CN111500808B - 一种判断冷却壁综合导热性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种判断冷却壁综合导热性能的方法，属于高炉炼铁技术领域。技术方案是：将冷却壁放在热水中进行水浴加热，同时对冷却壁通水冷却，分别检测冷却壁总冷却水量、冷却水进水温度及冷却壁壁体温度；通过计算冷却壁壁体温度（T1）与冷却壁进水温度（T2）之间的温差，来判断冷却壁的综合导热性能。本发明可有效判断高炉冷却壁的综合导热性能，填补了行业内对冷却壁综合导热性能判断的空白，对高炉长寿、高炉操作及高炉技术指标的提升都有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种判断冷却壁综合导热性能的方法，属于高炉炼铁技术领域。
背景技术
高炉冷却壁作为一种冷却设备，对高炉长寿及冶炼操作都具有重要影响。如果高炉炉缸冷却壁的综合导热性不好，炉缸砌体从内到外就不会建立无过热冷却体系，炉缸得不到有效冷却，也就不会长寿。如果高炉炉腹、炉腰、炉身的冷却壁综合导热性不好，在高炉的这些部位就难以形成具有一定厚度的渣皮，即便形成渣皮，也不会稳定，容易发生频繁的脱落。缺少渣皮保护的冷却壁容易烧损，进而容易引发炉壳开裂、烧出等安全事故。此外，渣皮频繁脱落，还会破坏高炉正常的操作炉型，影响气流分布和热制度的稳定性，影响高炉顺行，不利于高炉技术指标的提高。
高炉冷却壁作为一种高炉冷却设备，其导热性能是其最重要的性能指标。冷却壁的导热性能不仅与壁体材质的导热性能有关，还与其制造工艺有关，例如铸铁冷却壁，当防渗碳涂层的材质、厚度、涂刷工艺控制不合理，或壁体与冷却水管的铸造间隙控制过大时，都会大大降低冷却壁的综合导热能力。目前冷却壁综合导热性的重要性被普遍忽视，冷却壁导热性的检测在业内还是一个空白。新制冷却壁的验收普遍只是对其做打压试验和通球试验，并对其延伸率等性能指标进行检测，独独缺少对其综合导热性能的检测。。
发明内容
本发明目的是提供一种判断冷却壁综合导热性能的方法，将冷却壁放在热水中进行水浴加热，同时对冷却壁通水冷却，通过计算冷却壁的壁体温度与冷却水进水温度的温差来判断冷却壁的综合导热性能，将理论与实践经验有机结合在一起，简单易行，可有效判断高炉冷却壁的综合导热性能，填补了行业内对冷却壁综合导热性能判断的空白，尤其是提供了一种判断新制冷却壁综合导热性能是否合格的方法，对高炉长寿、高炉操作及高炉技术指标的提升都有重要意义，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种判断冷却壁综合导热性能的方法，包含以下步骤：将冷却壁放在热水中进行水浴加热，水浴加热设有加热设施，热水温度T0可调；同时对冷却壁通水冷却，冷却壁进水总管上设置流量计和测温计，在冷却壁壁体上设置测温计，分别检测冷却壁总冷却水量、冷却水进水温度及冷却壁壁体温度；通过计算冷却壁壁体温度T1与冷却壁进水温度T2之间的温差，来判断冷却壁的综合导热性能：
T1-T2≤5℃，则冷却壁的导热性能较好；
5℃＜T1-T2≤10℃，则冷却壁的导热性能偏差；
10℃＜T1-T2≤20℃，则冷却壁的导热性能较差；
T1-T2＞20℃，则冷却壁的导热性能极差。
所述水浴加热中热水温度T0可调，控制70℃≤T0≤100℃，并维持一个定值。
所述冷却壁进水温度T2，控制10℃≤T2≤40℃并为一个定值。
所述冷却壁的冷却水速V，控制2.0m/s≤V≤3.0m/s并为一个定值，V的计算公式如下：
V＝Q/(n*3600*π*d2/4)
其中Q：为冷却壁总冷却水量，m3/h；
d：为冷却壁冷却水管内径,m；
n：为冷却壁冷却水管数，根。
在冷却壁壁体几何中心的部位设有开孔，开孔深度为冷却壁壁体厚度的一半；壁体测温计垂直插入孔内并固定，测温计的前端测温点与壁体紧密接触。
