变渣皮厚度条件下铜冷却壁应力分布规律及挂渣稳定性

根据热弹性力学理论,建立了渣皮厚度可变的铜冷却壁热-力耦合应力场分布计算模型,从铜冷却壁本体和炉渣-镶砖界面应力分布的角度分析了煤气温度、冷却制度、镶砖材质和炉渣性质等因素对铜冷却壁寿命及挂渣稳定性的影响规律.计算结果表明:煤气温度的升高使铜冷却壁本体应力线性升高,同时挂渣稳定性减弱;铜冷却壁本体应力值及挂渣稳定性均随渣皮厚度增加而呈现先下降后上升的趋势,实际生产中渣皮厚度应维持在30~60 mm之间;冷却水流速的增大会导致铜冷却壁本体应力值小幅上升,但可使挂渣稳定性增强;冷却水温的提升可小幅降低冷却壁本体应力,但会显著降低挂渣稳定性;镶砖热导率的提升和炉渣热膨胀系数的减小均有利于降低铜冷却壁本体应力并增强挂渣稳定性.      

关于如何延长高炉铜冷却壁寿命的探讨

针对当前高炉铜冷却壁过早损坏、炉墙波动大的现状,对铜冷却壁有镶砖和无镶砖条件下的传热特性进行了深入研究,得出了延长高炉铜冷却壁寿命的关键在于延长镶砖寿命这一认识。在此基础上,提出了延长镶砖寿命的措施在于控制适当的边缘气流,以及以铜冷却壁温度为标准的合理控制区间。通过国内外高炉的案例调研,指出了控制冷却壁温度延长铜冷却壁寿命的有效性,最后提出了当镶砖脱落后可及时采取降料面喷涂来延长铜冷却壁寿命的措施。     

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。     

基于ANSYS“生死单元”技术的铜冷却壁挂渣能力计算模型

根据有限元理论,采用ANSYS‘生死单元’技术建立了铜冷却壁挂渣能力计算模型,计算煤气温度、冷却制度、炉渣性质、冷却壁镶砖材质等多种因素对铜冷却壁挂渣能力的影响,得出各因素对铜冷却壁挂渣能力的影响规律.煤气温度的升高将导致铜冷却壁挂渣能力呈指数衰减.冷却制度的改变对铜冷却壁挂渣能力的影响很微弱.炉渣挂渣温度的提升将使冷却壁挂渣能力增强,但渣皮厚度的稳定性较差.随着炉渣导热系数的上升,渣皮厚度均匀增大.镶砖热导率的提升可显著提升燕尾槽位置渣皮厚度.根据计算结果,本文提出了保证铜冷却壁稳定挂渣应遵循的几个原则.      

轻型铜冷却壁的设计及热态性能

 为了满足我国高炉对铜冷却壁的需求，结合铸铜冷却壁热态试验数据、采用数值模拟的方法优化设计出一种价格更低的轻型长寿铜冷却壁。新设计的冷却壁改变了以往的冷却壁设计理念，将冷却通道放置在肋与壁体之间，通道、肋、镶砖平行，整个冷却壁在高炉内水平放置。冷却壁厚度95 mm，比普通铜冷却壁薄，导致高炉内有效使用容积增加，而铜冷却壁费用降低30%。为推广和开发新型铜冷却壁提供了可靠的理论依据。     

结构参数对高炉冷却壁温度场及热应力分布的影响

采用有限元分析软件ANSYS计算并分析了不同结构参数(冷却水管形状和直径、冷却水管间距、冷却壁镶砖厚度及冷却壁壁体厚度)对冷却壁最高温度及热应力分布的影响.结果表明,影响冷却壁最高温度的因素由强到弱依次为:管间距→内径→壁厚→嵌砖厚度→水管形状.     

铜冷却壁的开发研制及其在高炉上的应用

开发研制铜冷却壁来延长高炉使用寿命，使用胡限元素法的数学分析对传统铸铁冷却壁和铸铜冷却壁的热力学特性与机械特性进行了调查研究和分析计算。这些计算结果显示出，铸铜冷却壁的温度低于然笏冷却壁的温度，这是因为相同形状的铸铜却壁的导率热高，而且温度分布均匀，因此，起因于温度差别的铸铜冷却壁的热应力远远低于铸铁冷却壁的热应力。根据冷却壁在高炉中试运行的检验观察，通过铜冷却壁的热流量与通过铸铁冷却壁的热流量大致相同，这是因为冷却壁的表面都有炉渣粘附层保护的结果。尽管铸铜的导热率稍稍低于轧制铜的导热率，但在实用中两者之间没有大的差别。因此，从易于加工制造和经济原因来看，使用铸铜冷却壁更有利。在高煤比的情况下，必然加剧高炉下部的边缘气流，在如此高热负荷环境中，延长高炉寿命的最有效的措施之一，就是使用铸铜冷却壁。     

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.     

涟钢高炉冷却壁破损的原因

对涟钢高炉冷却壁的材质、热面温度、挠度、镶砖材质进行分析,找出涟钢高炉冷却壁频繁破损的原因,认为涟钢最好采用小于1400mm长的镶砖冷却壁,并改进铸铁质量,提高球化率,镶砖材质改为导热性好的炭质材料.     

