中冶南方一直致力于高爐核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應用，為新建高爐和高爐大修改造提供整體技術(shù)方案，助力高爐實(shí)現安全、長(cháng)壽、高效生產(chǎn)。
經(jīng)過(guò)數十年的科技創(chuàng )新，中冶南方掌握了一批具有自主知識產(chǎn)權、處于國內外先進(jìn)水平的高爐專(zhuān)有技術(shù)。
其中最具有代表性的，包括迭代升級的冷卻技術(shù)——聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)；一系列長(cháng)壽技術(shù)——磚壁合一薄內襯技術(shù)、無(wú)剪切冷卻壁固定技術(shù)、長(cháng)壽爐缸技術(shù)。這些技術(shù)精準覆蓋爐缸、爐腹、爐腰、爐身等關(guān)乎高爐長(cháng)壽的重點(diǎn)部位。
01 聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)
聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)是一項系統工程，能夠為高爐在高負荷冶煉過(guò)程中提供安全保障。
該系統根據高爐內各冷卻設施熱負荷特點(diǎn)和阻損匹配原則，將冷卻壁、爐底水冷系統、風(fēng)口系統、熱風(fēng)閥系統等，通過(guò)并聯(lián)與串聯(lián)的整合方式巧妙地合并成一個(gè)系統。
其核心技術(shù)主要包括：系統工藝參數的確定、系統的阻力計算、管網(wǎng)分區及水量平衡匹配技術(shù)、系統脫汽及排汽技術(shù)、系統壓力平衡技術(shù)、自動(dòng)補水及系統破損報警技術(shù)、水管破損快速修補技術(shù)等。
通過(guò)對這些核心技術(shù)的系統集成，可以有效保證聯(lián)合軟水系統的正常運行。
圖1 聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)流程
經(jīng)過(guò)長(cháng)期實(shí)踐，中冶南方創(chuàng )新開(kāi)發(fā)的聯(lián)合軟水系統具有水量小、投資低、運行費用低、冷卻效率高等特點(diǎn)。
與獨立軟水密閉循環(huán)系統相比，聯(lián)合軟水系統的運行水量可降低50%以上，總投資可減少18%-20%；相較于采用其它冷卻系統，聯(lián)合軟水系統運行費用可削減30%-50%。
第一代聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)于2001年開(kāi)發(fā)并應用，冷卻效率高、能源消耗少、水質(zhì)穩定、管道腐蝕率低，使高爐冷卻技術(shù)躍上了新的臺階。
第二代聯(lián)合軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)大幅度減少了運行水量、降低了泵組揚程，進(jìn)一步降低了運行費用和工程投資，并且極大增強了整個(gè)冷卻系統的安全系數；獲得了中國五礦集團2020年度專(zhuān)利獎二等獎和湖北省首屆專(zhuān)利獎銀獎。
02 磚壁合一薄內襯技術(shù)
冷卻設備的選擇與高爐原燃料條件和操作模式密切相關(guān)，需綜合考慮抗熱震性能、導熱性能、耐磨性能、掛渣性能等核心要素。
中冶南方開(kāi)發(fā)的第四代鑄鐵冷卻壁，更新了冷卻壁材質(zhì)、改善了冷卻壁結構、優(yōu)化了外形尺寸，使鑄鐵冷卻壁的應力減小、抗疲勞能力提高。
同時(shí)，中冶南方率先在爐腹、爐腰和爐身下部高熱負荷區域，以及爐缸異常侵蝕區，設計使用了具有高導熱、耐熱震和耐高熱流沖擊等性能的銅冷卻壁，從而形成了中冶南方獨特的高爐全冷卻壁技術(shù)風(fēng)格。
中冶南方開(kāi)發(fā)和應用的新式冷卻壁，能夠將磚襯直接鑲嵌在冷卻壁的燕尾槽中，從而實(shí)現磚壁合一的組合結構。磚壁合一技術(shù)改變了傳統的高爐內砌磚的厚內襯結構，實(shí)現了高爐的薄內襯化。
