[发明专利]高炉侧壁的冷却壁及其制造和使用方法

说明书

本发明涉及一种高炉炉壁的冷却结构。本发明尤其涉及一种炉缸侧壁的冷却结构，利用该结构能够急冷高炉炉壁上的高热负载部分，从而能够延长高炉炉壁的寿命。本发明还涉及一种用于这种冷却结构的冷却壁的制造方法。

高炉炉壁，特别是炉缸侧壁决定了高炉的寿命。因此，防止构成炉缸侧壁的碳耐火砖的损坏是一个非常重要的问题。安装在炉缸侧壁上的碳耐火砖的损坏原因是铁水引起的腐蚀和热应力引起的脆化。为了防止损坏碳耐火砖，最有效的方法是急冷高炉炉壁上的高热负载部分。

有两种冷却高炉炉缸侧壁的方法。一种方法是利用冷却壁中的循环水冷却炉缸侧壁，另一种方法是通过在高炉炉壳上洒水冷却炉缸侧壁。

按照这种情况，下面将说明装有一般冷却壁的炉缸侧壁的结构。

如图1所示，碳耐火砖4叠层地放置在高炉内侧。在碳耐火砖层4和炉壳1之间放置有冲压耐火材料3、冷却壁5和浇灌耐火材料2。耐火砖12叠层地放置在高炉的炉缸底部T，冷却管13也设置在炉缸底部T上。因此，通过冷却壁5冷却高炉的炉缸侧壁R，同时，通过冷却管13冷却炉缸底部T。标记号10是排放口。

作为传统的冷却壁5，主要使用的是图2A和2B所示的铸铁制造的冷却壁6。冷却壁6以这样一种方式构成，即以预定的间隔浇铸出具有冷却水通道15的壁管7。为了防止铸造过程中引起的碳化的发生且为了减少热冲击，壁管7包覆有用作绝热层的碘铜矿8。在壁管7中装有送入冷却水的进水管14a和排放冷却水的出水管14b。

当冷却水在壁管7中流动及炉壳1向外辐射热能时高炉炉缸侧壁得到冷却。然而，大量的不少于95％的要从侧壁除去的热能是由壁管7中流动的冷却水带走的。相应地，为了提高冷却炉缸侧壁的冷却能力，降低碳耐火砖4和冷却壁6中的冷却水之间的热阻是有效的措施。

为此，已经进行了提高碳耐火砖4和冲压耐火材料3之间的热导率系数(热阻的倒数)的改进。从而提高了冷却炉缸的冷却能力。

然而，包覆在由铸铁制成的在冷却壁6中的壁管7表面上的碘铜矿8的热阻非常高。因此，铸铁制成的冷却壁6的热阻的增加已成为一个需要解决的问题。

为了解决上述问题，日本未审查专利公开(kokai)6-158131公开了一种使冷却管直接与冲压耐火材料3或碳耐火砖4接触的制作技术。按照该方法，能够消除铸铁制成的冷却壁6的热阻。从而能够降低碳耐火砖4和冷却管中流动的冷却水之间的热阻。

然而上述冷却系统会遇到下列问题。上述冷却系统与常规冷却壁冷却系统不同之处在于铸铁制成的冷却壁6的表面是经过冲压耐火材料而接触到碳耐火砖4的表面。相应地，在上述冷却系统中，当高炉运行中碳耐火砖4膨胀时，由于碳耐火砖4和炉壳1的热膨胀系数不同，冷却管被压缩，致使冷却管或碳耐火砖4损坏，或者，在冷却管和碳耐火砖4之间产生缝隙，从而增加了热阻。因此，设备的可靠性降低。

换句话说，与高炉制成时相比，在高炉生产运行时，在碳耐火砖4和炉壳1之间会产生大于几十毫米的缝隙。在常规的冷却壁冷却系统中，冲压耐火材料3的收缩缓冲了热膨胀的这种差别。然而日本未审查专利公开(kokai)6-158131公开的发明没有考虑到这一点，仍然存在冷却管和碳耐火砖4的损坏问题和热阻增加的问题。

日本未审查专利公开(kokai)55-122810公开了一种如下描述的技术。冷却壁体由铜或铜合金板构成，热导率良好。通过钻孔在板的纵向形成多个孔，且末端开口是闭合的。此后，在板的背侧形成连通冷却水管的连通口。上述冷却壁冷却系统用于高炉的炉身部分。

当上述冷却壁应用于高炉的炉身时，在高炉中由高炉气引起的热负载波动直接施加在冷却壁上，由于冷却壁的冷却能力大并且包含在高炉气中的碳没有导致铜的碳化，因此冷却效率是高的。

然而，关于高炉的炉缸侧壁，预先假定碳耐火砖4必须放在高炉内侧。相应地，必须经过前侧耐火砖4和冲压耐火材料3才能冷却冷却壁。由于这些部分的热阻的原因，即使铜基金属的热导系数高，总热导系数也不那么高，即，相对于冷却能力的改进，成本增加得太多了。在上述专利公开的冷却壁的结构中，需要为沿构成冷却壁的板的纵向上的每个冷却水通道提供一冷却水进水口和一冷却水排放口。这样就增加了连接冷却水进水口和冷却水排放口的管连接件的数量。因此，在这种情况下安装冷却壁时，在炉壳1上形成的开口数大大地增加了。相应地，上述冷却壁的缺点还在于增加了炉壳的厚度和密封开口的气密性部件的数量。

本发明的一个目的是提供一种通过提高冷却高热负载部分的冷却能力来冷却高炉侧壁的经济可靠的结构。本发明的另一个目的是提供一种用作冷却高炉侧壁的结构的冷却壁的制造方法。