現代大(da)型高(gao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)長(chang)壽有(you)兩個(ge)限制(zhi)性環節(jie)：一個(ge)是爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)缸(gang)、爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)底(di)容易燒(shao)(shao)(shao)穿；另一個(ge)是爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)腹(fu)、爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)腰(yao)及(ji)(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)身下部壽命(ming)短。高(gao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)生產(chan)實踐證明(ming)，隨著冶煉強度不斷提高(gao)，因爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)腹(fu)、爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)腰(yao)及(ji)(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)身下部冷(leng)卻器的燒(shao)(shao)(shao)毀或爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)缸(gang)、爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)底(di)的燒(shao)(shao)(shao)穿而導(dao)致的高(gao)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)停爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)事故屢見不鮮。爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)身下部冷(leng)卻器及(ji)(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)缸(gang)、爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)底(di)燒(shao)(shao)(shao)毀的機理主要是鐵水的沖刷、氧化和化學侵(qin)蝕(shi)。只要將鐵水與冷(leng)卻器及(ji)(ji)爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)缸(gang)、爐(lu)(lu)(lu)(lu)(lu)底(di)隔離(li)，便可(ke)阻止渣鐵的侵(qin)蝕(shi)。
爐身下部冷卻器的設計
爐身下部的(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)有(you)各種(zhong)類型。按結(jie)(jie)構劃分(fen)，有(you)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)壁(bi)(bi)式、冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)板式及板一壁(bi)(bi)結(jie)(jie)合式等(deng)(deng)；按材質劃分(fen)，有(you)鑄鐵質、銅(tong)質等(deng)(deng)。筆者應(ying)用經實驗驗證(zheng)的(de)冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)溫(wen)(wen)度場計算(suan)(suan)軟件計算(suan)(suan)了爐襯內表(biao)面溫(wen)(wen)度和(he)(he)熱流通量的(de)分(fen)布，分(fen)析(xi)了冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)結(jie)(jie)構參(can)數(包括本(ben)體厚(hou)度、肋間距(ju)、鑲磚面積、水(shui)管(guan)直(zhi)徑(jing)及中心間距(ju)和(he)(he)水(shui)管(guan)位置等(deng)(deng))、操作參(can)數、冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)介質、爐襯厚(hou)度和(he)(he)爐襯材質、渣鐵殼厚(hou)度等(deng)(deng)因(yin)素對冷(leng)(leng)(leng)(leng)卻(que)器(qi)溫(wen)(wen)度分(fen)布的(de)影響。
改變冷(leng)(leng)卻(que)壁(bi)(bi)結構參數可降(jiang)低(di)冷(leng)(leng)卻(que)壁(bi)(bi)熱(re)(re)面溫度。具(ju)體來說，增加冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)管直徑或(huo)縮(suo)短(duan)冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)管間(jian)距和冷(leng)(leng)卻(que)水(shui)管至冷(leng)(leng)卻(que)壁(bi)(bi)熱(re)(re)面的(de)(de)距離(li)或(huo)者減(jian)小鑲磚厚度和鑲磚面積都將減(jian)小冷(leng)(leng)卻(que)壁(bi)(bi)本體的(de)(de)熱(re)(re)阻，增強其冷(leng)(leng)卻(que)能力，降(jiang)低(di)冷(leng)(leng)卻(que)壁(bi)(bi)熱(re)(re)面溫度，減(jian)小冷(leng)(leng)卻(que)壁(bi)(bi)內部的(de)(de)溫差和熱(re)(re)應力，使冷(leng)(leng)卻(que)壁(bi)(bi)熱(re)(re)面易形(xing)成渣鐵殼。
