高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟分析

为进一步研究高炉炉缸炉底在生产过程中的侵蚀成因,对某企业2 580 m3高炉建立二维传热模型,运用软件求解得到该高炉开炉初期和炉役末期的炉缸炉底温度场分布;对侧壁碳砖进行温度场求解并与应力场耦合得到其径向热应力分布。结果表明,该企业高炉"陶瓷杯+微孔炭砖"型复合炉缸炉底结构设计合理,死铁层的长期热应力作用导致侧壁炭砖发生崩角并加速形成环裂,是炉缸破损的主要原因之一。     

有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀

对湘钢2号高炉炉缸七个有代表部位的样品进行扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射和原子吸收光谱分析,研究有害元素对高炉炉缸侧壁碳砖的侵蚀以及粉化断裂机理.结果表明,高炉炉缸不同部位的碳砖侵蚀机理不同.第一层以有害元素在碳素熔损反应中的催化作用及生成白榴石为主;上部碳砖侵蚀以K渗透到砖缝中,改变砖质为主;风口以Zn侵蚀为主;铁口K含量较多,另有Pb富集.同种有害元素在不同部位侵蚀碳砖的机理有所不同.K元素在最上部以催化作用为主,在下部以渗透到碳砖内部使碳砖改性为主;Zn在风口碳砖有明显的结晶,在炉缸炉底上部含有大量的Zn并没有结晶,而是附着在砖表面上部.     

汉钢2号高炉炉缸烧漏事故调查分析

对汉钢2#高炉炉缸烧漏事故进行了调查分析,认为炉缸烧漏的主原因是一代炉龄到期,炉缸炉底碳砖侵蚀严重,又加上冶炼含有铅锌的原料,导致炉缸炉底铅富集,加速碳砖破损,从而导致炉缸烧漏,并提出今后应采取的措施和建议。     

自焙碳砖-陶瓷砌体非稳态热传导特点的数学模型分析

测定了高炉用自焙碳砖在其自焙烧过程中,导热系数随时间变化规律及其它物理性质·结果表明,自焙碳砖自焙烧过程中导热系数λ与焙烧时间τ可表示为λ＝３８３４５＋０００１４３τ·结合鞍钢７＃高炉生产数据,建立了自焙碳砖 陶瓷砌体非稳态热传导的数学模型,并采用数值分析方法对该模型进行了分析求解·其结果表明该模型与实际生产情况比较吻合,除炉底中心部位之外,炉缸耐火材料内衬８００℃以上等温线随自焙碳砖石墨化程度的提高逐渐上移至陶瓷砌体层内,从温度场分布角度上看,新型炉缸结构将消除传统结构炉缸所存在弊端,有助于高炉长寿·     

"传热法"炉缸和"隔热法"陶瓷杯复合炉缸炉底分析

从传热学的角度出发,利用VC编制炉缸炉底温度场计算软件,对国内某些高炉进行了实例建模. 模型计算结果和实际高炉热电偶温度数据吻合较好. 据此对目前流行的"传热法"的高导热压小块炭砖炉缸和"隔热法"的陶瓷杯复合炉缸炉底的各自特点进行了分析,以实例为基础阐明了这两种结构的炉缸炉底延长高炉寿命的不同方法. 指出在铁水和耐火材料之间低导热系数的"保护壳"存在,是不同设计延长炉缸炉底寿命的相同本质,并分析了这两种结构的炉缸炉底的不足.     

韶钢8号高炉炉缸侧壁温度升高的处理

韶钢8号高炉炉缸13扇区侧壁温度出现异常升高,影响高炉生产安全。经分析得出主要原因是侧壁存在气隙和铁水环流加剧造成的。通过采取降低冶强,休风堵风口,优化炉外、内操业和钻孔灌浆等措施,成功地解决了炉缸侧壁高的问题。     

高炉炉缸炉底侵蚀预测数值模拟

基于3 200m3高炉炉缸炉底设计及生产过程中侵蚀的实际情况,利用ANSYS软件,从传热学的角度出发,建立了高炉炉缸炉底侵蚀二维物理模型,通过数值模拟的方法,研究该高炉从开炉初期、中期、中后期、后期高炉炉缸炉底温度场分布.模拟计算表明,1 150℃侵蚀线位于铁口下方区域和炉缸炉底交界处,但无明显“象脚状”侵蚀.对比高炉不同服役时期温度场和1 150℃侵蚀线分布,分析导致其变化的原因,同时对影响高炉炉缸内衬温度的若干因素进行探讨.     

