摘 要：对马钢2500m3高炉冷却壁的破损及变更改造原因进行了分析比较，认为使用铜冷却壁对高炉长寿有着决定性的影响。通过对铜冷却器冷却强度的摸索控制，改善了高炉的稳定顺行。

关 键 词：大型高炉；冷却壁；铜冷却器；漏水

马钢二铁总厂现有2500m3高炉2座。1号高炉1994年4月投产，2007年2月停炉大修，2007年6月投产；2号高炉2003年10月投产。高炉炉腹至炉身下部冷却壁，经历了由球墨铸铁→铸钢→铜的演变。本文重点阐述铜冷却壁、铜冷板在马钢二铁的使用情况。

1 高炉炉体炉腹至炉身下部冷却壁的变迁

1号高炉炉体的冷却壁为高韧性球磨铸铁冷却壁，冷却水为开路循环工业净化水。由于冷却壁的大量破损，于2000年12月5日被迫进行第一次项修，大面积更换冷却壁，12月21日重新点火服役。第一代炉役未中修服役期为6年7个月。随后，由于炉腹第6～7段冷却壁的大量破损，2003年进行年修更换，材质改为铸钢。2007年，高炉大修炉腹至炉身下部冷却壁改为轧制铜，同时取消了炉腰板。高炉炉体炉腹至炉身下部冷却壁的变迁见表1。

1．1 1号高炉(第一代)项修前冷却壁的破损情况

1994年4月—2000年11月，1号高炉(第一代)炉役中修前，各段冷却壁的破损情况见表2。

对破损冷却壁分段，第6、7段为炉腹段；炉腰板、第8、9段为炉腰段；第10、11、12、13段为炉身中下部。其中，炉腰段冷却壁破损率最高，开炉后至第三年即有51．66％冷却壁发生破损漏水；至开炉后第五年，破损率已高达81．66％，说明1号高炉此部位冷却壁破损最严重。

至2000年10月，1号高炉冷却壁已有72．7％破损。值得特别注意的是，开炉后的第一年，1号高炉即有5块冷却壁破损，其后全炉冷却壁的破损速度相当快。2000年中修，对损坏最严重的炉腰板进行全部更换，材质改为铜，对第6～7段漏水冷却壁进行更换，材质未改。随后，由于第6～7段炉腹段冷却壁的大量破损，2003年被迫进行年修更换，材质改为铸钢。

1．2 铸钢冷却壁及铜冷却壁比较

由于大量冷却壁破损，1号高炉在2000年12月曾安排项修。在更换炉腹段冷却壁时，使用了1块铜冷却壁用作试验，至2007年2月第一代炉役停炉时，共使用了6年零1个月。此块铜冷却壁使用无氧轧制铜板加工，采用四进四出直列水通道独立给水，安装在第6段第28~29号风口的上方(第38块)，与此次解剖的同段第27～28号风口上方的铸钢冷却壁(第37块)并列，使用环境和工况相同，因而易于进行解剖比较。

(1)解剖方法。实体解剖在马钢第二机制公司的6m龙门刨床上进行，自热面向冷面连续逐段刨切，至水通道中心线断面止。铸钢、铜冷却壁解剖如图1所示。

(2)铸钢冷却壁刨切过程中的裂缝及水管拉断情况。自热面刨下86mm后的情况如图2所示，自热面刨下86mm后冷却壁的断面情况如图2(a)所示；此断面上清晰可见壁体多处的显裂缝，固定螺栓中心线横向贯穿整个冷却壁的大裂缝，宽约8mm[如图2(b)所示]；冷却壁边缘水管已拉断开裂，裂缝贯穿冷却壁并连通到固定螺栓处[如图2(c)所示]；冷却壁下部固定螺栓处应力集中产生的放射状断裂缝，缝宽5～8mm[如图2(d)所示]。产生裂缝及水管拉断的主要原因应为热应力导致。

(3)铜冷却壁热面燕尾槽的剖面情况。解剖表明，热面燕尾槽剖面无任何烧损、侵蚀，也无任何气孔和缺陷，无裂纹裂缝，且表面光滑(如图3所示)。

铜冷却壁刨切至燕尾槽底时的剖面情况如图4所示，图4中黑色部分为固定螺栓位置，小的斑点为刨床漏下的油渍，表面仍非常光滑，无任何细小的裂纹和缺陷。

解剖的铜冷却壁采用直进直出四通道进出水布置，水通道为直接在轧制铜坯上钻孔而成。解剖至水通道中心线时的断面情况如图5所示。由图5可见，水道内面依旧光滑，且无任何结垢现象，说明铜材质冷却壁具有优良的抗结垢性能。

