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1、高炉冷却壁损坏原因浅析王计平(宁波钢铁有限公司炼铁厂，浙江宁波315800)摘要：根拥宇波钢铁有限公司1号高炉第4段冷却壁过早损坏的情况，结合国内相关企业的类似情况，分析了该部位冷却壁过早损坏的原因，提出了预防措酒和改进建议。关键词：高炉；冷却壁；漏水；浇铸；煤气流宁波钢铁有限公司1号高炉设计炉容为2500m3,30个风口,冷却结构为全冷却壁,共15段，风口带为第4段冷却壁，共3()块，冷却壁木体材质为球墨铸铁。1号高炉于20()7年4月3()日点火投产，2007年6月21日停炉，2007年7月15口二
2、次开炉。二次开炉后生产良好，平均利用系数近2.3t/(ir?・d),最高达2・691/(m3•d),冶炼强度为1.27t/(m'・d)。2008年1月16日发现第4段冷却壁90号水冷管损坏。1月24日高炉计划休风后，用内窥镜检查发现第4段冷却壁90号水冷管上部第一个弯下侧面有一条长15〜20cm的纵向裂缝，随后采取冷却璧穿管修复技术处理。在发现第一根水冷管损坏后,乂陆续发现第4段冷却壁67、26、119、32号水冷管损坏,截止2008年11月底,第4段冷却壁已经损坏61根水冷管,于2008年12月19口
3、空料线停炉更换风口带冷却壁。通过调査国内同类型高炉、同类型冷却壁使用情况来看，武钢、安钢、济钢高炉均出现过同样情况，时间最短的为济钢3号高炉开炉后不到2个月第4段冷却壁水冷管就发生损坏现象。根据初期判断及停炉后检查情况来看,认为第4段冷却壁过早损坏主要原因有以下儿点。1设计原因导致冷却壁存在先天缺陷1.1冷却壁制造时对冷却壁水冷管造成损伤宁钢1号高炉第4段冷却壁高2.66m,宽I.402m(上端1.283m),最厚处0.4m(见图1),木体理论重近7【(6585〜6690kg)。在冷却壁上端，水管弯制时
4、需要右一个相当于锐角的弯制，而日前国内冷却壁制造能力基本无法完成这种冷弯成型。浇铸时山于外而有砂模不易散热，且冷却變浇铸后不宜强制降温，铁水的大量热量很难散发，而冷却壁中心部位的大量热量更难散发。在很大程度上这些热量只能通过水冷管吸收，而这极易对水冷管的金相纽织造成破坏，使其抗应力能力大大下降。sinmFig1Outsideshapeofcoolingstave1.2冷却壁因平面面积过大而承受应力过大宁钢1号高炉第4段冷却壁设计外形尺寸过大，平面面积过大(见图2)o1号高炉设30个风风口带冷却壁也为3(
5、)块。随着高炉冶炼技术的不断进步，高炉利用系数、冶炼强度不断提高,冷却壁所承受热负荷也冇所提高，其承受各种热应力也相对增加。冷却壁面积过大，导致其承受应力过大,当应力集中在某一部位时,就容易造成壁体开裂,甚至拉伤水管。停炉后检査的结果也验证了这一点。图2冷却對卜型图Fig.2Outsideshapeofcoolingstave1.3高炉外型设计不合理和耐材选型不当宁钢1号高炉风口带炉壳上端有一个向炉内倾斜15°14’的倾角，这与高炉内型、煤气流流动方向是矛盾的。加上该段冷却璧上端过厚，使得风口上部砖衬相
6、对减薄，而该部位乂选用了小块纟fl合砖，使得该部位砖衬过早脱落。冷却壁上端暴露在炉内直接与高温高速煤气流、渣铁熔融物接触，从而造成冷却壁上端被过早侵蚀、损坏。停炉后检查发现，风口中套以上砖衬全部脱落,冷却壁上端侵蚀严重，这一情况完全验证了前期推断（见图3）。丿F裂处翎脱落，被融图3停炉后冷却壁状况Fig.3Conditionsofcoolingstaveafterblow-offI.4冷却壁本体材质选用不当宁钢1号高炉第4段冷却壁本体材质选川球墨铸铁。球墨铸铁虽然在伸长率等方面比其他铸铁有一定的优越性，
7、但仍存在一些缺陷，体现在以卞儿点⑴：1）球墨铸铁的铸件表面伸长率为2（）%,而中心只冇6%〜8%,在高炉生产条件卜容易使冷却壁产生裂纹；2）球墨铸铁中布满0.025〜0.15mm的球状石墨被氧化后形成孔洞，容易产生裂纹并加速扩展；3）球墨铸铁的线膨胀系数在600°C以下比较平缓，600°C以匕时急剧增大。这就使得冷却壁的冷、热而伸长量不同，从而产生较大应力，促使冷却壁开裂；4）球墨铸铁的抗热震次数（抗热疲劳性能）较差。有试验表明，在6mm试样厚度、通2（）°C水冷却条件下，当试样加热到70CTC,反复4
8、8次后，试样本体即开始产生裂纹。高炉生产要求炉缸部位耐材稳定、长寿。从球墨铸铁的特性可以看出,山于球墨铸铁有较好的延伸性能,在高炉生产条件下，冷却壁木体受热膨胀后,就对炉内砖衬产生一个推力,从而破坏砖衬；当温度降低时，乂与砖衬之间形成气隙，促使砖衬过早脱落；而球墨铸铁表面与中心伸长率的差异，以及水管处与表而的温差造成冷却壁热面产生裂纹，也使得冷却變过早损坏（见图4）。冷却壁上端热面开裂Fig.4Topcracksofcoolingstave