磚壁合一型式冷卻壁的出現，是冷卻壁技術(shù)的一次飛躍，與軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)配合使用，可為現代化大型高爐實(shí)現15-20年壽命提供強有力的保障。
中冶南方磚壁合一薄內襯技術(shù)的突出優(yōu)勢在于，取消了爐腹以上的砌磚工程，可以始終保持穩定的操作爐型，充分體現了穩定生產(chǎn)、降低投資、縮短建設工期、延長(cháng)高爐壽命的優(yōu)勢。
2016年起，中冶南方聯(lián)合設備制造商相繼開(kāi)發(fā)出耐磨銅冷卻壁和無(wú)滲碳層的高導熱鑄鐵冷卻壁。
耐磨銅冷卻壁具有耐磨、更易形成穩定渣皮的特性，克服了銅冷卻壁因渣皮不穩而導致過(guò)早磨損的缺點(diǎn)；無(wú)滲碳層高導熱鑄鐵冷卻壁，取消了壁體與鑄入水管間的防滲碳層，可以提高鑄鐵冷卻壁的綜合導熱系數1倍以上。
03 無(wú)剪切冷卻壁固定技術(shù)
高爐爐腹以上區域，尤其是爐腹、爐腰及爐身下部，是爐內工況最為惡劣的區域，承受著(zhù)高熱負荷和多變的熱流沖擊，溫度波動(dòng)異常頻繁，由此產(chǎn)生的熱應力是導致高爐冷卻壁損壞的主要原因。
為了延長(cháng)冷卻壁使用壽命，中冶南方開(kāi)發(fā)了無(wú)剪切冷卻壁固定技術(shù)，通過(guò)特殊工藝，使得冷卻壁的膨脹方向與爐殼膨脹方向一致，有效適應爐體受熱產(chǎn)生的變形。
如此一來(lái)，帶來(lái)消除傳統螺栓固定方式中壁體受熱產(chǎn)生的彎曲變形，減小對灌漿層的破壞，減少爐役后期爐身煤氣泄漏的危害等多個(gè)優(yōu)勢，尤其能夠克服爐殼與冷卻壁變形不相適應導致的冷卻水管被爐殼剪斷的弊病。
該技術(shù)保證了冷卻壁的使用壽命，為實(shí)現一代爐役不換冷卻壁、不中修提供充分支撐。
這種安裝方式自武鋼5號高爐第一代爐役成功應用以來(lái)，已經(jīng)在100多座高爐得到檢驗，沒(méi)有發(fā)生一起由于爐殼與冷卻壁間的相對運動(dòng)導致水管剪斷而出現破漏的現象。
04 爐缸長(cháng)壽技術(shù)
爐缸壽命是困擾高爐操作者的普遍性問(wèn)題，不僅是制約高爐壽命的重要因素，也是影響安全生產(chǎn)的關(guān)鍵要素。
爐缸破損調查發(fā)現，鐵水滲透和沖刷溶蝕是導致高爐炭磚破損的重要原因，并且不同高爐的異常侵蝕位置并不相同。
以高效、長(cháng)壽為目標，中冶南方提出以具備抗侵蝕能力的傳熱體系為核心的爐缸長(cháng)壽設計理念和整體解決方案。在設計長(cháng)壽爐缸時(shí)，始終針對具體的高爐條件，對爐缸結構進(jìn)行優(yōu)化，并且把超微孔化、抗鐵水侵蝕、高導熱作為選取炭磚的第一選擇，實(shí)現了高冶煉強度條件下的高爐爐缸長(cháng)壽。
為進(jìn)一步提高爐缸壽命，中冶南方和武鋼在國內率先推出了“石墨墻”爐缸長(cháng)壽技術(shù)。
“石墨墻”結構保證了冷卻壁與超微孔炭磚間導熱能力，從而大大加強了對陶瓷杯的保護，也加強了在陶瓷杯損壞后在炭塊熱面形成穩定凝固保護層的能力。并且，“石墨墻”可作為冷卻壁的安全防護，避免發(fā)生惡性安全事故。
“石墨墻”爐缸長(cháng)壽技術(shù)率先在武鋼高爐使用，取得了非常好的效果。采用“石墨墻”結構的武鋼有限7號高爐已經(jīng)連續生產(chǎn)超過(guò)16年、8號高爐已經(jīng)連續生產(chǎn)近13年，爐缸狀態(tài)保持良好，有望實(shí)現20年的長(cháng)壽目標。
采用高爐長(cháng)壽綜合技術(shù)的典型實(shí)例
01 采用中冶南方軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)、磚壁合一薄內襯技術(shù)、無(wú)剪切冷卻壁固定技術(shù)的高爐冷卻壁運行情況良好，典型實(shí)例如下：
02 采用中冶南方軟水密閉循環(huán)冷卻技術(shù)、磚壁合一薄內襯技術(shù)、無(wú)剪切冷卻壁固定技術(shù)的某2500m3高爐生產(chǎn)11年后，冷卻壁磨損痕跡清晰，但槽肋完好且無(wú)一塊冷卻壁損壞漏水。
03 采用中冶南方爐缸長(cháng)壽技術(shù)的高爐爐缸運行情況良好，典型實(shí)例如下：
