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。     

高炉炉缸炉底侵蚀机理研究进展

高炉炉缸炉底的破损状况直接影响着高炉寿命,其研究正日益受到冶金界的普遍重视。介绍了高炉炉缸炉底侵蚀机理的国内外研究近况,为将来采取措施消除应力损坏,延长高炉寿命提供了有益的依据。     

在线预测高炉炉底炉缸侵蚀模型的研究方法

采用有限元法、两点法和边界元法，分别建立了高炉炉底炉缸侵蚀的数学模型并分析了三种方法的特点。这些模型可离线或在线监测高炉炉底炉缸侵蚀状况。马钢2500m^3高炉炉底炉缸在线侵:高炉炉底炉缸1150℃侵蚀线处于第七层碳砖的中部位置，形如“象脚”。因此，认为高炉炉底炉缸侵蚀状况基本正常。     

重钢四高炉炉缸和炉底侵蚀研究

重钢四高炉的炉体破损调查中,发现在炉缸和炉底残砖上附着一层坚硬致密的含钛沉积物,有效地保护了内衬,使一代炉龄达12年。本文着重论述了沉积物的矿物成分及低钛渣冶炼的护炉机理。     

昆钢新区2500m~3高炉炉缸炉底侵蚀模型

为了分析投产初期高炉炉缸炉底的温度分布情况,以经典传热模型为基础,采用有限元计算技术,建立了昆钢新区2 500 m~3高炉炉缸炉底侵蚀模型。本模型以高炉开炉初期温度为基础,绘制出炉缸炉底温度场分布曲线,模型计算值与热电偶实测值相比,误差在-6.52%~+7.69%的范围内,表明模型计算较为准确。根据模型计算结果,提出了加长风口小套长度、提高鼓风动能和加大死铁层厚度等工作建议,为制定高炉合理的操作维护方针和完善高炉长寿设计提供重要参考。     

基于有限元法的高炉炉缸炉底侵蚀模型的研究及应用

采用有限元法求解高炉炉缸炉底侵蚀模型,利用边界单元变形方式模拟侵蚀边界,采用最小二乘法将参考点温度计算值与实际测量值的离差平方和最小值作为优化判据,修正侵蚀边界的方向及幅度,从而快速逼近实际侵蚀线位置。该模型用于推定高炉炉缸炉底1 150℃等温线的位置和形状,以便了解和分析高炉炉缸炉底侵蚀情况。模型应用结果表明,采用有限元法计算高炉炉缸炉底温度场分布,具有计算速度快、计算结果精确可靠等优点。     

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。     

4^#120m^3高炉炉缸炉底侵蚀分析

4^#120m^3高炉停炉大修，其炉缸炉底侵蚀形状较炼铸造铁高炉发生很大变化，研究分析炉缸炉底侵蚀情况，对今后护炉工作具有重要意义。     

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。     

Numerical Prediction of Iron Flow and Bottom Erosion in the Blast Furnace Hearth

The blast furnace (BF) campaign life, which is limited by the hearth erosion, will be decisive for the process to maintain its dominance in ore‐based iron production, so timely prediction of the hearth erosion and proper measures to protect the hearth are important issues. The erosion at the hearth bottom has not received much attention, even though the region is believed to be the most vulnerable part of the hearth. A computational fluid dynamic (CFD) model has been developed to deepen the understanding of iron flow and refractory erosion at the bottom of the hearth. Key boundary and internal conditions, such as slag–iron interface and dead man state, are provided by a BF drainage model which reproduces the tapping process. Simulations with the CFD model illustrate how different factors affect the flow pattern, hearth erosion profile, and bottom breakage ratio. It is shown that the dead man state plays an important role for the flow behavior and erosion conditions in the hearth. The model is demonstrated to predict two erosion types that are commonly encountered in practice.     

高炉炉缸炉底侵蚀判断模型

基于对炉缸炉底衬砖破损机理的分析,采用有限元法建立了炉缸炉底侵蚀判断数学模型。该模型用于推定炉缸炉底的1150℃等温线(侵蚀参考线),并结合知识库中的操作知识对护炉操作进行指导,以维护合理的操作炉型.     

二维法在高炉炉缸内衬侵蚀模型中的应用研究

 介绍了高炉炉缸内衬侵蚀的一维和二维模型的计算原理,结合算例讨论了2种侵蚀识别方法的差别。对比分析表明：一维法存在较大缺陷,二维法具有更高的侵蚀识别精度。该二维模型法已经用于多座高炉炉缸炉底内衬侵蚀诊断。开发了基于二维模型的包钢2号高炉炉缸内衬侵蚀在线分析系统。     

提高大型高炉炉缸寿命的探讨

结合宝钢高炉生产实践,重点探讨了大型高炉炉缸长寿的措施.以传热分析为基础,探讨了炉缸耐材的侵蚀机理及影响因素,认为炉缸耐材及冷却系统的合理选择是提高炉缸寿命的关键,并提出了高炉大型化后减缓炉缸侵蚀的措施.     

Model of Blast Furnace Hearth Drainage

The hearth plays an important role in the operation of the ironmaking blast furnace (BF). A simplified simulation model of the hearth based on the general principles of liquid drainage has been extended to make the model more practical and comprehensive. The tap rates of the liquids are determined by production and taphole conditions, including taphole diameter and length, and the tap‐end conditions are iteratively calculated to yield a quasi‐stationary tap cycle. The model, which considers both a sitting and a (partially) floating dead man, is illustrated with the use of a set of examples, where the effect of variables on the drainage behavior is studied. The model is finally validated by applying it to short‐term data from an industrial BF.     

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。     

高炉炉缸壁三维简化为二维的数值模拟建模

利用有限元法计算了炉缸壁3种模型的温度分布及热应力分布,得出结论:将高炉炉缸壁简单地看作轴对称体进行温度、应力的计算,存在较大的误差.提出了将三维炉缸壁简化为二维炉缸壁进行温度、热应力计算的新方法.此方法不仅适用炉缸、炉底的数值计算,也适用高炉炉体的数值计算.     

高炉炉底密封板上翘机理及预防措施

 国内一些高炉发生了高炉炉底密封板上翘现象,一些高炉炉底密封板上翘高度甚至达到了100～140 mm,出现炉底变形成锅底状、局部漏煤气、炉底冷却效果变差等现象,严重影响高炉的长寿和高效生产。通过建立高炉炉缸炉底温度场和应力场数学模型,分析砖衬异常膨胀、砖衬受热膨胀和炉底密封钢板厚度、膨胀缝及缓冲泥浆等因素对炉底密封板上翘高度的影响。结果发现,由于炉缸砖衬的异常膨胀,在风口组合砖位置产生较大的向上压力,最终导致高炉炉底密封板产生较大程度的上翘,而砖衬正常受热膨胀不会导致炉底密封板的明显上翘。碱金属、锌、铅等有害元素在高炉内富集、累积可以导致砖衬异常膨胀,是炉底密封板上翘的主要原因。炉底密封板厚度的增加会对炉底密封板上翘产生有效的阻碍作用。合适的膨胀缝和性能优良的缓冲泥浆可以吸收砖衬受热膨胀,但是不能解决砖衬较大的异常膨胀。为了抑制和减少高炉炉底密封板上翘现象,需要在风口组合砖与炉缸砖衬之间预留合适的膨胀缝;避免风口大套前端嵌入炉缸砖衬内部;严格控制有害元素入炉量,提高高炉排出有害元素的能力。