高炉铸钢冷却壁的研制

铸钢冷却壁作为换代高炉冷却壁，与球墨铸铁冷却壁相比有着本质上的性能提升，研制工作的重点是设法改善铸件基体的导热性能，促进基体与冷却水管之间的熔合，消除基体与冷却水管间的气隙层，从而从根本上提高冷却壁的整体导热效果。文中介绍了铸钢冷却壁的铸造工艺要点，探讨了铸钢冷却壁化学成分设计，着重说明了冷却水管在钢液中“熔而不化”的技术方法，对铸钢冷却壁的应用进行分析后认为，铸钢冷却壁可取代球墨铸铁冷却壁，并有望使高炉一代炉龄由现在的6-8年提高到15年以上。     

铸钢冷却壁的铸造工艺

铸钢冷却壁作为换代高炉冷却壁,它与铸铁冷却壁相比有着本质上的性能提升.本文说明铸钢冷却壁铸造过程中各工序的要点,并针对冷却壁热面砖槽造型、冷却水管防熔穿措施和浇注过程控制等铸造难点给出多种工艺方案,通过生产实践证明工艺方案的可行性,使生产的铸钢冷却壁质量过关,性能优良,产品合格率达98%以上.     

铸钢冷却壁的铸造工艺

铸钢冷却壁作为换代高炉冷却壁,它与铸铁冷却壁相比有着本质上的性能提升.介绍了铸钢冷却壁铸造过程中各工序的要点,并针对冷却壁热面砖槽造型、冷却水管防熔穿措施和浇注过程控制等铸造难点给出了多种工艺方案,并通过生产实践证明了工艺方案的可行性.     

基于Fluent软件的高炉冷却壁结构优化

基于Fluent软件,建立高炉冷却壁三维稳态传热模型,通过对不同结构参数下的铸铁冷却壁温度场的计算,分析了水管直径、水管中心线距冷却壁热面距离、槽深度、壁体厚度等因素对高炉冷却壁温度分布的影响。计算结果表明:在一定范围内,增大水管直径、减小水管中心线距冷却壁热面距离、减小槽深度、减小壁体厚度都可以降低冷却壁热面温度,延长冷却壁寿命。优化后的冷却壁与原冷却壁相比,相应的冷却壁热面温度降低了51.2℃,冷面温度降低了14.0℃,冷热面温差降低了37.2℃,冷却性能有较大幅度的提高。     

高炉铸钢冷却壁温度场的数值模拟

建立了高炉铸钢冷却壁的有限元模型,确定了冷却壁温度场模拟的初始条件和边界条件。利用有限元软件ANSYS作为分析工具,在不同炉气温度和不同冷却水速的条件下,对铸钢冷却壁的温度场进行模拟。结果表明:冷却水速为1.5 m/s时,铸钢冷却壁在800℃时热面温度为377.1℃,冷热面温差为193.4℃;1 200℃工作条件下,热面温度为557.4℃,冷热面温差为294.7℃。冷却水速为3.0 m/s时,铸钢冷却壁在800℃时热面温度为332.3℃,冷热面温差为208.9℃;1 200℃工作条件下,热面温度为489.4℃,冷热面温差为317.4℃。炉气温度对铸钢冷却壁热面温度和冷热面温度差影响要较冷却水流速大得多。提高冷却水流速虽可降低热面温度,但同时增加了冷热面温差和冷却壁的热应力,对冷却壁的寿命有不利影响。     

基于传热的铸钢冷却壁温度预测智能仿真方法

从高炉状态下的铸钢冷却壁复杂传热过程中提炼出以冷却水流速、水温和冷却壁本体上某一固定测点温度值为参数的简单传热关系式,并将其与神经网络技术相结合,提出了铸钢冷却壁温度预测仿真模型.通过实验数据与仿真模型的输出对比,证明这种基于模型的冷却壁温度预测智能仿真方法不仅结构简单,而且准确可靠.该仿真方法可用于在线监测冷却壁状况.     

