高炉铜冷却壁热态试验与传热性能优化

 通过1∶1的实际高炉铜冷却壁的热态试验,证明复合扁孔形冷却水通道的铜冷却壁不但可满足高炉正常生产的需要,还具备较强的冷却能力和节水等优点。建立了铜冷却壁三维数学模型,通过数值模拟方法,对比多种形状冷却水通道的铜冷却壁的热态特性,分析和优化了复合扁孔形通道铜冷却壁的传热性能。     

高炉风口以上冷却壁的选择

 高炉内部不同区域的环境存在差异,确定不同冷却壁在高炉内的合适安装位置,以延长冷却壁寿命,同时达到高炉长寿的目的,仍是设计师们应考虑的问题。以高炉炉内温度场为基础,从材料的导热性能、抗热冲击性能和耐磨性能3方面进行分析,提出了风口以上不同区域冷却壁的设计要求,并根据设计要求探讨了铜冷却壁和铸铁冷却壁的布置方式。研究结果表明,炉身中、上部应采用球墨铸铁冷却壁,炉腰、炉腹及炉身下部应采用铜冷却壁。     

梅钢4号高炉铜冷却壁破损原因及改造

梅钢4号高炉投产5年后,铜冷却壁出现变形、管根拉裂、热壁磨穿等问题,并呈逐年加重的趋势。提出了铜冷却壁改造方案,为避免冷却壁过长,变形量大造成管根拉裂,将S1、S2二段冷却壁改为S1-1、S1-2、S2三段冷却壁,冷却壁壁体厚度125 mm,燕尾槽深度40mm,并将铜冷却壁内水通道由原花生形状设计改为双孔直管形状设计。铜冷却壁改造方案中修实施后,4号高炉热负荷平稳,各项技术经济指标得到优化。     

冷却通道截面形状对高炉铜冷却壁的影响

在传热学理论分析的基础上提出了优化高炉铜冷却壁水流通道断面设计的方法,通过1：1热模拟试验验证了冷却壁本体与冷却水之间传热量的关系.采用优化后的复合扁孔型水流通道,可以降低冷却水消耗量24%,同时可将铜冷却壁的厚度减少20 mm,而且优化后的铜冷却壁对降低冷却水流速和改善传热具有重要意义.     

高炉铜冷却壁损坏的原因及解决对策

结合铜冷却壁热面损坏的考察情况,对目前铜冷却壁的损坏原因及解决对策进行了详细阐述。重点分析了渣皮脱落导致的机械磨损及"氢病"对铜冷却壁寿命的影响,认为由于炉况不稳定导致的渣皮频繁脱落是造成铜冷却壁机械磨损的主要原因,"氢病"导致的铜冷却壁的膨胀加速了铜冷却壁的磨损。为延长铜冷却壁的寿命,提出了如下对策:在铜冷却壁热面设置凸台,严格控制铜冷却壁本体铜料的含氧量,改进高炉内型设计,保证高炉冷却系统设计的可靠,避免采用过度发展边沿气流的操作方针。     

高炉铜冷却壁取样研究及破损原因分析

 在整个高炉结构中,炉身下部至炉腰炉腹位置是影响高炉寿命最薄弱环节之一,铜冷却壁应用该区域可形成“渣皮”作为永久性炉衬,有效延长高炉中部寿命,实现了高炉高效和长寿的统一。然而,在生产实践中渣皮频繁脱落,铜冷却壁热面裸露,导致铜冷却壁大面积破损,严重影响生产。针对鞍钢某高炉铜冷却壁破损情况进行了简单的介绍;采用金相分析、扫描电镜及能谱分析和化学分析方法,对破损的高炉炉腰段铜冷却壁进行取样研究。研究结果表明：在高炉内服役过程中,铜冷却壁中氧含量偏高,在受到高温煤气流冲蚀后,在其热面产生了“氢脆”现象,这是造成铜冷却壁破损的根本原因。提出了防止铜冷却壁破损的建议。     

鞍钢高炉铜冷却壁操作炉型管理系统的开发与实现

在集成了PLC、DSC、OPC数据采集、数据库技术、串口隔离技术、异步通信技术、Web显示技术、传热计算技术等手段的基础上,开发出一套完整的高炉铜冷却壁操作炉型管理系统。在高炉与主控室之间建立起一条高速铜冷却壁操作炉型信息通道,设计三级预警机制,使工作人员在高炉主控室就可以有效地监测高炉高热负荷区内的炉型,保证高炉炉况稳定顺行并且长寿。     

对高炉铜冷却壁应用特性的几点认识北大核心

结合高炉铜冷却壁使用经验,对铜冷却壁的应用特性进行了阐述。认为,采用压延铜板焊接铜冷却壁可实现"无过热的冷却",另外,在采用铜冷却壁时,必须预防"氢病",应注意高炉内型尺寸的调整,并关注渣皮脱落问题。     

