本钢7号高炉炉缸异常侵蚀分析

本钢7号高炉炉缸由陶瓷杯结构改为全炭砖结构后,二代炉龄1年6个月。2018-10-02炉缸2段2层4、5风口下方出现“钻铁”现象,表现为该处相邻6个温度点突然上升,其中4点达到最大量程824℃时长约5 min,2点上升至610℃,经5 h后逐步恢复至突升前水平。

高炉炉缸侵蚀机理分析及维护

分析总结高炉炉缸的侵蚀机理,提出采用合理的冷却制度、加Ti护炉、降低铁水环流、提升炉前出铁水平、减少碱锌铅负荷及时排碱等护炉措施,并结合首秦2号高炉的现状,对高炉炉缸的维护提出针对性建议,以期提高高炉寿命。

高炉炉缸活跃性评价的新认识

炉缸工作状态对高炉生产有重要影响。炉缸工作状态活跃与否主要受焦炭的填充状况及液态渣铁流动性的影响。焦炭的填充状态决定炉缸内的"透液通道",渣铁的流动性影响渣铁流入和排出炉缸的顺畅程度。高风氧量操作下,随富氧率增加,渣铁流入和排出阻力系数减小。以流入和排出阻力系数为基础,结合生产数据,提出了"炉缸活跃性指数"新概念,并能较好地评价和判断炉缸状态。

基于轮廓向量集和遗传算法的高炉炉缸内衬侵蚀预测模型

针对高炉炉缸连续式生产、工况恶劣以及耐火材料内衬实际形貌在生产过程中不断变化的特点,提出了一种利用轮廓向量集表征炉缸内衬热面形状的简易方法,从而将求解未知定温边界几何形状的复杂反问题归结为搜索最佳轮廓向量集合的最优化数学问题.结合数值传热学、有限元法以及遗传算法,建立了能够准确预测高炉炉缸内衬轮廓的传热"反问题"数学模型.在陶瓷杯复合炉缸的基础上,制备典型的非均匀"象脚状"异常侵蚀数值样本,对模型的有效性、稳定性以及计算结果的精确度进行了校验.结果表明,上述模型具有广阔的实际应用前景.

高炉炉缸三维稳态出铁模型

根据热流体力学原理和计算流体力学热焓-多孔介质方法,建立了包含铁水凝固相变的高炉炉缸三维稳态出铁数值计算模型.计算中采用等效对流换热系数的方法对炉缸、炉底的冷却条件进行了合理转化.结合实际高炉炉缸对其流场、温度场和渣皮形貌进行了数值计算和分析.给出了不同高炉容积利用系数和冷却条件下的炉缸铁水流动特征和结渣情况数据,可为现场操作提供技术参考.

高炉炉缸内铁水流动特性的物理模拟

采用原型尺寸且死料柱采用冶金焦堆积而成,针对某实验高炉炉缸铁水流动特性进行水模实验,研究了出铁流量、出铁口深度以及铁水液面高度对铁水流动的影响.研究结果表明,大流量出铁时加剧了铁水对炉缸的流动冲刷,加深出铁口可以减缓这种冲刷,对高炉长寿是有益的.

提高高炉炉缸使用含钛物料护炉效果的措施

美钢联和新日铁对高炉使用含钛物料的护炉新机理表明,含钛物料对炉缸护炉作用最有效的区域是铁口以下侧壁和炉底,保护层的表现形式是富Ti(C,N)凝铁层。并对提高炉缸使用含钛物料护炉效果的有效技术措施进行了分析,认为除了保持合适的炉料钛负荷、[Ti]、炉温等之外,还应该采取以下措施:炉缸侧壁要有足够的冷却效果、保持良好死料柱透液性和形状、改进出铁策略、保持合适的[Si]和铁水凝固温度、在炉缸炭砖中添加TiC等。

高炉炉缸的应力分析和炉壳开裂补强判据

根据线性热弹性力学理论和高炉炉缸结构受热膨胀的力学特征,推导了平面轴对称温度分布和均布压力作用下炉缸结构的应力和变形计算式.分析炉缸结构热过盈工作状态的应力和炉壳纵向开裂补强前后的内衬应力特征,得出内衬受外缘抗拉强度控制的结果.由内衬外缘表面的强度条件,推导出满足强度要求的最小界面压力,进而提出炉壳纵向开裂补强的设计原则和炉壳补强判据.给出的算例可供计算参考.

高炉炉缸用炭砖在高温含水条件下的氧化行为

借助于热重实验和电子扫描显微镜,研究了高炉炉缸用炭砖在不同气氛和温度条件下的氧化行为和氧化动力学。结果表明,炭砖的氧化行为受温度的影响很大;在同一温度条件下,气氛对炭砖的氧化反应有一定的影响,但温度越高这种影响越不明显;水蒸气的加入在一定程度上可以减缓炭砖的氧化反应;炭砖在高温条件下的氧化反应行为符合收缩核模型,在干空气、湿氩气、湿空气条件下的活化能分别为-13.110,-13.902,-27.959 k J/mol。

高炉炉缸用碳复合砖在水蒸气条件下的氧化行为研究

高炉生产过程中,因风口、冷却器操作失误或设备故障等问题漏水现象频发,研究炉缸用耐火材料在水蒸气条件下的抗氧化性能具有很重要的现实意义,通过热重实验结合热力学分析,研究了高炉炉缸用碳复合砖在不同气氛、气体流量、水蒸气含量条件下的氧化行为。结果表明:碳复合砖在水蒸气条件下表现出良好的抗氧化性能;经比较,碳复合砖的抗水蒸气氧化性能远优于炭砖的抗水蒸气氧化性能,在水蒸气条件下能保证高炉的安全生产。

