高炉铜冷却壁的研制

通过对铜冷却壁的传热进行全面分析,认为高炉采用铜冷却壁冷却是安全有效的,并提出了有关铜冷却壁材质选择和制造工艺等方面的建议。

铜钢复合冷却壁传热能力及热变形分析

通过数值模拟的方法,对铜钢复合冷却壁的传热能力,以及在高热负荷下铜钢复合冷却壁的变形情况进行了分析。结果表明:①与铜冷却壁相比,铜钢复合冷却壁的传热能力仅下降1.17%;冷却水对流换热在冷却系统中占绝对主导地位,99%的热量是通过冷却水带走,距离热面最近的水道铜面起主要作用。②铜钢复合冷却壁抗热变形能力较好,在无渣皮保护的极限工作条件下,铜钢复合冷却壁的热变形量大约为铜冷却壁的一半,有较好的抗变形能力;铜钢复合冷却壁的界面处的应力值较大,爆炸焊接结合的铜钢材料,在界面处行成波状结合界面,很好地保证了界面强度。

鞍钢铜冷却壁高炉的热负荷管理

对鞍钢2座相同铜冷却壁结构高炉的热负荷管理经验进行了总结。新2号高炉与新3号高炉的炉体结构、操作制度完全相同,但新3号高炉的热负荷、渣皮稳定性远不如新2号高炉。为加强对铜冷却壁渣皮稳定性管理,鞍钢开发铜冷却壁炉型管理模型,重点监视渣皮厚度与脱落情况变化,控制高炉热负荷在合适范围内,保证了高炉稳定顺行。

高炉渣皮厚度的传热分析

通过有限元软件ANSYS建立高炉冷却壁三维传热模型,利用单元生死技术创立渣皮熔化迭代方法,分析稳态下工艺参数对渣皮厚度的影响。分析结果表明:高炉内炉气温度对渣皮厚度的影响最显著,而冷却水水速影响很小;降低冷却壁气隙宽度可以有效改善高温炉气下的挂渣情况;冷却壁上的渣皮厚度与冷却壁热电偶测定点温度及热负荷之间存在明显的对应关系。采用熔化迭代方法建立的数学模型优化了冷却壁传热分析,能够直接计算不同条件下高炉冷却壁上渣皮厚度。

埋纯铜管铸铜冷却壁热态试验和热应力热变形研究

介绍了铸铜冷却壁的热态实验结果,采用数值模拟的方法分析了炉温、边缘接触压力对铸铜冷却壁热应力和热变形的影响.热态实验结果表明,铸铜冷却壁的冷却能力与轧制铜冷却壁相当,能够承受180 kW/m2的热负荷,短时间内能承受250 kW/m2的热负荷.热应力计算结果表明:铸铜冷却壁在高热负荷下不会产生疲劳裂纹.通过在杭钢2号高炉的工业测试说明铸铜冷却壁有很强的挂渣能力,且渣皮稳定.因此,铸铜冷却壁满足了高炉长寿的要求.由于铸铜冷却壁具有冷却能力大、自由布置冷却通道走向、成本较低等优势,因此有着很好的工业应用前景.

高炉冷却壁冷却能力影响因素分析

通过对某厂生产的高炉铸铁冷却壁进行热阻分析,计算不同参数条件下冷却壁本体与冷却水之间的综合换热系数,从而探讨冷却水速、水垢厚度、涂层厚度、气隙厚度等因素对高炉冷却壁冷却能力的影响.结果表明,提高冷却水速、减少水垢、减小涂层厚度均可提高冷却壁本体与冷却水之间的综合换热系数;气隙热阻占总热阻的71.6%以上,是影响冷却壁冷却能力的限制性环节,减小气隙厚度可以明显提高综合换热系数.冷却壁本体与冷却水之间的综合换热系数在121.5~343.8W/（m^2·℃）范围内.

