高炉风口用铜基体防护涂层的制备、微结构和性能研究

为了延长高炉风口的有效服役寿命,以纯铜板为基材,NH4Cl为催渗剂,以镍、铁、铝为共渗剂的主要成分,采用包埋共渗法在纯铜基体表面制备了防护涂层。研究了催渗剂含量、共渗剂配比、保温时间对防护涂层及涂层/基体界面结构的影响。利用XRD、SEM、EDS对所制备的涂层物相组成与显微结构进行了表征,并评价了涂层的显微维氏硬度。结果表明:通过调节催渗剂NH4Cl的含量和共渗剂Ni∶Fe∶Al的比例,经热处理后可制备出与纯铜基体呈冶金结合的涂层。铝元素渗入到铜基体后,形成的渗层具有明显的渐变结构,使材料的显微维氏硬度明显提高。渗层中“高铝相”的存在阻碍了铜基体的位错运动,进一步提高了材料的显微硬度。

高炉风口表面温度分布及影响因素的研究

用计算流体力学的方法,通过对高炉风口的流场和温度场的模拟来探讨风口结构、进口水压、材质及水垢对高炉风口寿命的影响。结果表明:从温度分布和冷却效果来分析,螺旋—贯流式风口比空腔式高炉风口好;对于不同类型的风口,建议采用模拟方法得出其合适的水压;最高温度随水垢厚度的增大而呈指数形式增加;在四个因素中,结构的影响最大,其次是水压,再次是水垢,最后是纯度。

2号高炉风口AI智能诊断系统的设计与应用

高炉风口装置是高炉送风系统的关键设备,生产过程中需要对其进行监视以保证稳定生产。高炉风口小套深人到高炉内部,若出现风口小套漏水,将导致燃烧不充分和燃料比升高等情况。严重时甚至会导致风口烧穿、炉顶爆震、炉缸冻结等重大事故。目前,对风口挂渣、漏水、落大块、烧穿、断煤、休风、料快、亮度等工况的判断,依靠岗位人员去现场肉眼观察或查看风口成像视频。

基于Fluent的高炉风口流场和温度场的模拟

针对高炉风口破坏的主要因素,采用计算流体力学方法来模拟高炉风口的流场和温度场,探讨进口水压和风口材质纯度杂质对风口表面温度分布的影响。模拟结果表明,当进口水压低于0.4MPa时,水压的提高能显著地降低风口表面的最高温度;当进口水压超过0.4MPa时,随着进口水压的提高,风口表面的最高温度的下降趋于平缓,此时提高风口材质的纯度可以明显降低其最高温度。

高炉风口多股流喷吹粉煤与空气流动数值模拟

为了揭示多股流喷煤枪喷吹粉煤 -空气两相湍流流动过程流场分布情况 ,根据质量守恒、动量守恒、混合组分平衡的基本规律建立了高炉粉煤喷吹三维气 -粒两相湍流流动过程数学模型 .采用 K -ε- g方程描述风口内气 -粒两相的湍流流动 ,并基于 SIMPLE思想 ,通过对 Euler坐标下节点离散化方程的耦合关系分析求解 ,对喷枪改型前后高炉风口内气 -粒两相湍流流动进行了数值计算 .结果表明

喷吹煤粉中氯元素在高炉风口区域的反应

对煤粉中氯元素在高炉内反应进行了热力学分析,模拟高炉风口环境,研究了喷吹煤粉中的氯元素在风口区的反应和分配规律.结果表明,煤粉中氯在燃烧过程中以HCl形式析出.与常规燃烧过程不同,煤粉中氯元素在风口区的析出率仅为40%～60%,剩余的氯元素残留在未燃煤粉中.喷吹煤粉带入高炉的氯元素不论去向如何,均不利于高炉冶炼过程的顺利进行.建立生产现场煤粉氯含量检测制度,减少高炉煤气中氯元素的危害,提高炉渣的排氯能力是今后努力的方向.

燃烧合成高炉风口陶瓷涂层的研究

将CrO3粉与Al粉按1∶2(物质的量比)配料,加入适量的稀释剂Al2O3粉、添加剂NaF粉和结合剂混匀后,压入高炉风口的型腔内,在空气中燃烧合成了风口的陶瓷涂层。利用XRD、SEM和EDS分析了该涂层材料的物相与显微结构,并结合该材料的性能指标分析了其用作风口涂层的可行性。结果表明:燃烧合成陶瓷涂层材料的主要物相是Cr2N、α-Al2O3和Cr,其耐火度>1800℃,常温耐压强度58.8MPa,体积密度1.36g.cm-3,显气孔率57%,600℃时的热导率0.796W.(m.K)-1。因此,该材料耐高温,耐磨损,抗渣铁侵蚀,用其作高炉风口的陶瓷涂层不但可以有效延长风口的寿命,而且还有很好的保温、节能效果。

涂层高炉风口的温度场和应力场有限元分析

为选择良好的高炉风口用的涂层结构,有效提高高炉风口的使用寿命,采用有限元软件研究了高炉铜风口、均匀涂层及梯度涂层风口的温度分布与应力分布.研究结果表明:水垢会使风口的工作温度高于安全极限,加速风口的破坏;涂层具有明显的隔热效果,均匀涂层对降低风口温度略优于梯度涂层,但均匀涂层与风口基体间及涂层内部具有较大的应力,涂层易剥落;梯度涂层风口接合面处的应力变化较小,能够改善涂层与基体的接合强度,有助于提高风口的使用寿命.

