铜钢复合冷却壁在包钢2号高炉的工业试验

在包钢2号高炉炉身九段用了8块铜钢复合冷却壁进行工业试验。2年5个月的试验结果表明:①在相同条件下,铜钢复合冷却壁的冷却强度要大于普通铸铁冷却壁的冷却强度;②铜钢复合冷却壁结渣皮需20～30min,而铸铁冷却壁结渣皮需3h或更长时间,且铜钢复合冷却壁无损坏,无断水现象;③高炉煤比升高的情况下燃料比基本保持不变,铜钢复合冷却壁的使用可以满足高炉炉身冷却需求。     

铜/钢双金属复合冷却壁及其制造技术的新进展

铜优异的导热能力赋予了铜冷却壁热应力小、稳定与再生渣层能力强、热流冲击抗力好等一系列优势,代表了高炉冷却壁材料的发展方向,但其价高强度低易变形的问题限制着其推广应用。解决这些问题的有效途径是采用铜/钢双金属复合材料制造冷却壁。铜/钢复合冷却壁充分发挥了铜优异的导热能力和钢良好的综合力学性能,而成本降低约40%。半固态/固态连续浇注流变复合法是最具发展前途的制造方法。模拟计算和初步装炉试用结果证明,铜/钢复合冷却壁可以取得与纯铜冷却壁同样的使用效果。今后需加强铜/钢复合冷却壁的结构尺寸优化设计、服役特性以及复合品质的稳定可靠性研究。     

铜钢复合冷却壁的研制与应用

采用半固态-固态连续浇注流变复合法生产的铜钢复合冷却壁,兼有铜优异的导热能力和钢良好的综合力学性能,且成本降低约40%。模拟计算和初步试用结果表明,铜钢复合冷却壁可以取得与纯铜冷却壁同样的使用效果。     

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 min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.     

预埋管铜冷却水套铸造工艺优化

建立了预埋管铜冷却水套铸造物理模型,设计了正交模拟试验方案,使用AnyCasting软件对冷却水套的铸造工艺进行模拟仿真,获得了优化的方案。在保证预埋铜管不被熔穿的前提下,铜管外壁与铸铜本体实现良好的熔合,提高了铜水套的导热能力。     

铜钢一体冷却柱在宣钢高炉上的应用

对宣钢高炉采用铜钢一体冷却柱恢复破损冷却壁处的冷却功能进行了总结,并重点阐明了铜钢一体冷却柱的结构特点及安装要求。     

铜钢复合冷却壁稳态传热分析

建立了铜钢复合冷却壁的稳态传热模型,利用ANSYS单元生死方法模拟冷却壁表面渣皮熔化行为,分析冷却壁温度分布、渣皮厚度及热负荷。结果表明:复合冷却壁附近炉气温度是影响其传热行为和渣皮厚度的主要因素;渣皮在冷却壁表面分布不均匀,随着炉气温度升高渣皮不均匀性逐渐增加;提高水速和全铜质壁体可以有效降低壁体温度,但对热负荷、渣皮厚度影响较小;在炉气温度1 200~1 400℃范围内,复合冷却壁的铜壁最高温度为125℃,承受热负荷达到82.8 kW/m2,能够满足高炉高负荷区的冷却要求。