Vol.28 No.11 钱亮等：高炉铜冷却壁自保护能力的实现 。1055。 肋段末端时，波动的趋势已经变得很弱（如175℃ 冷却壁的1/5，这就提高了铜冷却壁在高热负荷 等温线)，出肋段后波动先变大又慢慢变小（如 区域使用的性能 140℃和150℃等温线)，只是趋势和肋段相反，波 可见，铜冷却壁的优势在于高热负荷区域渣 动在铜冷却壁内一直存在：煤气温度高的地方，相 皮对于铜冷却壁的长寿和高炉生产效益至关重 对应的炉墙内部温度也较高.图6凸)为有40mm 要，而铜冷却壁自身具有很强的挂渣能力，满足了 渣皮覆盖时炉墙温度场分布，比较图6(a),渣皮 挂渣的需要.因此，要真正实现长寿和高效的结 的存在使得进入铜冷却壁的热量大大降低，从而 合，主要还是要有一个好的挂渣环境.高炉的操 大大降低了铜冷却壁内的温度梯度：渣皮内的温 作实践同样证明了挂渣环境的重要性 度场基本保持均匀，热流水平流动：渣皮的存在降 3.2操作实践 低了铜冷却壁的本体温度，并没有改变铜冷却壁 图8是国内某高炉实际生产中热电偶的变化 内温度分布规律 趋势.图8(a)的最低温度平均在60℃以下，处在 由于铜自身的高导热性，所以具备了很强的 一年中较冷的时段：热电偶温度大于130℃的时 挂渣能力.图7是铜和铸铁冷却壁挂渣能力的比 间占整个操作时间的056%，以此作为判断渣皮 较.当煤气温度从1150℃变化到1700℃时，铜 脱落后重新生成周期的波动次数为62次. 热面温度由178.5℃升高到244.9℃而铸铁热 图8(b)的最低温度稳定在62℃是一年中最热 面温度从501.8℃升高到721.1℃显然铜冷却 的季节，热电偶温度大于130℃的时段比例为 壁的挂渣能力要远远优于铸铁冷却壁.在实际生 023%,波动次数为18次.这种差别是因为此高 800 炉的冷却水来源于未经处理的湖水.虽然图8(a) 700 铸铁热面温度 600 的冷却水温度较低，但不论是处在高温时段的比 500 铸铁热电偶处温度 例还是波动次数都要远远大于图8(b):而且在温 400 度较低的地方，图8(b)显然要比图8(a)平稳，尽 300F 铜热面温度 200 ◆铜热电偶处温度 管图8(b)中的冷却水温度高于图8(a).这些频 100 100120013001400150016001700 繁的波动来自于挂渣环境的剧烈波动，比如在冷 煤气湿度℃ 却水参数特定条件下，高炉软融带根部的升降及 边缘气流波动将引发渣皮频繁脱落及再生，必然 图7铜和铸铁冷却壁冷却能力比较 Fig.7 Contrast of cooling ability of copper stave with cast iron 降低铜冷却壁的疲劳寿命，影响高炉长寿：而处在 st血e 裸露状态时间越长，如图3所示，必然加大高炉操 作期的热损失，降低高炉操作的整体效益.所以， 产中，即使热面边界如煤气温度发生变化，铜冷却 在实际生产中，挂渣环境对渣皮的存在状态、铜冷 壁热面温度变化发生在温度低的区域，挂渣能力 却壁的使用寿命和操作期的热损失有更重要的影 依然很强.如果挂渣环境合适，在铜冷却壁热面 响.保持稳定的挂渣环境必然能得到稳定的渣 能更快、更容易形成渣铁壳.而且在裸露时，铜冷 皮，从而提高高炉寿命和生产效益，这体现了挂渣 却壁从热电偶位置到热面的温度变化仅仅是铸铁 环境的重要性. 