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.     

高炉铜冷却壁热面复合传热系数的计算

 铜冷却壁的应用大大提高了高炉的使用寿命。通过热态试验和数值模拟的方法来测试其热态性能。铜冷却壁热面复合传热系数值对于其温度场的模拟结果有重要影响。通过对铜冷却壁的传热过程分析,得到热面复合传热系数的计算公式。建立了高炉冷却壁热态试验系统,并在不同炉气温度和不同冷却水流速下进行了1∶1的铜冷却壁热态试验。根据热态试验结果,得到不同炉气温度下铜冷却壁热面复合传热系数值,该系数适用于相同试验条件下所有型号的铜冷却壁。     

高炉铸铜冷却壁的热性能分析

系统分析了高炉用新型埋管式铸铜冷却壁的热态性能及热变形.热态试验结果表明,铸铜冷却壁与轧制铜冷却壁在热态性能上没有大的区别,冷却能力很好,壁体与埋管间没有气隙热阻.以有限元为手段,采用热-结构耦合的方法计算了高温状态下铸铜冷却壁的温度分布、应力和应变,模拟计算结果与热态实测数据基本吻合.计算结果表明,铸铜冷却壁在高炉炉况下的基体温度以及由此产生的热应力都不足以使其很快产生裂纹,能满足长寿高炉的要求.     

高炉铜冷却壁热态试验与传热性能优化

 通过1∶1的实际高炉铜冷却壁的热态试验,证明复合扁孔形冷却水通道的铜冷却壁不但可满足高炉正常生产的需要,还具备较强的冷却能力和节水等优点。建立了铜冷却壁三维数学模型,通过数值模拟方法,对比多种形状冷却水通道的铜冷却壁的热态特性,分析和优化了复合扁孔形通道铜冷却壁的传热性能。     

高炉用铜-钢复合冷却壁传热及力学性能分析

采用热力耦合方法研究了铜层厚度和冷却水道间距对铜-钢复合冷却壁温度及应力分布的影响.以1∶1比例铜-钢复合冷却壁进行了热态试验,测试了铜-钢复合冷却壁温度分布,计算了热态试验条件下铜-钢复合冷却壁的温度分布,计算结果与试验结果基本吻合.计算结果显示,铜-钢复合冷却壁铜层厚度增加,壁体最高温度和最大等效应力减少,铜层厚度上限值为70mm;冷却水道间距减少可以降低壁体最高温度和最大等效应力,当冷却水道间距小于220mm时,减少冷却水道间距对降低壁体最高温度和最大等效应力作用较小.铜层厚度为60mm,冷却水道间距为220mm的铜-钢复合冷却壁在高炉热负荷较高区域工作不易发生塑性变形损坏.     

异常炉况下高炉铜冷却壁热态试验与数值模拟

在高炉铜冷却壁热态试验的基础上,建立铜冷却壁三维模型,模拟高炉正常生产时出现断水、低水速和较高炉气温度等异常炉况时铜冷却壁温度场分布。     

高炉冷却壁智能监测方法的研究

为了监测冷却壁热态状况,将人工智能仿真技术引入到冷却壁数值仿真中,建立了基于传热数学模型与人工智能技术结合的高炉冷却壁系统智能仿真模型.通过训练冷却壁热态试验数据样本,得出了基于参数修正因子的高炉冷却壁的智能仿真模型.该模型能在线监测高炉冷却壁的热态状况.     

铜钢复合冷却壁热变形分析

提高高炉炉腰及炉身下部冷却壁抗热变形能力是维持高炉长寿的关键.采用热态实验和数值模拟手段研究高炉炉腰及炉身下部区域铜钢复合冷却壁的传热及热变形行为,并与铜冷却壁进行对比分析.铜钢复合冷却壁热面无渣铁壳覆盖,煤气温度1200℃条件下,铜钢复合冷却壁最高温度为180℃,传热性能与铜冷却壁接近.铜钢界面最大等效应力约为114.45 MPa,低于铜钢复合板的抗拉强度.铜钢复合冷却壁发生弯曲变形,中心z向位移为0.66 mm,较铜冷却壁低约25.8%;顶底端沿z向位移为0.13 mm,较铜冷却壁低约50%;曲率为0.93×10-4 mm-1,较铜冷却壁低约51.81%.铜钢复合冷却壁抗变形能力优于铜冷却壁,可以避免铜冷却壁热变形过大导致的螺栓及冷却水管断裂破损问题.      