基于轮廓向量集和遗传算法的高炉炉缸内衬侵蚀预测模型

针对高炉炉缸连续式生产、工况恶劣以及耐火材料内衬实际形貌在生产过程中不断变化的特点,提出了一种利用轮廓向量集表征炉缸内衬热面形状的简易方法,从而将求解未知定温边界几何形状的复杂反问题归结为搜索最佳轮廓向量集合的最优化数学问题.结合数值传热学、有限元法以及遗传算法,建立了能够准确预测高炉炉缸内衬轮廓的传热"反问题"数学模型.在陶瓷杯复合炉缸的基础上,制备典型的非均匀"象脚状"异常侵蚀数值样本,对模型的有效性、稳定性以及计算结果的精确度进行了校验.结果表明,上述模型具有广阔的实际应用前景.     

基于死焦堆受力模型的高炉炉缸炉底温度差异

调研国内2座大型高炉,发现炉缸与炉底温度关系存在差异,高炉A炉缸、炉底温度变化趋势相反,而高炉B炉缸与炉底温度变化趋势一致。利用死焦堆受力平衡模型,分析国内4座高炉的死焦堆浮起状态、炉缸炉底温度或者侵蚀的差异。研究结果发现,高炉内部死焦堆浮起高度会影响炉缸侧壁、炉底温度关系,进而影响其侵蚀形貌。高炉A死焦堆浮起高度明显大于高炉B死焦堆浮起高度,导致高炉A和B炉缸、炉底温度变化关系不一致。渣液面高度和死焦堆的空隙率会影响死焦堆的浮起高度,分析不同因素导致空隙率减小时的死焦堆浮起状态。死焦堆沉坐炉底时,炉缸、炉底温度变化趋势相反;死焦堆小幅度浮起时,炉缸、炉底温度变化一致;死焦堆大幅度浮起时,炉缸、炉底温度变化趋势相反。     

大型高炉合理炉缸冷却制度

合理的炉缸冷却制度是保证大型高炉长寿的基础,不同冷却制度对高炉炉缸的温度分布和侵蚀状况具有直接影响.结合某4000 m3级高炉,根据传热学理论建立了高炉炉缸、炉底温度场物理模型和数学模型,通过数值模拟对"大水量、小温差"和"小水量、大温差"这两种不同炉缸冷却制度进行了研究,分析了不同冷却制度对炉缸温度场、炉缸侵蚀状况及高炉寿命的影响.结果表明,在炉役初期砖衬较厚时,不同冷却制度对炉内温度分布的影响区别不大;随着砖衬的不断减薄,不同冷却制度对炉内温度分布的影响逐渐明显;当砖衬侵蚀到一定程度后,再好的冷却也无济于事,但采用"大水量、小温差"并加强冷却可以减缓砖衬的侵蚀,延长高炉寿命.     

Thermal Conductivity Measurement of Materials by Cross Hot-wire Method: the Effect of Thermal Couple on the Measure

对“交叉热线”实验中测温热电偶尺寸对材料热导率测量精度的影响做出了理论分析，推导出一个实用的热线温升修正关系式。用它对硅藻土砖、轻质粘土砖和建筑红砖这类不透明固体的热导率进行了测试，结果与平面热源法及文献中的数据相符合，此外，在３００～１３００Ｋ温度范围内，对Ｋ９冕玻璃试样的热导率进行了测量。     

高炉炉缸黏滞层物相及形成机理

通过对高炉炉缸黏滞层化学成分分析、XRD、SEM-EDS分析及对炉缸用碳复合砖性能、微观结构的研究，探明了炉缸黏滞层的形成机理.结果表明:碳复合砖本身致密的微观结构使其具有优良的抗渣铁侵蚀性能，且具备自护炉机制，能够形成石墨-C层、高铝渣层、石墨层多相体系.并通过计算得出高炉炉缸侧壁石墨碳析出热力学条件，表明在一定的铁水流动条件下，石墨碳与铁水存在溶解析出平衡，从而隔离开铁水与砖衬的直接接触，延缓砖衬侵蚀，实现高炉炉缸长寿.     

