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。     

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.      

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。     

现代高炉炉底炉缸结构

对高炉炉底、炉缸结构的主要设计趋势进行了阐述,并重点对炭砖炉底、炉缸结构的主要特点进行了讨论。认为德国SGL开发的各种不同高炉用炭砖和石墨砖,如普通炭砖、微孔炭砖、半石墨砖、微孔半石墨砖、石墨砖和低铁石墨砖等,可以适应和满足炉底、炉缸结构的设计和生产要求。     

包钢3号高炉炉缸炉底破损调查

对包钢3号高炉炉缸炉底破损状况进行了调查,并对炉缸炉底的侵蚀原因进行了分析。结果表明:炉缸炉底存在"象脚状"侵蚀,侵蚀部位在炉缸炉底交界处,侵蚀的最薄处炭砖残存厚度只有400mm,侵蚀了800mm;风口下方砖衬侵蚀较为严重,风口下方6层大炭砖环裂较为明显,环裂是造成高炉大炭砖破损的主要形式;炉缸自上而下的黏结物中都有碱金属、锌等有害元素的存在,有害元素大量沉积、渗透侵蚀和炭砖体积膨胀是3号高炉炉缸破损的重要原因。     

高炉炉底炉缸温度场计算及排铅槽影响的分析

为应对当前高炉炉料变化,某炼铁厂在高炉炉底自下而上的第二层炭砖内设置了排铅槽.通过对高炉炉底炉缸进行物理建模和传热等数值模拟,分析了有无排铅槽对炉底炉缸不同侵蚀阶段的温度场分布影响,研究了该高炉的侵蚀演变规律,从而确定了排铅槽的合理设置位置.同时指出应根据高炉铅平衡计算及检测结果,科学合理地制定排铅制度,确保高炉安全稳定运行.     

高炉炉缸炉底热应力模拟

钢铁行业作为中国的支柱产业之一，它提供了其他行业发展的基础原材料。高炉是中国钢铁生产的主要设备，随着其技术水平的提升，中国高炉正朝着大型化、智能化和长寿方向不断推进，但是在此过程中，高炉也面临着许多问题，其中炉体上涨就是一个高炉大型化过程中普遍存在的现象。引起炉体上涨原因有多种，而炉缸炉底热应力是未有明确结论且颇为重要的一种。为了研究炉缸炉底热应力对高炉炉体上涨的影响，以某钢厂3号3 200 m³高炉为研究对象，建立三维炉缸炉底计算模型，运用OpenFOAM进行数值仿真计算，得到其稳态温度场分布，之后将该分布与实际热电偶所测数据进行对比，选择两者最为相近的温度场结果设定为瞬态模拟的温度初始条件，并在此基础上求解得到瞬态模拟的温度场和热应力场分布。计算结果表明，1 423 K和1 143 K等温线均处于陶瓷杯砌体内，这说明在该区域易形成渣铁保护层且避免了炭砖脆化的发生；炉缸炉底的等效热应力值为1.354×10⁶～7.104×10⁸ Pa,尤其炉壳部分等效热应力值最大，在炉缸与炉底的交界处、不同材质的交界处和炉缸侧壁几何结构...     

莱钢3^#高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟

莱钢3^#高炉的结构设计采用“陶瓷杯＋热模压小块碳砖”相结合的复合炉缸炉底结构,炉底采用低导热系数的陶瓷材料,炉缸侧壁为较薄的陶瓷杯＋UCAR／小块碳砖结构＋铜冷却壁结构。通过对炉缸炉底温度场及热应力计算可知,1150℃与870℃等温线处于陶瓷层内,减小了发生“蒜头状”侵蚀及碳砖脆化的可能;使用陶瓷材料也避免了热应力对炉缸炉底的侵蚀破坏。     

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。     

高炉炉缸炉底温度场及异常侵蚀在线监测诊断系统

分析了高炉炉缸炉底常用侵蚀监测方法的不足:一维传热、不含凝固潜热、不考虑异常情况对侵蚀影响的模型很难准确预测炉缸侧壁"象脚状"侵蚀的发生。建立了包含凝固潜热的三维非稳态柱坐标温度场计算模型,引入了"诊断知识库"实时判断和处理异常情况对侵蚀的影响,开发了炉缸炉底温度场及异常侵蚀在线监测诊断系统,成功应用于首钢、迁钢、唐钢、攀钢、长钢等多座高炉。介绍了该系统的侵蚀计算流程、程序设计特点、具体模块功能和在高炉生产中的指导作用。模型计算结果的准确性在高炉大修破损调研时得到了充分的验证。     

