第一節(jié) 銅冷卻壁產(chǎn)品基本生產(chǎn)技術(shù)、工藝或流程 

銅冷卻壁通常使用純銅制造，其制造工藝主要有以下3種：軋制銅板坯鉆孔冷卻壁、使用芯棒的連鑄冷卻壁和埋銅管、銅合金管和鋼管的鑄銅冷卻壁。軋制銅冷卻壁是在軋制銅板坯中用深沖鉆鉆孔成型冷卻水通道，然后焊上鋼管而成。其材質(zhì)強(qiáng)度更高、更致密、導(dǎo)熱性更好，但加工費(fèi)用較高。此法使用最廣，工藝也最成熟。連鑄冷卻壁是在連鑄時(shí)直接鑄造成型冷卻水通道。因這種銅冷卻壁未經(jīng)軋制，致密性較差，所以其導(dǎo)熱系數(shù)較鉆孔銅冷卻壁低。這種冷卻壁表面易出現(xiàn)折皺，影響表面質(zhì)量。鑄銅冷卻壁是將冷卻水管鑄入鑄銅冷卻壁本體中。這種方法可以降低制造成本，其導(dǎo)熱性比前兩種方法要差，但能滿足生產(chǎn)要求。

2O世紀(jì)7O年代末期，德國GHH公司和蒂森公司合作率先在高爐上應(yīng)用了銅冷卻壁，取得了令人滿意的效果。高爐銅冷卻壁具有高導(dǎo)熱、抗熱震、耐高熱流沖擊和長壽命等優(yōu)越性能，越來越多地應(yīng)用于國內(nèi)外大型高爐的關(guān)鍵部位，為高爐高效長壽起到了重要的作用。

我國對(duì)銅冷卻壁的 研究 始于20世紀(jì)90年代中期。廣東汕頭華興冶金備件有限公司和首鋼合作，于2000年1月設(shè)計(jì)研制出2塊銅冷卻壁，并安裝在首鋼2號(hào)高爐(1726m。)上試用，取得了顯著的應(yīng)用效果。2002年3月首鋼2號(hào)高爐技術(shù)改造中，應(yīng)用了該公司提供的12O塊銅冷卻壁，這是我國高爐正式使用國產(chǎn)銅冷卻壁，標(biāo)志著銅冷卻壁技術(shù)已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國已有2O余座大型高爐采用了國產(chǎn)銅冷卻壁。

采用銅冷卻壁的技術(shù)原理是依靠銅冷卻壁優(yōu)異的導(dǎo)熱性、抗熱震性和耐高熱流沖擊性，在其熱面能夠形成比較穩(wěn)定的保護(hù)性渣皮。即使渣皮瞬間脫落，也能在其熱面迅速地形成新的渣皮保護(hù)冷卻壁，這種特性是其他常規(guī)冷卻器所不能比擬的。實(shí)踐證實(shí)，銅冷卻壁是一種無過熱冷卻器，使用壽命可以達(dá)到20～30年。銅冷卻壁在首鋼、武鋼、本鋼、馬鋼、攀鋼、湘鋼等企業(yè)的大型高爐上已經(jīng)得到了應(yīng)用。

目前，我國已經(jīng)研制出多種不同形式的銅冷卻壁，有軋制銅板鉆孔銅冷卻壁、銅管鑄造銅冷卻壁、Ni—Cu合金管鑄造銅冷卻壁、鑄造坯鍛壓鉆孔銅冷卻壁和連鑄銅冷卻壁等。軋制銅板鉆孔銅冷卻壁由于結(jié)構(gòu)致密、組織缺陷少、冷卻效率高，其應(yīng)用范圍最為廣泛。

第二節(jié) 銅冷卻壁產(chǎn)品新技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用情況

高爐換襯需要巨大的投資，因此應(yīng)該通過開發(fā)新技術(shù)、新裝置來延長高爐的壽命。銅冷卻壁技術(shù)就是為此開發(fā)的新技術(shù)之一。新日鐵公司開發(fā)并應(yīng)用了一種新型銅冷卻壁，該冷卻壁的冷卻效果與傳統(tǒng)的銅冷卻壁相同，但生產(chǎn)成本卻大大下降了。

新日鐵新型銅冷卻壁的技術(shù)特征∶

采用新的鑄造技術(shù)，將一根鋼管扦入銅鑄件中，實(shí)現(xiàn)了銅冷卻壁使用上的安全可靠，同時(shí)使制造成本大幅降低。這種鑄造技術(shù)的開發(fā)是基于鑄鐵冷卻壁的制造經(jīng)驗(yàn)，新日鐵公司在制造鑄鐵冷卻壁方面有40余年的經(jīng)驗(yàn)。

在厚銅板中扦入鋼管的新型銅冷卻壁具有以下特點(diǎn)：

1、較高的冷卻能力。高純銅的鑄件可以確保其冷卻能力與傳統(tǒng)的銅冷卻壁相同；

2、使用安全可靠。在銅鑄件中扦入鋼管，取消了形成水槽的銅焊接，避免了冷卻水的滲漏；

3、設(shè)計(jì)靈活性更大。通過銅鑄件的制造和在其中扦入鋼管，使冷卻壁的設(shè)計(jì)靈活性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的銅冷卻壁，特別是在冷卻壁的形狀和水槽的排列方面；

