高炉铜冷却壁设计优化之管见

针对铜冷却壁的损坏特征,就铜冷却壁的设计优化进行了探讨。铜冷却壁破损主要是热面磨损,并且具有明显的区域性(绝大部分是炉腹和炉腰交界位置),除了应从高炉设计、安装、操作维护等进行相应优化外,关键应该同步对铜冷却壁设计结构进行优化,如采用铜冷却壁热面镶嵌钢砖设计,既能提高铜冷却壁的耐磨性和挂渣能力,又能分割和支撑渣皮,以降低渣皮脱落对炉况影响。     

对高炉铜冷却壁应用特性的几点认识北大核心

结合高炉铜冷却壁使用经验,对铜冷却壁的应用特性进行了阐述。认为,采用压延铜板焊接铜冷却壁可实现"无过热的冷却",另外,在采用铜冷却壁时,必须预防"氢病",应注意高炉内型尺寸的调整,并关注渣皮脱落问题。     

高炉铜冷却壁取样研究及破损原因分析

 在整个高炉结构中,炉身下部至炉腰炉腹位置是影响高炉寿命最薄弱环节之一,铜冷却壁应用该区域可形成“渣皮”作为永久性炉衬,有效延长高炉中部寿命,实现了高炉高效和长寿的统一。然而,在生产实践中渣皮频繁脱落,铜冷却壁热面裸露,导致铜冷却壁大面积破损,严重影响生产。针对鞍钢某高炉铜冷却壁破损情况进行了简单的介绍;采用金相分析、扫描电镜及能谱分析和化学分析方法,对破损的高炉炉腰段铜冷却壁进行取样研究。研究结果表明：在高炉内服役过程中,铜冷却壁中氧含量偏高,在受到高温煤气流冲蚀后,在其热面产生了“氢脆”现象,这是造成铜冷却壁破损的根本原因。提出了防止铜冷却壁破损的建议。     

高炉铜冷却壁渣皮生长传热分析

建立了高炉铜冷却壁非稳态传热分析模型,利用ANSYS单元生死技术模拟了冷却壁表面的渣皮再生行为,分析了渣皮脱落后的生长规律及壁体温度和热负荷的变化过程。结果表明,渣皮生长遵循幂函数规律。经过计算,渣皮脱落0.9 min时铜壁测量点温度达到最高值59℃,经过23.5 min趋于稳定。铜冷却壁承受的最高热负荷为107.8 kW/m2,热面最高温度达到123℃。     

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。     

武钢7号高炉炉腰及其上下部位冷却壁破损调查

对武钢7号高炉炉腰及其上下部位冷却壁损坏状况进行了调查分析。结果表明:①炉腰渣皮脱落频率要高于炉腹和炉身下部壁体,损坏的主要形式是渣皮脱落后炉料和气流对裸漏部位的磨损和熔蚀;②炉役前期、中期异常炉况对炉腰渣皮形成的高强应力易集中于壁体中部,造成中部向炉内凸起,凸起部位的渣皮因厚度和传热不均匀易脱落,导致壁体中部的磨损和熔蚀加快;③炉役中后期,炉腰铜冷却壁壁体对渣皮的附着力下降,渣皮主要依靠炉腹和炉身中下部渣皮的连接保持稳定。     

鞍钢铜冷却壁高炉操作炉型管理模型开发与应用

对鞍钢铜冷却壁高炉操作管理模型的建立方法进行了阐述,并对在2号高炉上的实践进行了总结.根据经验知识和实验室热态模拟实验结果,利用传热模型反推计算,建立铜冷却壁高炉操作炉型管理模型,可对铜冷却壁热面渣皮厚度进行实时计算,实现操作炉型管理.鞍钢2号高炉应用结果表明,铜冷却壁操作管理模型可对渣皮脱落部位、炉腰和炉身下部铜冷却壁热面温度和渣皮厚度变化趋势进行判断,提示操作人员及时采取措施,控制渣皮厚度适宜并保持稳定,减少铜冷却壁区域热损失,并保证高炉操作炉型合理.     

