铜冷却壁在湘钢1号高炉的应用

湘钢1号高炉铜冷却壁水管出现大量破损,其原因主要是剪切应力大、铜冷却壁承受热负荷波动大、炉腹角偏大,以及"氢病"的影响。从工艺控制、在线维护、设备改造多方面提出了冷却系统的维护措施,即在线养护、穿管恢复冷却、安装铜冷却柱、硬质压入造衬、外部喷水冷却、提高水量和水速、调整生产操作制度。认为在铜冷却壁的使用过程中,控制热负荷的稳定和渣皮的厚度是铜冷却壁正常工作的关键。     

新型冷却结构在1080m~3高炉上的应用

针对炉体高热负荷区域,基于铜冷却壁的优良性能,开发了一种炉体新型冷却结构,即在炉体高热负荷区采用铸铁冷却壁热面镶嵌铜冷却条。这种炉体新型冷却结构在1080m~3等多座高炉上应用效果表明,新型冷却结构具备冷却强度大、有利于渣皮稳定的特点,能够有效解决炉体高热负荷区域冷却设备损坏的问题,投资相对于铜冷却壁大幅降低,是一种经济而实用的新技术。     

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。     

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.     

武钢铜冷却壁高炉炉墙结厚原因分析

对铜冷却壁在武钢大型高炉的应用情况进行了阐述。选取8号高炉为代表，对武钢铜冷却壁高炉炉墙结厚的过程进行跟踪分析，找出炉墙结厚的原因，并提出防止炉墙结厚、维护铜冷却壁高炉操作炉型的对策措施。边缘气流长期不足、操作制度未能适应入炉料结构变化、渣皮脱落后操作不合理是武钢铜冷却壁高炉炉墙结厚的主要原因。须通过十字测温和炉身热负荷管理办法，控制适宜的边缘气流，入炉料结构发生变化后要进行针对性调整，渣皮脱落后的煤气流控制要遵循疏通中心引导边缘的原则，才能从根源上消除铜冷却壁炉墙结厚现象，保持铜冷却壁高炉良好的操作炉型。     

高炉铜冷却壁的设计及应用探讨

对高炉铜冷却壁的设计及应用进行了探讨，如：铜冷却壁冷却系统的最大热负荷能力，铜冷却壁应用的部位，铜冷却壁冷却水质的选择，铜冷却壁炉衬结构的特点以及铜冷却壁的制造要求等。     

梅钢4号高炉铜冷却壁破损原因及改造

梅钢4号高炉投产5年后,铜冷却壁出现变形、管根拉裂、热壁磨穿等问题,并呈逐年加重的趋势。提出了铜冷却壁改造方案,为避免冷却壁过长,变形量大造成管根拉裂,将S1、S2二段冷却壁改为S1-1、S1-2、S2三段冷却壁,冷却壁壁体厚度125 mm,燕尾槽深度40mm,并将铜冷却壁内水通道由原花生形状设计改为双孔直管形状设计。铜冷却壁改造方案中修实施后,4号高炉热负荷平稳,各项技术经济指标得到优化。     

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。     

高炉铜冷却壁设计优化之管见

针对铜冷却壁的损坏特征,就铜冷却壁的设计优化进行了探讨。铜冷却壁破损主要是热面磨损,并且具有明显的区域性(绝大部分是炉腹和炉腰交界位置),除了应从高炉设计、安装、操作维护等进行相应优化外,关键应该同步对铜冷却壁设计结构进行优化,如采用铜冷却壁热面镶嵌钢砖设计,既能提高铜冷却壁的耐磨性和挂渣能力,又能分割和支撑渣皮,以降低渣皮脱落对炉况影响。     

基于铜冷却壁传热模型的高炉气流控制

对铜冷却壁的传热特性及高炉气流控制进行了阐述。针对当前高炉铜冷却壁寿命不理想和操作炉型不稳定,炉况波动大的现状,对铜冷却壁在有镶砖和无镶砖条件下的传热特性进行了阐述,并探讨了铜冷却壁高炉的气流控制问题。认为,在有镶砖的情况下,铜冷却壁不会出现温度过热,热冲击小、渣皮稳定性好,延长高炉铜冷却壁寿命的关键在于延长镶砖的寿命;控制好边沿气流强度,防止渣皮频繁脱落并减小热震,可延长镶砖的寿命;控制边沿气流可用铜冷却壁的温度来判断,以高于供水温度5~10℃,低于60~70℃为宜。     

