炉内煤气捕集器，利用炉内压力搜集从冷却器破损处流进冷却水中的煤气，分析煤气检测破损；利用光度计、超声波检测因炉内煤气而产生的气泡；用放射线的检测方法。高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水65.检漏技术-人工丈量水温差传统的方法是采用人工丈量冷却壁出水口温度的方法。这种方法，虽然可以起到一定的检测作用。但由于数据的不延续和不及时，在北方冬季操作起来就更为困难。实时监测是不能够的。高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水66.检漏技术

24、-全自动水温差检测技术高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水67.检漏技术-全自动水温差检测技术全自动水温差检测系统的特点：在线、及时、准确地测得冷却壁的进出口水温度，自动存贮数据和分析数据，可以同周围相邻冷却壁的当前温差和前一小时内温差变化相比较，并按所设定的阀值进展报警和提示操作者亦可以根据冷却壁长期的变化趋势，结合高炉操作，调解其冷却强度，寻求适宜的冷却制度；间接地监测炉子圆周方向煤气流的分布情况，选择适宜的装料制度，高炉冷却设备冷却方式耐火资料检漏技术合理用水68.检漏技术-全自动水温差检测技术温度传感器的可靠性和高精度0.2；系统的抗干扰，线性区间好 ；耐腐蚀，对环境温度顺应区