椭圆水管冷却壁对流换热与阻力特性研究

采用数值模拟的方法对冷却壁内等周长的椭圆水管管内换热和阻力特性进行研究,通过对椭圆水管内冷却水的进出口压力、速度和温度变化以及单位时间带走热量的讨论,引入综合换热效率,得出椭圆水管管内阻力系数和综合换热效率随短长轴之比的变化规律。计算结果表明:水管越圆,达到相同进口速度需要的压力差越小,冷却水进口速度相同时出口速度缓慢增大,冷却水管的阻力系数不断减小;同时,相同进口速度条件下冷却水的进出口温差越小,冷却水单位时间带走热量增加但幅度很小,椭圆水管内冷却水综合换热效率逐渐提高。从阻力损失和综合换热效率考虑,冷却壁采用等周长的椭圆水管时,短长轴之比在0.4~0.7较合适,且应适当增大进口速度来提高综合换热效率。     

高炉冷却壁冷却水管管形研究

利用数值模拟的方法分析了冷却水管的截面形状与布置方式对冷却壁散热的影响;辅之以水力学试验,分析水管结构的阻力特性.分析结果表明:圆形水管内接方式是适用铸钢冷却壁的最佳方案;铜冷却壁可采用椭圆形水管,水管的长短轴比为0.8的结构能够同时达到提高冷却壁的冷却性能和节约冷却水的目的.研究结果表明:此研究可以为高炉冷却壁及冷却水管的优化提供技术支持.     

大型高炉冷却水系统控制参数分析

选取高冶炼强度且冷却系统运行良好的武钢8号高炉为研究对象,从高炉冷却水系统参数控制的角度,统计了包括冷却水流量、进水温度和水温差在内的冷却水控制参数的变化情况及其与高炉技术指标之间的关系,分析了8号高炉冷却水参数最佳的控制范围及其开炉以来冷却壁未破损的原因。结果表明,水系统总水温差最佳控制范围为5.0~6.5℃,冷却壁水温差最佳控制范围为4.0~5.5℃,冷却壁水温差设计的最佳控制范围及其最大设计值偏低。8号高炉水温差实际控制范围与分析得到的最佳范围基本一致,且冷却壁水温差没有长时间处于连续大于极限设计值的情况,这是8号高炉开炉以来冷却水管一直未破损的重要原因。     

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.     

温差自力式调节阀在攀钢高炉冷却系统的应用

温差自力式调节阀在攀钢3号高炉铸铁冷却壁系统试验取得成功之后，被应用到攀钢1号高炉铜冷却壁系统中，以实现铜冷却壁冷却水量的自动调节，保护冷却壁，提高冷却水冷却能力的利用率。目前，1号高炉铜冷却壁温差自力式调节阀运行正常，已取得初步效果。     

合金化管铸铁冷却壁内冷却水管的变形研究

根据合金化管铸铁冷却壁热态试验数据确定了合金化管铸铁冷却壁温度场数值模拟的边界条件,利用ANSYS软件、采用热-结构耦合的方法计算了高温状态下合金化管铸铁冷却壁内钢质冷却水管的变形,分析了气隙层和水管热变形对合金化管铸铁冷却壁寿命的影响,得出保证合金化管铸铁冷却壁长寿的最佳气隙层厚度和相应的最佳使用热负荷.     

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.     

冷却水流量对大直径棒材冷却效果的影响规律

利用有限元耦合场数值模拟计算方法,对大直径棒材穿水冷却过程进行了三维非稳态数值模拟,研究了冷却水流量对冷却效果的影响规律,并分析了决定冷却水流量的两个因素——冷却器入口截面积及冷却水流流速对冷却效果的影响程度.模拟结果表明:当流量相对较小时,流量的改变对冷却效果的影响较大;当流量增大到一定值后,随着流量的继续增大,对冷却效果的影响逐渐减小;冷却水流流速对冷却效果的影响程度大于冷却器入口截面积.     

薄形铜冷却壁的热态实验分析

为了减少高炉冷却壁的铜消耗量,降低单个铜冷却壁的价格,在保证高炉冷却效果的基础上,开发了一种薄型的铜冷却壁.为了测定该薄形铜冷却壁的冷却性能,设计了热态实验进行模拟实验.在未挂渣的情况下,当炉温为1200℃时,冷却壁冷面和热面的平均温度分别为72℃和135℃.当有热冲击的情况下,冷却壁冷面和热面的温度差变化不大.加快流速对降低冷却壁温度影响不大.当热面挂渣时,冷却壁的热流密度急剧降低,而且冷却壁热面温度随炉温变化很小.经过热态实验,薄型铜冷却壁的温度分布和热流密度基本符合高炉实际生产要求.     

Long Campaign of BF with Overheating-Free Cooling Stave

NowmostofBF (BlastFurnace)operatorsbe lievethatcampaignlifeofBFisnotmainlydeter minedbyrefractorylining ,butbycoolingap paratus[1] .Therefractoryliningcanbewornoutwithinfewyears .Ifthecoolingapparatuscankeepalongtime ,andthefrozenironandslagskullcanre newitselfandstandforever ,itbecomespermanentlining .ItissurethattheBFoperationcanbeinanunstablestate ,todaytheskullmeltsdown ,butto morrowitcanbefrozenagain ,i e .,anewlayerofliningisformed .Asforthecoolingapparatus ,ifthehotsurfacetemperatur…     

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.     

利用高炉烘炉消除冷却壁铸造内应力的新工艺研究与工业应用

为消除高炉冷却壁铸造内应力对壁体工作的破坏性影响，提出了利用高炉烘炉过程来实现既烘干水分保护耐材，同时又消除内应力的新思路。采用与马钢1号高炉第5代炉役铸钢冷却壁相同的实验冷却壁，使用8种处理工艺，力学性能及X射线应力测试、金相微观组织分析等方法，在实验室进行了系列热态模拟实验。取得的优化工艺条件在1号高炉烘炉中进行了工业应用。结果表明，新烘炉工艺可使ZG冷却壁内应力由出厂铸态的212N／mm^2消除到5．8N／mm^2。有效消除率达97％以上，壁体的力学性能也得到明显提高。     

高炉冷却水自动检漏系统研究

根据炉顶煤气中Ｈ２含量和冷却壁进出口水温差的变化规律,设计出高炉冷却水自动检漏系统,并应用于本钢５号高炉,取得了较好的效果。     

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     

2500 m3新2号高炉长寿烘炉新工艺

为消除高炉冷却壁铸造内应力对壁体工作的破坏性影响,对马钢2 500 m3新2号高炉实施了利用高炉烘炉过程来实现既烘干水分保护耐材,同时又消除内应力的工业应用.采用与工业高炉同材质、同制作工艺的铜、灰铁和球铁实验冷却壁,使用力学性能及X射线应力测试、金相微观组织分析等方法,在实验室进行了系列热态模拟实验,取得的优化工艺条件在2号高炉烘炉过程中应用.结果表明,有效消除铸铁冷却壁内应力平均达93%以上,同时壁体的力学性能平均提高12%以上.     

武钢1号高炉薄炉衬操作技术

武钢1号高炉大修改造时，在炉腹以上部位采用了砖壁合一的薄炉衬技术，高炉操作有一定的特殊性。在近1年的生产中，武钢对薄炉衬的操作技术进行了探索，取得了以下几点经验：严格控制冷却壁的进水温度和进水量，采用加长风口，维持合理的高炉操作炉型；加强高炉操作管理，维持高炉顺行；炉墙结厚时，可以采用减轻焦炭负荷、提高冷却壁进水温度、改变装料制度疏松边缘等方法处理。     

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.