本发明的有益效果是：将冷却壁放在热水中进行水浴加热，同时对冷却壁通水冷却，通过计算冷却壁的壁体温度与冷却水进水温度的温差来判断冷却壁的综合导热性能，将理论与实践经验有机结合在一起，简单易行，可有效判断高炉冷却壁的综合导热性能，填补了行业内对冷却壁综合导热性能判断的空白，尤其是提供了一种判断新制冷却壁综合导热性能是否合格的方法，对高炉长寿、高炉操作及高炉技术指标的提升都有重要意义。
具体实施方式
为了使本发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种判断冷却壁综合导热性能的方法，包含以下步骤：将冷却壁放在热水中进行水浴加热，水浴加热设有加热设施，热水温度T0可调；同时对冷却壁通水冷却，冷却壁进水总管上设置流量计和测温计，在冷却壁壁体上设置测温计，分别检测冷却壁总冷却水量、冷却水进水温度及冷却壁壁体温度；通过计算冷却壁壁体温度T1与冷却壁进水温度T2之间的温差，来判断冷却壁的综合导热性能：
T1-T2≤5℃，则冷却壁的导热性能较好；
5℃＜T1-T2≤10℃，则冷却壁的导热性能偏差；
10℃＜T1-T2≤20℃，则冷却壁的导热性能较差；
T1-T2＞20℃，则冷却壁的导热性能极差。
所述水浴加热中热水温度T0可调，控制70℃≤T0≤100℃，并维持一个定值。
所述冷却壁进水温度T2，控制10℃≤T2≤40℃，并为一个定值。
所述冷却壁的冷却水速V，控制2.0m/s≤V≤3.0m/s，并为一个定值，V的计算公式如下：
V＝Q/(n*3600*π*d2/4)
其中Q：为冷却壁总冷却水量，m3/h；
d：为冷却壁冷却水管内径,m；
n：为冷却壁冷却水管数，根。
在冷却壁壁体几何中心的部位设有开孔，开孔深度为冷却壁壁体厚度的一半；壁体测温计垂直插入孔内并固定，测温计的前端测温点与壁体紧密接触。
在实际应用中，将冷却壁放在热水中进行水浴加热，同时对冷却壁通水冷却。加热的热水设有加热设施，热水温度T0可调，控制70℃≤T0≤100℃，并维持一个定值。在冷却壁进水总管上设置流量计和测温计，在冷却壁壁体上设置测温计，分别检测冷却壁总冷却水量Q、冷却水进水温度T2及冷却壁壁体温度T1。控制冷却壁进水温度10℃≤T2≤40℃，并维持一个定值。控制冷却壁冷却水速2.0m/s≤ V≤3.0m/s并为一个定值。待水浴加热的冷却壁壁体温度稳定后，通过计算冷却壁的壁体温度与冷却水进水温度的温差来判断冷却壁的综合导热性能。如果冷却壁综合导热性能好，热水传递过来的热量就会迅速被通过冷却壁的冷却水带走，壁体蓄积热量少、壁体温度低，壁体温度与冷却水进水温度之间的温差就会比较低。反之，如果冷却壁的综合导热性能不好，热水传递过来的热量就不会被通过冷却壁的冷却水及时带走，壁体蓄积热量多、壁体温度高，壁体温度与冷却水进水温度之间的温差就会比较大。根据上述理论，结合冷却壁的实际应用经验，建立如下冷却壁综合导热性能判断标准：
T1-T2≤5℃，则冷却壁的导热性能较好；
5℃＜T1-T2≤10℃，则冷却壁的导热性能偏差；
10℃＜T1-T2≤20℃，则冷却壁的导热性能较差；
20℃＜T1-T2，则冷却壁的导热性能极差。
在冷却壁壁体几何中心或靠近几何中心的部位开孔，开孔深度控制在冷却壁壁体厚度(不计冷却壁筋肋厚度)的一半。将壁体测温计垂直插入孔内并固定，使测温计前端测温点与壁体紧密接触，以对壁体温度进行测量。待水浴加热的冷却壁壁体温度稳定后，测温计测量值即为壁体温度T1。具有较好综合导热性能的合格冷却壁，应满足T1-T2≤5℃。
