[实用新型]一种防渗氢高炉冷却壁

说明书

本实用新型提供的一种防渗氢高炉冷却壁，通过在铜冷却壁表面形成一层Al+碳化物或氮化物或氧化物的防渗氢保护层，Al具有较强的防渗氢能力，并且其导热性能优异，碳化物或氮化物或氧化物均能够防止渗氢，因此，采用Al+碳化物或氮化物或氧化物的复合材料制备的防渗氢保护层，一方面不会影响冷却壁热面的热传导率，另一方面能够有效防止渗氢，有效减少铜冷却壁氢脆开裂，保证铜冷却壁工作的可靠性，有效提高了铜冷却壁的工作寿命，从而延长了高炉的一代炉龄，降低了高炉的维修维护成本、提高了生产效率，避免了铜冷却壁烧穿的危险，消除了煤气中氢对于铜冷却壁的危害。

技术领域

本实用新型涉及高炉配套设备技术领域，尤其是涉及一种能够有效防止渗氢、使用寿命长、使用可靠性高的高炉冷却壁。

背景技术

冷却壁是高炉重要的冷却设备，用于高炉炼铁时高炉炉体的冷却，铜冷却壁由于其导热性能优异，是目前使用最广泛的冷却壁类型。在高炉冶炼过程中，焦炭、煤粉等原燃料分解、燃烧产生氢气进入煤气中在高炉炉体内进行循环，随着近年来喷煤比的提升，炉腹煤气中的氢气含量显著增加，此外，为了降低原料成本，很多钢厂开始尝试喷吹焦炉煤气、橡胶、塑料等并且着重开发炉顶煤气的循环利用技术，导致炉腹煤气中氢气含量进一步上升，部分研究者已经开始采用20%的H₂乃至纯H₂模拟高炉环境进行矿石还原实验，可以预见，未来煤气中氢气含量的大幅度提升是必然的趋势，这些氢与铜冷却壁接触的时候就会向基体内渗透，氢渗透进入铜冷却壁内部后，将产生铜材氢脆现象，造成铜冷却壁损坏或寿命缩短影响高炉的正常工作、影响生产效率，更严重的会造成烧穿事故，威胁人身生命财产安全，目前高炉铜冷却壁热面均无防渗氢保护层，无法有效阻止氢向铜冷却壁内渗透，对于上述燃料技术的发展形成了明显的制约，提高铜冷却壁的抗氢能力对于提升高炉寿命、生产效率、发展多种类、低成本燃料技术有着十分重要的意义。

因此，需要研发一种能够防止渗氢的冷却壁，以解决上述问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种防渗氢高炉冷却壁，以解决现有技术的铜冷却壁不能有效防止渗氢，从而造成铜冷却壁容易损坏或寿命缩短影响高炉的正常工作、影响生产效率、限制燃料技术发展、威胁人身生命财产安全的技术问题。

为此本实用新型的技术方案为，一种防渗氢高炉冷却壁，包括铜冷却壁本体，铜冷却壁本体为光面冷却壁，其特征在于：铜冷却壁本体的内部纵向设有冷却水通道，冷却水通道的进水口和出水口分别从铜冷却壁本体远离高炉外侧的表面两端伸出，铜冷却壁本体靠近高炉内侧的表面上设有防渗氢保护层，防渗氢保护层的材质为掺有碳化物或氮化物或氧化物的铝基复合材料。

具体的，防渗氢保护层可以采用但不限于激光熔覆技术制备，通过在铜冷却壁本体表面熔覆Al+碳化物或氮化物或氧化物混合粉末，使铜冷却壁本体表面形成一层Al+碳化物或氮化物或氧化物的防渗氢保护层。

进一步的，所述铜冷却壁本体靠近高炉内侧的表面上具有若干根横向的筋肋，相邻的筋肋之间形成一个凹槽。凹槽用于镶嵌耐火材料，该种冷却壁一般用于炉腹部位。

进一步的，所述氧化物为稀土氧化物、氧化铝、二氧化钛中的一种或多种；所述稀土氧化物为氧化镧、氧化钇、氧化饵、氧化铈；所述碳化物为碳化钛、碳化硼、碳化硅、碳化钨、碳化钒、碳化锆中的一种或多种；所述氮化物为氮化钛、氮化硼、氮化硅、氮化铝、氮化钨，氮化锆中的一种或多种。上述多种氧化物、碳化物、氮化物均具有防渗氢特性，通过以Al作为粘结相制备成Al+碳化物或氮化物或氧化物的复合材料防渗氢保护层，能够有效组织氢的渗入，进而有效减少铜冷却壁氢脆开裂。

进一步的，所述冷却水通道为金属无缝管，具体的，金属材质可包括但不限于不锈钢、铜合金、蒙乃尔合金等。该种结构通过埋管铸造的工艺获得，在铜冷却壁本体的模具中预埋金属无缝管，然后浇注铜，得到内部具有金属无缝管作为冷却水通道的铜冷却壁。该种结构制备工艺简单、生产成本低。