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.     

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。     

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.     

高炉铜冷却壁

根据实测和计算数据，铜冷却壁的工作温度比铸铁冷却壁温度低，而且更均匀。采用铜冷却壁，由于形成了高度稳定的渣皮，几乎没有磨损从而在高热负荷区实现了长寿。     

高炉铜冷却壁温度场数值模拟及其挂渣分析

针对高炉炉墙结构复杂,铜冷却壁热面工况难以直接检测的问题,采用有限元分析技术,建立高炉炉腰下部区域炉墙三维稳态传热模型,并对不同工况下炉墙温度场分布进行仿真。通过结合仿真结果和现场可检测数据,不断修正热面边界条件,推算出铜冷却壁热面挂渣厚度,为高炉操作提供必要的信息和可靠的指导。     

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。     

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.     

国外高炉铜冷却壁的应用

介绍了铜冷却壁在欧美几座高炉上的安装使用经验。生产实践表明，在炉腹，炉腰及炉身下部使用铜冷却壁，可促进渣皮的稳定和快速重建，保护冷却壁，降低炉内热损失，使高炉一代炉役寿命达到１５￣２０年。     

薄型铜冷却壁的热性能

 为了降低高炉铜冷却壁的造价,开发了一种厚度为90 mm的薄型铜冷却壁。通过热态试验测量了高温下冷却壁的温度分布和冷面应变分布,通过数值模拟计算了冷却壁的温度场和应力应变场。热态试验和数值模拟结果符合较好。研究结果表明,薄型铜冷却壁能承受的最大热负荷为220 kW/m2,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破坏,满足长寿高炉的要求。     

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。     

高炉铜冷却壁冷却技术的改进意见

在总结我国高炉铜冷却壁使用经验的基础上,提出必须跳出传统的铸铁冷却壁的思路来研究铜冷却壁的问题。认为铜冷却壁镶嵌全覆盖砖是无济于事的,铜冷却壁的厚度可以进一步优化,并提出了解决炉腹区铜冷却壁与风口带铸铁冷却壁衔接的原则和安装施工意见。     

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。     

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。     

冷却通道截面形状对高炉铜冷却壁的影响

在传热学理论分析的基础上提出了优化高炉铜冷却壁水流通道断面设计的方法,通过1：1热模拟试验验证了冷却壁本体与冷却水之间传热量的关系.采用优化后的复合扁孔型水流通道,可以降低冷却水消耗量24%,同时可将铜冷却壁的厚度减少20 mm,而且优化后的铜冷却壁对降低冷却水流速和改善传热具有重要意义.     

铜冷却壁高炉的降料面实践

首钢2号高炉采用降料面技术进行喷补炉衬，实现了安全、快速停炉，过程稳定，铜冷却壁未发生变形。     

酒钢高炉铜冷却壁使用效果及维护实践

对酒钢1号、2号和7号高炉铜冷却壁的使用效果及维护情况进行了总结。自投产以来,1号、2号高炉均未出现铜冷却壁破损现象,而7号高炉在使用2年半后就出现铜冷却壁大面积破损现象,这与7号高炉铜冷却壁设计过长、原燃料条件较差、中心加焦操作制度有关。认为在高炉运行期间,形成稳定的煤气流分布及抑制边沿气流的操作制度,对铜冷却壁的使用效果及寿命至关重要。     

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。     

高炉冷却壁蛇型管制作工艺设计

对高炉冷却壁蛇形管制作工艺的设计进行了技术改进,采用弯管机弯制与热煨相结合的工艺方法,克服了蛇形管在制作过程中尺寸易出现偏差、钢管变形、管壁变薄等诸多质量缺陷,使蛇形管生产效率与产品质量都有很大程度的提高。使冷却壁铸造产品废品率由原来的10％下降到了2％,并缩短了其生产周期。