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。     

Heat transfer analysis of blast furnace cast steel cooling stave

Abstract

Cast steel blast furnace (BF) cooling staves are widely used in the Chinese steel industry. A heat transfer mathematical model of a BF cast steel cooling stave has been developed and verified by thermal state experiments. Calculation of a cooling stave working under steady state has been carried out based on the model. Effects of two factors, thickness of scale on the cooling water pipes and gas clearance between the pipes and main body, which are difficult for experimental measurement but determined mathematically, on the temperature field of the stave body are discussed. The results indicate that much importance should be attached to the two factors during manufacturing of cooling staves as they highly influence cooling capability of cooling stave and hence BF operation.     

无热阻新型钢冷却壁的研制和应用

论述了无热阻和低热阻钢冷却壁研制应用的理论和实践，现有的工作已经证明：钢冷却壁的综合性能显著地优于目前大量应用的球墨铸铁冷却壁，从而有利于促进各型高炉的长寿。     

高炉冷却壁的制备技术及其进展

冷却壁是高炉重要的冷却设备,直接影响高炉炉体的使用寿命.本文综述了国内外冷却壁的制备技术、应用及其发展概况,分析了铸铁冷却壁、钢冷却壁和铜冷却壁的特点,并探讨了高炉冷却壁的未来发展趋势.     

Transient Heat Transfer Analysis of Blast Furnace Cooling Staves

The capability of cooling staves is crucial for a long campaign life of blast furnaces (BF). Transient heat transfer analysis of blast furnace cooling staves made of copper, cast steel, and ductile cast iron are performed. Moreover, the temperature field variations of cooling staves according to different distributions of gas flow temperature are studied. A discussion of cooling staves made of the three different materials is given based on their performance during the transient heat transfer process. The results indicate that copper staves are suited for a long campaign life, as their performance is much better compared to cast steel and ductile cast iron staves especially during unsteady heat transfer. Moreover, the capacity of staves made of cast steel is better than that of ductile cast iron.     

铸钢冷却壁对炉内操作的影响

济钢 4#高炉中修集中安装三段 (84块 )铸钢冷却壁后 ,因铸钢冷却壁冷却强度大 ,易造成炉墙结厚 ,通过采用控制合适的水流量及水温差、相应的装料制度、热制度、送风制度及上下调剂的操作制度 ,达到了高炉高效顺行又长寿的目的     

铸钢冷却壁在济钢高炉的应用

济钢一炼铁厂5座高炉先后在炉腹至炉身下部安装了不同数量的铸钢冷却壁,生产实践表明,铸钢冷却壁热面温度比球墨铸铁冷却壁低,在高炉高热负荷区域采用铸钢冷却壁有利于延长高炉炉体寿命。     

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。     

基于热态实验的冷却壁传热分析

建立了高炉铸钢冷却壁传热数学模型,并通过热态实验验证数学模型,进而根据所建模型对冷却壁的稳态工况进行仿真计算.同时根据计算结果讨论了冷却水管水垢厚度、气隙层厚度对高炉铸钢冷却壁温度场的影响.结果表明:这两个因素对冷却壁的性能都具有很大的影响,在高炉操作和冷却壁的设计制造中必须重视.     

冷却水水垢对冷却壁冷却能力影响的传热学分析

建立了高炉冷却壁冷却与冷却壁体综合传热系数的数学模型，计算表明，钻孔冷却壁的综合传热系数是铸管冷却壁的20多倍，冷却水的水垢对冷却壁的冷却能力有重要影响，这种影响对钻孔冷却壁更加严重，因此，对于长寿高炉来说，水的除垢是非常必要的。     

钢冷却壁的研制及应用

对钢冷却壁的研制及其在鞍钢、济钢等8座高炉上的使用情况进行了总结，生产实践表明，钢冷却壁的综合性能明显优于球墨铸铁冷却壁，有利于高炉的长寿。     

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.     

