铸钢冷却壁的热态试验研究和数值计算

在铸钢冷却壁中不同深度不同位置安装了60支热电偶,通过热态试验的方法测试了铸钢冷却壁温度场分布,并首次在铸钢冷却壁上安装了应变片,对其应变分布进行研究,利用ANSYS计算软件对肋的高度和镶砖热导率情况进行了计算.在炉温1100℃无渣皮条件下,铸钢冷却壁热面最高温度在600℃左右,低于铸钢相变温度;冷面中心线部位应变在-500×10-6左右,四周平均应变在-300×10-6左右;对2号水管进行了热阻分析,证实了冷却水管与基体之间熔合充分,不存在气隙;验证了铸钢特殊的屈服现象,在热冲击后应变分布得到明显改善.数值计算结果显示,降低肋的高度后,热面最高温度迅速下降,采用较高热导率的耐火材料后,热面最高温度有所下降,但效果不是十分显著.     

高炉铸钢冷却壁

传统上,铸铁是制造高炉冷却壁的材质。但铸钢的熔点高,延伸率高,抗拉强度高,抗热冲击性能好,更能适应高炉炉内的特殊工况.因此,推荐用铸钢取代高韧性球墨铸铁制造冷却壁,可望解决冷却壁的更高长寿问题,进而改进冷却壁结构,充分发挥铸钢材质适应高炉炉内特殊工况所具有的长处。在冷却水质等外部条件配合下,预计高炉寿命可达15年以上。使用陶瓷结合的铸钢冷却壁,可节省大量内衬砖,缩短(?)期,可补偿铸钢冷却壁与球墨铸铁冷却壁的价格差.     

高炉铜冷却壁热态实验及温度场数值模拟

根据铜冷却壁传热过程分析,得到铜冷却壁热面复合传热系数的计算公式,并在1:1的热态实验炉上进行了热态实验,得到不同炉气温度下相应的热面复合传热系数值.建立了铜冷却壁三维数学模型,模拟铜冷却壁在几种不同的热面边界条件下的温度场分布.通过与热态实验结果对比分析可知,热面复合传热系数不能取恒定值,需要考虑炉气温度变化的影响.通过模拟结果,计算壁体热流密度的分布,还可得到热面渣皮的厚度的变化范围.     

高炉冷却壁非稳态传热热态实验分析

 冷却壁安全工作是保证高炉长寿的基础。通过设计并建造冷却壁热态实验炉,研究了高炉铸铁冷却壁热面无渣皮和有渣皮时的非稳态传热过程,考察了不同炉气温度条件下冷却壁热电偶温度的变化规律。回归得到了炉气在升温阶段、稳定阶段、降温阶段时冷却壁热电偶温度随时间的变化关系式。计算得出了冷却壁热面在有无渣皮条件下的平均热流强度,回归得出了炉气平均对流换热系数随炉温的变化关系。结果表明,冷却壁热面在有渣皮时热电偶温度的变化速率显著低于无渣皮时的变化速率,冷却壁破损的主要原因是冷却壁温度的反复变化和渣皮的频繁脱落而产生的热应力。     

基于CFD模拟和热态实验的高炉冷却壁传热分析

基于计算流体力学(CFD)方法,建立了一种考虑冷却水进出口温差的冷却壁数值模型,并利用热态试验研究确立了更为准确的数值模拟边界条件.对比数值模拟与实验研究结果,两者吻合程度较高,验证了模拟方法的可靠性.同时也对是否考虑冷却水进出口温差的 2 种数学模型进行了比较,结果表明考虑冷却水温差模型有利于全面模拟冷却壁运行时各项指标.模拟结果也为高炉冷却壁在线智能监测提供了理论依据.     

铸钢冷却壁在济钢高炉的应用

济钢一炼铁厂5座高炉先后在炉腹至炉身下部安装了不同数量的铸钢冷却壁,生产实践表明,铸钢冷却壁热面温度比球墨铸铁冷却壁低,在高炉高热负荷区域采用铸钢冷却壁有利于延长高炉炉体寿命。     

铸钢冷却壁在南钢高炉的应用

铸钢冷却壁在南钢高炉应用后取得了一定效果，研究和生产实践表明，铸钢冷却壁性能优于球墨铸铁冷却壁。在高炉炉腰、炉腹、炉身下部使用铸钢冷却壁将会起到延长高炉寿命、改善高炉冶炼指标等作用。     

基于热态实验的冷却壁传热分析

建立了高炉铸钢冷却壁传热数学模型,并通过热态实验验证数学模型,进而根据所建模型对冷却壁的稳态工况进行仿真计算.同时根据计算结果讨论了冷却水管水垢厚度、气隙层厚度对高炉铸钢冷却壁温度场的影响.结果表明:这两个因素对冷却壁的性能都具有很大的影响,在高炉操作和冷却壁的设计制造中必须重视.     

