Designing for Long Campaign Life Blast Furnace (2)-The Simulation of Temperature Field of Lining and Cooling Apparatus

Through the numerical modeling of temperature field for Blast Furnace (BF) lining and stave coolers, it can tell designers how to design a cooler which the hot surface temperature is less than its critical temperature under very high heat flux. Applying low heat re- sistance lining and staves cooler to BF is good for a layer of slag skull frozen on the hot surface of cooling stave. As long as the slag skull can stand, the furnace wall is stable and the heat loss of furnace does not increase. This is the basic principle for designing long campa- ignship BF.

铜冷却壁长寿的使用维护及结构优化浅析

首钢股份高炉铜冷却壁的长寿使用维护经验,主要是对冷却水温、水量、水压,入炉有害元素及边沿煤气流等进行有效控制,同时对中长期休风和降料面停炉等特殊时段进行专门维护,保障铜冷却壁长期稳定安全运行。针对铜冷却壁在长期使用后可能存在的热面磨损和累积变形,采用热面镶嵌钢砖、本体加强等结构优化设计,能大幅度提高耐磨和挂渣性能,增强抗变形能力,延长在异常工况条件下的使用寿命。认为,只要铜冷却壁设计合理、使用维护得当,就完全能在保障高炉高水平稳定顺行的基础上,实现超过一代炉役的长寿目标。

沙钢2680m^(3)高炉长寿技术特点及铜冷却壁使用效果

沙钢2680m高炉设计及操作遵从炉料膨胀、收缩与炉型相适应的原则,通过设计合理炉型、优化铜冷却壁设计及操作制度等,延长铜冷却壁寿命。炉型设计采用合理的炉腰体积占比(12%~16%);优化炉身上部结构,减少铸铁冷却壁厚度,增加耐材厚度,可降低炉身上部冷却强度,避免边沿气流温度过低影响炉料的干燥和预热;优化铜冷却壁设计,壁体采用侧凸台,加强高炉周向传热的均匀性;优化操作制度,合理调剂上下部制度,增大炉缸活跃区占比,避免软熔带根部位置过低。采用上述措施后,2680m高炉铜冷却壁寿命普遍超过17年,部分达到23年。

酒钢1号高炉冷却壁长寿技术应用简析

酒钢1号高炉大修停炉检查冷却壁基本完好,5~7段铜冷却壁的使用效果明显优于8、9段铸铁冷却壁。1号高炉冷却壁使用效果较好,主要是采用了优化设计炉型、铜冷却壁、增加冷却水量提高冷却强度、联合软水密闭循环冷却系统等技术;同时,存在炉身中下部铸铁冷却壁冷却水流速偏小、冷却强度不足的问题,不易形成稳定的渣皮。认为,铜冷却壁上部的铸铁冷却壁是制约高炉长寿的重要环节,应结合高炉实际原燃料条件和操作制度优化设计,增加炉身下部铜冷却壁的高度,将铜冷却壁延伸至干湿交接部位。

关于高炉设计及装备水平的若干思考

从一线高炉操作者的角度重点对炉缸设计、炉型设计及铜冷却壁应用等方面进行了探讨。高炉设计是否合理,主要看是否能够使高炉操作有较大的调剂空间,为高产低耗创造条件。认为,炉缸更适合采用大块炭砖+陶瓷杯垫复合结构,死铁层深度应实现死焦堆的浮起,将炉腹角控制在73°~78°、炉身角控制在82°~84°较为合理,炉身设计一段铜冷却壁即可,且铜冷却壁不宜过长。建议在高炉设计过程中,应做到外部条件与设计参数相匹配,即将装备水平、原燃料条件、建设成本等外部因素与炉型设计相匹配,做到综合考量。

高炉铸铜冷却壁Cu-Fe结合强度的试验研究

对比研究了空冷、冷却介质通入量分别为15t/h、13t/h和11t/h时,铸铜冷却壁与其内铸钢管的界面结合状况和结合强度,并借助电子探针分析了内铸钢管、铸铜冷却壁之间的原子扩散状况。结果表明,冷却强度对Cu-Fe界面的结合状态具有重要的影响,冷却强度越大,Cu-Fe界面冶金结合越差。空冷钢管与铸铜冷却壁本体之间的原子互扩散较好,有约100μm的扩散过渡层,形成了良好的冶金结合界面,结合强度达到160MPa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。

