大型风口中套铸锻结合开发

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（汕头华兴冶金设备股份有限公司，广东 汕头 515726）

摘 要：论述了汕头华兴冶金设备股份有限公司“铸锻结合风口中套”新产品克服了目前各种风口中套的种种弊端以及生产上的不利因素，并就风口处于正常工作状态下的热工参数进行了分析、验算，获得满意的效果，而且在实际应用上得验证。

关键词：铸锻结合；风口中套；经济效益

中图分类号：TB 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）01-0291-02

1 引言

1.1 整铸单水室铸铜风口中套

整铸单水室风口中套是一种传统的风口，主要应用于中、小高炉，其结构图“图1”及水道展开图和“图2”所示。冷却水从进水孔进入，直接到前端水室，再到后腔（空腔），再从出水孔出来。由于后腔（空腔）较大，冷却水在内部滞留时间长，带走的热量少，并且冷却水易走近路，造成冷却死角区，降低了冷却效果。因此整铸单水室铸铜风口中套风口寿命低。

图1 整铸单水室铸钢风口中套 图2 整铸单水室水道展开图

1.2 “整铸双螺旋铸铜风口中套”

“整铸双螺旋铸铜风口中套” 是在“整铸单水室铸铜风口中套”基础上发展而成，鉴于“整铸单水室铸铜风口中套” 后腔（空腔）较大，冷却效果差，寿命短的弊端，因此，在前端增加另一水室形成双水室“图3”所示，相对于整铸单水室风口中套冷却效果大有提高，但却增大了铸造难度，在实际生产中，为了提到成品率，往往在铜液中加入约0.3%锡以增加流动性，因此，整铸双螺旋铸铜风口中套的含铜率一般低于99.6%、导电率低于75%IACS、铸件含有气孔夹渣和粘砂，在实际使用中熔损的事故仍然频繁发生。

1.3 “双螺旋铜板帽风口中套”

鉴于“整铸双螺旋铸铜风口中套”结构复杂，铸造难度大， 物理性能及铸件缺陷严重影响其寿命，于是，“双螺旋铜板帽风口中套” 出现了，其结构图 如“图4”所示, 由铸铜螺旋本体、与经冲压或模锻的铜板帽两部分组装焊接而成，解决了“整铸双螺旋铸铜风口中套”生产工艺上存在的问题，寿命有较大的提高，但对于长度大于750mm的风口中套而言，后腔（空腔）仍然太大，纵向筋板往往因为铸造缺陷破损串水，存在着如上面所述的弊端。

1.4 铜板焊接Z式导流风口中套

高炉大型化以后，设置的风口数量增加，随着高压炉顶、高风温、富氧鼓风和喷吹燃料强化冶炼技术的广泛应用，获得了增产节焦的显著经济效益，与此同时发生了炉墙被严重侵蚀，风口小套及中套屡遭铁液熔损的事故。为了稳定炉况，必须减少风口破损，因此在大力推广高速环流风口小套的同时，还必须推广较高水速的环流风口中套。

铜板焊接Z式导流风口中套用多个水室代替单室或双室的内部水冷系统，图5所示。提高了冷却水速，强化了冷却效果。使用性能基本上满足“高炉大型化”的要求。

采用纯铜板为原料，经特种成型后加工的 “铜板焊接Z式导流风口中套”具有强度高、致密性高、冷却结构合理，以及导热性能好、寿命长的特点。但生产中存在着许多不利因素：（1）铜料利用率低；（2）锻造工作量大、效率低；（3）车床加工与成型难度大；（4）生产周期长。并随着工件尺寸的增大，这些不利因素更为突出。针对目前主要风口中套从制造工艺和在高炉使用存在的种种问题，汕头华兴冶金设备股份有限公司成功地开发一种新型的铸锻结合风口中套。该产品的结构如“图6 铸锻结合风口中套示意图”所示，该产品克服了上述风口中套存在的缺点，并具有自身的优点。 “铸锻结合风口中套”就是由铸件与锻件相结合而成的产品。依据风口中套的结构特点及使用性能，即风口的外套（尤其是外套前端）需要有良好的导热性能，而导热性能主要由铜的纯净度所决定，锻造铜板含铜率高达99.9%，电导率可达95%IACS，而铸造含铜率只能99.6%，电导率只有65%IACS，于是外套采用锻造成型，法兰与内套连体采用铸造（本体），再结合钢件导流器组焊而成；从“图5铜板焊接Z式导流风口中套结构示意图”与“6铸锻结合风口中套结构示意图”可知，“铸锻结合风口中套”的外套长度为比“铜板焊接Z式导流风口中套”的外套长度小，锻造及成型等机加工工作量都相应地减少，符合提高效率、降低成本的宗旨。

2 “铸锻结合风口中套”热工参数分析

“铸锻结合风口中套”内部冷却水系统为仍为Z式结构，冷却水直接送达最前端水室，再沿其它各水室旋流至慢速区，最后回到出水口，在供水压力P≥1.0Mpa、供水量为D25t/h时，最前端水室的水速可达3.2m/s。传热学的研究方法，像其它技术科学一样，在解决实际传热问题时，需要作出适当的假定和理想化条件，作出近似化处理。风口在高炉使用中的传热可近似地将风口的外套展开成一壁面，以平壁的传热来计算。图7所示。