大型高炉铜冷却壁渣皮物相组成及性能分析

 高炉铜冷却壁热面形成的渣皮是保障冷却壁寿命的关键。基于高炉中修，针对铜冷却壁热面的渣皮进行实地取样，通过化学成分分析、XRD分析以及SEM EDS分析，并结合FactSage热力学计算及激光法导热分析，对大型高炉铜冷却壁表面形成渣皮的化学成分、微观形貌、高温性能和导热性能进行系统研究，探明了大型高炉铜冷却壁热面渣皮的物相组成和基础性能。结果表明，高炉铜冷却壁渣皮具有明显的分层结构，主要物相为二铝酸钙(CaAl4O7)、硅灰石(Ca2Al2SiO7)和钙长石(CaAl2Si2O8)等；通过FactSage软件计算渣皮熔化温度和黏度，发现沿着渣皮的生长方向，熔化温度降低，流动性降低；并通过传热计算得出合理渣皮厚度条件下的热流强度，从而为高炉生产实践提供理论指导。     

高炉渣皮脱落分析

渣皮脱落是困扰高炉生产问题之一。它使炉墙及冷却壁热面温度急剧升降,产生很大的热震,使炉墙及冷却壁本体产生裂纹或侵蚀。渣皮进入炉缸后,导致炉温波动,甚至严重炉冷。边缘煤气分布较重是渣皮脱落的根本原因。适当发展边缘,能够消除渣皮脱落。     

浅析高炉铜冷却壁磨损与氢脆关系

通过分析氢脆条件如无氧铜TU2氧含量(0.003%)、反应温度(200℃)和氢浓度(5%以上),在耐材完好或渣皮稳固时,不易发生氢脆。但耐材和渣皮脱落,会导致铜冷却壁温度急剧升高达到"氢脆"临界温度,长期处于4%~8%氢气氛中,且2~5个大气压力。高温下,无氧铜强度和硬度急剧降低易造成明显磨损,氢脆会恶化加剧该趋势,对喷煤量大或喷吹天然气高炉要高度重视"氢脆"问题。除"氢脆"外,过度压制边缘,无液态渣铁形成,固态物料也可能造成铜冷却壁严重磨损。     

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.     

邯钢8号高炉铜冷却壁破损情况调查

对邯钢8号高炉铜冷却壁的破损情况进行了调查,并提出了延长铜冷却壁寿命的一些措施。破损调查发现,从6段炉腹上部1/3到7段炉腰中下部2/3,高度约3 m的整个环带磨损都非常严重,该部位破损的主要原因是由于渣皮不稳,铜冷却壁经常受到炉料与气流磨损所致,而设计问题也是导致磨损的另一原因;9段炉身下部较完好,只有少量破损,此部位破损的原因,主要是由于冷却壁变形,向炉内凸出导致的磨损。8号高炉实践表明,生产中及时安装微型冷却器与硬质压入是铜冷却壁破损后的有效补救措施。     

邯钢西区1号高炉铜冷却壁长寿管理经验

邯钢西区1号高炉投产至今已生产9年多,铜冷却壁没有损坏一块。从铜冷却壁的日常维护管理、高炉原燃料管理、气流调剂控制及设备管理等方面,对铜冷却壁长寿管理经验进行了总结。认为避免铜冷却壁表面渣皮长时间地频繁脱落、保证高炉炉况长周期的稳定顺行、避免因设备原因造成高炉大减风或无计划休风、保证冷却系统水压和水量合理稳定,均有利于高炉铜冷却壁的长寿。     