铸钢冷却壁的热态试验研究和数值计算

在铸钢冷却壁中不同深度不同位置安装了60支热电偶,通过热态试验的方法测试了铸钢冷却壁温度场分布,并首次在铸钢冷却壁上安装了应变片,对其应变分布进行研究,利用ANSYS计算软件对肋的高度和镶砖热导率情况进行了计算.在炉温1100℃无渣皮条件下,铸钢冷却壁热面最高温度在600℃左右,低于铸钢相变温度;冷面中心线部位应变在-500×10-6左右,四周平均应变在-300×10-6左右;对2号水管进行了热阻分析,证实了冷却水管与基体之间熔合充分,不存在气隙;验证了铸钢特殊的屈服现象,在热冲击后应变分布得到明显改善.数值计算结果显示,降低肋的高度后,热面最高温度迅速下降,采用较高热导率的耐火材料后,热面最高温度有所下降,但效果不是十分显著.     

高炉冷却壁传热研究

通过传热计算，讨论了冷却壁厚度、镶砖材质、镶砖面积和厚度及方法对冷却寿命的影响。还对其它因素如冷却水管直径与间距、冷却水流速度与水温、高炉内温度与炉衬厚度等冷却壁寿命影响进行详细计算和比较。     

结构参数对高炉铸钢冷却壁温度及热应力分布的影响

通过采用ANSYS有限元分析软件,计算并分析了高炉冷却壁稳态传热过程及不同结构参数(冷却水管形状及直径、冷却水管间距、冷却壁镶砖厚度、冷却壁壁体的厚度)对冷却壁最高温度及热应力分布的影响。并在此基础上探讨了冷却壁结构的改进方向,为冷却壁结构的优化提供了理论依据。     

高炉铸铜冷却壁的热性能分析

系统分析了高炉用新型埋管式铸铜冷却壁的热态性能及热变形.热态试验结果表明,铸铜冷却壁与轧制铜冷却壁在热态性能上没有大的区别,冷却能力很好,壁体与埋管间没有气隙热阻.以有限元为手段,采用热-结构耦合的方法计算了高温状态下铸铜冷却壁的温度分布、应力和应变,模拟计算结果与热态实测数据基本吻合.计算结果表明,铸铜冷却壁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很快产生裂纹,能满足长寿高炉的要求.     

马钢A高炉中修铜冷却壁破损调查

马钢A高炉中修时对铜冷却壁破损情况进行了调查,发现铜冷却壁整体保持较完好,壁体规整.对破损的铜冷却壁通过取样进行化学成分分析及力学性能分析,结果表明:①已经生产10多年的高炉,铜冷却壁磨损并不严重,最多的平均每年只磨损2.6 mm,最少的平均每年只磨损1 mm;②炉腹区域还有碳化硅镶砖,其铜冷却壁基本没有被侵蚀;③铜冷...     

武钢1号高炉炉腹炉身破损调查

对武钢1号高炉炉腹炉身破损调查进行了分析总结。认为,炉腹冷却壁破损的主要原因在于所采用的球墨铸铁冷却壁性能欠佳,冷却壁镶砖选材和炉腹冷却壁结构设计不够合理;炉腰、炉身采用的铜冷却壁,在高炉生产10年后依旧保存完好,未出现严重的烧损,表明采用的铜冷却壁完全能够满足高炉长寿的要求。     

邯钢6号高炉炉役后期的维护与操作

1 概况 邯钢6号高炉有效容积380m~3,1个铁口,1个渣口,14个风口。采用料车上料,料钟布料。高炉冷却结构情况如下:炉缸为光面冷却壁;炉腹和炉腰为镶砖冷却壁;炉身一、二层也是镶砖冷却壁,但炉身三层和四层为带凸台的镶砖冷却壁。冷却壁材质均为普通铸     

宝钢1号高炉第三代炉体工艺设计

宝钢1号高炉第三代炉体工艺设计主要采用了薄壁高炉,设计内型即为操作内型;炉缸内衬配置热压小块炭砖,炉缸象脚侵蚀区设铜冷却壁,炉腹下部采用三段铜冷却板过渡,炉腹至炉身下部设容易挂渣的镶砖铜冷却壁,冷却采用高压净环水与纯水密闭循环系统相结合,水系统分段串联。     

高炉冷却壁水管防渗碳试验研究

一、前言延长高炉镶砖冷却壁寿命,是延长高炉炉身寿命的重要途径。镶砖冷却壁破损的主要特征是冷却壁筋条严重开裂和高温烧蚀坑。严重的时候将引起冷却壁内部的水管破裂。当冷却壁开裂时,如果水管不破裂,冷     

首钢京唐5500m~3高炉长寿技术的应用

首钢京唐1号高炉为实现一代炉龄25年的长寿目标,使用了一系列先进的长寿技术:选择合理的高炉内型,采用热压小块炭砖结合湿法喷涂造衬工艺的复合炉缸、全炭砖加陶瓷垫炉底以及薄壁炉衬结构,并全部使用优质耐材;炉体冷却系统使用铸铁-铜冷却壁及壁砖合一的镶砖冷却壁结合的炉体全冷却结构和除盐水密闭循环系统;装备了先进的炉体检测系统和专家系统。     

高炉冷却壁和炉衬的三维传热模型

本文给出了计算高炉冷却壁和炉衬温度分布的三维稳态传热模型，该模型可用于分析冷却壁不同结构参数（厚度、水管直径、管间距、镶砖厚度和面积等），和不同材料等因素对温度分布和热流密度的影响，它可为冷却壁的设计和炉衬材料的选择提供重要的理论依据。