高炉冷却设备及结构

　　高炉用的冷却介质有：水、风、汽水混合物。最普遍用的是水，它热导率大，热容量大，便于运送，成本便宜。风比水导热性差，在热流强度大时冷却器易过热，故多用在冷却强度不太大的地方。使用风冷的成本比水贵，但安全可靠，故高炉炉底多用空气冷却。用汽水混合物冷却的优点是，汽化潜热较大，可以大量节省水，又可回收低压蒸汽，在高炉上正在大量应用。

　　水冷设备有喷水冷却、冷却壁和冷却水箱等专用冷却设备，也有风口、渣口、热风阀等专用设备的冷却。

　　喷水冷却结构轻便，简单易行，我国大中型高炉多作为备用冷却手段，小高炉用的较多。国外在大中型高炉下部，有采用炉壳内砌碳砖外喷水冷的，效果也不错。—般喷水孔直径为58mm，喷射方向宜向上倾斜45°60°，炉腹的喷水还要设置数圈防溅板，其下缘距炉壳的缝隙不大于1015mm。

　　冷却壁是高炉冷却系统重要的冷却设备，它主要用在高炉炉身、炉腰、炉腹、炉缸等部位，它的使用效果、寿命长短直接关系到高炉的正常生产及一代寿命。所以，各国普遍注重冷却壁材质的选择、结构的改进等工作，目的都是为了延校冷却壁的使用寿命。

　　冷却壁是包在炉衬外面，用螺栓固定在炉壳上的壁形冷却器。它用HT1533灰铸铁铸入20号钢的冷拔无缝钢管，钢管外径为3444.5mm、壁厚4.56mm，做成中心间距为100200mm的蛇形管，一般铸铁保护层厚度为2530mm，所以光面冷却壁的厚度通常为80110mm。水管的引出部分必须铸入保护套管，并和炉壳焊接，以防开炉后冷却壁上胀把水管切断。

　　为了避免铸造时高温铁水对钢管渗碳而导致脆裂，要在管壁除锈后涂上石英粉涂层，再放入铸型，铁水温度以降到1220℃以下再浇铸为宜。对光板冷却壁由于铸铁导热性良好，水管不必布置过密。

　　光板冷却壁一般是用在炉缸部位，经多数高炉使用验证，能够满足要求。

　　镶砖冷却壁与光板冷却壁比较，耐磨、耐冲刷，易于生成渣皮。一般镶砖的面积约为50%左右，厚度150~230mm，过薄容易脱落，过厚则导致铸铁筋与铸铁板之间铸造应力太大而开裂，且热流一旦波动时会烧坏铁筋。镶砖冷却壁的热工方面，铸造筋的表面温度是一个重要参数，一般以不大于500℃为宜，热流越大，镶砖越厚，镶砖面积越大，导致铸铁筋温度升高而烧坏。日本对冷却壁的研究开发经历了第一代、第二代、第三代、第四代的过程。

　　这种改进对冷却壁冷却的较大炉子起了促进作用。新日铁从原始(第一代)的冷却壁至第二代是增强角冷却和强制水冷替代汽冷。新日铁冷却壁(第二代)作了如下改进：冷却壁内的水管弯曲半径尽量缩小;使用铁素体墨铸铁代替高铬铸铁;镶砖材质由黏土砖改为高铝砖;将支撑砌筑的“1”形部位用单独系统的水管冷却，经过实际应用后，冷却壁4个角部的损坏有所改善、但是上、下段冷却壁间损坏仍较多。

　　第三代冷却壁的主要特点是：添加了一个短的耐火材料支撑凸台和一个螺旋管底座，用来防止前管故障。同时增减了角部水管，增加了背部蛇形管，铸在冷却壁内的耐火材料改为SiC质。第四代把斜肋条从AB线到AC线延长了220mm，用耐火材料就地浇铸。

　　我国宝钢3号高炉除炉腹上部、炉腰和炉身下部4段冷却壁由新日铁制造以外，其余14段冷却壁均由宝钢设计和制造，从炉底至炉喉的18段冷却壁按照不同区域的工作条件和工艺要求，采用了不同的结构型式：

　　1.炉底、炉缸砌筑了导热性良好的碳砖，因此这部分的冷却设备采用了高冷却强度的新式横型冷却壁、铁口冷却壁、风口冷却壁。

　　2.炉腹、炉腰和炉身中、下部热负荷高、温度波动大、热震剧烈、碱金屑侵蚀严重，是工作条件最残酷的区域，所以采用了新日铁第三代冷却壁，在炉身中下部采用了带凸台的第三代和第四代冷却壁。

　　3.炉身上部砌体因受炉料的磨损以及装料时温度波动而遭到损坏。因此，炉身上部也采用了冷却壁。

　　镶砖冷却壁用途多而广，它是大多数高炉的主要冷却部件。因此，它格外受到炼铁工作者的高度重视，也随之成为人们研究的主要内容之一。