一种炼铁高炉水冷壁及水冷壁的修复方法与流程

本发明涉及炼铁高炉的修复方法，具体为一种炼铁高炉水冷壁及水冷壁的修复方法。

背景技术：

1、炼铁高炉在服役期间，随着炉料对炉内水冷壁、耐火材料（简称炉衬）的不断磨损和热氧化，当炉衬被磨损造成水冷壁水管损坏，水冷功能无法继续，当这种状况发展到一定程度时，高炉将被迫停炉检修，甚至是大中修。而大中修时，最直接的方式是将水冷壁进行更换，而更换水冷壁的数量是根据统计水冷管损坏的数量和位置确定的。这种确定方式，经常会漏掉那些水冷壁已被磨损且水冷管已经出现裸漏，但水冷管尚不漏水或者仅是轻微漏水的水冷壁。这些水冷壁往往是在停炉后，清理完炉内壁粘接料后才能发现，这时就会发生准备的新水冷壁不够，无法更换的状况。如若不换，开炉后很短时间内这些水冷壁就会损坏，使维修施工效果大打折扣。所以在无法更换的情况下，为了保证维修施工效果，就必须对这些磨损的水冷壁实施修复，但是修复存在以下难点：

2、1.水冷壁材质一般为铸铁，硬度大、耐磨性好，内部水冷管是水冷壁铸造时直接铸进里面的优质碳素钢无缝钢管，韧性好、耐磨性差。从考虑保证水冷壁的耐磨性和铸铁焊接性，需要选用与其相近的铸铁焊材焊接，但铸铁焊材熔覆到水冷管表面时，会降低水冷管的韧性，甚至会发生边焊接边开裂的现象，这样就会破坏水冷管，造成水冷壁水冷功能失效，没有水冷功能的水冷壁，在高炉生产时会被迅速熔化，造成维检修失败。若采用低碳钢焊接焊材，虽然可以避免上述缺陷，但因为低碳钢焊材较差的耐磨性，低碳钢焊条与铸铁间无法良好熔覆的特性，造成此种方法没有实施意义，也无法实施。

3、2.显然，焊接水冷壁表面必须使用铸铁焊条，特别是对水冷管的保护方面，结合裸露的水冷管周围均是铸铁材质，使用铸铁焊材不但具有很好的耐磨性、而且可以确保与周边铸铁良好的熔合。这样为了避免铸铁熔覆时与水冷管接触，就必须选择一种材料实现水冷管与铸铁熔覆保护层之间的过渡连接。考虑水冷壁的工作特点，这种材质必须与铸铁和低碳钢都能够充分熔合。其次必须具有非常好的塑性，适应铸铁和低碳钢之间的较大的膨胀差异。此外还需要良好的导热性，确保将铸铁熔覆保护层上的热量快速传导给水冷管内的冷却水。

4、3.如果磨损掉的熔覆层全部使用铸铁堆焊，施工时间会非常长、施工成本也会非常高，不适合临时性应急处置，这样就需要选择合适的材料，替代堆焊铸铁堆焊，将其覆盖在已经磨损的水冷壁表面，通过增加水冷壁内表面的厚度，提高水冷壁的耐磨性。

5、4.如果按照常规的炉内喷涂，喷涂料在铸铁水冷壁表面，受到炉料冲刷很容易脱落，其对水冷壁表面的保护时间很短，维修效果有限。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种修复操作简便、修复质量高、修复效果良好，对于停炉后，临时发现的水冷壁炉内裸漏水管，可以实现快速修复，降低了劳动强度，提高施工安全性，施工费用投入少，使用寿命长，坚固耐用的炼铁高炉水冷管及水冷管的修复方法。

2、本发明一种炼铁高炉水冷壁，铸铁水冷壁1包括水冷壁母体3，水冷壁母体3的一侧固定安装有炉壳14，水冷壁母体3内部固定安装有水冷壁水管2，水冷壁水管2通过冷却壁安装螺栓15固定安装于水冷壁母体3内部，水冷壁水管2两端延伸至炉壳14外部，水冷壁水管2的外侧壁焊接有熔覆层4，熔覆层4的外表面焊接有铸铁保护层5，水冷壁母体3的内壁固定安装有耐火砖12，水冷壁母体3的内部填充有碳素灌浆料层13，碳素灌浆料层13靠近炉壳14一侧，水冷壁母体3的表面开设有多个孔6。

3、所述的孔6包括通孔601和盲孔602，通孔601内固定安装有耐热圆钢11。

4、所述的盲孔602内固定安装有螺杆7，螺杆7表面固定安装有钢板条8，钢板8的侧壁贴合于铸铁保护层5和水冷壁母体3表面。

5、所述的水冷壁母体3表面固定安装有钢锚固爪9。

6、所述的熔覆层4为紫铜。

7、炼铁高炉水冷管的修复方法，该修复方法包括以下步骤：

8、a.确定需要修复的铸铁水冷壁1，清理铸铁水冷壁1表面的杂物，使裸漏的水冷壁水管2及周围的水冷壁母体3表面彻底露出；

9、b.采用打磨工具，打磨裸漏的水冷壁水管2及周围的水冷壁母体3；使水冷壁水管2表面露出金属光泽；

10、c. 用紫铜焊丝配合硬钎剂使用氩弧焊，在裸漏的水冷壁水管2表面自下而上堆焊熔覆层4，焊接过程中控制焊接线能量，减小焊接过程中水冷壁水管2表面的熔深，每层熔覆层4的厚度为2～3㎜，熔覆层4完全覆盖裸漏的水冷壁水管2，焊道向两侧延伸，与两侧铸铁水冷壁母体3之间充分熔合，熔覆层4与紧靠的铸铁水冷壁母体3表面圆滑过渡，一层熔覆层4焊接完后，对熔覆层4及紧靠的铸铁水冷壁母体3表面的焊层进行清理，清理干净后，继续焊接熔覆第二层的熔覆层4；