Analysis of All-Carbon Brick Bottom and Ceramic Cup Synthetic Hearth Bottom

One of the bottlenecks of the blast furnace （BF） campaign is the life length of hearth bottom. The basic reason for the erosion of hearth bottom is its direct contact with hot metal. According to the theory of heat transfer, models of BF hearth bottom are built based on the actual examples using software and VC language, and the calculated results are in good agreement with the data of BF dissection after blowing out. The temperature distribution and the capability of the resistance to erosion for different structures of hearth bottom are analyzed, especially the two prevalent kinds of hearth bottom arrangements called ＂the method of heat transfer＂ for all-carbon brick bottom and ＂the method of heat isolation＂ for ceramic synthetic hearth bottom. Features of the two kinds of hearth bottoms are analyzed. Also the different ways of protecting the hearth bottom are clarified, according to some actual examples. After that, the same essence of prolonging life, and the fact that the existence of a ＂protective skull＂ with low thermal conductivity between the hot metal and brick layers is of utmost importance are shown.     

宣钢高炉长寿高效生产实践

阐述宣钢高炉长寿高效生产技术的应用情况及效果,提出适合宣钢原燃料条件下高炉长寿高效生产的合理途径。从施工设计到操作管理,逐渐形成具有宣钢特点的高炉长寿高效生产技术：采用经济合理的“扬冷避热型梯度布砖法”,建立健全中钛冶炼条件下炉缸活跃指数管理机制,严格控制钾、钠、锌等有害元素质量分数,减少炉缸气隙,使高炉实现长寿高效生产。     

长寿高炉炉缸冷却系统的深入探讨

合理的炉缸冷却制度是保证高炉长寿的重要基础,从传热学的角度上对高炉冷却系统进行了深入探讨,分析了高炉炉缸传热数学模型的局限性,根据一维径向传热模型计算表明,增大冷却水流量可降低冷却水温差,但对增强炉缸冷却强度效果甚微。分析了冷却水对高炉炉缸的重要作用在于提高临界热流强度,防止出现核态沸腾和膜态沸腾。在炉缸结构一定的条件下,炉缸导出的热量主要取决于铁水的流动状态及铁水温度,最后给出炉缸砖衬出现缝隙的判定条件。     

高炉炉缸炉底内衬的等效冷却条件计算方法

建立了高炉炉缸炉底冷却的二维有限元传热模型.该模型能计算紊流水冷冷却器以等效对流换热系数表征的冷却参数,能反解服役炉缸实际冷却强度.等效冷却条件参数可用于缩小多维炉缸传热模型的计算域和规模,且不失边界条件精度.文中设计了参数化有限元建模及分析的计算程序,基于管内紊流水努赛尔特征数,定义一个物性综合系数,构造了更为简明的对流换热系数计算表达式.     

炉缸冷却壁对流换热系数计算及烘炉传热特性

 炉缸冷却壁冷却性能主要体现在冷却水与水管间的对流传热。因为工程上常用计算对流换热系数的经验公式不能满足不同的水流状态从而导致炉缸热应力分析误差较大，所以以某高炉炉缸结构为例，首先利用传热学准数方程推导出冷却水处于不同流动状态时对应的综合对流换热系数表达式，同时探讨了对流换热系数经验公式的适用范围；然后通过迭代计算推导出了冷却水处于层流状态下考虑衰减热阻时的综合对流换热系数表达式；最后对烘炉状态下炉缸侧壁传热模型进行瞬态传热与冷却分析，得到了微水烘炉甚至闭水烘炉的热工依据，可为初步制定高炉烘炉制度进行评估和完善。     

沙钢3号高炉炉缸安全评估分析

为探究沙钢3号高炉炉缸侧壁温度升高原因,对沙钢3号高炉开炉以来的热电偶温度数据及热流强度变化趋势进行统计,并计算了炭砖的残余厚度。结合3号高炉的死铁层深度及冷却系统设计等参数,对炉缸侧壁温度升高的原因进行了解析。结果表明,沙钢3号高炉炭砖侵蚀薄弱区域处于铁口下方1~2 m,最薄位置处于西铁口,炭砖残余厚度约为517 mm。结合高炉炉缸设计发现,其炭砖侵蚀严重区域处于炉缸冷却壁薄弱位置,且与炉缸死料柱角部位置有关。研究相关结果可为国内大中型高炉设计提供相关指导。     

2500m3高炉炉底碳砖多芯铠装热电偶修复方法

文章介绍了八钢公司2500m3高炉,因炉前泥炮液压油管泄漏引起着火,致使部分炉底碳砖及炉缸碳砖温度检测元件热电偶及补偿导线被烧毁的问题。因其是在砌筑炉体时一次性埋入的,无法抽出更换多芯型铠装热,根据现场实际情况,制定了现场损坏的多点铠装热电偶进行修复的方法。