[科普中国]-铜管水平水套

铜管水套是一种冷却水套，即为铜铸的冷却水套，应用于冶金炉或者高炉上的水冷冷却设备中，可以替代耐火材料。它不仅本身能够抵抗高温、机械化冲刷以及化学腐蚀，还由于它的冷却作用保护了覆盖在其周身的耐火材料，延长使用寿命，从而确保生产高效连续进行。

应用背景在实际生产中，高炉部分区域工况及其恶劣，高炉整体结构中的炉腹、炉腰以及炉身下部这些部位经常受着高热流的冲击，炉衬须同时承受强烈的高温气流冲刷、炉料的磨损及炉渣的侵蚀。强化冶炼时炉料结构的变化及操作的不稳定等引起反复热冲击、挤压、磨损、化学侵蚀。这一系列状况都会加速耐材的侵蚀和冷却设备的损坏，严重时导致冶金高炉停炉检修，直接降低高炉的产量和寿命。

通用的解决方法是对这些部位设置冷却装置，加强对它们的保护，以此来维持炉体长期稳定连续作业。最佳的方式是在砌砖间埋设冷却水水套（现实生产中，有色冶金炉上称为水套，在炼铁高炉中称为冷却壁）。

冷却水套，作为一种水冷的冷却设备用于冶金炉或者高炉上，它可以替代耐火材料。它不仅本身能够抵抗高温、机械化冲刷以及化学腐蚀，更为重要的是，由于它的冷却作用保护了覆盖在其周身的耐火材料，延长使用寿命，从而确保生产高效连续进行。

作为高炉的关键部件，冷却水套在高温状态下工作条件非常恶劣，其破坏形式是在高温交变热应力作用下引起开裂漏水，使得高炉被迫停炉大中修。要延长冷却壁使用寿命必须选择合理的材质，水套的冷却性能直接影响到高炉大修的期限及其寿命。

突出优点铜管水套是冷却水套的一种，冷却水套据水套本体制造材质主要分为铸铁水套、钢水套和铜水套三大类。铜水套在有色冶金炉和高炉中逐步取代铸铁水套和钢水套。相比二者，铜水套有着优异的性能。铜有着优良的力学、物理性能。

与铸铁冷却水套和钢水套相比，铜冷却水套有以下技术特点：

（1）高导热性能。铜相对铸铁和钢最突出的的优势在于导热性能好，散热快。铸铁冷却水套的导热系数低，且在温度升高其导热系数下降，700℃时仅22.5W/（m.K）。铜冷却壁的导热系数是铸铁的12~15倍，比钢也高出很多。实际应用表明，铜冷却水套在工作时其表面温度非常十分低并且非常稳定，水套本体和水通道表面正常情况下也保持仅仅15~20℃的温差，短时最大温差都不超过100℃，不会产生较大的热应力，很难产生裂纹。使用一代炉龄后的铜冷却壁均无裂纹出现，延长了使用寿命。

（2）良好的抗热震性能。就铜自身性能而言，铜具有比较高的延伸率，使得铜冷却水套具有良好的抗热震性能。此外，铜冷却水套在工作时会形成稳定的渣皮，渣皮脱落时，又能够迅速的重新生成渣皮。大量实践证明，铜冷却水套仅需20~30min即可重新生成渣皮，铸铁要生成渣皮需要长达4~5h。渣皮损坏、脱落再生成的过程中，渣皮形成的速度随着冷却设备温度的降低加快，冷却设备需要承受的热疲劳周期也就相应的缩短。铜冷却水套发生的这一个过程时间短，这也使得它具有很好的抗热震性能。

（3）良好的抗热流冲击性能。因为冷却水套本体与水管之间存在气隙或者涂炭层，铸铁冷却水套热量需要传递到水管再传递到冷却水。而铜冷却水套工作时，热量直接传递给冷却水，其抗热冲击性能良好。更为重要的是，铜冷却水套有着良好的导热性。因铜冷却水套是靠渣皮在炉内工作的，其渣皮实际导热系数非常小，相当于起到了隔热的效果，使得传到铜冷却水套的热流强度以及热负荷大大降低。

铜冷却水套已经在很多大型的高炉上使用，在实际生产中充分考验了这项新技术。人们也对铜冷却水套有了新的认识，铜冷却水套必将成为一种趋势，得以广泛运用。1

闪速炉沉淀池双层水平铜水套技术领域本实用新型涉及一种闪速炉沉淀池双层水平铜水套冷却装置。

技术背景闪速炉是一种高强度冶炼设备，沉淀池是闪速炉的重要组成部份。闪速炉 沉淀池由炉底、炉墙、炉顶构成，其下部区域储存铜和炉渣，称为液相区，上部空间为烟气流动区域，简称气相区。以往闪速炉沉淀池的炉墙内设有铜管、 水平水套、渣线水套，由于工作区域条件恶劣，侵蚀、冲刷激烈，炉墙很容易受到损坏，熔融物与水平方向呈40—50度的方向向墙侵蚀冲刷，炉墙经常被冲蚀成深沟状，在该区域耐火材料几乎被熔穿，使闪速炉不能正常生产，这 种不合理性导致了沉淀池炉墙要每年进行一次繁重的检修，而检修工作十分繁 重，要在700°C高温下切割钢梁、炉子外壳，拆卸冷却装置，清理结渣，拆除 残砖，再从炉外补彻炉墙。一年一次的被迫维护，也增加了闪速炉的升降温次数，对炉子整体耐火材料也造成了损伤，且每年的维修时间15~30天，费用很高，严重时将会影响闪速炉的年作业率。闪速炉的整体炉寿命一般在10年左右，而沉淀池气相区炉墙需每年维修一次，两者是极不相称的，该区域炉墙的损伤成为闪速炉稳定运行的主要影响因素。

发明内容本实用新型的目的就是提供一种可延长整体炉寿命、减少维修次数的闪速 炉沉淀池双层水平铜水套冷却装置。

本实用新型的闪速炉沉淀池双层水平铜水套冷却装置包括铜管、渣线水 套，铜管、渣线水套插入在炉墙之中，在炉墙中顶部与渣线水套之间设有双层水平铜水套。

本实用新型的闪速炉沉淀池双层水平铜水套冷却装置由于在炉墙中采用 双层水平铜套，使得闪速炉熔融物对炉墙的侵蚀冲刷力大大降低，炉墙的损伤程度减小，相应可减少维护次数，提高闪速炉的整体炉寿命。

附图说明图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中A向视图；

图3为图1中B—B剖示图。

具体实施方式闪速炉沉淀池双层水平铜水套冷却装置包括铜管2、渣线水套3,铜管2、渣线水套3插入在炉墙5中，在炉墙5中顶部与渣线水套3之间设有水平铜水套1、4，水平铜水套1、水平铜水套4的间距与水平铜水套1、炉顶部的间距相等。2

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学