利用冷却板修复铜冷却壁技术分析

铜冷却壁水管损坏时热面温度急剧升高,加剧冷却壁烧损。此时往往采用冷却柱恢复冷却能力,冷却柱为“点”冷却,冷却面积小且不易造衬。而利用冷却板代替损坏部位的冷却壁,容易形成平滑操作炉型,有利于高炉顺行。建立冷却板棋盘式布局模型,从冷却板间距、尺寸、冷却水速等方面分析炉壳表面以及冷却壁冷、热面的冷却中心温度,结果表明当煤气温度1500℃时,冷却间距从200mm增大到600mm,炉壳外表面冷却中心温度增高约230℃;冷却板水速从1m/s升至3m/s,炉壳外表面冷却中心的温度降低50℃左右;并与冷却柱比较发现,冷却板冷却效果明显强于冷却柱。     

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.      

高炉冷却壁与炉气之间的换热特性

 基于边界条件替换方法建立了高炉冷却壁本体和捣打料与炉气之间的换热系数计算模型。用试验测量冷却壁近热面温度来推算冷却壁热面温度，与冷却壁温度场计算模型结合，确定了炉气温度在500~1 248 ℃范围内，高炉冷却壁与炉气之间的换热系数。结果表明，本模型的计算值与前苏联学者的试验结果吻合。     

高炉铸钢冷却壁最佳结构的传热学分析

采用通用有限元软件ANSYS计算了300 m3高炉铸钢冷却壁的温度场和应力场,数值分析铸钢冷却壁冷却水管内径、间距、壁体厚度、镶砖厚度以及冷却水流速对冷却壁热面最高温度和热应力的影响.导出了高炉铸钢冷却壁的初步优化结果:冷却水管间距200 mm,水管内径20 mm,壁体厚度为180 mm,镶砖厚度为70 mm,与之相匹配的冷却水流速为2.0 m/s.     

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。     

铜冷却壁冷却恢复技术的传热过程

 铜冷却壁在正常状态时由于良好的导热性,在其热面形成稳定的渣铁壳,起到保护冷却壁的作用。近几年,高炉的铜冷却壁水管损坏时有发生,而当冷却壁水管损坏1或2根时,冷却壁能否继续正常工作值得研究。计算了铜冷却壁在水管完好和部分水管损坏时的温度场分布,发现单根水管损坏使热面温度急剧升高近110℃,加剧冷却壁烧损,需及时恢复冷却壁的冷却能力。通过用金属软管修复破损水管,分析了软管直径、水速、水管填料的导热系数等因素对冷却壁温度场的影响。结果表明,软管在允许条件下应选用较大内径,选取较大导热系数的填料。利用软管修复单个水管后,壁体最高温度下降约90℃,对于损坏少数水管的冷却壁能有效修复。     

鞍钢新3号高炉铜冷却壁薄炉衬操作实践

介绍了鞍钢新3号高炉铜冷却壁特点、开炉初期全焦冶炼过程采取的一些措施以及开炉以后上下部调剂的操作经验,并制定出铜冷却壁区域温度标准,提出保持适当的边缘煤气流以及中限炉温是薄炉衬结构高炉强化冶炼的关键.     

板坯ø230 mm支撑辊周期性热负荷模拟分析

板坯支撑辊是板坯连铸机的重要组成部分,支撑辊轴承位的温度及辊面温度直接决定了支撑辊能否正常运行。为了探明转动过程中辊子各部位的温度分布规律,对板坯ø230 mm支撑辊周期性转动过程中的辊子传热过程进行了模拟研究。结果表明,板坯ø230 mm支撑辊在连铸过程中受板坯辐射、冷却水及空气散热影响,在连铸约1 500 s时温度达到稳态,且在有冷却水影响时辊子投影向空气侧半圆中部温度为250 ℃左右,在无冷却水影响时温度为270 ℃左右;在有冷却水影响时辊子投影向板坯侧半圆最高温度为272.3 ℃,在无冷却水影响时温度为290.0 ℃左右。通过与实测数据对比,证明本文计算模型能很好地预测连铸支撑辊的温度分布,可为其设计提供理论支持。     

板坯ø230 mm支撑辊周期性热负荷模拟分析

板坯支撑辊是板坯连铸机的重要组成部分,支撑辊轴承位的温度及辊面温度直接决定了支撑辊能否正常运行。为了探明转动过程中辊子各部位的温度分布规律,对板坯ø230 mm支撑辊周期性转动过程中的辊子传热过程进行了模拟研究。结果表明,板坯ø230 mm支撑辊在连铸过程中受板坯辐射、冷却水及空气散热影响,在连铸约1 500 s时温度达到稳态,且在有冷却水影响时辊子投影向空气侧半圆中部温度为250 ℃左右,在无冷却水影响时温度为270 ℃左右;在有冷却水影响时辊子投影向板坯侧半圆最高温度为272.3 ℃,在无冷却水影响时温度为290.0 ℃左右。通过与实测数据对比,证明本文计算模型能很好地预测连铸支撑辊的温度分布,可为其设计提供理论支持。     

