宝钢3号高炉冷却壁破损分析及处理

宝钢3号高炉冷却壁水管过早出现破损,对高炉操作和长寿构成很大威胁.通过分析研究认为:冷却系统设计不合理、冷却强度不够、冷却壁制造工艺存在缺陷、水质控制不好是造成冷却壁水管破损的重要原因.采取安装微型冷却器、人工造壁、炉皮外部打水等应对措施,取得了一定效果.为完全消除冷却壁水管破损的隐患,对S3,S4段冷却壁进行快速整体更换,施工非常顺利.高炉炉况大为改善,在较短的时间内恢复到正常生产水平,从而为炉役后期生产顺行和长寿奠定了基础.     

高炉冷却壁冷却能力影响因素分析

通过对某厂生产的高炉铸铁冷却壁进行热阻分析,计算不同参数条件下冷却壁本体与冷却水之间的综合换热系数,从而探讨冷却水速、水垢厚度、涂层厚度、气隙厚度等因素对高炉冷却壁冷却能力的影响。结果表明,提高冷却水速、减少水垢、减小涂层厚度均可提高冷却壁本体与冷却水之间的综合换热系数;气隙热阻占总热阻的71.6%以上,是影响冷却壁冷却能力的限制性环节,减小气隙厚度可以明显提高综合换热系数。冷却壁本体与冷却水之间的综合换热系数在121.5~343.8 W/(m2·℃)范围内。     

高炉铸钢冷却壁热态实验研究

模拟高炉冷却壁的实际工作条件,进行1：1高炉铸钢冷却壁的热态实验,获得铸钢冷却壁的温度场分布,考察冷却水进水温度、水速以及炉气温度对铸钢冷却壁温度场的影响,分析了高炉冷却壁破损的主要原因,分析表明,降低水温以及提高冷却水水速都是不经济的,     

高炉铸钢冷却壁热态实验研究

模拟高炉冷却壁的实际工作条件，进行1：1高炉铸钢冷却壁的热态实验，获得铸钢冷却壁的温度场分布．考察冷却水进水温度、水速以及炉气温度对铸钢冷却壁温度场的影响，分析了高炉冷却壁破损的主要原因．分析表明，降低水温以及提高冷却水水速都是不经济的．实验结果表明，铸钢冷却壁的性能优于球墨铸铁冷却壁，但与铜冷却壁相比还有较大差距．     

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.     

不同工况下各种材质高炉冷却壁温度场数值模拟

建立高炉冷却壁稳态传热模型,模拟球墨铸铁、铸钢和铜3种材质的冷却壁在热面镶砖、裸露和挂渣等工况下的温度场分布。结果表明,相同工况条件下,铜冷却壁导热性能优于铸钢冷却壁导热性能,铸钢冷却壁导热性能优于球墨铸铁冷却壁导热性能;铸钢冷却壁热面温度远低于球墨铸铁冷却壁热面温度;渣皮的存在,对冷却壁体起温度降低和保护作用,从而延长冷却器及高炉寿命。     

高炉铜冷却壁自保护能力的实现

讨论了实现高炉铜冷却壁冷却系统自保护能力的两个方面:挂渣能力和挂渣环境. 在编制通用三维冷却壁传热计算软件的基础上,通过对实际铜冷却壁进行计算并结合高炉实际操作经验分析得出:铜冷却壁更适合应用在高炉的高热负荷区;铜冷却壁具备很好的挂渣能力,但在高炉生产过程中实现冷却系统的"自保护"能力以达到长寿高效,还必须提供好的挂渣环境. 分析了挂渣环境的诸因素,给出了煤气温度变化时炉墙温度场的变化规律.     