高炉炉缸炭砖用后结构形态及分析

通过采用保护性的调查手段,实测了高炉炉缸炭砖用后的侵蚀轮廓,获得了残砖结构的宏观和微观形态,分析了其中的残留物。同时,结合国内外部分高炉炭砖用后调查资料后指出,用后大炭砖不再是物性单一的均质体,而是转变为多段在传热方向上具有不同物性的特征。以出铁口标高为基准,其上下区域砖衬工作面上的附着物不同,残留砖衬脆化层中的外来异物不同。并据此推断脆化层的形成机理,为建立炉缸炭砖侵蚀模型提供依据。

高炉炉缸配置设计与长寿的探讨

通过分析炉缸冷却设备配置及水系统的设计对炉缸长寿的作用,提出了不定形材料是炉缸长寿链上的薄弱环节,应加以有效控制才能保证炉缸的长寿认为:设计要采用界面少、耐材品种少的配置方案;重视炉缸不定形材料的质量、强化施工管理、合理控制炉缸的冷却强度、防止胶泥等不定形材料被气蚀形成气隙热阻、合理的操作维护,将是解决当前炉缸问题的关键;改进烘炉规程,提高烘炉时的水温和开炉初期的供水温度,是当前实现炉缸长寿的重要手段之一。

炉前作业对高炉炉缸侧壁剪切应力的影响

采用数值模拟方法对不同出铁操作条件下炉缸内铁水流动特征进行了定量解析，考察了出铁操作，包括铁口深度、铁口倾角及铁口直径对铁水环流诱导剪切应力沿炉缸圆周方向及纵向分布规律的影响。结果表明，在与铁口夹角0°～20°周向炉缸区域，侧壁剪切应力值较大，炉缸侧壁最大剪切应力出现在铁1：7平面以下约1．5m处；随铁1：7深度增加，侧壁剪切应力减小，且最大剪切应力出现位置下移；铁口倾角对侧壁最大剪切应力出现位置无明显影响，而铁口直径增加则侧壁剪切应力明显增大。对宝钢3号高炉而言，最佳铁口倾角约为13°，铁口直径以不超过130mm为宜。

用于高炉炉缸内衬侵蚀预测的二步算法及其应用

为对高炉炉缸内衬侵蚀形貌进行预测,在前期工作中结合轮廓向量集和遗传算法,建立了精度较高的"反问题"模型。考虑到遗传算法在炉缸内衬侵蚀预测方面尚未完全普及,且其相关理论也较复杂,又提出一种仍基于轮廓向量集,但采用常见最优化方法的二步算法。该二步算法首先利用广义逆确定炉缸轮廓向量的最优初值,再针对此初值运用常见的内点法进行后续优化求解。以此算法为核心建立改进的高炉炉缸内衬侵蚀预测模型,通过应用于实际炉缸结构的算例校验该模型有效性,并将其与以遗传算法为核心的模型进行比较。研究结果表明:在相同自由度、编程平台以及计算机的前提下,以遗传算法和二步算法为核心的2种"反问题"模型计算精度相当,最大相对误差均小于1%。然而,值得关注的是,后者的模型更简单易行,且计算耗时仅为前者的20%左右。

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明:承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti(N,C)、Ti(C,N)。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti(N,C)、Ti(C,N),铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。

鞍钢新3号高炉炉缸炉底破损调查

对鞍钢新3号高炉炉缸炉底破损调查进行了总结。破损调查结果表明,采用含钛炉料护炉,对小块炭砖结构炉缸具有保护作用。根据破损调查结果,提出了炉缸炭砖的选择原则和合适冷却制度的选择原则。

高炉炉缸炉底内衬侵蚀形貌的计算和应用

根据固体的多维稳态传热理论,简述高炉炉缸内衬三维侵蚀分析的基本原理,并从实用的角度给出轴截面和横截面内的2个二维侵蚀形貌解的计算原理。讨论了内衬侵蚀分析数值模型的建模和求解中几个技术问题。应用实例表明所提出和研究的内衬侵蚀计算方法具有可靠性,能为高炉炉缸安全生产提供技术依据。

马钢高炉炉缸“死料柱”的认识及实践

通过对炉缸死料柱也即炉芯的形状、大小和形成机理及其在马钢高炉生产中的影响等方面的研究,找到了活化炉芯的方法,实现了高炉长周期稳定顺行。

高炉炉缸三维侵蚀形状的动态仿真研究

利用传热学原理,采用Matlab与VC++混合编程的方法。

高炉炉缸瞬态流场的数值模拟

高炉炉缸内由于"死焦堆"的存在,出现铁水环流而冲刷炉壁,为研究铁水环流对炉缸的侵蚀机理,以某钢厂1 000m^3高炉为模型,建立了高炉炉缸沉坐死料柱模型,利用数值模拟方法,通过分析渣铁水瞬态流场和炉底剪切力,研究了高炉炉缸"蒜头状"内型的形成机理。研究表明:在排放过程中,铁口正下方的炉壁与炉底交界处出现较大范围的高速区,方向整体趋向铁口侧,且炉底高应力区集中在出铁口下方附近,最易出现"蒜头状"侵蚀。