长江钢铁3号高炉铸钢及铸铁冷却壁的破损行为研究

对长江钢铁3号高炉一代炉役后铸钢及铸铁冷却壁的破损行为进行了研究。结果表明:①冷却壁燕尾槽镶砖大部分已脱落,9段铸钢冷却壁和11段铸铁冷却壁的燕尾槽凸台平均磨损率分别为46.56%和73.3%;②铸钢冷却壁裂纹从热面向下延伸至60mm处,而铸铁冷却壁裂纹则延伸至冷却水管上方;③铸钢及铸铁冷却壁水管内均存在铁氧化物水垢;④铸钢冷却壁水管与壁体结合紧密无缝隙,而铸铁冷却壁水管与壁体边界清楚,有缝隙,最大处达到0.92mm。认为3号高炉冷却壁破损的原因,主要是煤气流冲刷和炉料摩擦,壁体因热震导致的横向裂纹和纵向裂纹,以及水管与壁体间的缝隙和水垢引起的传热不畅等。

不同工况下各种材质高炉冷却壁温度场数值模拟

建立高炉冷却壁稳态传热模型,模拟球墨铸铁、铸钢和铜3种材质的冷却壁在热面镶砖、裸露和挂渣等工况下的温度场分布。结果表明,相同工况条件下,铜冷却壁导热性能优于铸钢冷却壁导热性能,铸钢冷却壁导热性能优于球墨铸铁冷却壁导热性能;铸钢冷却壁热面温度远低于球墨铸铁冷却壁热面温度;渣皮的存在,对冷却壁体起温度降低和保护作用,从而延长冷却器及高炉寿命。

高炉铸钢冷却壁最佳结构的传热学分析

采用通用有限元软件ANSYS计算了300 m3高炉铸钢冷却壁的温度场和应力场,数值分析铸钢冷却壁冷却水管内径、间距、壁体厚度、镶砖厚度以及冷却水流速对冷却壁热面最高温度和热应力的影响。导出了高炉铸钢冷却壁的初步优化结果:冷却水管间距200 mm,水管内径20 mm,壁体厚度为180 mm,镶砖厚度为70 mm,与之相匹配的冷却水流速为2.0 m/s。

高炉冷却壁热态试验研究

设计并建造了冷却壁热态试验系统,对铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁的换热效果进行了工业模拟试验。在冷却水流速为3.0m/s、温度为30℃、炉内温度为1200℃时,铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁的热面温度分别为:305℃和683℃,冷热面温差分别是:148℃和308℃;进水温度为40℃,铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁热面温度分别是446℃和795℃。结果表明:球墨铸铁冷却壁热面温度高于相变温度,内部温度梯度较大,换热效果较差。铸钢冷却壁热面温度远低于相变温度,内部温度梯度较小,换热效果好,有利于提高冷却壁寿命。

冷却比表面积对高炉炉缸铸铁冷却壁传热的影响研究

基于ANSYS软件,建立炉缸铸铁冷却壁三维传热模型,分析了冷却比表面积对冷却壁传热的影响。结果表明:冷却壁比表面积在0.5增加至1.1时对冷却壁传热影响较大,比表面积在1.1以上时对冷却壁传热影响较小;通过减小水管间距来增大冷却比表面积时,冷却比表面积对冷却壁宽度方向温度分布的均匀性影响较大,而对冷却壁高度方向温度分布的均匀性影响较小;通过改变水管直径来改变比表面积时,冷却比表面积对冷却壁温度分布的均匀性影响较小;炉缸冷却壁冷却比表面积即冷却结构对温度梯度的影响较大,冷却水量对温度梯度的影响较小。最后对几座典型高炉炉缸冷却壁的冷却比表面积进行对比分析,结合数值计算结果,建议将炉缸冷却壁冷却比表面积控制在1.1以上。

高炉冷却壁的制备技术及其进展

冷却壁是高炉重要的冷却设备,直接影响高炉炉体的使用寿命。本文综述了国内外冷却壁的制备技术、应用及其发展概况,分析了铸铁冷却壁、钢冷却壁和铜冷却壁的特点,并探讨了高炉冷却壁的未来发展趋势。

利用高炉烘炉消除冷却壁铸造内应力的新工艺研究与工业应用

为消除高炉冷却壁铸造内应力对壁体工作的破坏性影响 ,提出了利用高炉烘炉过程来实现既烘干水分保护耐材 ,同时又消除内应力的新思路。采用与马钢 1号高炉第 5代炉役铸钢冷却壁相同的实验冷却壁 ,使用 8种处理工艺 ,力学性能及 X射线应力测试、金相微观组织分析等方法 ,在实验室进行了系列热态模拟实验。取得的优化工艺条件在 1号高炉烘炉中进行了工业应用。结果表明 ,新烘炉工艺可使 ZG冷却壁内应力由出厂铸态的 2 12 N/mm2消除到 5 .8N/m m2。有效消除率达 97%以上 。

无热阻新型钢冷却壁的研制和应用

论述了无热阻和低热阻钢冷却壁研制应用的理论和实践 ,现有的工作已经证明 :钢冷却壁的综合性能显著地优于目前大量应用的球黑铸铁冷却壁 。

铸钢冷却壁在济钢高炉的应用

济钢一炼铁厂5座高炉先后在炉腹至炉身下部安装了不同数量的铸钢冷却壁。生产实践表明,铸钢冷却壁热面温度比球墨铸铁冷却壁低,在高炉高热负荷区域采用铸钢冷却壁有利于延长高炉炉体寿命。

