冶金行业工况复杂多变，涉及高温（≤1600℃）、高压（≤40MPa）、强腐蚀（酸 / 碱 / 盐溶液）、高磨损（含粉尘 / 颗粒介质）及多相流（气 - 固 / 液 - 固混合）等极端环境，阀门需满足耐温、耐磨、耐腐蚀、可靠密封、长寿命核心需求。以下按关键生产环节分场景提供解决方案：
一、炼铁系统（高炉 / 热风炉）阀门解决方案
炼铁系统核心介质为高温煤气（200-350℃）、热风（1000-1300℃）、炉渣（1400-1500℃）及冷却水，阀门需应对高温氧化、粉尘冲刷及周期性压力波动。
| 应用场景 | 核心需求 | 推荐阀门类型 | 材质与设计要点 |
|---|---|---|---|
| 高炉煤气管道 | 耐粉尘磨损、低流阻 | 耐磨半球阀 / 闸阀 | 阀体：耐磨铸铁（HT350+Cr26 堆焊）或双相不锈钢（2205，抗腐蚀）；密封面：碳化钨（WC）喷涂（硬度≥HRC60）；阀杆：25Cr2Mo1V（高温强度）。 |
| 热风炉热风管道 | 超高温（1300℃）、抗氧化 | 高温蝶阀（金属硬密封） | 阀体：耐热钢（ZG35Cr24Ni7SiN，耐 1300℃）；阀板：铬镍合金（Cr20Ni30）+ 陶瓷涂层（Al₂O₃，抗高温氧化）；采用水冷阀轴（避免轴系过热失效）。 |
| 高炉炉顶放散 | 快速启闭（≤5 秒）、耐冲击 | 气动薄膜切断阀 | 执行器：双作用气缸（输出力矩≥设计值 1.5 倍）；阀体：铸钢（WCB）+ 耐高温密封（柔性石墨 + 金属骨架）；带缓冲装置（减少管道冲击）。 |
| 炉渣排放管道 | 耐熔渣冲刷、防堵塞 | 陶瓷衬里球阀 | 内衬：95% 氧化铝陶瓷（Al₂O₃，耐 1600℃）；球体：氮化硅陶瓷（Si₃N₄，耐磨系数≤0.08）；采用 “偏心结构”（避免渣体堆积卡堵）。 |
核心设计原则：
- 高温阀门需预留保温层空间（减少热量损失，避免阀体外部结露）；
- 含尘介质阀门需设计 “吹扫接口”（定期通入压缩空气清除积灰）。
二、炼钢系统（转炉 / 电弧炉）阀门解决方案
炼钢系统涉及氧气（高压）、钢水（高温）、烟气（含 SO₂/ 粉尘）及冷却水，阀门需满足高压密封、防火防爆、抗冲刷需求。
1. 氧气系统（转炉供氧 / 电弧炉氧化期）
- 核心需求：高压（10-15MPa）、零泄漏（防氧气燃爆）、精确流量调节。
- 推荐阀门：
- 氧气切断阀：选用锻造不锈钢（316L）球阀，密封面采用 “金属 + PTFE 复合结构”（常温下 PTFE 密封，高温时金属密封备用），符合 GB 16912《深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》。
- 流量调节阀：气动套筒调节阀，阀芯采用 “多孔笼式” 结构（减少气蚀），流量调节精度≤±2%，执行器带防火涂层（满足 API 607 防火标准）。
2. 钢水浇铸 / 连铸系统
- 核心需求：控制结晶器冷却水、防止钢水飞溅。
- 结晶器冷却水阀：电动球阀（DN25-DN50），阀体黄铜（H62），密封 EPDM（耐水腐蚀），支持 PID 闭环控制（水温波动≤±1℃）。
- 中间包滑动水口阀：特殊定制阀门，采用耐火材料（铝碳质）与金属框架结合，通过液压驱动控制钢水流量，耐火衬里使用寿命≥8 小时（匹配连铸周期）。
3. 炼钢烟气管道
- 核心介质：300-500℃含尘烟气（粉尘浓度 100-300g/m³）+ SO₂（酸性腐蚀）。
- 推荐阀门：耐磨防腐蝶阀，阀体 Q345R（耐温钢），阀板表面堆焊镍基合金（Ni60）+ 氟塑料涂层（防 SO₂腐蚀），密封采用 “弹性金属环”（适应高温变形）。