220 220r (a (b) 180 180 140 20 2004-01-012004-02-012004-03-01 2004-03-31 2004-07-012004-07-212004-08-16200408-31 日期 日期 图8实际热电偶温度的变化 Fig.8 Change in temperature of actual thermocouples (C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.ne肋段末端时 ,波动的趋势已经变得很弱(如 175 ℃ 等温线), 出肋段后波动先变大又慢慢变小(如 140 ℃和 150 ℃等温线), 只是趋势和肋段相反 ,波 动在铜冷却壁内一直存在 ;煤气温度高的地方 ,相 对应的炉墙内部温度也较高.图 6(b)为有 40mm 渣皮覆盖时炉墙温度场分布 , 比较图 6(a), 渣皮 的存在使得进入铜冷却壁的热量大大降低 ,从而 大大降低了铜冷却壁内的温度梯度;渣皮内的温 度场基本保持均匀, 热流水平流动 ;渣皮的存在降 低了铜冷却壁的本体温度 ,并没有改变铜冷却壁 内温度分布规律 . 由于铜自身的高导热性, 所以具备了很强的 挂渣能力 .图 7 是铜和铸铁冷却壁挂渣能力的比 较.当煤气温度从 1 150 ℃变化到 1 700 ℃时, 铜 热面温度由 178.5 ℃升高到 244.9 ℃, 而铸铁热 面温度从 501.8 ℃升高到 721.1 ℃, 显然铜冷却 壁的挂渣能力要远远优于铸铁冷却壁.在实际生 图 7 铜和铸铁冷却壁冷却能力比较 Fig.7 Contrast of cooling ability of copper stave with cast iron stave 图 8 实际热电偶温度的变化 Fig.8 Change in temperature of actual thermocouples 产中 ,即使热面边界如煤气温度发生变化,铜冷却 壁热面温度变化发生在温度低的区域 , 挂渣能力 依然很强.如果挂渣环境合适, 在铜冷却壁热面 能更快 、更容易形成渣铁壳 .而且在裸露时, 铜冷 却壁从热电偶位置到热面的温度变化仅仅是铸铁 冷却壁的 1/5 , 这就提高了铜冷却壁在高热负荷 区域使用的性能. 可见 ,铜冷却壁的优势在于高热负荷区域,渣 皮对于铜冷却壁的长寿和高炉生产效益至关重 要,而铜冷却壁自身具有很强的挂渣能力,满足了 挂渣的需要.因此 , 要真正实现长寿和高效的结 合, 主要还是要有一个好的挂渣环境.高炉的操 作实践同样证明了挂渣环境的重要性. 3.2 操作实践 图 8 是国内某高炉实际生产中热电偶的变化 趋势 .图 8(a)的最低温度平均在 60 ℃以下, 处在 一年中较冷的时段;热电偶温度大于 130 ℃的时 间占整个操作时间的 0.56 %, 以此作为判断渣皮 脱落后 重新 生成周 期的 波动 次数 为 62 次. 图 8(b)的最低温度稳定在 62 ℃, 是一年中最热 的季节 , 热电偶温度大于 130 ℃的时段比例为 0.23 %,波动次数为 18 次 .这种差别是因为此高 炉的冷却水来源于未经处理的湖水 .虽然图 8(a) 的冷却水温度较低 , 但不论是处在高温时段的比 例还是波动次数都要远远大于图 8(b);而且在温 度较低的地方 ,图 8(b)显然要比图 8(a)平稳, 尽 管图 8(b)中的冷却水温度高于图 8(a).这些频 繁的波动来自于挂渣环境的剧烈波动 , 比如在冷 却水参数特定条件下 , 高炉软融带根部的升降及 边缘气流波动将引发渣皮频繁脱落及再生 ,必然 降低铜冷却壁的疲劳寿命 ,影响高炉长寿;而处在 裸露状态时间越长, 如图 3 所示,必然加大高炉操 作期的热损失 ,降低高炉操作的整体效益.所以, 在实际生产中 ,挂渣环境对渣皮的存在状态 、铜冷 却壁的使用寿命和操作期的热损失有更重要的影 响.保持稳定的挂渣环境必然能得到稳定的渣 皮,从而提高高炉寿命和生产效益 ,这体现了挂渣 环境的重要性 . Vol.28 No.11 钱 亮等:高炉铜冷却壁自保护能力的实现 · 1055 ·