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。     

武钢铜冷却壁高炉炉墙结厚原因分析

对铜冷却壁在武钢大型高炉的应用情况进行了阐述。选取8号高炉为代表，对武钢铜冷却壁高炉炉墙结厚的过程进行跟踪分析，找出炉墙结厚的原因，并提出防止炉墙结厚、维护铜冷却壁高炉操作炉型的对策措施。边缘气流长期不足、操作制度未能适应入炉料结构变化、渣皮脱落后操作不合理是武钢铜冷却壁高炉炉墙结厚的主要原因。须通过十字测温和炉身热负荷管理办法，控制适宜的边缘气流，入炉料结构发生变化后要进行针对性调整，渣皮脱落后的煤气流控制要遵循疏通中心引导边缘的原则，才能从根源上消除铜冷却壁炉墙结厚现象，保持铜冷却壁高炉良好的操作炉型。     

高炉冷却壁非稳态传热热态实验分析

 冷却壁安全工作是保证高炉长寿的基础。通过设计并建造冷却壁热态实验炉,研究了高炉铸铁冷却壁热面无渣皮和有渣皮时的非稳态传热过程,考察了不同炉气温度条件下冷却壁热电偶温度的变化规律。回归得到了炉气在升温阶段、稳定阶段、降温阶段时冷却壁热电偶温度随时间的变化关系式。计算得出了冷却壁热面在有无渣皮条件下的平均热流强度,回归得出了炉气平均对流换热系数随炉温的变化关系。结果表明,冷却壁热面在有渣皮时热电偶温度的变化速率显著低于无渣皮时的变化速率,冷却壁破损的主要原因是冷却壁温度的反复变化和渣皮的频繁脱落而产生的热应力。     

铜冷却壁在湘钢1号高炉的应用

湘钢1号高炉铜冷却壁水管出现大量破损,其原因主要是剪切应力大、铜冷却壁承受热负荷波动大、炉腹角偏大,以及"氢病"的影响。从工艺控制、在线维护、设备改造多方面提出了冷却系统的维护措施,即在线养护、穿管恢复冷却、安装铜冷却柱、硬质压入造衬、外部喷水冷却、提高水量和水速、调整生产操作制度。认为在铜冷却壁的使用过程中,控制热负荷的稳定和渣皮的厚度是铜冷却壁正常工作的关键。     

铜冷却壁在湘钢1号高炉的应用北大核心

湘钢1号高炉铜冷却壁水管出现大量破损,其原因主要是剪切应力大、铜冷却壁承受热负荷波动大、炉腹角偏大,以及"氢病"的影响。从工艺控制、在线维护、设备改造多方面提出了冷却系统的维护措施,即在线养护、穿管恢复冷却、安装铜冷却柱、硬质压入造衬、外部喷水冷却、提高水量和水速、调整生产操作制度。认为在铜冷却壁的使用过程中,控制热负荷的稳定和渣皮的厚度是铜冷却壁正常工作的关键。     

薄型铜冷却壁的研发

为了降低高炉铜冷却壁的造价,开发了一种厚度为90mm的薄型铜冷却壁.通过热态试验分别测量了冷却壁热面直接裸露在高温炉气下以及热面挂上30mm后的渣皮两种情况下冷却壁的温度分布,并与普通铜冷却壁的试验结果进行了比较.结果表明:薄型铜冷却壁热面温度略低于普通铜冷却壁,且能有效降低角部温度,能满足高炉长寿的要求.     

高炉铜冷却壁炉墙监控

介绍了高炉铜冷却壁的一种监控方法，实现了对铜冷却壁炉墙热面温度和渣皮厚度进行监控和高炉炉墙内型的可视化。从实践的角度证明了铜冷却壁炉墙监控的必要性，给出了本监控方法的实现思路。在对铜冷却壁前段渣皮进行监控的过程中发现：通过监控可以在操作过程中防止铜冷却壁裸露、结瘤等异常发生；通过调整高炉操作维持适当厚度的渣皮，能实现高炉长寿和高效的结合，最优化高炉操作和最大化高炉生产。