三、轧钢系统（加热炉 / 轧机冷却）阀门解决方案
轧钢系统以高温蒸汽（300-450℃）、高压水（10-20MPa）及乳化液（含油 / 颗粒）为核心介质，阀门需应对热冲击、水蚀、油污污染。
| 应用场景 | 核心需求 | 推荐阀门类型 | 设计要点 |
|---|---|---|---|
| 加热炉蒸汽管道 | 高温高压（450℃/10MPa） | 铸钢闸阀 / 截止阀 | 阀体 WCB+Cr5Mo（耐热钢），阀杆 2Cr13（表面氮化处理，耐磨）；法兰连接（便于更换），按 ASME B16.34 标准设计。 |
| 轧机高压水除鳞 | 高压水蚀（20MPa） | 高压角座阀 | 阀体锻造碳钢（A105），阀芯碳化钨（WC）喷涂，密封采用 “U 型圈 + 金属背环”（抗高压变形）；执行器选液压驱动（输出力稳定）。 |
| 乳化液循环系统 | 防堵塞、耐油污 | 全通径球阀 | 阀体 304 不锈钢，阀腔设计 “无死角”（避免乳化液残留），密封 NBR（耐油橡胶），支持在线清洗（配冲洗接口）。 |
| 轧后冷却段 | 多段流量精确控制 | 电动调节蝶阀 | 阀体球墨铸铁（QT450），阀板四氟包覆（耐水 + 润滑），调节范围 0-100%（线性度≤±3%），与轧机 PLC 联动控制。 |
四、有色金属冶炼（电解 / 熔炼）阀门解决方案
有色金属（铝、铜、锌等）冶炼涉及强腐蚀性介质（如电解铝的冰晶石熔液、铜冶炼的硫酸溶液）及高温熔渣，阀门需重点解决耐腐蚀、耐熔融物侵蚀问题。
1. 电解铝系统
- 核心介质：冰晶石电解液（Na₃AlF₆，高温熔融态，腐蚀性强）、阳极效应废气（含 HF）。
- 推荐阀门：
- 电解液控制：陶瓷球阀（内衬氧化锆 ZrO₂，耐 1000℃+ 腐蚀），手动驱动（避免电气元件受 HF 腐蚀）。
- 废气管道：衬胶蝶阀（阀体 Q235 + 天然橡胶衬里，耐 HF 腐蚀），密封采用 “双唇口” 结构（提高密封性）。
2. 铜 / 锌熔炼系统
- 核心介质：硫酸溶液（浓度 50-70%）、含铜 / 锌粉尘的高温烟气（300-600℃）。
- 推荐阀门：
- 酸液管道：塑料球阀（PPH 或 PVDF 材质，耐浓酸），法兰连接（避免螺纹泄漏），用于电解槽进液控制。
- 烟气管道：耐高温防腐闸阀，阀体 2507 双相钢（耐 Cl⁻腐蚀），密封面哈氏合金（Hastelloy C-276，耐 600℃高温）。
五、共性技术要求（全场景通用）
- 材质适配原则
- 高温（＞600℃）：优先选用耐热钢（如 ZG30Cr20Ni10）、陶瓷（Al₂O₃、SiC）或耐火材料；
- 磨损（含颗粒）：采用堆焊耐磨合金（Cr26、Ni60）、陶瓷涂层或橡胶衬里；
- 腐蚀（酸 / 碱）：选用双相钢（2205/2507）、钛合金（TA2）或塑料（PVDF/PPH）。
- 密封与安全设计
- 高温阀门采用金属硬密封（铜合金、镍基合金），常温腐蚀场景用弹性体密封（EPDM、FKM）；
- 易燃易爆区域（如煤气、氧气管道）阀门需通过 ATEX 或 IECEx 防爆认证，执行器选用隔爆型（Ex dⅡCT4）。
- 驱动与维护
- 恶劣环境（高温 / 粉尘）优先选气动或液压驱动（避免电动执行器受潮 / 积灰失效），配备手动应急机构；
- 易损阀门（如渣浆阀、除鳞阀）设计为 “快拆结构”（阀芯 / 密封件可在线更换），缩短停机时间。
- 寿命与可靠性
- 关键阀门（如高炉热风阀）需通过 1000 次以上高温循环测试（20-1300℃），无泄漏、无卡涩；
- 磨损类阀门（如煤气管道阀）设计寿命≥12 个月（连续运行），备件通用化率≥80%。
