預掛渣皮的冷卻壁制造技術

本實用新型專利技術涉及一種預掛渣皮的冷卻壁，包括冷卻水管、冷卻壁金屬本體和覆蓋于金屬冷卻壁內壁上的預掛渣皮材料層，金屬冷卻壁內壁朝向高爐內側，冷卻壁金屬本體為鑄鐵冷卻壁或鑄鋼冷卻壁或銅冷卻壁，本實用新型專利技術的預掛渣皮冷卻壁冷端本體材質與結構靈活，鑄鐵冷卻壁、鑄鋼冷卻壁或銅冷卻壁均可，燕尾槽或其他能夠咬住或掛住預掛渣皮的結構都可以。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

預掛渣皮的冷卻壁
本技術涉及高爐冷卻壁，特別是涉及一種預掛渣皮的冷卻壁。技術背景高爐冷卻壁是高爐結構的重要組成部分。按材質分類，目前冷卻壁可分為鑄鐵冷卻壁、鑄鋼冷卻壁、銅冷卻壁、以及熱 面用銅質冷面用鋼質的復合結構冷卻壁等。冷卻壁朝向高爐內側的表面有光面的、凹凸 槽的，也有其他結構形式的，但主要還是凹凸槽結構為主。凹凸槽的作用是便于鑲嵌耐 火材料保護層以及在耐火材料被磨損掉以后便于在冷卻壁表面形成掛渣保護層。鑲嵌在冷卻壁表面的耐火磚能夠有效的保護冷卻壁不受爐料磨損，同時也在爐 壁形成一道熱阻以降低爐壁散熱能耗。但冷卻壁表面的耐火材料所處使用環境十分苛 刻，它要長時間在高溫的條件下承受爐渣的侵蝕、爐料的磨損、上升煤氣流的沖刷、溫 度變化的熱沖擊等，因而一般幾個月或稍長時間就被逐步磨損或沖刷掉。耐火材料被磨 損沖刷掉的原因主要是耐火材料一般為脆性材料，燕尾槽處的巨大剪切力很容易造成鑲 磚的根部斷裂，從而造成耐火材料保護層的脫落甚至整體垮塌。沒有了耐火材料的保護，冷卻壁表面就會暴露出來直接接觸高溫爐料與爐氣的 沖刷與侵蝕。同時，由于沒有了耐火材料層的隔熱，冷卻壁內冷卻水會帶走大量熱量， 造成大量熱量的散失，表現為生產的高焦比與高能耗。在高爐的熔融帶，當冷卻壁耐火材料被沖刷掉以后，爐渣會粘接到爐壁上形成 了一個保護層，爐渣保護層的作用同樣是隔熱并防止冷卻壁表面被磨損，但這種渣皮與 冷卻壁的粘接不牢固，會頻繁脫落，有時會造成冷卻壁局部過熱，甚至燒毀個別冷卻壁。而高爐的中上部一般很少有熔渣，因此冷卻壁耐火材料被磨損后，很難有爐渣 附著，這必然會造成冷卻壁金屬結構的直接磨損和極大的熱量損耗。由于很多高爐的冷 卻水管是上下聯通的的單路控制，高爐可能因為中上部冷卻強度過大而造成整體運行效 率的下降。為了防止出現高能耗與冷卻壁的燒毀等問題，高爐一般都采用定期的內壁噴涂 噴補或壓入造襯修補，目的都是在內壁耐火材料被磨損后，設法重新在內壁上構筑一層 新的耐火材料保護層。但無論是噴補還是壓入，材料的使用壽命依然很短，干法噴涂的內襯一般半年 或稍長時間即已脫落。因此，高爐在使用爐役內，為了保證高爐的正常運行，定期的內 壁噴涂或壓入是一種常態的內襯維護工作。而在鑲嵌耐材損壞后或噴補材料損壞后，只 能指望冷卻壁附著粘附一層爐渣來隔熱和保護冷卻壁了。
技術實現思路
由于高爐內的工況條件十分惡劣，冷卻壁熱面不管采用何種耐火材料，其壽命都不會太長。如何在冷卻壁表面形成穩定的渣皮保護層，才是解決高爐節能與長壽的關 鍵。本技術的目的就是要研制出高強度、高導熱并耐高溫的冷卻壁壁面覆蓋材 料，并在冷卻壁安裝上高爐之前，用適當的方法將該材料安裝固定在冷卻壁的內壁表面 上。該材料不會因為燕尾槽處的斷裂造成覆蓋層的垮塌，而且其耐磨性能極好，因而也 不會被很快磨損掉，從而能夠長期覆蓋于冷卻壁熱面上。待冷卻壁安裝上高爐之后，相 當于冷卻壁內壁上有了一層永久性預掛爐渣，起到保護冷卻壁與隔熱作用，且長期安全 存在，從而達到延長冷卻壁乃至高爐壽命的目的。本技術的具體方案是一種預掛渣皮的冷卻壁，包括冷卻水管、冷卻壁金 屬本體和覆蓋于金屬冷卻壁內壁上的預掛渣皮材料層，金屬冷卻壁內壁朝向高爐內側， 冷卻壁金屬本體為鑄鐵冷卻壁或鑄鋼冷卻壁或銅冷卻壁。金屬本體與預掛渣皮材料層依靠金屬本體表面的燕尾槽咬合固定。在內壁帶有燕尾槽的鑄鐵、鑄鋼或銅冷卻壁內壁上預制一層人工合成渣皮材 料，該人工合成渣皮材料由耐火材料和硅酸鈣粉末及金屬鋼纖維按一定比例配制。