及預防處理措施報告
一、 初步設計及建設、運**況
1、 初步設計
寧波鋼鐵****1#高爐設計爐容2500m3，30個風口，冷卻結構為全冷卻壁，共15段冷卻壁。風口帶為第四段冷卻壁，共30塊，冷卻壁本體材質為球墨鑄鐵。初步設計聯合軟水密閉迴圈系統總迴圈水量3740m3/h，其中冷卻壁直冷管3168m3/h，單支管流量18m3/h，流速1.
56m/s；爐底水冷管及背部蛇形管流量572m3/h，爐底水冷管單支管流量35.75m3/h，背部蛇形管流量13m3/h。
2、 建設情況
1#高爐於2023年4月破土動工，2023年5月停工（停工前冷卻壁均安裝到位），2023年7月復工建設。風口帶冷卻壁（第四段）由鞍鋼機總製造。冷卻壁按照檢驗規範出廠前進行水壓試驗、到現場後水壓試驗、安裝完畢後又逐塊進行了水壓試驗，包括系統整體水壓試驗及酸洗後水壓試驗，共進行了五次水壓試驗，均保壓正常。
3、 運**況
1#高爐於2023年4月30日點火投產。投產時考慮到設計薄爐襯特點及快速達產要求，將軟水密閉系統迴圈水量加大5%，增加至3960m3/h，直冷管流量控制在3344m3/h，單支管流量19m3/h，流速1.64m/s，爐底水冷管及背部蛇形管流量616m3/h，爐底水冷管單支管流量38.
5m3/h，背部蛇形管流量14m3/h。投產後執行良好，進出水溫差合適，熱流強度在控制範圍內。2023年6月22日因地區電網改造被迫降料線停爐，停爐後觀察內襯基本完整（銅冷卻壁噴塗內襯有區域性脫落），且無粘結現象。
送電後，於2023年7月15日二次開爐。為防止開爐後因爐襯不完整造成冷卻壁過早損壞，又將軟水密閉迴圈系統迴圈水量加大5%，加至4150m3/h，直冷管水量加至3520m3/h，單支管流量20m3/h，流速1.73m/s，爐底水冷管及背部蛇形管流量630m3/h，爐底水冷管單支管流量40m3/h，背部蛇形管流量14.
5m3/h。二次開爐後，冷卻系統各項執行引數良好，冷卻壁直冷管進出水溫差總體控制在2.5~4.
5℃左右，計算熱流強度仍在合理控制範圍。二次開爐後隨著產量、冶煉強度的不斷提高，原燃料質量波動等原因，造成渣皮頻繁脫落，區域性水溫差偶爾超出警戒值，達到10~12℃，區域性熱流強度超標。
二、 冷卻壁損壞情況及國內同型別高爐冷卻壁運**況
1、 冷卻壁損壞情況
2023年1月16日夜班發現16#、17#大套外沿有漏水跡象，檢查發現第四段冷卻壁90#水冷管損壞。在開爐僅8個月，且該部位磚襯應該完好情況下就發生風口帶冷卻壁損壞，煉鐵廠及公司領導極其重視，馬上組織召開了專題會，會議決定利用1月24日高爐定修機會採用冷卻壁穿管技術修復損壞水冷管，並在修復前用內窺鏡檢查水冷管內部損壞情況，以分析冷卻壁過早損壞的原因，避免該部位冷卻壁過早大量損壞。
1月24日高爐計畫休風後，用內窺鏡檢查發現第四段冷卻壁90#水冷管上部第乙個彎下側面有一條長約15~20cm縱向裂縫，且管道內壁2嚴重，隨後採取冷卻壁穿管修復技術處理。
