钢包底温度场和应力场数值模拟

钢包是连铸生产线上的重要设备，其内衬的热应力是影响钢包寿命的主要因素。本文运用有限单元法，对钢包底的温度场和应力场进行了数值模拟。计算结果表明，新包预热后仍处于吸热状态，经数次热循环后才达到“准稳态”；包底工作层应力值在预热完成后，钢水注入瞬时达到最大；包底工作层热面靠近包壁处的应力比靠近中心部位高，可在靠近包壁处增设保温装置降低该处应力。     

新型钢包整体温度场和应力场三维数值模拟

针对新型300t钢包,采用三维有限元数值模拟的方法研究了包壳的整体温度场分布。重点研究了包壳外表面高度方向、桶体与包底连接环焊缝处的温度分布以及钢包一些辅助结构对包壳温度场的影响,从而掌握钢包包壳温度场的分布规律,为新型钢包的日常维护以及如何延长钢包的使用寿命等方面的工作提供一定的依据。     

武钢三炼钢开发延长钢包寿命项目

武钢三炼钢厂开展技术攻关,钢包寿命延长一倍以上。近日,相关科技项目《耐火材料内衬和构件的热机械应力研究与应用》荣获湖北省科技进步一等奖。钢包是装钢水的大型容器,在储存转运钢水及担当精炼炉的过程中发挥着重要作用。目前,武钢三炼钢拥有钢包30个,一部分处于生产状态,一部分处在修砌或烘烤过程中。近年来,随着产能大幅增加,节奏日趋紧张,生产周转对钢包使用寿命提出了更高要求。该厂积极开展攻关,认真研究钢包内衬在不同运行阶段下的温度场和应力场分布状况,有针对性地改进钢包砌筑方式、砌筑材料和砌筑工艺,使钢包性能提高,寿命由原来的90多次延长到225次。据统计,目前武钢三炼钢厂年产钢2万多炉,应用该技术,每年可少砌筑钢包100多个,节省砌筑时间200余天,降低耐火材料费用3000多万元。     

预热温度对钢包盛钢时的内衬温度及应力影响

为了确定合适的钢包烘烤预热温度,以某钢厂90t整体铝镁浇注料钢包为原型进行数值模拟,利用有限元分析软件ANSYS,采用间接耦合法进行计算,得出了不同烘烤预热温度工况下,钢包盛钢时的内衬温度变化及应力分布。结果表明:提高钢包预热温度可以降低钢包内衬的温升及钢液温降幅度,减小钢包内衬的温度梯度,减少内衬材料受热应力所引起的热震破坏,从而延长钢包使用寿命。综合考虑钢包内衬水分排除、节能及热应力分布等因素,钢包预热温度取1 173~1 273K最佳;钢包底部的烘烤预热温度应提高到1 373K。     

特大型钢包烘烤过程包壳表面温度场研究

针对新型300 t钢包,采用现场测试和三维有限元数值模拟对烘烤阶段包壳表面的温度场进行了研究,有限元计算结果与现场测试数据吻合较好,所采用数值模型可靠准确地反映了实际情况.现场测试结果表明,钢包在烘烤阶段,包口处的包壳表面温度最高,其余部位温度相差不大.钢包烘烤10 h后投入运行,包壳表面的温度持续上升,仍处于蓄热状态.通过数值模拟得到新型钢包要经过30 h的烘烤才能达到稳态,烘包过程进行15 h后,包壳表面温升速率降低到小于5 ℃/h.     

186KA直角摇篮式铝电解槽船形化改造工艺技术

前言preface从我国电解铝工业的发展来看,电解槽寿命的长短直接影响企业的生产成本和经济效益。铝电解槽槽壳是阴极结构的重要组成部分,它与电解槽寿命、操作技术条件及生产成本有着密切的联系。槽壳的设计原则是在使用温度范围内、在内衬最大应力作用下,保证其变形始终处在弹性范围内。除了考虑温度和应力外,还应考虑槽壳长时间在应力作用下的蠕变。近年来,槽壳的发展趋势是,通过优化设计、增大钢板强度和加强支护等手段,增槽壳强度,保证阴极内衬始终处于压应力状态,以满足铝电解使用要求。     

特钢事业部六十吨钢包成功使用纳米保温材料

正钢包是炼钢冶炼炉和连铸机之间的主要衔接设备,对连铸顺行起着重要的作用。钢包的保温性能直接影响着冶炼炉出钢温度、铸坯质量、包壁散热、钢包内衬使用寿命以及生产成本等。钢包保温层主要采用轻质浇注料(包括轻质砖)、纤维隔热板和纳米绝热板三种材料进行保温,纳米绝热板作为新型保温材料,可以使钢壳温度降低50℃左右。到目前为止,采用纳米绝热板后保温效果最好,纳米绝热板也被认为是保温材料的极品。纳米绝热材料在钢包     