高炉效益与长炉龄

保尔沃特公司在设计和提供高炉冷却系统方面有着丰富经验。由铸铁冷却壁变成铜冷却壁,特别是炉腹、炉腰和下部炉身及炉缸 ,被看作是冷却壁冷却的必然发展,是确立15至20年炉龄的重要一环 ,以及对高炉无料钟炉顶系列技术进行了介绍。     

铜冷却壁氢脆破坏现象的试验

 铜材氢脆现象是造成高炉铜冷却壁损坏的可能原因之一,但目前并未得到试验证实。模拟高炉工作环境对铜冷却壁材质进行了渗氢保温处理,在实验室条件下重现了高炉铜冷却壁氢脆现象,并采用金相显微观察、扫描电镜观察、氢氧质量分数检测及显微硬度测试等方法对铜冷却壁基体材质的微观形貌、元素质量分数及宏观使用性能等进行了表征。试验结果表明,在铜冷却壁异常工作条件下,将有可能产生铜材氢脆破坏作用;氢脆现象发生后,铜冷却壁内部将产生大量沿晶界分布的孔洞缺陷乃至晶界裂纹,且铜冷却壁宏观使用性能将出现显著下降;在炼铁生产中应严格控制铜冷却壁使用制度,防止氢脆现象发生以延长其寿命,保证高炉安全、稳定生产。     

宝钢3号高炉冷却壁破损机理的热态试验研究

模拟宝钢３号高炉冷却壁的实际工作条件下,建立了国内第一台大型冷却壁热态试验炉。通过测量进行温度,进水速度,炉气温度及热冲击等条件对光面冷却壁热面温度的影响,分析了宝钢３号高炉带凸台冷却壁损坏的主要原因。     

自硬树脂砂技术在球铁冷却壁铸造中的应用

分析了自硬树脂砂的铸造工艺特点。在原有粘土砂铸造工艺基础上,采用先进的自硬树脂砂技术铸造生产冷却壁,优化了木模制作及配砂、造型、浇注等关键工序的工艺参数,使冷却壁的尺寸精度及外观质量大幅提高,满足了高炉使用要求。     

武钢新建3200m3高炉采用的新技术

武钢新建3200m^3高炉采用了烧结矿分级入炉、并罐无料钟炉顶、联合全软水密闭循环冷却系统、砖壁合一薄内衬结构、铜冷却壁、超微孔炭砖、最新改进型高温内燃式热风炉、环保型INBA渣处理装置、完善的出铁场设施、富氧喷煤、轴流旋风除尘器、环缝洗涤塔等一系列新技术。采用了这些新技术，为实现高炉高效、优质、低耗、长寿和环保的新目标打下了坚实的基础。     

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。     

高炉烘炉质量的研究简

 高炉烘炉质量直接影响高炉长寿,通过建立炉缸炉底砖衬传热模型,以1080m3高炉烘炉阶段炉缸炉底温度数据加以验证。分析了烘炉时间、烘炉温度、冷却强度等因素对冷却壁与炭砖间填料温度的影响。结果表明在0. 5m/s冷却水作用下,对于目前普遍采用的最高烘炉温度(600℃),填料最高温度仅为44℃,远低于要求的烘干温度,不能实现较好的烘炉效果。烘炉过程中需要减弱炉缸冷却甚至停水烘炉,适当提高烘炉温度,延长烘炉保温时间;停水烘炉时冷却壁最高温度仅为158℃,远低于铸铁冷却壁的安全工作温度。考虑到烘炉时热风的氧化性气氛,保证陶瓷质耐火材料严密覆盖在炉缸炉底炭砖表面,防止开炉前炭砖氧化烧损。通过插入冷却壁与填料交界面的热电偶温度分析炉缸砖衬的升温及保温,进而判断烘炉效果;并根据高炉固有的砖衬结构及设备参数,制定与高炉相匹配的烘炉制度。     

高炉新型铸铜冷却壁的研制

总结多年研制高炉铸铜冷却壁的成功经验。对自主创新设计的一种新型铸铜冷却壁——扁管形状的铸铜冷却壁的冷却管的结构形式,进行详细的分析。试验结果表明,扁管铸铜冷却壁比圆管铸铜冷却壁的冷却性能更好,同时也能降低产品的制造成本,值得产品制造厂家参考。