炉体冷却壁黏结物物相及形成机理

基于湘钢3号高炉破损调查,对高炉炉腰、炉腹以及炉身下部的黏结物进行取样,通过X线衍射(XRD)以及扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)等手段,系统研究高炉不同位置黏结物的化学成分及微观形貌,分析高炉炉体冷却壁黏结物的物相组成和形成机理。研究结果表明:高炉炉体不同高度部位黏结物的物相组成和沉积行为显著不同,黏结物的物相主要为氧化锌-C和渣铁混合物。结合氧化锌在冷却壁热面沉积行为的热力学条件,分析氧化锌-C型黏结物因氧化锌易被还原而导致黏结物频繁脱落,不利于高炉炉体冷却壁长寿,而形成的高炉渣铁黏结物可以有效地隔离高温物料、煤气与冷却壁的直接接触,延缓物料对冷却壁的磨损等侵蚀,保障高炉冷却壁的寿命。     

火积理论在高炉冷却壁性能评价中的应用

基于火积理论分析得出了高炉冷却壁的火积平衡方程式以及冷却壁中的火积耗散.在此基础上定义了高炉冷却壁的热阻.根据最小热阻原理,提出用高炉冷却壁的热阻来评价其传热性能的优劣的观点,通过实例说明了高炉冷却壁热阻的计算方法,比较了不同冷却水管间距下冷却壁热面最高温度及热阻之间的关系.结果表明,随着冷却水管间距的改变,冷却壁热阻与热面最高温度有相同的变化趋势.在一定的边界条件下,高炉冷却壁的热阻可以评价其传热性能的优劣.     

基于灰色关联度的高炉冷却壁整体优化

基于灰色关联度分析方法,研究了高炉冷却壁冷却水管半径、冷却水管间距、水管距热面距离 、冷却壁壁体厚度等对冷却壁热面最高温度和热应力的影响。综合冷却壁结构优化分析,得到冷却壁最优结构尺寸组合是：水管半径20mm、水管间距为220mm,水管距热面距离为90mm和冷却壁壁体厚度125mm。     

八钢5#高炉大修冷却设备改造设计

八钢5#高炉大修对高炉本体的冷却设备及相关系统进行了全方位的更新和改造,炉体冷却采用全冷却壁结构,一直延伸到炉喉钢砖,在不同的部位采用不同结构形式的冷却壁,对冷却设备进行了彻底的更新和改造,采用国内先进、适用、可靠、成熟的技术和设备,使高炉装备达到了国内同类型高炉领先水平。     

高炉用温差自力式调节阀的特性

高炉寿命对炼铁生产技术经济指标有很大影响,而高炉各部位冷却器的冷却状况又极大地影响着高炉寿命。长期以来国内外高炉都是以恒流量供水冷却方式冷却,冷却强度无法满足热负荷峰值时的需要,同时还会造成冷却水供量缺乏均衡和稳定,以致冷却器易烧坏,高炉寿命降低。为改变此种状况,作者提出采用温差自力式调节阀使高炉冷却设备由恒流量供水冷却改为恒温差供水冷却方式,满足高炉冷却在热负荷峰值时对冷却强度的需要,使高炉冷却壁不致烧坏,从而延长高炉寿命。文中针对温差自力式调节阀的原理及结构,特点及作用进行了阐述,并对温差自力式谳节阀的水流量与水温差的关系进行了实验测定。     

埋纯铜管铸铜冷却壁热态试验和热应力热变形研究

介绍了铸铜冷却壁的热态实验结果,采用数值模拟的方法分析了炉温、边缘接触压力对铸铜冷却壁热应力和热变形的影响.热态实验结果表明,铸铜冷却壁的冷却能力与轧制铜冷却壁相当,能够承受180 kW/m~2的热负荷,短时间内能承受250 kW/m~2的热负荷.热应力计算结果表明:铸铜冷却壁在高热负荷下不会产生疲劳裂纹.通过在杭钢2号高炉的工业测试说明铸铜冷却壁有很强的挂渣能力,且渣皮稳定.因此,铸铜冷却壁满足了高炉长寿的要求.由于铸铜冷却壁具有冷却能力大、自由布置冷却通道走向、成本较低等优势,因此有着很好的工业应用前景.     