2500m^3新2号高炉长寿烘炉新工艺

为消除高炉冷却壁铸造内应力对壁体工作的破坏性影响,对马钢2 500 m3新2号高炉实施了利用高炉烘炉过程来实现既烘干水分保护耐材,同时又消除内应力的工业应用。采用与工业高炉同材质、同制作工艺的铜、灰铁和球铁实验冷却壁,使用力学性能及X射线应力测试、金相微观组织分析等方法,在实验室进行了系列热态模拟实验,取得的优化工艺条件在2号高炉烘炉过程中应用。结果表明,有效消除铸铁冷却壁内应力平均达93%以上,同时壁体的力学性能平均提高12%以上。

高炉钢冷却壁的应用及分析

钢、铸钢冷却壁已在我国鞍钢、济钢、南钢、首钢等企业的高炉上应用,并取得了一定效果。研究和生产实践表明,钢冷却壁性能优于球墨铸铁冷却壁,在高炉炉腰,炉腹、炉身下部使用钢冷却壁,将会起到延长高炉寿命、改善高炉冶炼指标等作用。

高炉铸钢冷却壁热态实验研究

模拟高炉冷却壁的实际工作条件，进行1：1高炉铸钢冷却壁的热态实验，获得铸钢冷却壁的温度场分布，考察冷却水进水温度、水速以及炉气温度对铸钢冷却壁温度场的影响，分析了高炉冷却壁破损的主要原因，分析表明，降低水温以及提高冷却水水速都是不经济的，

高炉铸钢冷却壁温度场的数值模拟

建立了高炉铸钢冷却壁的有限元模型,确定了冷却壁温度场模拟的初始条件和边界条件。利用有限元软件ANSYS作为分析工具,在不同炉气温度和不同冷却水速的条件下,对铸钢冷却壁的温度场进行模拟。结果表明:冷却水速为1.5 m/s时,铸钢冷却壁在800℃时热面温度为377.1℃,冷热面温差为193.4℃;1 200℃工作条件下,热面温度为557.4℃,冷热面温差为294.7℃。冷却水速为3.0 m/s时,铸钢冷却壁在800℃时热面温度为332.3℃,冷热面温差为208.9℃;1 200℃工作条件下,热面温度为489.4℃,冷热面温差为317.4℃。炉气温度对铸钢冷却壁热面温度和冷热面温度差影响要较冷却水流速大得多。提高冷却水流速虽可降低热面温度,但同时增加了冷热面温差和冷却壁的热应力,对冷却壁的寿命有不利影响。

钢冷却壁的研制及应用

对钢冷却壁的研制及其在鞍钢、济钢等8座高炉上的使用情况进行了总结,生产实践表明,钢冷却壁的综合性能明显优于球墨铸铁冷却壁,有利于高炉的长寿。

球墨铸铁冷却壁在武钢高炉上的应用

武钢高炉应用球墨铸铁冷却壁的实践表明:必须保证足够的冷却强度,球墨铸铁冷却壁的优良特性才能发挥出来,寿命才能延长。

铸钢冷却壁破损原因探讨

依据济南钢铁集团总公司第一炼铁厂4BF生产实践,介绍了高炉铸钢冷却壁的破损状况;分析了其破损的原因;提出了改善冷却壁材质及结构、改进水质、提高软水流量、强化炉体点检和优化炉内操作等一系列相关的处理措施。4BF的实践对铸钢冷却壁的广泛应用将有一定的指导作用。

高炉铸钢冷却壁热态实验研究

模拟高炉冷却壁的实际工作条件,进行1∶1高炉铸钢冷却壁的热态实验,获得铸钢冷却壁的温度场分布.考察冷却水进水温度、水速以及炉气温度对铸钢冷却壁温度场的影响,分析了高炉冷却壁破损的主要原因.分析表明,降低水温以及提高冷却水水速都是不经济的.实验结果表明,铸钢冷却壁的性能优于球墨铸铁冷却壁,但与铜冷却壁相比还有较大差距.

铸钢冷却壁对炉内操作的影响

济钢 4#高炉中修集中安装三段 (84块 )铸钢冷却壁后 ,因铸钢冷却壁冷却强度大 ,易造成炉墙结厚 ,通过采用控制合适的水流量及水温差、相应的装料制度、热制度、送风制度及上下调剂的操作制度 。

高炉HT与QT冷却壁解剖及破损行为比较研究

采用高炉扒炉调查、破损冷却壁实体解剖、统计分析、试验研究等方法，对分别使用灰铸铁（ＨＴ） 与球墨铸铁（ＱＴ） 材质的马钢３ ＃ 和１３ ＃ 高炉冷却壁的宏观破损规律与成因，以及微观破损机制等进行了比较研究－ 总结提出了６

高炉铸钢冷却壁冷却水管的优化研究

针对建立高炉铸钢冷却壁的三维传热和热应力模型，采用通用有限元软件ANSYS计算了高炉铸钢冷却壁的温度场和应力场，通过数值计算分析了高炉铸钢冷却壁冷却水管形状对冷却壁热面最高温度和热应力的影响。计算结果表明：冷却水管改圆管为椭圆管后，冷却壁热面最高温度有所下降。当椭圆管横截面与圆管相同并且长短轴之比为0．6时，最高温度降低了2．8％，热面最大热应力降低了7．5％。而周长不变的椭圆管降温效果并不理想，但长短轴之比为0．4时最大热应力降低了12．8％。综合考虑各因素，把圆管做成面积相同的长短轴之比为0．55～0．65的椭圆管，可以取得比较好的冷却效果。这对于减少冷却水流量，减薄冷却壁体厚度、降低炼铁成本也有重大意义。