长寿高炉炉缸和炉底温度场数学模型及数值模拟

高炉炉缸和炉底的寿命是影响高炉长寿的关键因素之一。实现高炉炉缸、炉底与高炉寿命同步的措施之一就是在高炉炉缸和炉底冻结一层渣铁壳。要想冻结渣铁壳,在高炉设计时应将1150℃等温线推离炉缸和炉底热面,这就需要计算高炉炉缸和炉底的温度场。为此讨论了目前应用于高炉炉缸和炉底温度场的一些数学模型,并在此基础上开发了通用的炉缸、炉底温度场计算软件。     

长寿高炉炉底传热学分析

 高炉侵蚀归根结底是动量传输、热量传输和质量传输这三传的问题。如果炉底热面凝结一层渣铁壳,将有利于高炉长寿。目前,虽然已经有了许多数值求解三维导热微分方程的软件,但对于设计人员来说,快速评估所设计炉底热面能否形成渣铁壳有重要意义。笔者利用一维温度场分析(热阻分析)方法,通过炉底各层对冷却水冷却能力及1 150 ℃等温线的影响,估测渣铁壳的形成。最终得到影响炉底侵蚀的限制性环节,为优化高炉炉底结构设计,提高高炉寿命奠定理论基础。     

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。     

太钢新建4350 m~3高炉长寿炉缸炉底研究

以太钢新建4 350m3高炉为例,论述了为实现高炉炉缸炉底的长寿,从高炉的设计、选材和砌筑等方面采取的一系列措施。炉缸设计采用"传热法",炉底设计采用"隔热法",炉缸炉底整体设计采用了"扬冷避热梯度布砖法"。炉缸选材使用优质高导热系数的碳砖,为了克服冷却壁与碳砖之间捣打料带来较大热阻,砌筑过程中碳砖采用顶砌冷却壁方式,并且严格控制砖衬宽度;炉壳与冷却壁采用分段灌浆。通过建立炉缸炉底传热数学模型,进一步表明了该高炉炉缸炉底优良的性能,投产后1 150℃等温线位于炉缸砖衬热面附近,有利于渣铁壳的形成;同时碳砖内部温度普遍低于750℃,温度梯度较小,碳砖脆化及热应力对砖衬的破坏作用较轻,为日后实现长寿炉缸炉底创造了必要的条件。     

武钢高炉炉缸长寿设计探讨

结合武钢6座高炉炉缸长寿实践,围绕炉缸设计与选材、炉缸冷却壁、死铁层深度及炉缸监控等方面对高炉炉缸长寿设计进行了探讨。认为延长炉缸寿命的核心在于强化炉缸的传热能力,促进炉缸自保护渣铁壳的形成;炉缸死铁层不宜过深,应保证炉缸炉底整体侵蚀缓慢,从而最大限度延长炉缸寿命。武钢高炉采用水温差计算热流强度,炉缸测温热电偶数据和炉壳定期测温等综合手段监控炉缸服役状况,保障了炉缸长寿目标的实现,预计武钢6座高炉炉缸寿命均可达到20年以上。     

鞍钢铜冷却壁高炉操作炉型管理模型开发与应用

对鞍钢铜冷却壁高炉操作管理模型的建立方法进行了阐述,并对在2号高炉上的实践进行了总结.根据经验知识和实验室热态模拟实验结果,利用传热模型反推计算,建立铜冷却壁高炉操作炉型管理模型,可对铜冷却壁热面渣皮厚度进行实时计算,实现操作炉型管理.鞍钢2号高炉应用结果表明,铜冷却壁操作管理模型可对渣皮脱落部位、炉腰和炉身下部铜冷却壁热面温度和渣皮厚度变化趋势进行判断,提示操作人员及时采取措施,控制渣皮厚度适宜并保持稳定,减少铜冷却壁区域热损失,并保证高炉操作炉型合理.     

冶金学名词英汉对照

炉况顺行焦炭负荷软熔带渣比上部犤炉料犦调节下部犤鼓风犦调节高炉作业率休风率高炉寿命悬料崩料沟流结瘤炉缸冻结开炉停炉积铁炉型炉喉炉身炉腰炉腹炉缸炉底炉腹角炉身角有效容积工作容积铁口渣口风口窥视孔风口水套渣口水套风口弯头热风围管堵渣机泥炮开铁口机铁水铁[水]罐鱼雷车主铁沟出铁场铁沟渣沟渣罐撇渣器冷却水箱冷却壁汽化冷却热风炉燃烧室燃烧器热风阀furnaceconditionsmoothrunningcokeload,oretocokeratiocohesivezone,softeningzoneslagtoironratio,slagratioburdenconditioningblastconditioningoperatingrateofblastfurnac…     

邢钢4号高炉长寿措施

邢钢4号高炉(300m~3)设有12个风口,1个铁口,2个渣口,1990年6月12日投产。该高炉炉底、炉缸采用高铝砖,炉腹及以上内衬采用粘土砖,并用新型磷酸泥浆砌筑;炉体冷却系统包括7层冷却壁和3层支梁式水箱,其中炉底、炉缸部位为3层光面冷却壁,炉腹至炉腰中段为2层支梁式水箱,炉腰、炉身下部为2层勾头型横贯式镶砖冷却壁,炉     

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。     

正常炉况下炉衬和冷却板稳态温度场的研究

鞍钢新1号3200m^3高炉采用冷却板作为冷却设备,优化冷却板材质及结构是高炉长寿的基础。优化的目的就是尽可能降低冷却板前端温度,保证凝结一层渣铁壳。建立了冷却板及炉衬三维稳态温度场数学模型,开发了冷却板及炉衬温度场计算软件,研究了冷却板材质导热系数、壁厚、冷却水流速等参数对温度场变化的影响,从而为冷却板的设计和制造奠定了基础。     