在第一根水冷管穿管修復後，1月28日又檢查發現67#水冷管損壞，1月29日因供電原因緊急休風後檢查又發現26#、119#水冷管損壞，2月10日檢查又發現32#水冷管損壞，且均為第四段冷卻壁。水冷管損壞後為防止向爐內漏水影響正常生產，分開單獨通工業水養護，其它管正常通軟水冷卻。2月17日檢查又發現135#水冷管損壞，由於2月19日安排計畫休風，故未採取通工業水養護措施，一直通軟水正常水量執行，直至2月19日計畫休風與其它4根養護水冷管同時進行穿管修復，修復前用內窺鏡檢查，發現管道內存在嚴重缺損，有裂紋以及澆鑄時燒損情況，最嚴重的有管道內壁已經基本破裂、大面積脫落現象。
在冷卻壁穿管時，119#、135#水冷管均難以順利進行，金屬軟管竄出後，發現被嚴重擠壓變形。同時，檢查還發現養護水冷管和未通工業水養護水冷管內均有嚴重結垢情況。
2、 現了解的國內同型別高爐冷卻壁運**況
通過調查國內同型別高爐、同型別冷卻壁使用情況來看，武鋼、安鋼、濟鋼、南鋼高爐均出現同樣情況，時間最短的濟鋼3#高爐開爐後不到2個月第四段冷卻壁水冷管就發生損壞現象；而風口帶（第四段）冷卻壁設計為風口數量×2，且風口帶為第五段冷卻壁的2000m3以上高爐，目前還沒有聽說有該部位冷卻壁過早損壞現象，如首鋼、包鋼、天鋼等企業。
三、 第四段冷卻壁頻繁損壞的危害
高爐冷卻是保證高爐穩定、順行、高產、長壽的重要手段。冷卻壁損壞直接導致爐內磚襯脫落、無法凝結渣皮，爐殼承受熱應力加大而過早開裂、變形，最終導致高爐無法正常生產而提前停爐大中修。而風口帶冷卻壁屬於爐缸範圍，按照煉鐵規程規定，爐缸冷卻壁損壞高爐就要進行特護，採取相應特護制度生產。
由於風口帶屬於焦炭燃燒區域，是煤氣產生和發展的集中區域。且風口帶空間狹小、管道複雜，該部位冷卻壁大量損壞勢必造成該部位爐內磚襯過早侵蝕脫落，冷卻壁損壞速度更加加劇，而且穿管後冷卻水量大大降低，外部旁通水管無法連線或影響高爐更換風口各套、送風支管操作。因此，必須採取有效措施遏制冷卻壁損壞勢頭，並在損壞後採取更加有效的修復措施處理。
四、 冷卻壁過早損壞原因分析
第四段冷卻壁頻繁損壞，煉鐵廠給公司領導非常重視，邀請了中冶南方煉鐵設計師劉行波、寶鋼鑄造魏新疆、夏強、武鋼冷卻系統專家遲建生、周光明、濟南潛能冷卻壁修復技術廠家孫明雲等各專家進行了專題研討。結合專題會上各位專家意見，我們認為1#高爐第四段冷卻壁過早損壞的原因如下：
1、 設計原因，導致冷卻壁存在先天性弊端
1.1 水冷管彎曲角度、彎曲半徑不合理，造成水管彎制時受損。
1.2 體積大，鐵水熱容量大，不利於澆鑄時本體散熱，對冷卻壁水冷管損傷大。
1.3 平面面積過大，承受應力大。
1.4 材質選用不當，促進了冷卻壁過早損壞。
1.5 爐型設計不合理，導致該部位承受煤氣流沖刷嚴重，承受熱應力加大。
2、 澆鑄工藝不合理，導致冷卻壁水冷管在澆鑄時即被損傷。
3、 焦炭質量不穩定，無計畫休風後成渣皮頻繁脫落，促進冷卻壁過早損壞。
4、 水質不穩定，造成冷卻壁水管內結垢嚴重，使其導熱性能大大降低，而且還存在大面積侵蝕，也促進冷卻壁過早損壞。
5、 換熱器換熱效率差，軟水進水溫度高，不利於冷卻壁凝結渣皮，促進冷卻壁過早損壞。