酒钢高炉铜冷却壁使用效果及维护实践

对酒钢1号、2号和7号高炉铜冷却壁的使用效果及维护情况进行了总结。自投产以来,1号、2号高炉均未出现铜冷却壁破损现象,而7号高炉在使用2年半后就出现铜冷却壁大面积破损现象,这与7号高炉铜冷却壁设计过长、原燃料条件较差、中心加焦操作制度有关。认为在高炉运行期间,形成稳定的煤气流分布及抑制边沿气流的操作制度,对铜冷却壁的使用效果及寿命至关重要。     

H钢厂1号高炉铜冷却壁损坏之原因

H钢厂1号5250m~3高炉B2、B3段铜冷却壁损坏严重,为保证冷却效果整体不得不更换成冷却板。结合1号高炉生产操作数据和设计特点进行分析,并与铜冷却壁损坏普遍原因进行研究对比,对1号高炉铜冷却壁损坏原因逐项进行排除或确认。基本上可以排除由于高炉操作不当而导致铜冷却壁的损坏,认为炉体结构设计不合理是引起1号高炉炉腹、炉腰部位铜冷却壁损坏的主要原因。     

高炉铜冷却壁热面状况智能监测研究

针对南钢二号高炉的实际情况,对炉腰及炉腹新型铜冷却壁进行了传热分析和智能监测。借助冷却壁筋肋和本体的测点温度,并将人工神经网络技术引入高炉冷却壁数值仿真,采用冷却壁传热分析与人工神经网络结合的方式,使得仿真软件在对错综复杂的实际对象特性进行认知和模拟时具备一定的智能,实现了对冷却壁热面最高温度以及冷却壁热面炉渣厚度的预测,从而使高炉操作者对炉形状况及趋势一目了然。     

高炉冷却壁非稳态传热研究

研究了铸钢、球墨铸铁和纯铜3种不同材质高炉冷却壁的非稳态传热过程。考察当高炉煤气温度分别为指数型和周期型变化时,冷却壁壁体温度场的变化情况。并根据不同材质冷却壁在非稳态工作过程中的表现,讨论这3种冷却壁的性能优劣。结果证明,铜质冷却壁是理想的长寿冷却壁,其性能明显优于铸钢和球墨铸铁冷却壁,并且这种优势在非稳态传热过程中表现的更为突出。同时铸钢冷却壁优于球墨铸铁冷却壁。     

高炉新型铸铜冷却壁的研制

总结多年研制高炉铸铜冷却壁的成功经验。对自主创新设计的一种新型铸铜冷却壁——扁管形状的铸铜冷却壁的冷却管的结构形式,进行详细的分析。试验结果表明,扁管铸铜冷却壁比圆管铸铜冷却壁的冷却性能更好,同时也能降低产品的制造成本,值得产品制造厂家参考。     

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.     

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.     

铜冷却壁水流通道特性分析

通过对铜冷却壁热模拟试验结果进行传热分析，提出了优化铜冷却壁水流通道断面设计的方法。优化后的水流通道可以在提高铜冷却壁冷却能力的基础上，达到减少铜冷却壁铜料消耗和节约冷却水用量的双重目的。     

高炉铸钢冷却壁冷却水管的优化研究

针对建立高炉铸钢冷却壁的三维传热和热应力模型,采用通用有限元软件ANSYS计算了高炉铸钢冷却壁的温度场和应力场,通过数值计算分析了高炉铸钢冷却壁冷却水管形状对冷却壁热面最高温度和热应力的影响。计算结果表明：冷却水管改圆管为椭圆管后,冷却壁热面最高温度有所下降。当椭圆管横截面与圆管相同并且长短轴之比为0．6时,最高温度降低了2．8％,热面最大热应力降低了7．5％。而周长不变的椭圆管降温效果并不理想,但长短轴之比为0．4时最大热应力降低了12．8％。综合考虑各因素,把圆管做成面积相同的长短轴之比为0．55～0．65的椭圆管,可以取得比较好的冷却效果。这对于减少冷却水流量,减薄冷却壁体厚度、降低炼铁成本也有重大意义。     

济钢1750m^3高炉风口区冷却壁损坏原因分析及改进

针对高炉风口区冷却壁上端容易损坏漏水，影响高炉长寿的问题，分析认为，主要原因是该部位已处于炉腹高温区，铸铁冷却壁不适应高温环境所致。为此，开发应用了一种新型叠合式冷却壁，将风口区铸铁冷却壁上端易损坏部位减薄，在减薄部位叠加一层能够独立冷却的紫铜冷却板，从而增强了炉体耐热性，使风口区冷却壁寿命由1．5a延长到2．25a以上。     

铁基材质高炉冷却壁的解剖研究与破损机制

 对使用开路循环水、预处理循环水、软水密闭、纯水密闭4种冷却水质和循环方式,使用灰铸铁、球墨铸铁、耐热铸铁、铸钢和铜5种材质的一代服役后高炉冷却壁进行了系统解剖研究。分析比较了不同材质冷却壁的力学性能、导热性能、抗结垢性能、易加工性能和经济性能,揭示了铁基材质冷却壁的微观破损机制和壁内水管的成垢机制。