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.     

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。     

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.     

高炉铸铁冷却壁极限热负荷的传热分析

通过建立高炉铸铁冷却壁的三维传热模型,应用渣皮熔化迭代方法分析冷却壁温度场,确定不同条件下冷却壁的极限热负荷,讨论了高炉冷却壁的结构和冷却工艺对极限热负荷的影响.结果表明,冷却水速度(2～4m/s)对极限热负荷影响较小,水管与壁体间的气隙降低了铸铁冷却壁冷却能力;冷却水管直径由φ48 mm增加到φ70 mm,可以使极限热负荷提高45%.     

高炉渣皮脱落分析

渣皮脱落是困扰高炉生产问题之一。它使炉墙及冷却壁热面温度急剧升降,产生很大的热震,使炉墙及冷却壁本体产生裂纹或侵蚀。渣皮进入炉缸后,导致炉温波动,甚至严重炉冷。边缘煤气分布较重是渣皮脱落的根本原因。适当发展边缘,能够消除渣皮脱落。     

高炉渣皮厚度的传热分析

通过有限元软件ANSYS建立高炉冷却壁三维传热模型,利用单元生死技术创立渣皮熔化迭代方法,分析稳态下工艺参数对渣皮厚度的影响.分析结果表明:高炉内炉气温度对渣皮厚度的影响最显著,而冷却水水速影响很小;降低冷却壁气隙宽度可以有效改善高温炉气下的挂渣情况;冷却壁上的渣皮厚度与冷却壁热电偶测定点温度及热负荷之间存在明显的对应关系.采用熔化迭代方法建立的数学模型优化了冷却壁传热分析,能够直接计算不同条件下高炉冷却壁上渣皮厚度.     

高炉冷却壁非稳态传热热态实验分析

 冷却壁安全工作是保证高炉长寿的基础。通过设计并建造冷却壁热态实验炉,研究了高炉铸铁冷却壁热面无渣皮和有渣皮时的非稳态传热过程,考察了不同炉气温度条件下冷却壁热电偶温度的变化规律。回归得到了炉气在升温阶段、稳定阶段、降温阶段时冷却壁热电偶温度随时间的变化关系式。计算得出了冷却壁热面在有无渣皮条件下的平均热流强度,回归得出了炉气平均对流换热系数随炉温的变化关系。结果表明,冷却壁热面在有渣皮时热电偶温度的变化速率显著低于无渣皮时的变化速率,冷却壁破损的主要原因是冷却壁温度的反复变化和渣皮的频繁脱落而产生的热应力。     

微型冷却器在宝钢3号高炉的应用

在宝钢３高炉开发了一项新技术－－在冷却壁上安装微型冷却器。安装微型冷却器后,渣皮脱落明显减少,热负荷明显降低并且稳定,冷却壁水管破坏减少,炉况稳定顺序,各项经济技术指标不断提高。     

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。     

冶炼钒钛磁铁矿高炉的铜冷却壁挂渣分析

建立高炉铜冷却壁三维传热模型,利用有限元软件ANSYS进行稳态传热分析,研究了钒钛磁铁矿冶炼时挂渣特点。分析结果表明,由于含钒钛高炉渣铁珠含量高,使渣皮显著增厚导致渣皮稳定性下降。将铜冷却壁热电偶测量点温度控制在60～80℃,可以提高渣皮稳定性,保证铜冷却壁安全工作。在现有工艺条件下,把水速从2.3 m/s降低到1.5 m/s对挂渣影响很小。     

高炉铜冷却壁传热分析

利用自行开发的冷却器计算机软件,计算了铜冷却壁温度场。计算结果表明：铜冷却壁能够有效地降低炉内一侧冷却壁热面温度,使其表面能够迅速凝固一层渣铁壳,从而减小炉墙热量损失和延长冷却器寿命,最终延长高炉寿命。     

铜冷却壁炉墙内型管理传热学反问题模型

铜冷却壁要长期安全地工作，在其热面必须有渣皮覆盖；同时铜冷却壁的高导热能力很可能导致炉墙结瘤，因此，对炉墙监控有利于高炉长寿，同时也是实现长寿和高效的结合点。结合首钢高炉的现场实际情况，采用传热学反问题的方法，开发了铜冷却壁炉墙内型管理模型，对渣皮状况进行跟踪，从而为高炉操作提供依据和条件，有利于避免铜冷却壁裸露、炉墙结瘤等异常发生。     

高炉炉墙热负荷的传热学分析和研究

应用传热学理论计算了冷却器设计参数，炉衬厚度，渣铁凝固层厚度以及对流换热系数对炉墙热负荷的影响。结果表明：高炉炉墙的热负荷与冷却水管直径，冷却水管间距和镶砖的导热系数成正比，与冷却水管距冷却壁热面的距离，镶砖厚度和面积成反林；改变冷却壁的设计参数虽然使炉墙的热负荷增大，但炉墙的热面工作温度却反而降低。这有利于保护炉衬。     

首钢2号高炉铜冷却壁使用的体会

结合首钢2号高炉铜冷却壁使用的经验,重点阐述了铜冷却壁作为一种长寿、高效的冷却设备,铜冷却壁需要其热面的渣皮来实现对自身的保护。而铜冷却壁热面的渣皮对炉内煤气流分布的变化十分敏感,因此,稳定煤气流分布,实现渣皮的稳定,是铜冷却壁高炉稳定、顺行的关键。     

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.      

高炉铜冷却壁温度场数值模拟及其挂渣分析

针对高炉炉墙结构复杂,铜冷却壁热面工况难以直接检测的问题,采用有限元分析技术,建立高炉炉腰下部区域炉墙三维稳态传热模型,并对不同工况下炉墙温度场分布进行仿真。通过结合仿真结果和现场可检测数据,不断修正热面边界条件,推算出铜冷却壁热面挂渣厚度,为高炉操作提供必要的信息和可靠的指导。