案例1：某3200m3高炉,炉缸采用光面铸铁冷却壁，冷却壁采用软水冷却，炉缸冷却水进水温度为38℃。因局部炉缸冷却壁的综合导热性能差，冷却水难以将炉缸砌体传递过来的热量及时带走，造成局部冷却壁壁体温度和炭砖温度均较高，最高分别达到72℃和720℃，壁体温度与冷却水进水温差最高达到34℃。炉缸虽然采用了进口的NDK超微孔炭砖和微孔陶瓷杯，但因缺乏有效冷却，最后导致炉缸局部出现了比较严重的“象脚”侵蚀，高炉只服役了5年多就被迫停炉大修。
案例2：某2500m3高炉，炉缸采用光面铸铁冷却壁，冷却壁采用软水冷却，炉缸冷却水进水温度为39℃。炉缸采用国产超微孔炭砖和微孔陶瓷杯。炉缸冷却壁综合导热性能较好，高炉服役已10年多，炉缸壁体温度最高43℃，炉缸炭砖温度最高295℃，炉缸冷却壁壁体温度与软水进水温差只有4℃。
案例3：某1080m3高炉，炉身采用球墨铸铁冷却壁，并采用软水冷却，软水进水温度37±1℃。因炉身冷却壁的综合导热性能较差，炉身难以形成稳定的渣皮，频繁的处现渣皮脱落，造成高炉气流分布不均，热制度波动较大，对高炉顺行、铁水质量和技术指标影响较大。高炉服役6年后，炉身冷却壁开始出现烧损现象，被迫安装铜冷却棒恢复冷却，使高炉生产十分被动。后高炉大修，对拆卸下来的炉身冷却壁进行解剖分析，发现大部分壁体与冷却水管之间的间隙高达 0.5mm，气隙热阻较大，造成冷却壁的综合导热性能较低。按本发明方法测试，壁体温度与冷却水进水温差高达41℃。
案例4：某2000m3高炉，炉身6～9采用铸钢冷却壁，并采用软水冷却，软水进水温度38～40℃。炉身铸钢冷却壁的综合导热性能较好，形成的渣皮稳定，操作炉型合理稳定，高炉长期稳定顺行，各项技术指标均较好。直到高炉服役11 年后大修，炉身铸钢冷却壁仍无烧损。高炉大修后对拆卸下来的炉身铸钢冷却壁按本发明方法进行了测试，壁体温度与冷却水进水温差只有3℃。
案例5：某3200m3高炉，炉缸1～5采用光面灰铸铁冷却壁，采用软水冷却，软水进水温度38～40℃。监制新制炉缸铸铁冷却壁时，应用本发明方法对其综合导热性能进行检测，并按壁体温度与冷却水进水温差≤5℃进行验收。该高炉现已服役5年，自开炉以来，炉缸冷却壁壁体温度与冷却水进水温度的温差均在5℃以内，炉缸炭砖温度、热流强度稳定，炉缸无明显侵蚀迹象。
Claims (5)
1.一种判断冷却壁综合导热性能的方法，其特征在于包含以下步骤：将冷却壁放在热水中进行水浴加热，水浴加热设有加热设施，热水温度T0可调；同时对冷却壁通水冷却，冷却壁进水总管上设置流量计和测温计，在冷却壁壁体上设置测温计，分别检测冷却壁总冷却水量、冷却水进水温度及冷却壁壁体温度；通过计算冷却壁壁体温度T1与冷却壁进水温度T2之间的温差，来判断冷却壁的综合导热性能：
T1-T2≤ 5℃ ， 则冷却壁的导热性能较好；
5℃＜T1-T2≤10℃， 则冷却壁的导热性能偏差；
10℃＜T1-T2≤20℃， 则冷却壁的导热性能较差；
T1-T2＞20℃， 则冷却壁的导热性能极差。
2.根据权利要求1所述的一种判断冷却壁综合导热性能的方法，其特征在于：所述水浴加热中热水温度T0可调，控制70℃≤T0≤100℃，并维持一个定值。
3.根据权利要求1所述的一种判断冷却壁综合导热性能的方法，其特征在于：控制所述冷却壁进水温度10℃≤T2≤40℃，并为一个定值。
4.根据权利要求1所述的一种判断冷却壁综合导热性能的方法，其特征在于：控制所述冷却壁的冷却水速2.0m/s≤Ｖ≤3.0m/s并为一个定值，Ｖ的计算公式如下：
Ｖ=Q/(n*3600*π*d2/4）
其中 Q：为冷却壁总冷却水量，m3/h；
d：为冷却壁冷却水管内径,m；
n：为冷却壁冷却水管数，根。
5.根据权利要求1所述的一种判断冷却壁综合导热性能的方法，其特征在于：在冷却壁壁体几何中心的部位设有开孔，开孔深度为冷却壁壁体厚度的一半；壁体测温计垂直插入孔内并固定，测温计的前端测温点与壁体紧密接触。
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