11、 d. 熔覆层4全部焊接完成后，对熔覆层4及周边的铸铁水冷壁母体3进行表面清理，待熔覆层4表面露出金属光泽后，在熔覆层4的表面使用冷焊铸铁焊条熔覆形成铸铁保护层5，熔覆铸铁保护层5时，控制铸铁保护层5与内层的熔覆层4充分熔合且熔深达到2㎜；铸铁保护层5焊接到水冷壁母体3时，与铸铁水冷壁母体3之间实现可靠熔合，使铸铁保护层5表面与水冷壁铸铁母体3表面达到圆滑过渡，堆焊完第一层后，熔覆层表面清理干净，继续堆焊第二层。

12、e.在铸铁水冷壁母体3表面，钻直径为10～14㎜，深度为35～40㎜的盲孔602，在盲孔602内攻丝，并固定安装有耐热钢螺杆7；在铸铁水冷壁母体3表面，钻贯穿水冷壁母体3及炉壳14的通孔601，在通孔601内固定安装有耐热圆钢11，在炉外与炉壳14满焊密封固定，通孔601和盲孔602交错布设；

13、f.以螺杆7、耐热圆钢11为焊接固定点，在铸铁水冷壁1表面沿着竖直和水平方向焊接厚3～4㎜、宽度80-120㎜的钢板条8，钢板条8在铸铁水冷壁1表面形成金属板格网；

14、g. 钢板条8焊接完成后，用高铬镍不锈钢焊条，将钢板条8与铸铁水冷壁1外表面接触的部位采用断续焊缝交错施焊，保证钢板条8与水冷壁母体3之间连接牢固，在钢板条8形成的金属板格网内均匀焊接钢锚固爪9，钢锚固爪9位于水冷壁母体3表面；

15、h. 钢锚固爪9焊接完成后，将修复后的铸铁水冷壁1表面及所有焊点上的焊渣实施彻底清理，达到表面没有粘接物、油污等杂质，然后采用炉内喷涂的方式，向修复后的铸铁水冷壁1表面喷涂强力粘接的高硬度耐火材料，直至填满并完全覆盖钢板条8形成的金属板格网，最终形成喷涂层10；

16、i.对喷涂层10进行烘烤，烘烤固化完成后即完成铸铁水冷壁1的修复。

17、所述的步骤c中：熔覆层4的厚度为9-11㎜。

18、所述的步骤d中，铸铁保护层5的厚度为20㎜。

19、本发明的有益效果是：

20、1）水冷壁母体3的表面开设有多个孔6，孔6包括通孔602和盲孔601，通孔602内焊接固定有耐热圆钢11，盲孔601内通过攻丝、栽丝安装有耐热钢螺杆7，耐热钢螺杆7、耐热钢圆钢11表面固定安装有耐热钢板条8，耐热钢板条8的侧棱贴合于铸铁保护层5表面，水冷壁母体3表面金属钢格板网中间焊接有钢锚固爪9，可以在铸铁水冷壁1的表面形成刚性的支撑架体，解决现有技术中仅靠刚玉耐火喷涂料粘接情况下，粘接强度有限的问题，可以提高刚玉耐火喷涂料与铸铁水冷壁1的粘接同时强度，坚定稳固，给喷涂层11提供稳固支撑，进一步提升刚玉耐火喷涂层11的磨损时长；钢板条8、钢锚固爪9、耐热圆钢11、螺杆7均采用耐热钢材质制成，避免了普通材料在生产的高温环境中被氧化、熔化和丧失强度的问题；

21、2）钢板条8、钢锚固爪9与铸铁水冷壁1采用焊接方式连接，耐热圆钢10穿过铸铁水冷壁1，与炉壳通过焊接连接的方式，解决了水冷壁母体3局部磨损后，栽丝安装的耐热钢螺杆7提早脱落的问题，将金属板格网脱落时间延长到与铸铁水冷壁1全部磨损完同步，进一步提升喷涂成的附着强度和寿命，整体上延长了整个铸铁水冷壁1的使用寿命；

22、3）设置的熔覆层4，具有四个突出的作用，第一可以增加水冷壁水管2的管壁厚度和焊补管壁上的漏点；第二利用紫铜能够与碳钢制成的水冷壁水管2壁、水冷壁母体3和铸铁保护层5之间均可实现良好的熔化焊接性能，实现三种结构之间良好的过渡连接；第三利用紫铜熔覆层4良好的塑性，缓冲水冷壁水管2壁与水冷壁母体3和铸铁保护层5之间较大的热膨胀差，避免水冷壁水管2壁与水冷壁母体3和铸铁保护层5任意两者之间产生内应力撕裂或剥离现象；第四利用紫铜良好的导热性，实现快速的将来自水冷壁母体3和铸铁保护层5上的热量传导，由冷却水带走，起到保护铸铁水冷壁1的作用；

23、4）铸铁保护层5，可以避免使用紫铜焊补和加厚的水冷壁水冷管2管壁被快速磨损，消除水冷壁水管2耐磨性差缺点，保护水冷壁水冷管2，并实现铸铁水冷壁1表面耐磨性能均衡；

24、5）此种修补方法，只要在炉内搭设脚手架，由普通焊工和钳工即可操作，工作量不大，材料消耗少、施工时间短，修复后，服役时间与完好的水冷壁几乎相同，修复效果非常优异，目前已投入使用中，使用效果良好。