耐火 材料由礬土、剛玉、碳化硅、氧化鋁微粉、硅灰以及結合劑、減水劑按一定比例混配均 勻，結合劑為鋁酸鹽水泥或磷酸或磷酸二氫鋁等。該人工合成渣皮材料中鋼纖維的含量 按體積比應達到10% 20%，重量比應達到15% 40%。硅酸鈣粉末的加入是為了保 證人工渣皮在使用時更容易粘附爐內熔渣。本技術的具體實施方法是首先配制上述預制渣皮材料混合物(混合物中 不包括鋼纖維)，并加入自來水或液體結合劑(磷酸或磷酸二氫鋁)將混合物攪拌均勻成 泥漿備用。確定預制渣皮層厚度，一般可確定為50 200mm厚(不包括燕尾槽深度)， 然后在冷卻壁上支上模板，將金屬鋼纖維逐層均勻撒入冷卻壁燕尾槽及整個預制渣皮空 間部位。燕尾槽內填滿鋼纖維之后，注入上述泥漿。由于泥漿的流動性能極好，注漿的 同時還配合振動模板，漿體會很快填滿鋼纖維間的所有間隙。待澆注體硬化后脫模烘烤 至350°C即可。本技術的技術關鍵在于預制渣皮材料中含有極高體積分數的鋼纖維，其 所占的體積分數10% 20%。正是由于該預制渣皮中含有大量的鋼纖維(遠高于常規鋼 纖維增強耐火澆注料中鋼纖維的含量，一般鋼纖維增強耐火澆注料中鋼纖維含量按重量 比不會高于5%，按體積比不會高于2% )，所以該預制渣皮具有極高的導熱系數，因此 整個渣皮層自身的溫度不高，從而保證預制渣皮層材料始終具有極高的抗剪抗折強度， 因此渣皮層不會發生燕尾槽界面處的剪切斷裂，整體上也表現為具有極高的耐磨耐機械 沖擊性能。本技術的技術關鍵還在于預制渣皮材料中含有硅酸鈣粉末，硅酸鈣粉末 的加入目的是使預制渣皮材料更接近爐渣成分(高爐水渣成分主要是硅酸鈣礦物)，從而 使得預制渣皮更容易附著粘附爐渣。本技術的預掛渣皮冷卻壁冷端本體材質與結構靈活，鑄鐵冷卻壁、鑄鋼冷 卻壁或銅冷卻壁均可，燕尾槽或其他能夠咬住或掛住預掛渣皮的結構都可以。本技術的優點在于1、本技術的預掛渣皮冷卻壁在砌筑之前在熱面預先覆蓋了一層人造渣皮材料，且此預掛渣皮層材料因具有高抗折高耐磨與高耐火性能，所以能夠長期穩定地附著 在冷卻壁金屬表面上，起到保護冷卻壁與隔熱節能作用，從而避免了爐壁鑲磚或噴涂修 補內襯的短壽命與高爐內壁經常維修維護問題。2、由于預掛渣皮中添加了大量的鋼纖維，其導熱系數遠遠超過現有鑲嵌在冷卻 壁上的耐火材料，同時因為預掛渣皮成分中配有硅酸鈣粉末，因此即使經過長期使用后 預掛渣皮材料發生磨損變薄，其靠近爐內爐渣一側的粗糙表面也會很容易冷凝附著爐渣 保護層，且此粘附爐渣層與預掛爐渣層結合緊密不易脫落。3、根據高爐的部位不同，預掛渣皮材料中所用的耐火材料可以根據使用環境調 整，比如通過提高碳化硅比例提高導熱系數，減少硅酸鈣用量以提高預掛渣皮材料的耐 火性能等。4、本技術的預掛渣皮冷卻壁冷端本體材質與結構靈活，鑄鐵冷卻壁、鑄鋼 冷卻壁或銅冷卻壁均可，燕尾槽或其他能夠咬住或掛住預掛渣皮的結構都可以。5、由于本技術的預掛渣皮的使用壽命長，因此高爐運行是的內襯維修費 用少，并且冷卻壁散熱減少，因此預掛渣皮的冷卻壁綜合成本低，一次投資后可永久使用。附圖說明附圖1為預掛渣皮冷卻壁的典型立式剖面圖。其中1為冷卻水通道，2為金屬冷 卻壁，3為預掛渣皮。預掛渣皮的根部鑲嵌在金屬冷卻壁的燕尾槽內，并通過燕尾槽的咬 合，保證整個預掛渣皮牢固固定在金屬冷卻壁的內壁上。實施例耐火材料配料按重量份數，礬土粉30份，剛玉粉50份，碳化硅粉50份，硅 微粉10份，氧化鋁微粉15份，鋁酸鈣水泥15份，減水劑2份。硅酸鈣粉重量份數15份。上述粉體加入自來水，攪拌均勻成流動性良好的泥漿。準備好一個帶燕尾槽的銅壁，按照設計的渣皮厚度150本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種預掛渣皮的冷卻壁，其特征是：包括冷卻水管、冷卻壁金屬本體和覆蓋于金屬冷卻壁內壁上的預掛渣皮材料層，金屬冷卻壁內壁朝向高爐內側，冷卻壁金屬本體為鑄鐵冷卻壁或鑄鋼冷卻壁或銅冷卻壁。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：章榮會，李芳，
申請(專利權)人：北京聯合榮大工程材料有限責任公司，
類型：實用新型
國別省市：11[中國|北京]