冷(leng)卻(que)器中使(shi)用(yong)銅(tong)冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)時(shi)(shi)，冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)(de)垂(chui)直間距對溫(wen)度(du)(du)(du)場有(you)(you)顯著影(ying)響。采用(yong)六通道(dao)銅(tong)冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)且爐(lu)(lu)(lu)(lu)襯為(wei)半石墨碳(tan)磚時(shi)(shi)，爐(lu)(lu)(lu)(lu)襯熱面最(zui)(zui)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)(du)(du)、冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)最(zui)(zui)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)(du)(du)和(he)爐(lu)(lu)(lu)(lu)殼最(zui)(zui)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)(du)(du)隨冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)垂(chui)直間距的(de)(de)變化。可見：①冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)最(zui)(zui)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)(du)(du)受垂(chui)直間距的(de)(de)影(ying)響不(bu)大，維持(chi)在(zai)80～90℃之(zhi)間；②爐(lu)(lu)(lu)(lu)襯熱面最(zui)(zui)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)(du)(du)隨著冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)垂(chui)直間距的(de)(de)增(zeng)大而(er)升高(gao)(gao)。當(dang)冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)的(de)(de)垂(chui)直間距為(wei)0.45mm時(shi)(shi)，其(qi)最(zui)(zui)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)(du)(du)未超過800℃，離870℃等溫(wen)線相差甚遠(yuan)，足以保證在(zai)爐(lu)(lu)(lu)(lu)襯熱面凝結一層(ceng)渣(zha)鐵殼；③隨著冷(leng)卻(que)板(ban)(ban)(ban)(ban)垂(chui)直間距的(de)(de)增(zeng)大，爐(lu)(lu)(lu)(lu)殼最(zui)(zui)高(gao)(gao)溫(wen)度(du)(du)(du)有(you)(you)所(suo)提高(gao)(gao)，但提高(gao)(gao)的(de)(de)幅度(du)(du)(du)很小。
碳(tan)磚(zhuan)厚度(du)(du)是影響爐(lu)(lu)(lu)缸(gang)熱(re)阻的重(zhong)要因素之一。爐(lu)(lu)(lu)缸(gang)熱(re)阻越小(xiao)(xiao)，1150℃等溫(wen)線越有可能被推(tui)向爐(lu)(lu)(lu)缸(gang)內部。渣(zha)鐵(tie)殼(ke)(ke)厚度(du)(du)隨碳(tan)磚(zhuan)厚度(du)(du)的變(bian)化。從圖中可以看到兩點：①從高爐(lu)(lu)(lu)操作來(lai)看，在爐(lu)(lu)(lu)缸(gang)、爐(lu)(lu)(lu)底使(shi)用銅(tong)冷(leng)卻壁(bi)(bi)或鑄鐵(tie)冷(leng)卻壁(bi)(bi)的差異出現在高爐(lu)(lu)(lu)操作后期(即(ji)爐(lu)(lu)(lu)缸(gang)、爐(lu)(lu)(lu)底磨損到一定(ding)厚度(du)(du)時(shi)才能顯(xian)示出來(lai))。當爐(lu)(lu)(lu)缸(gang)、爐(lu)(lu)(lu)底碳(tan)磚(zhuan)厚度(du)(du)小(xiao)(xiao)于(yu)1500mm時(shi)，使(shi)用銅(tong)冷(leng)卻壁(bi)(bi)比使(shi)用鑄鐵(tie)冷(leng)卻壁(bi)(bi)更容易凝結渣(zha)鐵(tie)殼(ke)(ke)；②從設計(ji)來(lai)看，碳(tan)磚(zhuan)過厚時(shi)碳(tan)磚(zhuan)熱(re)面難(nan)以形成渣(zha)鐵(tie)殼(ke)(ke)，碳(tan)磚(zhuan)很快被侵蝕，經濟(ji)上不合算。適宜的碳(tan)磚(zhuan)厚度(du)(du)有利于(yu)在高爐(lu)(lu)(lu)爐(lu)(lu)(lu)缸(gang)、爐(lu)(lu)(lu)底形成渣(zha)鐵(tie)殼(ke)(ke)，從而延長高爐(lu)(lu)(lu)爐(lu)(lu)(lu)缸(gang)和爐(lu)(lu)(lu)底的使(shi)用壽命(ming)。
結論
數(shu)學模型及(ji)計(ji)算機(ji)數(shu)值模擬的(de)結(jie)果表(biao)明，通(tong)過優化爐(lu)(lu)身下部(bu)冷卻器及(ji)爐(lu)(lu)缸、爐(lu)(lu)底(di)(di)結(jie)構和材質，能(neng)夠保證在冷卻器熱(re)面及(ji)爐(lu)(lu)缸爐(lu)(lu)底(di)(di)熱(re)面凝結(jie)一層渣鐵殼，它能(neng)阻擋渣、鐵水及(ji)煤氣流對冷卻壁、爐(lu)(lu)缸、爐(lu)(lu)底(di)(di)的(de)侵(qin)蝕(shi)，延長高(gao)爐(lu)(lu)壽命。