高炉高强化冶炼条件下铜冷却壁应用

2021年，我国生铁产量已经达到8.69亿吨，占全球铁产量的60%以上，粗钢产量约为10.33亿吨，约占全球钢产量的53%。我国的生铁基本上全部来自高炉生产，在“高炉-转炉”炼钢生产流程中，炼铁工序的能耗占整个钢铁制造流程总能耗的70%，这就使得维护高炉稳定顺行、实现高炉长寿和高效的统一成为冶金工作者不懈追求的目标。高炉炉腹、炉腰至炉身中下部是高炉寿命的限制性环节之一，采用铜冷却壁在该区域形成一个无过热冷却体系，利用渣皮来保护炉衬和冷却壁，被认为是解决该区域寿命问题的最有效手段。

国外1978年便开始铜冷却壁的试验研究工作，认为铜冷却壁可以实现30～50年的工作寿命，服务于1～2代长寿高炉炉役。我国从2000年才开始进行铜冷却壁的研究工作，但铜冷却壁在我国推广应用迅速。我国高炉应用铜冷却壁二十多年以来，由于缺乏薄壁高炉操作经验，大多数应用铜冷却壁的高炉均存在炉墙结厚、渣皮大面积频繁脱落等问题，给生产造成了一定影响。2010年以来，我国先后有多座高炉发生了铜冷却壁大面积损坏，给高炉生产造成了灾难性的损失。笔者在第一时间深入国内多家钢铁企业调研铜冷却壁破损情况，获得了大量的第一手资料，并在此基础上开展后续研究工作，至今已有十余年，本书正是笔者多年学习和工作经验的总结。

本书讨论了铜冷却壁在高炉内使用时影响其寿命的因素，重点关注铜冷却壁的破损原因、铜冷却壁稳定挂渣、高炉操作条件对铜冷却壁寿命的影响及铜冷却壁在高炉内的合理使用部位和冷却制度等，这有助于高炉经济、合理地使用铜冷却壁，延长炉腰、炉腹寿命，实现高炉长寿;有助于高炉稳定顺行，实现高效生产;有助于节约冷却壁和检修资金投入，降低生产成本。

此外，本书内容对改进铜冷却壁设计和优化高炉冷却系统也具有一定参考意义。

笔者的研究工作得到了导师张建良教授的悉心指导，得到了北京科技大学原校长杨天钧教授、北京科技大学王筱留教授、中冶京诚炼铁设计大师吴启常先生、首钢集团原副总工程师刘云彩先生、鞍钢集团原副总工程师汤清华先生等的关心和大力支持，得到“钢铁冶金过程合理化”梯队其他老师和同学的帮助，得到了湖北汽车工业学院刘建永、杨伟、史秋月、叶四友、郭睿等许多同事的协助。同时，本书的出版工作得到了湖北汽车工业学院材料学院院长张元好教授等同志和学校科技处、研究生处等部门的关心和支持，并得到湖北汽车工业学院学术专著出版专项资助。在此向湖北汽车工业学院与支持、指导笔者研究工作及帮助本书出版的所有老师和同学表示感谢!

限于笔者的研究水平，本书中难免有疏漏之处，请各位读者批评指正。

李峰光

本书主要介绍高炉高强化冶炼条件下铜冷却壁应用的相关内容。主要对铜冷却壁大面积损坏的原因进行了分析，对其在高炉冶炼过程中的传热过程、挂渣能力、应力分布、壁体变形等进行了详细探讨，并结合试验从炉渣角度研究了铜冷却壁挂渣自保护性能，为高强化冶炼条件下铜冷却壁的合理应用提供了理论依据和技术指导。本书可供钢铁冶金相关专业的高校教师、研究员、学生，钢铁企业生产技术人员，钢铁设计院技术人员，高炉冷却设备生产厂家管理、技术人员等阅读参考。