冷却水管表面合金化球墨铸铁冷却壁的热态实验研究

为了满足高炉长寿的需要,开发了一种具有高冷却性能的铸铁冷却壁。热态实验结果表明,这种铸铁冷却壁的冷却能力明显大于普通铸铁冷却壁,能够承受100kW／m^2的热流密度。由于该种冷却壁具备冷却能力大、造价低等优点,因此有着很好的工业应用前景。研究认为,在炉腹及炉身下部高热负荷区使用铜冷却壁,炉身中、上部正常热负荷区使用冷却水管表面合金化铸铁冷却壁,可以实现炉腹、炉腰冷却壁寿命与其他部位冷却壁寿命同步的高炉长寿目标。     

高炉铜冷却壁渣皮生长传热分析

建立了高炉铜冷却壁非稳态传热分析模型,利用ANSYS单元生死技术模拟了冷却壁表面的渣皮再生行为,分析了渣皮脱落后的生长规律及壁体温度和热负荷的变化过程。结果表明,渣皮生长遵循幂函数规律。经过计算,渣皮脱落0.9 min时铜壁测量点温度达到最高值59℃,经过23.5 min趋于稳定。铜冷却壁承受的最高热负荷为107.8 kW/m2,热面最高温度达到123℃。     

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.     

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。     

高炉炉体合理冷却结构探析

简要分析了铸铁冷却壁、铜冷却壁、板壁结合冷却结构等几种常见的高炉炉体冷却结构存在的问题,阐明了铜钢复合冷却壁、微型冷却器、组合式冷却壁等炉体冷却结构的性能特点。认为高炉炉体合理的冷却结构,需要同时具备充足的冷却能力和良好的机械性能,应该是既无过热又无过冷,能够形成稳定的渣皮,对冷却设备本体实现保护,以降低冷却设备的热负荷,减少炉料的机械磨损和有害元素的侵蚀。     

邯钢西区1号高炉铜冷却壁长寿管理经验

邯钢西区1号高炉投产至今已生产9年多,铜冷却壁没有损坏一块。从铜冷却壁的日常维护管理、高炉原燃料管理、气流调剂控制及设备管理等方面,对铜冷却壁长寿管理经验进行了总结。认为避免铜冷却壁表面渣皮长时间地频繁脱落、保证高炉炉况长周期的稳定顺行、避免因设备原因造成高炉大减风或无计划休风、保证冷却系统水压和水量合理稳定,均有利于高炉铜冷却壁的长寿。     

高炉铜冷却壁损坏的原因及解决对策

结合铜冷却壁热面损坏的考察情况,对目前铜冷却壁的损坏原因及解决对策进行了详细阐述。重点分析了渣皮脱落导致的机械磨损及"氢病"对铜冷却壁寿命的影响,认为由于炉况不稳定导致的渣皮频繁脱落是造成铜冷却壁机械磨损的主要原因,"氢病"导致的铜冷却壁的膨胀加速了铜冷却壁的磨损。为延长铜冷却壁的寿命,提出了如下对策:在铜冷却壁热面设置凸台,严格控制铜冷却壁本体铜料的含氧量,改进高炉内型设计,保证高炉冷却系统设计的可靠,避免采用过度发展边沿气流的操作方针。     

高炉冷却水热负荷在线监测系统的应用

高炉冷却水热负荷在线监测系统主要是针对红1 350m~3高炉风口中套、风口小套、冷却壁等重点部位的冷却水流量、温度进行监测。通过水温差、流量差等情况分析冷却壁、中小套的性能情况,通过数据分析判断设备的状况,在有可靠冷却面积数据的情况下可进行热流强度计算及分析,达到检漏维护和指导高炉生产操作的目的。     

3BF控制冷却壁热负荷的实践

控制合适的高炉冷却壁热负荷对高炉操作和长寿起着至关重要的作用.介绍宝钢3BF控制冷却壁热负荷所采取的多项措施.     

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.