CN101153348A - 高炉冷却壁内铸水管的预制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高炉冷却壁检测技术，尤其涉及高炉冷却壁内铸水管的预制方法。一种高炉冷却壁内铸水管的预制方法，第1步，取厚壁无缝钢管，在其外壁加工出可以敷设多条热电偶引线的凹槽；第2步，对钢管进行弯制；第3步，弯制成型后将热电偶头部热端焊于管体外壁形成待测温度点，多条热电偶引线嵌入凹槽内，在凹槽内填满填充材料，或将凹槽焊封抹平，外面加焊一薄钢盖板封闭；第4步，对钢管进行喷丸、喷涂和浇铸成型。本发明是在水管外壁埋设热电偶，并将水管埋铸在高炉冷却壁内，从而可及时直接感知冷却壁内水管的温度起伏，采取相应措施，从而延长冷却壁的使用寿命，保证高炉的稳定运行。

Description

高炉冷却壁内铸水管的预制方法

(一)技术领域

本发明涉及高炉冷却壁检测技术，尤其涉及高炉冷却壁内铸水管的预制方法。

(二)背景技术

高炉冷却形式之一是采用高炉冷却壁，高炉冷却壁的热面装有耐火砖，耐火砖直接面对高炉炉内，高炉冷却壁的冷面朝向高炉炉壳外面。高炉冷却壁内埋设有冷却水管对冷却壁进行冷却。为监视冷却壁的温度分布状况，在冷却壁内装有多个热电偶。由于高炉冷却壁紧贴高炉炉壳，在炉内恶劣的高温强碳势条件下，冷却壁体会发生开裂，壁体断开部分裸露出的一段冷却水管管环最终将发生管壁由外而内的渗碳，降低了该处管环的塑韧性，管环发生脆化而在热应力作用下产生裂纹，导致水管漏水。

现有的冷却壁虽然已埋设有热电偶来监测冷却壁的温度分布，但冷却壁的温度即使已经很高，但冷却水管的温度并不一定会很高，这是因为在冷却壁和水管之间由于有防渗碳涂层的隔离作用，壁体和水管不会是粘合的。另外在冷却壁的制造验收标准中也不允许水管被铸铁包死，而要求水管能够有一点活动间隙，这样，在冷却壁和冷却水管管体之间就会有一薄层气隙，该气隙会阻挡热流从壁体向管体传递。所以，当冷却壁体过热时，冷却水管管体可能只有程度不大的温升，即管体可能不会与壁体同步同幅地过热，冷却水的进出水水温变化也不太明显，反映不出冷却壁的这种恶性变化，造成冷却壁体先行损坏，裂纹萌生进而危及冷却壁内部的冷却水管。

目前的冷却水管破损判定方法都是在水管已经有破损既成事实后，通过各种方法来检出。如何在冷却壁已经产生了裂纹并且裂纹向冷却水管扩展逼进过程中，及时将炉内壁体中看不见的水管的险情以某种方式传达出来？

如果能够同时获知高炉冷却壁壁体和冷却水管管体的温度并进行比较，那么就可能知道水管的短暂平安正是意味着壁体的过热危险；同时，裂纹扩展前锋不断逼进，所指向的内铸水管管壁温度也会不断攀升，并在裂缝到达水管向热面使水管暴露时出现惊警的阶跃变化。如此，就可以快速响应，在壁体裂纹扩展时，及时采取措施应对，譬如降低边缘气流热负荷和进行炉内喷补等使冷却壁的裂缝减小甚或封死，尽量延长冷却壁的服役时间。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉冷却壁内铸水管的预制方法，该水管预制方法是在水管外壁埋设测温传感器，并将水管埋铸在高炉冷却壁内，从而可及时直接感知冷却壁内水管的温度起伏，采取相应措施，从而延长冷却壁的使用寿命，保证高炉的稳定运行。

本发明是这样实现的：一种高炉冷却壁内铸水管的预制方法，其步骤是：

第1步，取厚壁无缝钢管，在其外壁加工出可以敷设多条热电偶引线的凹槽；

第2步，对钢管进行弯制；

第3步，弯制成型后将热电偶头部热端焊于管体外壁形成待测温度点，多条热电偶引线嵌入凹槽内，在凹槽内填满填充材料，或将凹槽焊封抹平，外面加焊一薄钢盖板封闭；

第4步，对钢管进行喷丸、喷涂和浇铸成型。

所述钢管凹槽内可放置多头热电偶，热电偶头部热端沿管体长度方向或圆周方向被焊于管体外壁上。

所述外壁待测温度点为冷却水管的向热面或迎热半圆弧面上。

所述热电偶为铠装热电偶。

本发明是通过对冷却水管进行预制，在水管外壁埋设测温传感器，即铠装热电偶，将水管埋铸在高炉冷却壁内，等冷却壁成型后就相当于在冷却壁内的冷却水管上安装了信号传送器，在冷却壁上线服役时内铸水管的温度信息就可以经由该传感器迅速传递出来，可以及时“透视”到宛如黑箱的炉内冷却壁内冷却水管的温变情况，可敏感地查知冷却水管可能面临的危险，及时采取措施保护冷却壁、保护冷却水管。