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。     

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.     

薄形铜冷却壁的热态实验分析

为了减少高炉冷却壁的铜消耗量,降低单个铜冷却壁的价格,在保证高炉冷却效果的基础上,开发了一种薄型的铜冷却壁.为了测定该薄形铜冷却壁的冷却性能,设计了热态实验进行模拟实验.在未挂渣的情况下,当炉温为1200℃时,冷却壁冷面和热面的平均温度分别为72℃和135℃.当有热冲击的情况下,冷却壁冷面和热面的温度差变化不大.加快流速对降低冷却壁温度影响不大.当热面挂渣时,冷却壁的热流密度急剧降低,而且冷却壁热面温度随炉温变化很小.经过热态实验,薄型铜冷却壁的温度分布和热流密度基本符合高炉实际生产要求.     

马钢高炉铸钢冷却壁的开发与应用

1 引言 由于钢具有延伸率高、抗拉强度高、熔点高、抗热冲击性能及整体导热性能好等特点,国外早在1982年就开始对铸钢冷却壁进行研究开发。国内武钢设计院、钢铁研究总院等单位在“八五”和“九五”期间对钢冷却壁亦进行了大量的研究开发工作。现在国内有部分     

铸钢冷却壁的开发研究

介绍了铸钢冷却壁研制过程，对开发的铸钢冷却壁性能检验结果进行了分析。     

济钢4号高炉铸钢冷却壁的维护

对济钢4号高炉铸钢冷却壁的破损状况及原因进行了分析,并采取了相应的维护措施,有效地减缓了冷却壁的破损速度,为炉况的稳定顺行和高产创造了有利条件。     

结构参数对高炉铸钢冷却壁温度及热应力分布的影响

通过采用ANSYS有限元分析软件,计算并分析了高炉冷却壁稳态传热过程及不同结构参数(冷却水管形状及直径、冷却水管间距、冷却壁镶砖厚度、冷却壁壁体的厚度)对冷却壁最高温度及热应力分布的影响。并在此基础上探讨了冷却壁结构的改进方向,为冷却壁结构的优化提供了理论依据。     

冷却水管表面合金化球墨铸铁冷却壁的热态实验研究

为了满足高炉长寿的需要,开发了一种具有高冷却性能的铸铁冷却壁。热态实验结果表明,这种铸铁冷却壁的冷却能力明显大于普通铸铁冷却壁,能够承受100kW／m^2的热流密度。由于该种冷却壁具备冷却能力大、造价低等优点,因此有着很好的工业应用前景。研究认为,在炉腹及炉身下部高热负荷区使用铜冷却壁,炉身中、上部正常热负荷区使用冷却水管表面合金化铸铁冷却壁,可以实现炉腹、炉腰冷却壁寿命与其他部位冷却壁寿命同步的高炉长寿目标。     

宝钢3号高炉冷却壁破损机理的热态试验研究

模拟宝钢３号高炉冷却壁的实际工作条件下,建立了国内第一台大型冷却壁热态试验炉。通过测量进行温度,进水速度,炉气温度及热冲击等条件对光面冷却壁热面温度的影响,分析了宝钢３号高炉带凸台冷却壁损坏的主要原因。     

济钢高炉大面积应用铸钢冷却壁的炉内操作

1 铸钢冷却壁的应用情况 为了进一步探索高炉长寿的新途径,济钢与钢铁研究总院合作,开发了铸钢冷却壁技术。目前济钢第一炼铁厂6座350m~3高炉都安装了铸钢冷却壁,安装部位主要集中在热负荷较高、冷却壁容易破损的炉腹、炉腰及炉身下部,共290块(见表1),成为中型高炉     

埋纯铜管式铸铜冷却壁热态试验研究

对埋纯铜管式铸铜冷却壁进行了热态试验,重点考察预埋水管和本体之间的结合度(即两者之间是否存在气隙层).根据试验结果,并结合热阻分析和实体解剖,证明埋纯铜管式铸铜冷却壁的壁体与冷却水管实现了无气隙冶金熔合,认为埋纯铜管式铸铜冷却壁具备了良好的冷却能力.     

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。