高炉风口上超音速火焰喷涂金属-陶瓷梯度层的可行性

在高炉风口表面制备一层适宜的金属-陶瓷梯度热障涂层,是提高风口寿命的一种有效的方法。本文旨在验证在风口上制备金属-陶瓷梯度保护层,提高高炉风口寿命的可行性。通过大型的有限元仿真软件AN SYS,模拟分析了在紫铜表面喷涂陶瓷热障层的隔热效果,并且探讨了HVOF涂层的性能。结果发现,仅仅0.4mm厚的ZrO2涂层就可以使铜基体温降200℃左右,而且超音速火焰喷涂打底的金属-陶瓷涂层的抗氧化性、热震性优于其他喷涂方法,这表示能够从材料和工艺两方面解决风口喷涂陶瓷层易脱落的问题。证明了在风口上喷涂金属-陶瓷梯度热障涂层的可行性以及利用HVOF打底层制备金属-陶瓷热障层的优势。

提高高炉风口寿命的研究进展

风口是高炉冶炼送风的关键部件,恶劣的工作环境导致其经常破损。本文从改进风口材质及其表面强化处理两方面阐述国内外提高风口使用寿命的研究进展,并探讨了提高风口寿命的途径。

高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟

为更好地了解回旋区内气体、煤粉的各种经历效应,本文基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程,建立了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型。将所建模型分别对冷态模型内气粒两相流动和某企业750 m3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动和煤粉燃烧进行了数值模拟,并采用PDA对冷态模型内气粒两相流场进行了测量,结果表明,实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致,平均相对误差为11.6%;热态模拟的模拟结果与国外实验测量结果较吻合,平均相对误差约为15.8%。该模型能够较准确地预测风口回旋区内的燃烧情况,可以减少高炉操作费用,正确指导生产实践。

防止高炉风口熔蚀的途径

风口是高炉上损坏频率较高的部件,风口前端熔蚀是高炉风口损坏的重要原因之一.为此,用计算机模拟的方法研究了高炉风口的温度分布及杂质含量和水垢对水冷铜风口温度场的影响.模拟结果表明,纯铜风口温度分布较均匀,风口的最高温度为255℃;含有杂质元素的铜风口,其最高温度有所提高,但幅度不大;当形成水垢后,纯铜风口最高温度可大幅度提高.研究表明,杂质含量对铜风口的温度场影响较小,而防止形成水垢却是提高风口抗熔蚀能力的重要途径.

进口水压对高炉风口寿命影响的模拟分析

为了明确进口水压对高炉风口表面温度分布的影响,利用CFD的方法对高炉风口进行了温度场的模拟,采用Gambit建模、Tgrid划分网格和Fluent进行模拟计算。模拟结果表明:随着进口水压的提高,最高温度下降,风口前端的高温区域减少,风口发生熔损的几率降低。当进口水压无限增大时,风口的最高温度理论上只能下降到442.9K。

提高高炉风口使用寿命的研究现状及展望

叙述了提高高炉风口使用寿命的几种途径,针对高炉风口破损的主要原因,详细介绍了高炉风口表面处理工艺,在此基础上提出了一些改进措施。

高炉风口喂线护炉技术的开发与应用

开发了一种新的高炉含钛护炉料送入方法,即将含钛护炉料包芯线通过喷煤通道由风口送入炉内,用以定向修补炉缸、炉底。在600m3高炉实施取得良好效果。

梯度涂层高炉风口有限元分析

采用有限元分析软件研究了梯度涂层高炉风口的温度分布和应力分布,并与均匀涂层进行了比较。结果表明,涂层可以有效降低风口基体的温度,梯度涂层对降低风口基体温度略低于均匀涂层,而梯度涂层内的温降却明显低于均匀涂层,并且梯度涂层可以缩小基体的高温区域。均匀涂层与风口基体之间具有明显的应力接合界面,而梯度涂层风口接合面处的应力变化较小,能够改善涂层与基体的接合强度,进而提高了风口的使用寿命。

多股流喷吹粉煤时高炉风口内粉煤浓度场分布

为了揭示改型前、后 2种喷煤枪喷吹粉煤气 粒两相湍流流动过程的浓度场的分布 ,根据质量守恒、动量守恒、混合组分平衡的基本规律建立了高炉粉煤喷吹三维气 粒两相湍流流动过程数学模型 ,采用k ε方程描述风口内气 粒两相的湍流流动 ,通过对Euler正交坐标下节点离散化方程的耦合关系分析求解 ,采有 3组粒度不同的粉煤颗粒对喷枪改型前、后高炉风口湍流流动进行数值计算 .计算结果表明 :随着粉煤颗粒粒度的增加 ,多股流喷枪对风口底面的低浓度特性明显 ,当粒度为 10 0 μm时 ,喷枪对风口底面的浓度为单股流时浓度的 12 0 ;当粒度为 75 μm时 ,为 110 ,当粒度为 5 0 μm时 ,为 15 ,这与实验结果相吻合 .

梯度涂层高炉风口的涂层梯度方程选择

采用有限元分析软件研究了具有不同梯度方程的梯度涂层高炉风口温度及应力的分布状况。结果表明：梯度涂层能够明显改变高炉风口的温度分布，缓和了涂层与基体接合界面处的应力。组成分布规律指数P=1时，涂层中应力缓和效果明显且应力值较小，从而确定最优涂层梯度方程为c=x／5。

高炉风口节能新技术的研究

介绍了一种新的高炉风口保护方法,即用原位燃烧合成方法在风口内外表面及其前端面制备陶瓷涂层,该涂层不仅可以延长风口寿命,而且可以减少风口冷却水带走的热量,减少入炉热风温降9.7℃。

4000m^3特大型高炉风口法兰焊接和热处理工艺

介绍了4000m^3特大型高炉风口法兰焊接和热处理工艺。实践证明,风口法兰正确装配后,采用合适的CO_2气体保护焊工艺及焊后退火工艺,可以保证风口法兰安装的精度。