烧结页岩清水砖抗冻性能研究

广西科技大学新型建筑材料课题组前期试验数据作为理论依据,以烧结页岩砖的原料物理性质为基础,研制开发烧结页岩清水砖。为了进一步研究烧结页岩清水砖的抗冻性能,通过将烧结页岩清水砖与普通烧结页岩砖试件的理化成分与微观结构进行对比分析,再进行冻融循环对比试验,以及砖体在饱水状态下的导热系数测定,得出清水烧结页岩砖抗冻性能要优于普通烧结页岩砖。试验结论为:烧结页岩清水砖抗冻性能达到《墙体材料应用统一技术规范》GB 50574-2010相关指标。为后续试验提供相关数据,为烧结页岩清水砖的推广奠定基础,并建议将饱水状态下的砖体导热系数作为砖体抗冻性能指标之一。     

Effects of Carbon Content and Solidification Rate on the Thermal Conductivity of Grey Cast Iron

The thermal conductivity/diffusivity of pearlitic grey irons with various carbon contents was investigated by the laser flash method. The materials were cast in controlled thermal environments producing three dissimilar cooling rates. The cooling rates together with the carbon content largely influence the thermal conductivity of grey iron. Linear relationships exist between the thermal conductivity and the carbon content, the carbon equivalent, and the fraction of the former primary solidified austenite transformed into pearlite. The results show that the optimal thermal transport properties are obtained at medium cooling rates. Equations are given for the thermal conductivity of pearlite, solidified as pre-eutectic austenite, and the eutectic of grey iron. The thermal conductivity of pearlitic grey iron is modelled at both room temperature and elevated temperatures with good accuracy.     

新型HY-MAC快速导热火道墙砖研发和应用

传统高铝制火道墙砖引起的高能耗,导致目前我国铝电解行业的发展受到严重的制约.文章以提高产能、制品质量、炉子使用寿命和降低能耗为目的,研究开发了一种新型HY-MAC快速导热火道墙砖.通过对比试验,发现这种新型墙砖在导热系数、耐压强度、抗弯曲和抗腐蚀能力等方面,比传统高铝质火道墙砖有较为显著的优势.应用此新型火道墙砖,可以减少维护成本及劳动强度,用低温、低能耗可达到高制品质量.为下游铝电解降低成本奠定了基础,取得了明显的经济效益.     

基于边界移动法的高炉炉缸侵蚀监测模型

基于预埋在高炉炉缸内热电偶反馈的温度数据,联合数值传热计算和最优化理论的梯度下降法寻找最优化的边界移动步长因子,建立了高炉炉缸侵蚀监测模型.应用建立的模型可有效求解未知边界的传热反问题.将热电偶反馈的监测数据作为输入数据,应用建立的炉缸侵蚀监测模型对其进行未知边界问题反演求解,计算得到了炉缸内衬侵蚀形貌和残厚.把已知炉缸侵蚀形貌和相应的热电偶测温数据的高炉炉缸作为校验模型样本,模型预测与样本的侵蚀形貌对比表明其相对误差平均值为3.6%,确认了炉缸侵蚀监测模型的可靠性.     

石煤渣保温砖的导热性能研究

以石煤渣为主要原料研制应用于工业窑炉的保温砖，是石煤渣综合利用的一种新方法。本文通过对石煤渣保温砖导热机理的分析，讨论了保温砖的物相组成、石煤渣及造孔物的掺入量、烧结温度制度等对试样导热系数的影响，分析了试样具有较低导热系数的主要原因。图５，表３，参６。