高爐冷卻壁是高爐內襯的重要水冷件，主要對爐殼起保護作用，能有效地防止爐殼受熱后產生變形、開裂等。在諸多影響高爐壽命的因素中，高爐爐襯及冷卻壁的破損是高爐被迫進行大修的主要原因。因此，能否實現冷卻設備的長壽，已成為能否實現高爐爐體長壽的關鍵條件之一。
    目前冷卻壁基體按材質分，可分為金屬冷卻壁和非金屬冷卻壁，金屬冷卻壁包括鑄鐵冷卻壁、鑄鋼冷卻壁、銅冷卻壁、以及熱面用銅質冷面用鋼質的復合結構冷卻壁等，非金屬冷卻壁選用性能優良的特種耐火材料做基體材料。冷卻壁結構以帶燕尾槽的結構最為普遍，在燕尾槽內鑲磚或鑲填不定形耐火材料。不僅冷卻壁基體材質對冷卻壁使用壽命影響很大，冷卻壁熱面所配置的耐火材料質量的好壞也是影響冷卻壁冷卻效果的關鍵因素。冷卻壁熱面所用的耐火材料多以耐火燒成轉、澆注料、搗打料或噴涂料的形式存在，材質一般為塞隆剛玉、塞隆碳化硅質或氮化硅結合碳化硅質等。冷卻壁熱面耐火材料所處使用環境十分苛刻，它要長時間在高溫的條件下承受爐渣的侵蝕、爐料的磨損、上升煤氣流的沖刷、溫度變化的熱沖擊等，因而一般幾個月或稍長時間就被逐步磨損或沖刷掉。沒有了耐火材料的保護，冷卻壁表面就會暴露出來直接接觸高溫爐料與爐氣的沖刷與侵蝕。同時，由于沒有了耐火材料層的隔熱，冷卻壁內冷卻水會帶走大量熱量，造成大量熱量的散失，表現為生產的高焦比與高能耗。
    為克服上述缺陷，北京聯合榮大有限責任公司自主研發了一種新型的金屬陶瓷預掛渣皮材料，該人工合成渣皮材料由耐火材料和硅酸鈣粉末及金屬耐熱鋼纖維按一定比例配制。高爐冷卻壁用金屬陶瓷預掛渣皮材料與目前使用的耐火材料相比，其優點如下：
    1、具有極高的抗折強度、抗剪切強度、高耐磨與高耐火性能，所以能夠長期穩定地附著在冷卻壁金屬表面上，起到保護冷卻壁與隔熱節能作用，從而避免了爐壁鑲磚或噴涂修補內襯的短壽命與高爐內壁經常維修維護問題。
    2、由于預掛渣皮材料中添加了大量的金屬鋼纖維，其導熱系數遠遠超過現有鑲嵌在冷卻壁上的耐火材料，同時因為預掛渣皮成分中配有硅酸鈣粉末，因此即使經過長期使用后預掛渣皮材料發生磨損變薄，其靠近爐內爐渣一側的粗糙表面也會很容易冷凝附著爐渣保護層，且此粘附爐渣層與預掛爐渣層結合緊密不易脫落、另外也解決了耐火材料易發生脆性斷裂的問題（見圖1）。

3、研制的金屬陶瓷預掛渣皮材料與冷卻壁冷端本體材質結構靈活，鑄鐵冷卻壁、鑄鋼冷卻壁或銅冷卻壁均可，燕尾槽或其他能夠咬住或掛住預掛渣皮的結構都可以。
    4、根據高爐不同使用部位的不同工況條件，金屬陶瓷預掛渣皮材料中所用的耐火材料可以根據使用環境調整。
    5、由于研制的金屬陶瓷預掛渣皮材料的使用壽命長，因此高爐運行是的內襯維修費用少，并且冷卻壁散熱減少，因此金屬陶瓷預掛渣皮冷卻壁綜合成本低，一次投資后可永久使用。

高爐冷卻壁用金屬陶瓷預掛渣皮材料可以澆注料的形式整體澆注在冷卻壁的熱面上（見圖2a），亦可以按冷卻壁燕尾槽的尺寸形狀做成與冷卻壁等寬的長條狀大塊磚（見圖2b）或2塊磚組合而成。冷卻壁采用該材料不會因為燕尾槽界面處的斷裂造成覆蓋層的垮塌，而且其耐磨性能極好，因而也不會被很快磨損掉，從而能夠長期覆蓋于冷卻壁熱面上。待冷卻壁安裝上高爐之后，相當于冷卻壁內壁上有了一層永久性預掛爐渣，起到保護冷卻壁與隔熱作用，且長期安全存在，從而達到延長冷卻壁乃至高爐壽命的目的。
    該預掛渣皮材料可以采用現場整體澆注施工，或采用與生產冷卻壁的廠家合作的方式，顧客也可以提供冷卻壁鑲磚的圖紙，我方按圖紙加工生產冷卻壁鑲磚。澆注施工完畢待澆注料硬化后脫模，脫模后的預制件可繼續室溫養護，也可直接放入烘烤爐內逐步升溫至350℃左右保溫24小時，然后自然冷卻。相對目前傳統的制磚高溫燒成工藝，其流程短，工藝簡單，生產靈活性高。
    總之，高爐冷卻壁熱面采用金屬陶瓷預掛渣皮材料具有現場安裝方便、性能優異，易掛渣皮，可大幅提高高爐冷卻壁使用壽命的特點，因而其使用前景非常廣闊，值得在高爐上大面積推廣使用。

 

作者：章榮會 李芳