长寿高炉冷却器布置方式的计算传热学分析

应用计算传热学研究了目前常用的一些高炉冷却器的温度场.通过模拟在高炉内部不同高度处铜冷却壁、凸台冷却壁及板壁结合冷却系统的温度场,探讨了不同冷却器在高炉炉墙的布置方式.凸台冷却壁适宜安装在炉身上部和炉喉区;板壁结合冷却器适宜安装在炉身中部及炉腰部位;铜冷却壁适宜安装在炉腹及炉身下部.     

铜钢复合冷却壁热变形分析

提高高炉炉腰及炉身下部冷却壁抗热变形能力是维持高炉长寿的关键.采用热态实验和数值模拟手段研究高炉炉腰及炉身下部区域铜钢复合冷却壁的传热及热变形行为,并与铜冷却壁进行对比分析.铜钢复合冷却壁热面无渣铁壳覆盖,煤气温度1200℃条件下,铜钢复合冷却壁最高温度为180℃,传热性能与铜冷却壁接近.铜钢界面最大等效应力约为114.45MPa,低于铜钢复合板的抗拉强度.铜钢复合冷却壁发生弯曲变形,中心z向位移为0.66 mm,较铜冷却壁低约25.8％;顶底端沿z向位移为0.13mm,较铜冷却壁低约50％;曲率为0.93×10-4 mm-1,较铜冷却壁低约51.81％.铜钢复合冷却壁抗变形能力优于铜冷却壁,可以避免铜冷却壁热变形过大导致的螺栓及冷却水管断裂破损问题.     

水钢1350m3高炉工艺装备特点

水钢1350 m3高炉设备采用铜冷却壁、薄壁炉衬、炭砖—陶瓷杯复合炉底、软水封闭循环冷却系统、PW型并罐无料钟炉顶、内燃式热风炉等一系列先进实用技术,以实现高炉“优质、低耗、高效、多产、长寿”生产。     

高炉冷却壁温度场分布与热流强度的关系

本文阐述了高炉冷却壁在稳定状态下的温度分布的数值解析方法，分析了热流程度对铜冷却壁和铸铁冷却壁最高温度的影响。比较了铜冷却壁与铸铁冷却壁的优劣。     

张店钢铁厂1350m^3高炉的设计特点

张店钢铁厂1350m^3高炉采用了串罐无料钟炉顶、炉体采用全冷却壁砖衬结构,先进的软水密闭循环冷却方式、采用焙烧炭砖＋陶瓷杯的复合结构形式、顶燃式热风炉、铜冷却壁、采用轮法渣处理等先进技术。     

铜冷却壁的有限元分析

对目前3种较为常见的高炉铜冷却壁:轧铜冷却壁、铸铜件内埋铜管冷却壁、铸铜件内埋钢管冷却壁进行三维建模,并利用有限元软件分别对3种铜冷却壁进行了传热分析和热应力分析,通过分析数据表明:从温度场结果来看,轧铜冷却壁的冷却效果最好,埋铜冷却壁冷却效果和轧铜冷却壁接近,埋钢管冷却壁的冷却效果最差。从热应力场的分析结果看,轧铜冷却壁和埋铜冷却壁的性能差别不大,埋钢管冷却壁受到的热应力最小。     

高炉铸铁冷却壁结构优化

采用正交试验和数值模拟方法对高炉炉身下部冷却壁主要结构参数进行优化,对优化前后的冷却壁温度场进行计算。结果表明,冷却壁热面最高温度的影响因素中影响程度从大到小依次为：水管直径、水管间距、水管中心线距冷却壁热面距离、壁体厚度,其中水管直径、水管间距和水管中心线距冷却壁热面距离为显著因素;最优冷却壁结构参数组合为：水管直径60mm、水管间距180mm、水管中心线距冷却壁热面距离120mm、壁体厚度220mm,优化后的冷却壁较优化前的冷却壁冷却性能有较大幅度的改善。