宝钢3号高炉应对操作炉型变化的措施

宝钢3号高炉第二代在操作炉型发生变化以后,存在炉缸工况不佳、渣皮稳定性差等问题=借鉴3号高炉第一代的成功经验,通过采取稳定渣铁流动性,控制好炉温和碱度;维持良好铁口孔道状态,出尽渣铁;保持足够的炉缸储热量;安装微型铜冷却器,稳定渣皮;控制合适的鼓风动能;优化布料模式等措施,炉缸工况得到改善,炉缸侧壁温度保持相对稳定,操作炉型趋于合理。

基于铜冷却壁传热模型的高炉气流控制

对铜冷却壁的传热特性及高炉气流控制进行了阐述。针对当前高炉铜冷却壁寿命不理想和操作炉型不稳定,炉况波动大的现状,对铜冷却壁在有镶砖和无镶砖条件下的传热特性进行了阐述,并探讨了铜冷却壁高炉的气流控制问题。认为,在有镶砖的情况下,铜冷却壁不会出现温度过热,热冲击小、渣皮稳定性好,延长高炉铜冷却壁寿命的关键在于延长镶砖的寿命;控制好边沿气流强度,防止渣皮频繁脱落并减小热震,可延长镶砖的寿命;控制边沿气流可用铜冷却壁的温度来判断,以高于供水温度5~10℃,低于60~70℃为宜。

铸铁冷却壁稳态传热分析

基于传热学和有限元分析基本原理,通过Solid Works Simulation有限元分析软件,对模型进行了稳态传热分析,并提供了不同物性参数及工况条件下进行的相应传热计算,讨论其对铸铁冷却壁最高温度和最高热应力产生的影响,得出各因素影响铸铁冷却壁最高温度和最高热应力的变化规律。为优化铸铁冷却壁结构设计,提高铸铁冷却壁使用性能提供了参考和依据。

基于ANSYS“生死单元”技术的铜冷却壁挂渣能力计算模型

根据有限元理论,采用ANSYS'生死单元'技术建立了铜冷却壁挂渣能力计算模型,计算煤气温度、冷却制度、炉渣性质、冷却壁镶砖材质等多种因素对铜冷却壁挂渣能力的影响,得出各因素对铜冷却壁挂渣能力的影响规律.煤气温度的升高将导致铜冷却壁挂渣能力呈指数衰减.冷却制度的改变对铜冷却壁挂渣能力的影响很微弱.炉渣挂渣温度的提升将使冷却壁挂渣能力增强,但渣皮厚度的稳定性较差.随着炉渣导热系数的上升,渣皮厚度均匀增大.镶砖热导率的提升可显著提升燕尾槽位置渣皮厚度.根据计算结果,本文提出了保证铜冷却壁稳定挂渣应遵循的几个原则.

高炉板壁结合冷却器破损原因解析

高炉长寿已经成为当代炼铁技术进步的重要组成部分,提高高炉冷却设备寿命是保障高炉长寿的关键环节。为分析板壁结合冷却壁破损的本质原因,从而给冷却器结构优化设计及安全生产提供有效指导,通过建立流体-热-结构多场耦合模型,基于传热理论和有限元数值模拟,解析了板壁结合冷却体系流场、温度场、应力场分布特征。结合高炉实际案例,系统分析了板壁结合冷却器破损的本质原因,指出冷却器破损的具体部位,验证了模拟分析结果的准确性。研究结果表明,高炉冷却板前端两侧部位及冷却壁水管层流底层是冷却系统的薄弱环节,在同等冷却条件下,该区域温度高于其他部位4.5℃;冷却板前端变形量最大,达到2 mm;生产高炉用焦炭质量M10、M40大幅波动从而导致渣皮频繁脱落是造成冷却板破损的主要原因。

高炉铜冷却壁的应用及研究现状

针对目前炼铁高炉大型化、长寿化的发展趋势,从铜冷却壁应用历史及优势、铜冷却壁加工制造工艺及其在国内外的应用现状等方面对其进行了阐述。同时,对近年来铜冷却壁失效事故进行了总结分析,并对同材质内微量元素、铜材"氢病"现象、铜冷却壁挂渣稳定性等影响其寿命的因素进行了讨论,指出了铜冷却壁应用中存在的问题,并提出了发展方向。