(四)附图说明

图1为本发明高炉冷却壁内铸水管的预制方法示意图；

图2为预制水管的截面图；

图3为带有预制水管的铸铁冷却壁示意图(只画出下半截预埋热电偶)。

图中：1待预制水管(钢管、水管)，2凹槽，3铠装热电偶，4盖板，5填充材料，6热电偶热端；7铸铁壁(冷却壁)，8热面，9冷面，10信号处理单元。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1、图2、图3，一种高炉冷却壁内铸水管的预制方法，

第1步，取厚壁低碳无缝钢管1，在其外壁加工出可以敷设热电偶引线的凹槽2，其深度以能够放入数根细丝铠装热电偶3。其中铠装热电偶3是一种成型热电偶，其结构为不锈钢套内部装填高纯电熔MgO将热偶两极绝缘的可弯曲细丝。

第2步，对钢管1进行弯制；

第3步，弯制成型后将热电偶头部热端6焊于管体1外壁形成待测温度点，钢管凹槽2内可放置多条热电偶3引线，或放置多头热电偶3，热电偶头部热端6沿管体1长度方向或圆周方向被焊于管体1外壁上；在凹槽2内填满填充材料5，如细粒铁砂，或将凹槽2焊封抹平，外面加焊一薄钢盖板4封闭。外壁待测温度点为冷却水管1的向热面8或迎热半圆弧面上。

第4步，按照原来冷却水管的流程对钢管1进行喷丸、喷涂和浇铸成型，浇铸铁液时对钢管1进行冷却防护，保护管外壁热电偶3不致烧熔。

热电偶3分度号以K型(镍铬-镍硅)(0～1300℃)或S型(铂铑10-铂)(0～1600℃)为好。

通过对铸铁壁7壁体内部埋铸的冷却钢管1外壁进行预制，在成型后的冷却壁内铸水管1中就埋设有了测温热电偶3，这样当冷却壁7上线以后，就可以比原来常规设计冷却壁多了一种直接监测其内部关键服役部件-低碳无缝钢管1服役工况的感知手段，就可以在冷却壁7正常工作期间，通过热电偶3引出线接入信号处理单元10，及时直接感知壁内水管1的温度起伏，及时调节水量，避免冷却能力失衡，相比由壁体温度间接推测水管状况更为可信和敏感，也更符合现场人员对冷却壁7服役工况的检视要求。

有了这些温度传感器，即热电偶3，就可以对比不同壁体7温度时水管1的壁温是否与之同步变化，因为在水管1与铸铁壁体7之间由于水管1的涂层隔离而事实上存在着一层气隙，当铸铁壁体7升温膨胀时，水管1仍然得到冷却而膨胀很小，这层气隙会增厚而使传热热阻增加；所以当铸铁壁7受突发热流升温时，可能热量并不能及时通过水管1带走，这样就会加剧铸铁壁7体的过热。假如监测到了这一壁体7温升与水管1温升步调不尽一致的变化趋势，就可以判断出高炉圆周方向热流分布的不均匀性，从而提早采取措施解决。

另外，假设铸铁冷却壁7壁体局部产生了裂纹并且扩展进入基体内部，那么热流就会更加逼进水管1，靠近该裂纹扩展区域的冷却水管1壁外热电偶3就会感知到局部热流的增加而产生的温升，从而告知监测者高炉铸铁冷却壁7可能发生了裂纹深入的危险情况，需要加以注意并采取措施防范。如果裂纹已经深入到水管1部分，即水管1已经暴露在炉内气氛中了，那么靠近该裂纹的热电偶3就会更加显示出其温度突变性，从而在水管1还未破损之前就从炉内传达出了水管1危急的准确信息，可及早采取手段如休风喷补、调整炉料分布等加以减弱或消除壁体的受威胁状态。

本发明可延长冷却壁的使用寿命，保证高炉的稳定运行。

Claims (4)

1.一种高炉冷却壁内铸水管的预制方法，其特征是：

第1步，取厚壁无缝钢管，在其外壁加工出可以敷设多条热电偶引线的凹槽；

第2步，对钢管进行弯制；

第3步，弯制成型后将热电偶头部热端焊于管体外壁形成待测温度点，多条热电偶引线嵌入凹槽内，在凹槽内填满填充材料，或将凹槽焊封抹平，外面加焊一薄钢盖板封闭；

第4步，对钢管进行喷丸、喷涂和浇铸成型。

2.根据权利要求1所述的高炉冷却壁内铸水管的预制方法，其特征是：钢管凹槽内可放置多头热电偶，热电偶头部热端沿管体长度方向或圆周方向被焊于管体外壁上。

3.根据权利要求1或2所述的高炉冷却壁内铸水管的预制方法，其特征是：外壁待测温度点为冷却水管的向热面或迎热半圆弧面上。

4.根据权利要求1或2所述的高炉冷却壁内铸水管的预制方法，其特征是：热电偶为铠装热电偶。