4、制造工藝簡單，制造成本低。

利用電子探針顯微 分析 議對(duì)扦入的鋼管與銅冷卻壁之間焊縫的金相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了 分析 。 分析 結(jié)果清楚地表明，鋼管與銅之間熔接性很好，在焊縫處相互擴(kuò)散。此外，通過抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)證明，焊縫處強(qiáng)度非常高，甚至高于銅本身。因此，證明在高爐運(yùn)行過程中焊縫不會(huì)斷裂。目前，世界上已有5座高爐采用了新日鐵制造的這種新型銅冷卻壁，而且使用效果非常好。

第三節(jié) 銅冷卻壁產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)熱點(diǎn)、難點(diǎn) 分析

銅冷卻壁是高爐長壽的關(guān)鍵技術(shù)之一，銅冷卻壁的應(yīng)用使高爐在不中修的條件下，壽命達(dá)到15～20年成為可能。銅冷卻壁應(yīng)使用在高爐熱負(fù)荷最大的區(qū)域，即爐腹、爐腰和爐身下部，該區(qū)域是高爐異常破損嚴(yán)重且造成高爐短壽的關(guān)鍵部位，在此區(qū)域使用銅冷卻壁對(duì)于延長高爐壽命具有重要作用。此外，在高爐爐缸(特別是鐵口區(qū))使用銅冷卻壁也將會(huì)取得良好的應(yīng)用效果。進(jìn)一步優(yōu)化銅冷卻壁結(jié)構(gòu)，降低造價(jià)是我國銅冷卻壁技術(shù)發(fā)展的重要課題。

第四節(jié) 銅冷卻壁產(chǎn)品未來技術(shù)發(fā)展趨勢

軋制銅冷卻壁應(yīng)用廣泛。雖然應(yīng)用于高爐的銅冷卻壁有不少采用連鑄工藝制造，但由于存在晶粒粗大的鑄造組織，易產(chǎn)生縮孔和疏松缺陷，致密性差，表面還存在微裂紋，而且存在鑄造應(yīng)力，而軋制銅冷卻壁金相組織均勻、晶粒細(xì)小致密，無內(nèi)應(yīng)力，因此得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用。

長圓孔銅冷卻壁發(fā)展迅猛。以30 mm×85 mm的長圓孔銅冷卻壁與Ø55 mm的圓孔銅冷卻壁進(jìn)行比較，長圓孔銅冷卻壁冷卻面積增加18．1％，冷卻水流速相同的情況下其冷卻能力大大增強(qiáng)，同樣的冷卻強(qiáng)度下其水量可大幅減少；同時(shí)冷卻壁總厚度可減少25 mm，可大大降低冷卻壁成本，對(duì)擴(kuò)大高爐爐容也是非常有利的。

銅冷卻壁凹槽深度大大減小。為了保證鑲磚質(zhì)量，早期的高爐銅冷卻壁凹槽深度設(shè)計(jì)尺寸大。實(shí)踐證明，銅冷卻壁熱面耐材的耐久能力及質(zhì)量并不重要，只是在開爐期間，這些耐火材料對(duì)銅冷卻壁有保護(hù)作用，當(dāng)耐材侵蝕后完全靠銅冷卻壁的高導(dǎo)熱能力使其壁面形成低溫，快速形成穩(wěn)定的渣皮來保證銅冷卻壁的正常使用，因此，在銅冷卻壁上砌很厚或優(yōu)質(zhì)耐火材料是不必要的，減少銅冷卻壁凹槽深度以降低其制造成本已是大勢所趨。

高爐應(yīng)用銅冷卻壁技術(shù)必須加強(qiáng)水系統(tǒng)管理。冷卻水水質(zhì)及穩(wěn)定性對(duì)冷卻設(shè)備的傳熱效果及高爐長壽起著重要的作用。由于鑄鐵冷卻壁要求水質(zhì)的含氧量低，一般采用軟水或純水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)，因此當(dāng)一個(gè)冷卻系統(tǒng)中有鑄鐵冷卻壁、銅冷卻壁兩種以上冷卻沒備時(shí)，必須設(shè)置熱力除氧裝置處理補(bǔ)充水，并采剛氮?dú)饧訅杭夹g(shù)提高冷卻水的沸點(diǎn)。同時(shí)，在高爐上應(yīng)用銅冷卻壁技術(shù)，冷卻水水速必須大于1．5m／s，并控制好水的硬度，避免產(chǎn)生硬質(zhì)垢，還需定期進(jìn)行殺菌滅藻，以保證不會(huì)因微生物大量繁殖而在冷卻通道內(nèi)形成生物粘泥，影響銅冷卻壁的傳熱效率。此外，由于銅冷卻壁安裝在爐腹、爐腰、爐身下部位置，而爐身中上部及爐缸部位采用鑄鐵冷卻壁，為保證鑄鐵冷卻壁的安全和避免冷卻系統(tǒng)復(fù)雜化，大都采用同一套軟水或純水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)。


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