明火式常化炉150℃低温回火能力诊断试验

为考察明火式常化炉(设计回火温度250~650℃)的低温回火功能,采用炉内钢板黑匣子测温的方法对该常化炉150℃的回火能力进行了诊断。结果表明,低温状态下该常化炉炉膛内炉气温度分布不均匀,边部炉温高于中部,且波动较大,宽度方向炉温均匀性较差;试验板坯加热温度厚度方向温差控制在±2℃,长度方向温差控制在±5℃,沿宽度方向温差则达20~28℃,边部加热温度明显高于中部。     

高炉小模块非金属冷却壁设计参数

小模块冷却壁是将性能优异的耐火材料直接浇铸在平行排列的冷却水管上而形成的一种新型冷却设备。采用ANSYS软件建立了小模块冷却壁温度场计算模型,利用该模型计算了炉气温度为1200~1600℃、冷却水流速为0.5~2.5m/s条件下壁体材质导热系数、水管材质、水管直径、水管间距、冷却水流速及工作环境温度等条件变化时小模块冷却壁的温度分布状况。结果表明,小模块冷却壁对炉气温度变化的适应能力较强,壁体材质导热系数、水管间距、壁体厚度对小模块冷却壁传热性能影响较大,而水管直径、水管材质及水流速的影响较小。     

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。     

温度和变形参数对Q345C钢连铸坯热塑性的影响

用Gleeble-2000热模拟机研究了Q345C钢250 mm×1 300 mm连铸坯热履历-连铸坯冷却过程和冷坯加热过程(300～1 320℃)的温度变化,应变速度(3～3×10-4 s-1)和降温速率(1～20℃/s)对热塑性的影响。结果表明,Q345C钢从1320℃冷却到钢的第Ⅲ脆性区,冷却速度越高,钢在第Ⅲ脆性区塑性越差;在600～850℃,连铸坯冷装加热后的热塑性要好于从液态直接冷却到这个温度区间的热塑性;在钢的第Ⅲ脆性区内,钢的热塑性随变形速率增大而变好。     

高牌号3. 28 % Si钢冷轧板边裂机理分析和工艺改进

试验高牌号无取向硅钢（/%:0.006C,3.28Si,0.22Mn,0.030P,0.007S）的生产流程为180t BOF-真空精炼-230mm×（900~1750mm）板坯连铸-热轧成2.02mm板,冷轧成1.65mm板。从热轧基板的边部组织、力学性能、剪边以及断口显微形貌和成分等方面分析了冷轧高牌号硅钢中边裂的成因和机理。结果表明,高牌号硅钢冷轧板边部裂纹为解理断裂,热轧板料边部的存在混晶组织而导致塑性下降、圆盘切边引发撕裂带的裂纹和小凹坑是引发冷轧边裂主要因素;另外,边部断口处S和Mn的偏析也是引起边裂裂纹的重要因素;通过热轧过程减小边部与中部温差,热轧后圆盘剪刀片侧间隙由410μm减少到280μm,连铸过程电磁搅拌参数从380 A/3 Hz改进为350 A/6 Hz等工艺措施,使高牌号无取向硅钢冷轧板边裂发生率由原来的14%下降至4%。     

基于简化传热关系的冷却壁热面温度预测智能仿真

 冷却壁工作过程中的温度高低直接影响其使用寿命。以铸钢冷却壁的传热为研究对象，根据热态试验结果，提出简化传热关系式，并将其与神经网络技术相结合，形成冷却壁热面温度预测仿真模型。与试验值相比，仿真输出值的最大相对误差不足2%，说明这种智能模型准确、可靠。同时采用的研究方法在冷却壁的研究中具有参考价值。     

冷却水管管形变化下的高炉冷却壁传热分析

建立了铸钢冷却壁的三维传热和热应力的数学模型,采用通用有限元软件ANSYS计算了冷却壁的温度场和应力场。计算结果表明：冷却水管由圆管改为椭圆管后,冷却壁热面最高温度和热应力升高不大,为冷却水管由圆形改成椭圆形提供了理论依据,由于椭圆水管截面积减少,就可以减少壁体厚度和大量节约冷却水量,从而达到降低炼铁成本的目的。     

小型半导体制冷器工作特性的实验研究

半导体制冷器效率的大小取决于热电堆冷热端的温差 ,而强化热端的散热与强化冷端的冷量散发有利于降低热电堆冷热端的温差 ,从而提高半导体的制冷效率 .本文探讨了半导体制冷器在不同工况下的变化规律 ,为进行半导体制冷器的优化设计提供了依据     

不同工况下铸铁冷却壁热负荷分析

采用有限元软件ANSYS建立高炉冷却壁稳态传热模型,利用ANSYS单元生死技术模拟冷却壁表面渣皮熔化行为,以计算铸铁冷却壁在渣皮稳定、渣皮脱落、冷却壁烧损和冷却壁烧毁4种工况下的温度分布和热负荷。分析结果表明,冷却壁热负荷随着炉气温度的升高而增加,提高冷却水速度和壁体烧损变薄对热负荷的影响较小。渣皮脱落和冷却壁完全消失造成热负荷急剧增加。     

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。