周蕾玲

【摘 要】簡述了銅水套對冶金爐的作用，同時分析了對銅水套在制造和使用過程中可能存在的影響其使用壽命的缺陷和問題，并提出了延長銅水套使用壽命的相應措施。

【關鍵詞】銅水套；冶金爐；壽命；措施

一、前言

銅水套由于其導熱性能好、冷卻能力強，有利于保護爐體和延長冶金爐使用壽命，促進冶煉效率的提高，而成為冶金爐上廣泛使用的一種冷卻設備。冷卻設備的主要作用是利用冷卻水傳熱，降低冶金爐溫度，保證爐殼鋼板在熱應力的溫度范圍內不變形、不開裂，同時在爐腔內形成一層渣皮，避免煤氣、爐料、鐵水與爐殼直接接觸，從而有效地保護冶金爐，維持其正常生產(chǎn)運轉。在冶金爐生產(chǎn)運轉中后期，其高熱負荷區(qū)域耐火材料大量破損，甚至不存在，只能依靠冷卻設備來維護正常工作，所以銅水套壽命的長短決定了冶金爐的壽命。

二、影響銅水套使用壽命的因素

銅水套按成型方式分為兩種軋制銅板鉆孔水套和預埋鑄管銅水套。軋制銅板鉆孔水套由軋制紫銅錠經(jīng)鉆孔等機加工制得。由于軋制使得紫銅錠強度更高、更致密、導熱性更好，但受機加工限制，一般只能做成簡單的平板形，且外型尺寸不能太大，使得軋制銅板鉆孔水套的應用范圍被大大限制。預埋鑄管銅水套是用紫銅管或銅合金管做預埋芯管，用紫銅澆鑄而成，可以制成各種復雜的形狀和較大的外型尺寸。但鑄銅可能存在氣孔、疏松等缺陷，且有時鑄銅與預埋銅管結合不好存在縫隙，影響冷卻效果。另外銅水的溫度控制不好時，可能造成預埋銅管過熱甚至熔穿而損壞。這些缺陷的在后期的使用過程會進一步擴展，導致銅水套損壞，影響冶金爐使用壽命[1-2]。

銅水套的工作環(huán)境極為惡劣，尤其在冶金爐生產(chǎn)運轉中后期耐火材料大量破損后，銅水套直接裸露出來，它不僅要承受高熱負荷、耐熱震，還要抵御固體顆粒及熔體的高速沖刷、二氧化硫等氣體的腐蝕、強酸性或強堿性爐渣的化學侵蝕等，從而造成銅水套過早發(fā)生損壞[3-4]。另外，冷卻水也有可能造成銅管結垢堵塞或腐蝕破損，影響熱傳遞效果，甚至直接導致銅水套報廢不能用。銅水套損壞可能導致漏水，使得高溫熔體遇水爆炸，嚴重威脅操作人員的生命和破壞周邊設備。銅水套損壞必須停爐維修或更換，不僅影響生產(chǎn)，而且由于銅水套價格昂貴，還會增加生產(chǎn)成本[5]。

三、延長銅水套使用壽命的措施

為了延長銅水套的使用壽命，首先必須控制基體材質和改進生產(chǎn)工藝，提升其本體質量。

（1）把嚴原材料采購的關和使用專用的冶煉工具，控制鈦、磷、鐵、硅等元素的含量，提高材質的純度，保證鑄銅的高傳導性能。

（2）采取壓鑄、真空熔煉、通氣凈化（吹氬、吹氮）等辦法提高鑄銅件的密度，避免氣孔、氫脆等一系列缺陷。

（3）采用通冷卻水、通高壓蒸氣、灌砂保護等方法，并將澆注溫度嚴格控制在1150-1180℃，防止銅管熔穿。

（4）選用橫截面為橢圓形的銅管，與圓形截面銅管相比，同樣的通水量，橢圓形銅管的表面積大很多，熱傳導效果更好、冷卻強度更高[6-7]。

（5）對銅管采取必要的除油、除銹等清潔措施，并在配箱前采用砂布將銅管外壁打毛，提高鑄銅與預埋銅管之間的結合率。

（6）銅水套使用前進行化學成分、力學性能、γ射線拍片探傷、水壓試驗、鋼球試驗、流量試驗等一系列檢測，保證其純度、致密度、結合率等性能，使得銅水套在使用過程中能迅速帶走多余的熱量，起到良好的冷卻效果，從而提高冶金爐壽命[8-9]。

