铜钢复合冷却壁传热及热应力分析

通过建立铜钢复合冷却壁传热及热应力分布数学模型,研究了铜钢复合冷却壁与铜冷却壁、铸钢冷却壁的传热性能差异及其铜钢界面热应力分布。结果表明:煤气温度为1200℃时,高炉内无渣皮覆盖铜钢复合冷却壁肋热面最高温度为180℃,较相同煤气温度下铜冷却壁的最高温度高约30℃,较铸钢冷却壁的最高温度低约520℃。铜钢复合冷却壁具备铜冷却壁的传热性能。铜钢界面边缘正应力σz大于0,表现为受拉状态;冷面增加加强筋后,铜钢界面边缘正应力σz小于0,表现为受压状态,且最大等效应力降低至114.45 MPa,低于铜钢复合板的高温强度。高炉内铜钢复合冷却壁不会发生铜钢界面分离破损。热态试验中铜钢复合冷却壁温度计算值与测量值吻合较好,验证了数学模型的准确性。

铜钢复合冷却壁热力耦合分析

采用ANSYS建立铜钢复合冷却壁的传热和热应力模型,分析稳定挂渣及渣皮脱落后的温度和热应力分布。结果表明,炉气温度是影响壁体温度、渣皮厚度、热负荷和应力状态的主要因素。在稳定挂渣时,铜壁最高温度为124℃,热负荷81.1 kW/m2,变形量比铜质冷却壁有所减少。在渣皮脱落后,铜壁温度和应力快速上升,5 m in后趋向稳定。在冷却壁裸露的情况下,铜壁和钢板之间仍然保持牢固结合。

铜钢复合冷却壁在包钢2号高炉的工业试验

在包钢2号高炉炉身九段用了8块铜钢复合冷却壁进行工业试验。2年5个月的试验结果表明:①在相同条件下,铜钢复合冷却壁的冷却强度要大于普通铸铁冷却壁的冷却强度;②铜钢复合冷却壁结渣皮需20～30min,而铸铁冷却壁结渣皮需3h或更长时间,且铜钢复合冷却壁无损坏,无断水现象;③高炉煤比升高的情况下燃料比基本保持不变,铜钢复合冷却壁的使用可以满足高炉炉身冷却需求。

铜钢复合冷却壁的特点及应用效果

重点阐述了铜钢复合冷却壁的特点,并总结了铜钢复合冷却壁在国内高炉的应用效果。铜钢复合冷却壁结合了铸铁冷却壁与铜冷却壁的优点,其主要特点:一是,具有良好的结构强度;二是,与铜冷却壁传热效率相当;三是,有效减少进出口水管开裂,维护简便;四是,节省高炉一次设备投资。铜钢复合冷却壁已在国内1000~5000m3数十座高炉上推广应用,验证了在国内大、中型高炉上应用的安全性与可靠性。

铜钢复合冷却壁在承钢高炉的应用

简要阐述了现代高炉几种冷却壁的变迁,重点阐述了铜钢复合冷却壁的特点及在承钢2500m^3高炉的应用效果。工业应用效果表明,铜钢复合冷却壁"热面"有轧制铜冷却壁传热优点,"冷面"有铸铁冷却壁抗挠曲变形的优势,有效地解决了铸铁冷却壁传热能力不足和轧制铜冷却壁水管管根容易被切断的问题。同时,铜钢复合冷却壁减少了铜的用量,降低了制造成本,在大中型高炉上具有很好的推广价值。

高炉用铜-钢复合冷却壁传热及力学性能分析

采用热力耦合方法研究了铜层厚度和冷却水道间距对铜-钢复合冷却壁温度及应力分布的影响.以1∶1比例铜-钢复合冷却壁进行了热态试验,测试了铜-钢复合冷却壁温度分布,计算了热态试验条件下铜-钢复合冷却壁的温度分布,计算结果与试验结果基本吻合.计算结果显示,铜-钢复合冷却壁铜层厚度增加,壁体最高温度和最大等效应力减少,铜层厚度上限值为70mm;冷却水道间距减少可以降低壁体最高温度和最大等效应力,当冷却水道间距小于220mm时,减少冷却水道间距对降低壁体最高温度和最大等效应力作用较小.铜层厚度为60mm,冷却水道间距为220mm的铜-钢复合冷却壁在高炉热负荷较高区域工作不易发生塑性变形损坏.