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。     

Experimental and operational thermal studies on blast furnace cast steel staves

Abstract

The operating conditions of cast steel staves at Masteel blast furnace have been simulated to generate the temperature distribution under different operating conditions. The influence of the temperature and velocity of cooling water as well as the gas temperature of blast furnace on the temperature distribution of the cast steel stave was obtained. The main cause of stave damage is discussed. The result shows that cast steel staves possess better heat transfer ability and a lower temperature distribution field than nodular cast iron staves, but their performance is much less satisfactory than that of copper staves.     

高炉风口以上冷却壁的选择

 高炉内部不同区域的环境存在差异,确定不同冷却壁在高炉内的合适安装位置,以延长冷却壁寿命,同时达到高炉长寿的目的,仍是设计师们应考虑的问题。以高炉炉内温度场为基础,从材料的导热性能、抗热冲击性能和耐磨性能3方面进行分析,提出了风口以上不同区域冷却壁的设计要求,并根据设计要求探讨了铜冷却壁和铸铁冷却壁的布置方式。研究结果表明,炉身中、上部应采用球墨铸铁冷却壁,炉腰、炉腹及炉身下部应采用铜冷却壁。     

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。     

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。     

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     

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.     

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。     

现代大高炉薄壁内衬技术

内衬对延长高炉寿命的作用是有限的,传统的冷却结构及内衬结构不能满足现代高炉长寿的要求,长寿应从热平衡原理出发,形成稳定的渣皮才是延长高炉寿命最有效的方法,砖壁合一、薄壁内衬结构作为一项新技术,配合以软水密闭循环冷却技术和钢冷却壁技术,可显著延长高炉寿命,是现代大高炉发展的主流趋势。     

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.     

高炉炉缸长寿与事故处理

 延长高炉寿命、提高单炉产量、降低燃料比是推动当代炼铁技术进步的主要动力。高炉使用铜冷却壁后,高炉寿命的限制性环节逐渐从炉身下部、炉腰、炉腹等高热负荷区域转向炉缸。通过对炉缸温度场、流场以及灌浆过程应力分布的模拟,系统研究了近年来国内外连续发生的多起炉缸炉底烧穿事故,结果表明：铁口两侧下方300~500mm是铁水冲刷最严重的部位;炉缸结构不合理、冷却系统不匹配、耐火材料质量差以及炉缸监测缺失是影响炉缸寿命的主要因素;减小灌浆压力及灌浆面积有利于减小砖衬热面的应力。此外对炉缸烧穿后的挖补给出了操作指导。     

首钢高炉长寿的实践

从高炉长寿的制约因素出发,总结了首钢高炉长寿的日常及强化维护措施,通过对炉缸工作状态控制、煤气分布控制、操作炉型管理、炉前作业、看水作业等日常维护措施与含钛料护炉、喷补造衬、硬质料压入、冷却壁更换等强化维护措施,较好的解决了高炉长寿与强化冶炼的矛盾。     

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。     

Realizing BF Long Campaign Life and Stable Running by Burden Distribution Adjustment

Adjusting Burden distribution is one of the most important and effective operations. In terms of fixed equipment, charging materials and blowing regulation, the inner gas flow utilization could be improved by adjusting the burden distribution to achieve a well‐state skull, good blast furnace (BF) performance and long campaign life. The No.1 BF (the effective volume is 3200 m³) was equipped with a bell‐less top, cast iron cooling staves in the hearth and copper cooling plates from the belly to the lower shaft respectively. Although the satisfied indexes have been reached since blow on, the fluctuation caused by the skull dropping off happened several times. This resulted in the lining temperatures varying greatly, the coke ratio increasing and the product quality deteriorating. It is considered the main reason for the operation regulation not matching the varied conditions with deteriorating materials and continuous lower temperatures of hot metal etc. A type of effective charging mode is introduced in the paper to complete the BF long‐term stable running and long operation.     

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。     

2500m3高炉炉身第9段冷却壁破损原因分析

根据2500m3高炉炉身第9段球墨铸铁冷却壁解剖结果和ABAQUS有限元分析软件热应力计算结果,分析了第9段冷却壁破损的原因。炉身第9段冷却壁破损严重主要是由冷却壁热应力引起的。冷却壁的抗拉强度、伸长率和组织形态不达标,造成冷却壁更易发生断裂。冷却水管内表面因铸造过程中的氧化和冷却水中溶解氧的腐蚀而产生的锈层,也阻碍了冷却系统的传热。     

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。     

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。