其次在使用過程應該正確操作和維護，防止使用不當造成銅水套損壞。

（1）盡量采用經(jīng)凈化和調整pH值后的弱酸性水做為銅水套的冷卻水。當用堿性工業(yè)水時，應定期清理水垢，防止銅管堵塞，影響熱傳遞效果，造成銅水套過熱甚至燒損。也可在冷卻水中加入適量緩蝕劑，防止冷卻水腐蝕銅管，使其變薄，或產(chǎn)生腐蝕物堵塞銅管。（2）銅水套上水總管和回水盒都應設置在銅水套上方，以保證發(fā)生停水事故時，水套內是充滿水的。（3）發(fā)生停水事故時應先停爐，并關閉銅水套入水閥門，恢復供水后，應緩慢打開入水閥門，讓水一點點流進，緩慢降低銅水套溫度，待出水口無蒸汽排出時，再開大閥門，恢復正常供水，防止驟冷損壞銅水套[10]。（4）使用過程中，應經(jīng)常檢查銅水套內的水速、水量、水壓、水溫和水溫差，以排查銅管是否通暢，有無結垢或其他原因堵塞。（5）采用耐火度高、抗侵蝕能力強的優(yōu)質耐火材料，加強對銅水套的保護，另外也應及時對破損耐火材料進行修復，減少銅水套直接裸露的機會。（6）一旦發(fā)現(xiàn)銅水套有損壞必須立即處理，防止裂紋、破損等進一步擴展導致整個銅水套失效，甚至發(fā)生安全事故。

四、結語

銅水套的壽命與冶金爐的壽命密切相關，而銅水套的壽命又與其制造工藝、結構、材質，冷卻水的水質、水溫，以及冶金爐的操作、維護息息相關。因此各銅水套生產(chǎn)廠和使用廠應提高銅水套的質量，并進行正確的操作和維護，以保證冶金爐的正常生產(chǎn)運轉，提高生產(chǎn)效率的同時避免資源浪費和安全事故發(fā)生。

參考文獻：

[1]周治中. 新型高爐冷卻設備——銅冷卻壁[J]. 寶鋼技術， 2001， 1：57-63.

[2]鄧予生. 新型銅水套加工工藝[J]. 甘肅冶金， 2010， 32（3）： 91-93.

[3]盧百平， 胡美忠， 帥歌旺. 閃速爐用銅-鎳銅冷卻水套鑄造工藝及其界面研究[C]. 第十屆 21?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)）4市鑄造學術會議： 126-128.

[4]周強. 高效長壽高爐的冷卻設備——銅冷卻壁[J]. 煉鐵， 2001， 20（3）： 12-16.

[5]張良紅， 晏祥樹. 富氧頂吹煉鉛爐放鉛口銅水套的使用研究[J]. 有色設備， 2009， （2）： 37-41.

[6] 鄭安陽， 宗燕兵， 蒼大強， 白皓. 高爐銅冷卻壁圓孔形與扁孔形水冷通道換熱能力的比較[J]. 冶金研究， 2006， ： 63-66.

[7]趙奇強. 鑄銅冷卻壁在高爐中的應用[J]. 現(xiàn)代冶金， 2009， 37（2）： 34-35.

[8] 許良友， 張仕榮， 樊婉琴， 楊子翔. 高傳導率純銅水套類鑄件的研制[J]. 鑄造技術， 1999， （2）： 19-21.

[9]劉琦. 采用銅冷卻壁延長高爐爐體壽命[J]. 煉鐵， 2002， 21（6）： 7-10.

[10]朱兆襄. 銅水套在冶金爐窯上的應用[J]. 白銀科技， 1992， （1）： 32-37