Critical Heat Flux of Blast Furnace Hearth in China

The critical heat flux surveys of thirteen Chinese blast furnaces were carried out.The mathematical model of hearth bottom was established and the temperature field was simulated by utilizing the method of inverse problem based on the collected parameters and temperature data.The critical heat flux and dangerous critical heat flux of hearth were defined and analyzed as well as the initial and investigative critical heat flux of hearth,and the influences of thermal conductivity and residual thickness of carbon bricks on critical heat flux were discussed.The relationships between critical heat flux of stave and hearth bricks were also compared.It is found that the dangerous critical heat flux of these blast furnaces ranged from 9.38 to 57kW/m2.Therefore,there was no uniform critical heat flux of hearth due to the structure design,refractory materials selection,construction quality of hearth and other factors.The heat flux should be lower than the critical heat flux with corresponding thickness of carbon bricks to control the erosion of hearth.The critical heat flux of stave would be much lower than that of hearth bricks with the air gap.However,the critical heat flux of stave should be higher than that of hearth bricks when gas existed between furnace shell and staves.     

武钢7号高炉炉底、炉缸用炭素捣打料和炭素胶泥选择试验研究

针对武钢7号高炉炉缸采用铸铜冷却壁新技术及高炉本体设计寿命20年的要求,对高炉炉底、炉缸用炭素捣打料和炭素胶泥进行了详细的选择试验,确定了高炉用炭素捣打料和炭素胶泥的技术要求。     

马钢1号2500m3高炉炉役后期操作

针对马钢1号2500m^3高炉2号铁口区域炉缸冷却壁水温差出现异常升高现象，采取了“以炉缸侵蚀模型为预警参数，以不定期开、堵风口为主要手段，加强铁口维护保持稳定的泥包并配合铁口压入含钛精粉炮泥进行局部修复”的护炉制度，逐步将炉缸水温差降至正常范围，保证了高炉最大限度地发挥产能，达到了护炉保产的目标。     

济源钢厂2号高炉设计特点及实践

济源钢厂2号高炉设计采用了一系列的先进设备和技术,如串罐式无料钟炉顶、薄壁内衬、炭砖+陶瓷杯式炉底炉缸结构、软水密闭循环冷却系统、关键部位采用铜冷却壁、炉前除尘等。高炉投产运行5年来,炉况稳定顺行,各项指标均优于设计指标,平均利用系数在3.3t/(m~3·d)以上,达到同类型高炉的先进水平。同时炉底陶瓷垫保存较好,杯垫下一层碳砖中心温度控制在600℃以内;炉底、炉缸侵蚀小,高炉冷却系统稳定,设计合理,生产实践取得良好效果。     

有害元素对红钢3号高炉炉缸侵蚀的影响

近年红钢3号高炉(1 350m3)的有害元素负荷升高。为了确定炉缸侵蚀速度与有害元素入炉量的关系,应用热传导微分方程,建立了炉缸炉底二维传热模型,利用Matlab软件计算得到近2年1 150℃的炉缸侵蚀线分布。结果表明:红钢3号高炉炉底侵蚀速度从50mm/a上升至60mm/a,炉缸侧壁侵蚀速度由35mm/a上升至40mm/a,对比同期有害元素入炉情况,侵蚀速度随有害元素负荷升高而有所加快,但无明显象脚状侵蚀。     

高炉炉缸炉底侵蚀模型的开发及应用

用有限元法建立了高炉炉缸炉底侵蚀推测二维模型，可在线提供高炉炉缸炉底温度场及侵蚀线图，为高炉安全生产，实现高炉长寿和炉缸炉底的结构参数优化设计提供了依据。     

大型高炉合理炉缸冷却制度

合理的炉缸冷却制度是保证大型高炉长寿的基础,不同冷却制度对高炉炉缸的温度分布和侵蚀状况具有直接影响.结合某4000 m3级高炉,根据传热学理论建立了高炉炉缸、炉底温度场物理模型和数学模型,通过数值模拟对"大水量、小温差"和"小水量、大温差"这两种不同炉缸冷却制度进行了研究,分析了不同冷却制度对炉缸温度场、炉缸侵蚀状况及高炉寿命的影响.结果表明,在炉役初期砖衬较厚时,不同冷却制度对炉内温度分布的影响区别不大;随着砖衬的不断减薄,不同冷却制度对炉内温度分布的影响逐渐明显;当砖衬侵蚀到一定程度后,再好的冷却也无济于事,但采用"大水量、小温差"并加强冷却可以减缓砖衬的侵蚀,延长高炉寿命.      

高炉长寿技术的最新进展

介绍了现代长寿高炉的设计思想和最新发展趋势，铜冷却壁技术是解决高炉炉腹、炉腰、炉身下部长寿的最佳选择，提高炉缸侧壁寿命，加强高炉炉缸维护和在线监测是现代高炉长寿的关键。     

热应力对高炉炉缸和炉底侵蚀的影响

为了探讨热应力对不同材质构成的高炉炉缸砖衬的破坏作用,在计算温度场的基础上,应用热弹性理论和有限元法对高炉炉缸进行应力分布计算。计算结果表明：在用具有不同的导热性能和力学性能的耐火材料砌筑的炉缸内存在着应力集中现象,这是导致高炉炉缸破损的主要原因之一。     

武钢1号高炉冶炼专家系统开发的新进展

武钢等单位开发的高炉专家系统已在武钢1号高炉投入生产运行.该专家系统的主要功能包括:高炉布料控制、炉温预报、高炉操作炉型的管理及控制、高炉炉缸炉底侵蚀的预测模型,以及理论焦比计算模型等.以上模型已在线运行一年多,对改善高炉操作发挥了重要作用.