高炉冷却壁热态试验研究

设计并建造了冷却壁热态试验系统,对铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁的换热效果进行了工业模拟试验。在冷却水流速为3.0m/s、温度为30℃、炉内温度为1200℃时,铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁的热面温度分别为：305℃和683℃,冷热面温差分别是：148℃和308℃;进水温度为40℃,铸钢冷却壁和球墨铸铁冷却壁热面温度分别是446℃和795℃。结果表明：球墨铸铁冷却壁热面温度高于相变温度,内部温度梯度较大,换热效果较差。铸钢冷却壁热面温度远低于相变温度,内部温度梯度较小,换热效果好,有利于提高冷却壁寿命。     

铜钢复合冷却壁传热及热应力分析

通过建立铜钢复合冷却壁传热及热应力分布数学模型,研究了铜钢复合冷却壁与铜冷却壁、铸钢冷却壁的传热性能差异及其铜钢界面热应力分布。结果表明:煤气温度为1200℃时,高炉内无渣皮覆盖铜钢复合冷却壁肋热面最高温度为180℃,较相同煤气温度下铜冷却壁的最高温度高约30℃,较铸钢冷却壁的最高温度低约520℃。铜钢复合冷却壁具备铜冷却壁的传热性能。铜钢界面边缘正应力σz大于0,表现为受拉状态;冷面增加加强筋后,铜钢界面边缘正应力σz小于0,表现为受压状态,且最大等效应力降低至114.45 MPa,低于铜钢复合板的高温强度。高炉内铜钢复合冷却壁不会发生铜钢界面分离破损。热态试验中铜钢复合冷却壁温度计算值与测量值吻合较好,验证了数学模型的准确性。     

高炉铸钢冷却壁铸造工艺改进

介绍高炉铸钢冷却壁的铸造工艺,特别是模板的制作、内冷铁的使用以及螺栓孔芯子的制作经验.     

高炉铜冷却壁的热变形

根据某高炉使用的镶砖铜冷却壁建立了全尺寸三维模型.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铜冷却壁的应力和应变,计算结果与热态实测数据基本吻合.计算结果表明: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.通过计算比较得出,铜冷却壁在高炉中的热变形趋势不仅与其温度分布有关,也与安装冷却壁的方式和定位销位置有关,计算结果为高炉铜冷却壁的安装设计提供了依据.     

高炉冷却壁破损因为分析

根据安钢8号高炉破损调查的结果,对冷却壁破损的因为进行了分析,认为冷却壁破损不但与铸造质量有关,而且与高炉设计缺陷、炉况难行以及操作制度也有关系,并提出了相应技术措施.     

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基于高炉冷却壁光纤光栅热态实验的基本原理,分析了光纤光栅传感器在高炉冷却壁在线监测中的优势。对高炉冷却壁以光纤光栅为传感器的热态实验进行了系统误差分析,并探讨了系统误差产生的可能原因。通过实验数据分析,得到冷却壁表面温度和热应力与以光纤光栅传感器输出的波长之间的关系。对热态实验数据进行误差和不确定度的分析,从而确定数据的可靠性,为实验数据的修正和准确性判断提供了依据。     

新日铁高炉冷却壁技术的进展及其在宝钢的应用

从结构、材料、冷却方式和壁厚等方面介绍了新日铁高炉用冷却壁的1～4代演变过程，同时简述了宝钢引进的第3代冷却壁制造技术及其应用概况。认为今后大型高炉冷却系统的设计会向冷却壁倾斜。     

Inspecting the current thickness of a refractory wall inside an operational blast furnace using the impact echo method

In this study, a nondestructive testing method based on stress waves, the impact echo method, was applied to inspect the current thickness of a refractory wall inside a blast furnace. Blast furnaces are high-productivity structures that are prone to internal erosion hazards that majorly affect the lifespan of the blast furnace. Previous studies have applied heat flux and numerical methods to inspect the thickness of the refractory wall. Temperature variations were used to assess the condition of the blast furnace by installing an internal thermometer in the blast furnace during construction. However, these methods result in large errors. In this study, a simple formula using the thickness frequency obtained by the impact echo method was derived to back calculate the current thickness of the refractory wall inside a blast furnace. In this study, the inspection results of the experimental specimen and an in situ blast furnace also shows that inspecting the thickness of a refractory wall using the impact echo method offers substantial practical value.     