高炉铜冷却壁热力耦合的有限元分析

为评估高炉铜冷却壁工作时的热应力分布,先对铜材料进行高温拉伸试验,获得不同温度下铜的弹性模量,为铜冷却壁热力耦合数值分析提供了基础数据。通过对高炉的整体分析,得到各段铜冷却壁的位移。在此基础上计算自由膨胀时各段联络管的位移,考虑相互连接情况,最终计算得到实际工作时铜冷却壁的温度及应力分布。热膨胀导致铜冷却壁产生的热应力小于材料屈服强度,但挤压造成水管根部平均应力上升会导致疲劳失效。     

轻型铜冷却壁的设计及热态性能

 为了满足我国高炉对铜冷却壁的需求，结合铸铜冷却壁热态试验数据、采用数值模拟的方法优化设计出一种价格更低的轻型长寿铜冷却壁。新设计的冷却壁改变了以往的冷却壁设计理念，将冷却通道放置在肋与壁体之间，通道、肋、镶砖平行，整个冷却壁在高炉内水平放置。冷却壁厚度95 mm，比普通铜冷却壁薄，导致高炉内有效使用容积增加，而铜冷却壁费用降低30%。为推广和开发新型铜冷却壁提供了可靠的理论依据。     

济钢1750m^3高炉风口区冷却壁损坏原因分析及改进

针对高炉风口区冷却壁上端容易损坏漏水，影响高炉长寿的问题，分析认为，主要原因是该部位已处于炉腹高温区，铸铁冷却壁不适应高温环境所致。为此，开发应用了一种新型叠合式冷却壁，将风口区铸铁冷却壁上端易损坏部位减薄，在减薄部位叠加一层能够独立冷却的紫铜冷却板，从而增强了炉体耐热性，使风口区冷却壁寿命由1．5a延长到2．25a以上。     

高炉冷却壁非稳态传热研究

研究了铸钢、球墨铸铁和纯铜3种不同材质高炉冷却壁的非稳态传热过程。考察当高炉煤气温度分别为指数型和周期型变化时,冷却壁壁体温度场的变化情况。并根据不同材质冷却壁在非稳态工作过程中的表现,讨论这3种冷却壁的性能优劣。结果证明,铜质冷却壁是理想的长寿冷却壁,其性能明显优于铸钢和球墨铸铁冷却壁,并且这种优势在非稳态传热过程中表现的更为突出。同时铸钢冷却壁优于球墨铸铁冷却壁。     

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。     

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。     

高炉铜冷却壁传热分析

利用自行开发的冷却器计算机软件,计算了铜冷却壁温度场。计算结果表明：铜冷却壁能够有效地降低炉内一侧冷却壁热面温度,使其表面能够迅速凝固一层渣铁壳,从而减小炉墙热量损失和延长冷却器寿命,最终延长高炉寿命。     

高炉铜冷却壁热面状况智能监测研究

针对南钢二号高炉的实际情况,对炉腰及炉腹新型铜冷却壁进行了传热分析和智能监测。借助冷却壁筋肋和本体的测点温度,并将人工神经网络技术引入高炉冷却壁数值仿真,采用冷却壁传热分析与人工神经网络结合的方式,使得仿真软件在对错综复杂的实际对象特性进行认知和模拟时具备一定的智能,实现了对冷却壁热面最高温度以及冷却壁热面炉渣厚度的预测,从而使高炉操作者对炉形状况及趋势一目了然。