五、 改進及預防繼續大面積損壞冷卻壁的建議。
1、 設計方面減小冷卻壁單體面積，降低澆鑄風險，減小冷卻壁單體承受應力。以2500m3高爐為例，建議風口帶冷卻壁改為60塊，爐缸增加一段冷卻壁，全爐冷卻壁增加為16~18段。
2、 材質上建議選用鑄鋼或鋼管鑄銅冷卻壁，消除球墨鑄鐵帶來的不利影響。
3、 爐型設計考慮將風口帶改為垂直設計，縮短爐腹長度，相對增加了爐內磚襯的厚度，避免該部位承受過大煤氣流沖刷及熱流衝擊。
4、 冷卻壁澆鑄時，建議採用適量通氮氣保護措施，既防止管道內壁氧化，又可適當冷卻水冷管，保證水冷管在澆鑄時不被損傷。並且在冷卻壁生產過程中，派專人全過程監督製造，以保證鑄造規範及內部質量。
5、 適當加大冷卻水量，保證冷卻壁直冷管水速達到1.8~2m/s。加大冷卻強度。
6、 改善原燃料條件，主要是焦炭質量，為高爐穩產高產、爐內氣流穩定提供必要條件。
7、 操作上盡量避免無計畫緊急休風，並建議全部選用加長風口，控制適宜風速，選擇適當開放中心、抑制邊緣氣流發展的裝料制度，控制合理煤氣流初始分布，穩定爐溫，穩定壓力，避免下部氣流不穩定造成渣皮頻繁脫落。
8、 煉鐵廠定期檢查取樣化驗軟水與工業水水質；由煉鐵廠牽頭，不定期與能源部聯合檢查碳鋼掛片（建設時設在軟/淨迴圈水幫浦站，共4處），以促進水質管理，確保冷卻系統執行良好。並應盡快討論如何清除冷卻壁內結垢情況，改善冷卻壁冷卻效果。
9、 改造軟水密閉迴圈系統換熱系統，穩定並降低軟水供水溫度，促進冷卻壁更好凝結渣皮，保護冷卻壁本體，延長冷卻裝置使用壽命。
六、 冷卻壁修復手段比較
1、 穿管技術
冷卻壁穿管技術源自於盧森堡，由於引進費用較高，武鋼煉鐵廠經過自身鑽研，在國內首創了冷卻壁穿管修復技術，並取得成功。但我認為，冷卻壁穿管後管徑變小，且穿管內壁為波浪形，不利於水流通過，冷卻強度大大降低；穿管與冷卻壁原水冷管之間灌耐火材料，其導熱性能差，不利於對冷卻壁本體的保護。而且風口帶冷卻壁空間狹小，穿管後外部旁通管無法連線或直接影響更換風口中小套和送風支管；銅冷卻壁內水道為35×80扁形水道，無法實施穿管修復技術。
因此，冷卻壁穿管在水冷管損傷較小情況下，並不是最好的修復手段。在冷卻壁損壞較大、採用奈米技術無法修復時，作為備用手段最好。
2、 奈米技術修復
奈米技術修復在高爐冷卻壁修復方面是乙個較新的技術。但據我了解，在汽車汽缸上曾經有過用某種材料修補裂縫的技術，修復後耐高溫高壓，效果良好。採用奈米技術修復可以重複進行，施工時間短，甚至可以在高爐生產時進行。
採用奈米技術修復不影響冷卻水量、冷卻強度，並且在修復手段失敗後，可以再進行穿管修復。因此，在使用內窺鏡檢查確定水冷管損傷較小時，應首先用一定濃度酸液清洗管道內部，再經沖洗後使用奈米技術修復。當水冷管確實發生損傷面積過大，無法進行奈米技術修復後再進行穿管修復。
七、 責任追究
根據上述情況，建議公司組織力量進行深入分析，確認冷卻壁過早損壞原因後，追究相關單位責任，乃至合理索賠，盡量挽回公司因此造成的損失。
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