高炉冷却壁是高炉内衬的重要水冷件，主要对炉壳起保护作用，能有效地防止炉壳受热后产生变形、开裂等。在诸多影响高炉寿命的因素中，高炉炉衬及冷却壁的破损是高炉被迫进行大修的主要原因。因此，能否实现冷却设备的长寿，已成为能否实现高炉炉体长寿的关键条件之一。
目前冷却壁基体按材质分，可分为金属冷却壁和非金属冷却壁，金属冷却壁包括铸铁冷却壁、铸钢冷却壁、铜冷却壁、以及热面用铜质冷面用钢质的复合结构冷却壁等，非金属冷却壁选用性能优良的特种耐火材料做基体材料。冷却壁结构以带燕尾槽的结构最为普遍，在燕尾槽内镶砖或镶填不定形耐火材料。不仅冷却壁基体材质对冷却壁使用寿命影响很大，冷却壁热面所配置的耐火材料质量的好坏也是影响冷却壁冷却效果的关键因素。冷却壁热面所用的耐火材料多以耐火烧成转、浇注料、捣打料或喷涂料的形式存在，材质一般为塞隆刚玉、塞隆碳化硅质或氮化硅结合碳化硅质等。冷却壁热面耐火材料所处使用环境十分苛刻，它要长时间在高温的条件下承受炉渣的侵蚀、炉料的磨损、上升煤气流的冲刷、温度变化的热冲击等，因而一般几个月或稍长时间就被逐步磨损或冲刷掉。没有了耐火材料的保护，冷却壁表面就会暴露出来直接接触高温炉料与炉气的冲刷与侵蚀。同时，由于没有了耐火材料层的隔热，冷却壁内冷却水会带走大量热量，造成大量热量的散失，表现为生产的高焦比与高能耗。
为克服上述缺陷，北京开云(中国)官方有限责任公司自主研发了一种新型的金属陶瓷预挂渣皮材料，该人工合成渣皮材料由耐火材料和硅酸钙粉末及金属耐热钢纤维按一定比例配制。高炉冷却壁用金属陶瓷预挂渣皮材料与目前使用的耐火材料相比，其优点如下：
1、具有极高的抗折强度、抗剪切强度、高耐磨与高耐火性能，所以能够长期稳定地附着在冷却壁金属表面上，起到保护冷却壁与隔热节能作用，从而避免了炉壁镶砖或喷涂修补内衬的短寿命与高炉内壁经常维修维护问题。
2、由于预挂渣皮材料中添加了大量的金属钢纤维，其导热系数远远超过现有镶嵌在冷却壁上的耐火材料，同时因为预挂渣皮成分中配有硅酸钙粉末，因此即使经过长期使用后预挂渣皮材料发生磨损变薄，其靠近炉内炉渣一侧的粗糙表面也会很容易冷凝附着炉渣保护层，且此粘附炉渣层与预挂炉渣层结合紧密不易脱落、另外也解决了耐火材料易发生脆性断裂的问题（见图1）。
3、研制的金属陶瓷预挂渣皮材料与冷却壁冷端本体材质结构灵活，铸铁冷却壁、铸钢冷却壁或铜冷却壁均可，燕尾槽或其他能够咬住或挂住预挂渣皮的结构都可以。
4、根据高炉不同使用部位的不同工况条件，金属陶瓷预挂渣皮材料中所用的耐火材料可以根据使用环境调整。
5、由于研制的金属陶瓷预挂渣皮材料的使用寿命长，因此高炉运行是的内衬维修费用少，并且冷却壁散热减少，因此金属陶瓷预挂渣皮冷却壁综合成本低，一次投资后可永久使用。
高炉冷却壁用金属陶瓷预挂渣皮材料可以浇注料的形式整体浇注在冷却壁的热面上（见图2a），亦可以按冷却壁燕尾槽的尺寸形状做成与冷却壁等宽的长条状大块砖（见图2b）或2块砖组合而成。冷却壁采用该材料不会因为燕尾槽界面处的断裂造成覆盖层的垮塌，而且其耐磨性能极好，因而也不会被很快磨损掉，从而能够长期覆盖于冷却壁热面上。待冷却壁安装上高炉之后，相当于冷却壁内壁上有了一层永久性预挂炉渣，起到保护冷却壁与隔热作用，且长期安全存在，从而达到延长冷却壁乃至高炉寿命的目的。
该预挂渣皮材料可以采用现场整体浇注施工，或采用与生产冷却壁的厂家合作的方式，顾客也可以提供冷却壁镶砖的图纸，我方按图纸加工生产冷却壁镶砖。浇注施工完毕待浇注料硬化后脱模，脱模后的预制件可继续室温养护，也可直接放入烘烤炉内逐步升温至350℃左右保温24小时，然后自然冷却。相对目前传统的制砖高温烧成工艺，其流程短，工艺简单，生产灵活性高。
总之，高炉冷却壁热面采用金属陶瓷预挂渣皮材料具有现场安装方便、性能优异，易挂渣皮，可大幅提高高炉冷却壁使用寿命的特点，因而其使用前景非常广阔，值得在高炉上大面积推广使用。
作者：章荣会 李芳