2 铜冷却器的使用情况

根据2号高炉炉腰铜冷板及其他高炉的使用情况后，1号高炉在2007年大修时作出了取消炉腰板的选择，目前第6～8段铜冷却壁使用正常。

2号高炉于2003年10月投产，设计采用全冷却壁、砖壁合一、喷涂内衬、铜冷却壁、铜冷板、水冷炭砖炉底、进口“陶瓷杯”炉缸等当时的先进技术。从炉底到炉喉钢砖下沿共19段冷却壁和3段铜冷板过渡，根据炉内纵向各区域不同工作条件和热负荷大小，采用不用结构形式和不同材质的冷却壁(见表3)。关键部位采用铜冷却壁并在炉皮的拐点处增加3段铜冷板(每段48块)，当时的设计思想是以便有机过渡，做到冷却壁间安装面过渡平滑。

(1)铜冷却壁使用情况。2号高炉炉体第6～9段安装了4段铜冷却壁，每块有4个通道至下而上串联给水，供水环管Φ720mm×10mm。2004年7月26日，首次发现漏水现象，漏水很小。经多次确认后，认定为通道漏水，怀疑为铜冷却壁接头管道处受应力拉伸开焊而漏水，铜冷却壁壁体应是完好的。

至目前为止，共发现11个通道漏水，均进行了控水及拆分处理，对高炉生产影响不大。

(2)铜冷却板使用情况。2号高炉炉体第9段与第10段、第10段与第11段、第11段与第12段之间安装了3段铜冷却板。3段铜冷板每块有冷热面两个通道，自联后再两块水平串联给水(两块一联)，供水环管Φ26min×8mm。2007年4月13日，检查出第9段1号第一块铜冷却板破损开始，发现其漏水危害极大，且较难控制，影响到高炉的生产与顺行。因铜冷却板供水方式是两块水平串联，一旦破损后，必须先控水，待休风时再进行拆分。可通过几次拆分，发觉无论怎么控制破损板的进水量，一段时间后，还是保不住破损的这一块，炉皮也出现渗水，炉况受到影响。即使内向灌浆，外向单独供水，最终冷面仍然损坏，究其原因可能还是在于控水后破坏了外向的使用效果。为了保住铜冷却板及对高炉炉壳的保护作用，经研究后决定改造铜冷却板的冷却方式，即先在内向的进出水管上焊灌浆阀，提前灌树脂耐磨料盲死内向，达到保护外向不被损坏，然后把外向供水再两块水平串联，其改造前后示意如图6所示。

2008年3月19日，利用定修机会，先在第9段铜冷却板做改造性试验。改造后，第9段铜冷却板进出水状态正常，保留的板体外向无一例破损漏水，也未发现其他异常状况。鉴于效果较好，于2009年4月13日利用年休机会，对未改造的第10、11段铜冷却板进行了全部改造(无论好坏)。截至目前，此3段铜冷却板使用状况稳定，有效地控制住了破损铜冷却板漏水给高炉生产造成的影响，提升了高炉的使用寿命，改造非常成功。

从我厂的使用情况看，铜冷板的破损与高炉的顺行密切相关。1号高炉顺行状况较2号高炉好，1号高炉2000年12月炉腰板换为铜冷板后至2007年2月高炉停炉大修，铜冷板完好无损，无一漏水；而2号高炉仅生产3年半就发现铜冷板漏水，且破损速度快，2007年4月13日检查出第9段1号第一块铜冷却板破损开始，当年就破损了10块。

(3)高炉生产对铜冷却器的控制情况。由于铜冷却壁在我国实际使用时间较短，几乎没有完整使用一代炉龄的高炉，可借鉴的资料很少。2号高炉2003年10月开炉起初，对铜冷却壁、铜冷板的进水量是不控制的。2008年的一段时间，渣皮频繁脱落，时常发生砸歪风口小套现象。高炉操作上经常感觉边缘有自动加重现象，后将风口小套长度由575mm缩短至525mm，渣皮脱落砸歪风口小套现象有所好转，但炉况稳定性未有根本好转，基本上高炉每年都有一次大的波动，且基本发生在10—12月秋冬换季时节。后来感觉跟铜冷却壁冷却强度高有关，由于没有使用铜冷却壁的经验，为防止控水对铜冷却壁的损坏，2008年开始逐步摸索小步控水，控制水温差，采取控制一段，稳定一段，再控制的方法。至目前为止，铜冷却壁平均进水量较未控前减少35％的进水，水温差提高1．5℃。铜冷却壁、铜冷板进水量、水温差控制见表4。

经过对铜冷却器冷却强度的控制，配合高炉下部扩风口，大风量，活跃炉缸等措施，2号高炉基本走出了每年秋冬季炉况失常的怪圈，风口小套长度也由525mm,恢复至575mm。

3 结语

从马钢二铁厂高炉炉体炉腹至炉身下部冷却壁的变迁来看，使用铜冷却壁对高炉长寿有着决定性的影响。由于我厂所处的地理位置，秋冬换季时温差大，应对冷却器水温差进行及时调整。从铜冷板的实际使用情况来看，炉况顺行状况对其寿命起着决定性的影响，破损以后对高炉炉况影响很大。综合来看，铜冷板的取消是正确的。