我国钢包新材料的展望

针对我国钢包耐火材料的使用现状，系统阐述钢包内衬材料的原料组成设计、生产工艺要点、性能及存在问题，结合我国国情，提出了能适应时代发展要求的新型优质钢包内衬材料的设想。     

钢包及中间包的保温性能

钢包及中间包的保温是炼钢工艺中研究的重要课题之一.根据蓝晶石和硅线石等原料的高温转变特性,采用经特殊工艺制成的新型隔热保温材料,并用特殊的结构形式来改善钢包包衬结构.通过模拟钢包和中间包的实验研究,在保证钢水温度的情况下,有效地降低了出钢温度、延长了包衬寿命,并获得了较好的经济效益.     

炼钢工艺制度对180t钢包内衬寿命的影响

分析了出钢温度、钢包渣特性、精炼率与精炼时间、造渣材料和生产组织等炼钢工艺制度对天津天铁冶金集团热轧板有限公司180 t钢包内衬寿命的影响,对提高钢包内衬寿命、降低耐火材料消耗具有指导性意义。     

基于传热反问题的钢包热状态跟踪模拟

现代化高效连续炼钢的关键是钢水温度控制,钢包热状态是钢包周转过程中钢水温降的重要影响因素,因而烘烤结束时的钢包热状态至关重要.由于钢包内部温度较高,生产场地布局复杂,电子原件的使用寿命较短等原因,传统的实测法和数值模拟等方法都无法实现包衬内部实时接触式测温.针对上述情况,文章运用有限差分法正向求解包衬温度场,再建立非稳态的钢包传热一维数学模型,采用Fluent软件模拟火焰温度场,用传热反问题研究方法以钢包易测量的包壳温度为已知条件,对包衬温度分布进行数学反演,并通过计算机C#语言对210t钢包烘烤过程进行智能化模拟追踪,编写了烘烤过程的温度场实时监控软件,为钢包调度和编制合理的烘烤制度提供了一个切实可行的新方法.      

Transient flow and heat transfer in a steelmaking ladle during the holding period

Transient, turbulent flow and heat transfer in a ladle during the holding period are numerically investigated. The ladle refractories including the working lining, safety lining, insulation layer, and steel shell have been simultaneously taken into account. No assumptions are made for the heat transfer between the liquid steel and the inside ladle walls. Both the initial ladle heating and the heat loss from the slag surface are changed to examine their effect on thermal stratification in molten steel. A simplified model for the heat loss from the molten steel to the refractory is proposed. Correlations for the history of mean steel temperature, thermal stratification, and heat loss rate are obtained, which can be easily applied for industrial operations. Predictions are compared with experimental data in an industrial ladle and a pilot plant ladle, and those from previous studies.     

钢包扩容保温技术的研究

基于微纳米尺度传热学,通过分析纳米绝热材料的结构及其绝热机理,决定用高效复合反射绝热层代替保温砖(或板)。这不仅可以减小钢包永久衬的厚度、增大钢包有效容积,还能提高钢包装钢量和保温效果,有利于避免VD炉溢渣。     

绝热层对钢包热行为的影响

建立了基于有限元法的钢包二维传热模型,运用Ansys软件对钢包在不同绝热层厚度情况下的热状态及保温性能分别进行了模拟计算.有绝热层的钢包可以明显地提高自身的保温性能,且随着绝热层厚度的增加,保温效果愈加突显,但幅度越来越小.与无绝热层的钢包相比,在绝热层厚度达到20 mm时,钢包预热时间缩短约1 h,节约煤气消耗1000 m3,降低钢水温降约6℃.在热饱和阶段,钢包外壁温度平均降低了100℃,包壁散热减小,1h可以节能1255680kJ,折合标准煤43kg.最后利用现场实测数据进行了验证,结果表明模拟结果正确可信.      

冶炼过程钢包温度场和钢水温降的研究

采用有限差分法,建立了钢包的传热物理模型和耐火材料层的温度分布模型,研究炼钢过程中钢包包衬温度场分布和钢水温降的影响.结果表明热态空包每多停留1 min,后续钢水温降增加约0.26℃;空包停留1 h后进行1 h的离线烘烤,后续出钢阶段钢水降温约12℃;永久层导热系数越小,永久层的温度梯度会越大,隔热效果会越好,工作层宜...     

钢包钢水温降及其影响因素的模拟

通过有限元方法建立了120 t钢包的传热模型,计算分析了钢包在使用过程中的传热行为,研究了钢包内衬及厚度对钢水温降的影响.结果表明:使用导热系数较低的保温材料,在传统钢包内衬中添加绝热层能显著提高钢包的保温效果,减低钢水温降速率;改变工作衬厚度对钢水温降速率的影响较小.