延長(zhǎng)銅水套使用壽命的措施

周蕾玲

【摘 要】簡(jiǎn)述了銅水套對(duì)冶金爐的作用，同時(shí)分析了對(duì)銅水套在制造和使用過(guò)程中可能存在的影響其使用壽命的缺陷和問(wèn)題，并提出了延長(zhǎng)銅水套使用壽命的相應(yīng)措施。

【關(guān)鍵詞】銅水套；冶金爐；壽命；措施

一、前言

銅水套由于其導(dǎo)熱性能好、冷卻能力強(qiáng)，有利于保護(hù)爐體和延長(zhǎng)冶金爐使用壽命，促進(jìn)冶煉效率的提高，而成為冶金爐上廣泛使用的一種冷卻設(shè)備。冷卻設(shè)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(yīng)力的溫度范圍內(nèi)不變形、不開裂，同時(shí)在爐腔內(nèi)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(hù)冶金爐，維持其正常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。在冶金爐生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中后期，其高熱負(fù)荷區(qū)域耐火材料大量破損，甚至不存在，只能依靠冷卻設(shè)備來(lái)維護(hù)正常工作，所以銅水套壽命的長(zhǎng)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(yù)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(jī)加工制得。由于軋制使得紫銅錠強(qiáng)度更高、更致密、導(dǎo)熱性更好，但受機(jī)加工限制，一般只能做成簡(jiǎn)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(yīng)用范圍被大大限制。預(yù)埋鑄管銅水套是用紫銅管或銅合金管做預(yù)埋芯管，用紫銅澆鑄而成，可以制成各種復(fù)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(shí)鑄銅與預(yù)埋銅管結(jié)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(shí)，可能造成預(yù)埋銅管過(guò)熱甚至熔穿而損壞。這些缺陷的在后期的使用過(guò)程會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，導(dǎo)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(yùn)轉(zhuǎn)中后期耐火材料大量破損后，銅水套直接裸露出來(lái)，它不僅要承受高熱負(fù)荷、耐熱震，還要抵御固體顆粒及熔體的高速?zèng)_刷、二氧化硫等氣體的腐蝕、強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性爐渣的化學(xué)侵蝕等，從而造成銅水套過(guò)早發(fā)生損壞[3-4]。另外，冷卻水也有可能造成銅管結(jié)垢堵塞或腐蝕破損，影響熱傳遞效果，甚至直接導(dǎo)致銅水套報(bào)廢不能用。銅水套損壞可能導(dǎo)致漏水，使得高溫熔體遇水爆炸，嚴(yán)重威脅操作人員的生命和破壞周邊設(shè)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(jià)格昂貴，還會(huì)增加生產(chǎn)成本[5]。

三、延長(zhǎng)銅水套使用壽命的措施

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

（1）把嚴(yán)原材料采購(gòu)的關(guān)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(zhì)的純度，保證鑄銅的高傳導(dǎo)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(hù)等方法，并將澆注溫度嚴(yán)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(dǎo)效果更好、冷卻強(qiáng)度更高[6-7]。

（5）對(duì)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(yù)埋銅管之間的結(jié)合率。

（6）銅水套使用前進(jìn)行化學(xué)成分、力學(xué)性能、γ射線拍片探傷、水壓試驗(yàn)、鋼球試驗(yàn)、流量試驗(yàn)等一系列檢測(cè)，保證其純度、致密度、結(jié)合率等性能，使得銅水套在使用過(guò)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(guò)程應(yīng)該正確操作和維護(hù)，防止使用不當(dāng)造成銅水套損壞。

（1）盡量采用經(jīng)凈化和調(diào)整pH值后的弱酸性水做為銅水套的冷卻水。當(dāng)用堿性工業(yè)水時(shí)，應(yīng)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(guò)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(yīng)設(shè)置在銅水套上方，以保證發(fā)生停水事故時(shí)，水套內(nèi)是充滿水的。（3）發(fā)生停水事故時(shí)應(yīng)先停爐，并關(guān)閉銅水套入水閥門，恢復(fù)供水后，應(yīng)緩慢打開入水閥門，讓水一點(diǎn)點(diǎn)流進(jìn)，緩慢降低銅水套溫度，待出水口無(wú)蒸汽排出時(shí)，再開大閥門，恢復(fù)正常供水，防止驟冷損壞銅水套[10]。（4）使用過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常檢查銅水套內(nèi)的水速、水量、水壓、水溫和水溫差，以排查銅管是否通暢，有無(wú)結(jié)垢或其他原因堵塞。（5）采用耐火度高、抗侵蝕能力強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)耐火材料，加強(qiáng)對(duì)銅水套的保護(hù)，另外也應(yīng)及時(shí)對(duì)破損耐火材料進(jìn)行修復(fù)，減少銅水套直接裸露的機(jī)會(huì)。（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(jìn)一步擴(kuò)展導(dǎo)致整個(gè)銅水套失效，甚至發(fā)生安全事故。

四、結(jié)語(yǔ)

銅水套的壽命與冶金爐的壽命密切相關(guān)，而銅水套的壽命又與其制造工藝、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)，冷卻水的水質(zhì)、水溫，以及冶金爐的操作、維護(hù)息息相關(guān)。因此各銅水套生產(chǎn)廠和使用廠應(yīng)提高銅水套的質(zhì)量，并進(jìn)行正確的操作和維護(hù)，以保證冶金爐的正常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高生產(chǎn)效率的同時(shí)避免資源浪費(fèi)和安全事故發(fā)生。

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