高炉炉壳用超宽BB503Z35厚板的生产实践

目前采用铸坯生产的厚度100 mm以下、宽度不大于3 500 mm、探伤保Ⅱ级的高炉炉壳用BB503Z35钢板,已满足不了大容量高炉的使用要求。为此,南阳汉冶特钢有限公司采用模铸钢锭对100~120 mm厚、3 800 mm超宽且保Ⅰ级探伤高炉炉壳用BB503Z35钢板进行了开发试制。介绍了BB503Z35钢板化学成分设计,VD炉真空冶炼、水冷模浇注、控轧控冷工艺,研究了正火+控制冷却钢板、高温正火+控制冷却钢板不同热处理下钢板的组织性能。结果表明:通过采用Nb、V、Ti复合微合金化、钢坯低温加热、控轧控冷、高温正火+控制冷却热处理工艺,成功研发出100～120 mm厚、3 800 mm超宽BB503Z35钢板。钢板碳当量为0.405%,焊接裂纹敏感性指数Pcm为0.228%;钢板中夹杂物及夹杂物总量均较低,内部组织均匀、晶粒度细小、带状组织轻微,各项性能指标有较大富裕;超声波探伤检验符合NB/T 47013.3—2015 标准Ⅰ级要求;在高温930 ℃时钢板高温塑性较好,面缩率指标优异,符合高炉炉壳用钢的耐高温性能要求。     

A STUDY ON PATTERN AND DISTRIBUTION OF GAS FLOW IN RACEWAY AND LOWER PART OF BLAST FURNACE

作者研究了冷态模型中模拟风口回旋区气流的流动结构,由此确定了一个重要的影响高炉气流分布的边界条件。发现在风口回旋区有一个由环流包围的限制流动型的中心射流流股。在电子计算机上对流函数的Laplace方程和矢量化的Ergun方程导出的流函数方程进行有限差分解法,得到了一些流线图,从而研究了高炉下部的气流分布及影响因素。计算表明高炉下部气流分布与回旋区的流动结构有密切的关系,这些结论对研究和控制高炉过程有一定参考价值。     

镍基高温合金多叶片定向凝固过程数值模拟

建立了基于Monte Carlo法的射线追踪模型,并用来动态处理定向凝固抽拉过程中多叶片间以及叶片与加热炉间的辐射换热过程.模型中考虑了抽拉速度、加热炉几何尺寸等影响,研究了2种抽拉速度下的温度分布.得到的温度采样点冷却曲线与实际冷却曲线进行了对比并得到了较好的结果.多叶片条件下,冷却区叶片靠近炉壁的温度低于同一水平线上靠近炉腔中心部分的温度.抽拉速度为7.0 mm/min时等温线的斜率高于抽拉速度为4.5 mm/min时的斜率.炉腔的几何尺寸对凝固过程温度分布有重要影响.     

高炉上紫铜与16MnR异种金属的焊接

阐述了紫铜与16Mn R钢异种金属材料焊接在柳钢3#高炉紫铜水冷壁修复中的应用。针对紫铜与16Mn R钢异种金属材料的焊接特点,在制造车间将新紫铜冷却水箱与炉壳等厚的16Mn R钢板(δ=40 mm)焊接制成一个组合工件,在高炉施工现场由组合工件与高炉炉壳直接焊接。加工适当的焊接坡口,选择合理的焊接工艺,成功解决了紫铜与16Mn R钢异种金属材料的焊接问题,按质、按期完成紫铜冷却水箱的更换,获得甲方的一致好评。