高炉铜冷却壁损坏的原因及解决对策

结合铜冷却壁热面损坏的考察情况,对目前铜冷却壁的损坏原因及解决对策进行了详细阐述。重点分析了渣皮脱落导致的机械磨损及"氢病"对铜冷却壁寿命的影响,认为由于炉况不稳定导致的渣皮频繁脱落是造成铜冷却壁机械磨损的主要原因,"氢病"导致的铜冷却壁的膨胀加速了铜冷却壁的磨损。为延长铜冷却壁的寿命,提出了如下对策:在铜冷却壁热面设置凸台,严格控制铜冷却壁本体铜料的含氧量,改进高炉内型设计,保证高炉冷却系统设计的可靠,避免采用过度发展边沿气流的操作方针。

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。

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。

铜冷却壁高炉操作现象及思考

结合宝钢1号高炉生产实践,阐述了铜冷却壁在使用过程中遇到的一些问题及解决措施,并提出了铜冷却壁在炉体各部位应用的一些看法,为今后新建或大修高炉提供了参考意见。

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.

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。

首钢股份高炉铜冷却壁使用维护技术

简要分析了铜冷却壁的破损形式和破损机理,并结合首钢股份3座高炉操作实践,重点总结了铜冷却壁使用维护技术。铜冷却壁使用维护技术的关键是铜冷却壁热面必须要有一定厚度的渣皮,而要维持稳定且有一定厚度渣皮,一是炉外要强化冷却效果,二是炉内要维持良好的挂渣环境。首钢股份高炉通过控制合理的冷却水进水温度、冷却水流量和边沿煤气流分布等,投产多年以来实现了铜冷却壁零损坏的良好业绩。

湘钢1号高炉铜冷却壁破损机理研究

湘钢1号高炉铜冷却壁的主要破损形式是水管断裂和完全熔损。通过对破损铜冷却壁取样分析,初步探讨分析了铜冷却壁的破损机理。认为,原燃料变化频繁和高炉操作不稳定等原因导致渣皮不稳,铜冷却壁热面长时间暴露在高温煤气和炉料中,使铜冷却壁产生较大应力,在水管部位产生剪切力使水管断裂,而水管断裂后,采用卡死水管或穿金属软管等方式的冷却效果都较差,所以在铜冷却壁破损后期破损加剧,使得大量的铜冷却壁完全熔损。

首钢2号高炉铜冷却壁使用的体会

结合首钢2号高炉铜冷却壁使用的经验,重点阐述了铜冷却壁作为一种长寿、高效的冷却设备,铜冷却壁需要其热面的渣皮来实现对自身的保护。而铜冷却壁热面的渣皮对炉内煤气流分布的变化十分敏感,因此,稳定煤气流分布,实现渣皮的稳定,是铜冷却壁高炉稳定、顺行的关键。

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。

马钢A高炉中修铜冷却壁破损调查

马钢A高炉中修时对铜冷却壁破损情况进行了调查,发现铜冷却壁整体保持较完好,壁体规整。对破损的铜冷却壁通过取样进行化学成分分析及力学性能分析,结果表明:①已经生产10多年的高炉,铜冷却壁磨损并不严重,最多的平均每年只磨损2.6mm,最少的平均每年只磨损1mm;②炉腹区域还有碳化硅镶砖,其铜冷却壁基本没有被侵蚀;③铜冷却壁的各种性能保持良好,基本与验收要求相当,仅导热系数稍差,但不影响高炉长寿生产。

高炉非金属冷却壁用Al_2O_3-SiC-C质浇注料的研制

为了提高高炉非金属冷却壁用Al2O3-SiC质浇注料的抗渣性,在其中引入人造石墨,研制了高炉非金属冷却壁用Al2O3-SiC-C质浇注料,着重研究了六偏磷酸钠(SHP)、聚丙烯酸钠(PAANa)、萘系减水剂(NTD)和SkipLiquid型减水剂(SL)4种分散剂及其加入量对这种含碳浇注料流动性、耐压强度、体积密度和显气孔率的影响以及碳(人造石墨)的添加量对浇注料试样的耐压强度、体积密度、显气孔率和抗渣性能的影响。结果表明:1)分散剂SL的效果最好,其最优外加量为0.2%;2)人造石墨添加量为5%时,浇注料试样的抗渣性能和烧后耐压强度达到最优,综合性能最佳。