高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

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。     

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.     

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．     

C-N化合物薄膜的PE-HFCVD合成研究

对等离子体增强热丝化学气相沉积(PE-HFCVD)Si衬底上合成的C-N薄膜进行了研究.利用X射线衍射(XRD)、反射式高能电子衍射(RHEED)、扫描电子显微镜(SEM)等对C-N薄膜的物相、形貌以及沉积层结构进行了分析.结果证实:在Si衬底上能形成了α-C3N4和β-C3N4混合相,且气流中V(NH3):V(CH4)的比值直接影响C-N薄膜中混合相的含量.由于α-C3N4和β-C3N4相之间存在的竞相生长,导致晶粒很难长大,从而形成聚晶结构,每个聚晶由大量的纳米晶组成.还对氮化碳的形核生长进行了一些探讨.     

不同冷却壁与炭砖组合结构高炉炉缸的温度场分布

本文以武钢高炉炉缸为基础,建立了不同冷却壁选型和炭砖结构炉缸的传热数学模型,并对各炉缸在烘炉、全炉役周期及炉缸自保护期的温度场进行模拟研究.结果表明,烘炉阶段通过调节冷却壁水速或水温均无法使炭捣料层温度达到其固结温度,需采用停水烘炉才能有效改善炭捣料层的固结效果;不同结构炉缸在炉役初期,当炉衬残余厚度相同时,炭砖热端温...     

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.     

冷却壁高炉炉墙温度场的数值模拟（Ⅰ）：耐火材料种类及？…

利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对冷却壁高炉炉墙的温度场进行了数值模拟,研究了不同的砖衬材质及其侵蚀程度对炉墙温度的影响。并在此基础上探讨了高炉炉身下部破损的基本原因及过程。结果表明：冷却壁凸台的冷却能力不足导致了凸台前砖衬热面温度始终高于其受化学侵蚀的临界温度,不能可存在稳定的砖衬层。     

冷却速率对高碳铬铁金相组织的影响

采用光学显微镜、X线衍射仪和电子探针分别对随炉冷却、空气冷却和水浴冷却的高碳铬铁金相组织进行研究。研究结果表明:不同冷却速率下获得的高碳铬铁均主要由初生相(Cr,Fe)7C3、共晶相(Cr,Fe)7C3-Cr Fe及石墨相组成;随着冷却速率的提高,初生相晶粒逐渐减小,但其质量分数趋于增大;水冷样品的初生相晶粒垂直于凝固界面生长,而炉冷、空冷样品的初生相晶粒无固定生长方向;非平衡凝固抑制了空冷、水冷过程中包晶相(Cr,Fe)23C6的析出,却促进了共晶相(Cr,Fe)23C6-Cr Fe的形成。炉冷样品的初生相和共晶区中均有片状石墨相析出;而空冷、水冷样品仅共晶区中有片状石墨相析出;随着冷却速率的提高,(Cr,Fe)7C3中Cr和Fe的质量比逐渐减小,而(Cr,Fe)23C6,Cr Fe中Cr和Fe的质量比呈现相反的变化趋势;Si,Mn和Ti等杂质元素在高碳铬铁物相中的掺杂量与冷却速率无明显关系。     

影响高炉炉墙热负荷的因素分析

应用传热学原理建立了高炉炉墙温度场数学模型,应用数值模拟方法分析了冷却水管直径和间距、冷却水管至冷却壁热面的距离,镶砖导热系数、镶砖厚度和面积,炉衬厚度,渣铁凝固层厚度及对流换热系数对炉墙热负荷的影响. 结果认为, 降低炉墙热阻是增大炉墙热负荷的重要途径.     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明:承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti(N,C)、Ti(C,N)。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti(N,C)、Ti(C,N),铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

水溶液中Co-Sb薄膜的电化学沉积

采用电化学循环伏安法分析了柠檬酸水溶液中Co2+、SbO+的沉积电位,利用恒电位沉积的方法,在不锈钢基片上,从柠檬酸水溶液中沉积出Co-Sb薄膜.运用X射线衍射和扫描电子显微镜对薄膜的结构、组成以及形貌进行了分析.结果表明,在柠檬酸水溶液中,Co2+和SbO+可同时沉积到不锈钢基片上,形成Co-Sb薄膜,在不同的沉积电位下,薄膜形成不同的物相.薄膜的形貌呈现颗粒状,分布比较均匀.薄膜在充满Ar的管式炉中热处理2h,热处理温度为400℃,结果发现薄膜物相组成发生了很大变化,转变为主要由晶体CoSb3组成,还有少量的CoSb形成.     

高炉冷却壁热表面传热系数的研究

基于边界条件替代法建立了高炉冷却壁热表面与炉气间的传热系数计算模型.采用试验测量冷却壁温度场和温度场数值计算相结合的方法,确定了炉气温度为505～1 248 ℃时炉气与冷却壁壁体及炉气与捣打料间的传热系数.理论分析了在炉气温度较高时炉气与捣打料间传热系数大于炉气与冷却壁壁体间传热系数的原因,从而改变了以往在冷却壁传热模型计算中冷却壁热表面传热系数只用一个综合传热系数的观点,两种传热系数的区分使传热数值计算精度更高.     

水钢1350 m3高炉薄壁炉衬操作技术

水钢1350 m3高炉炉腹以上部位采用了砖壁合一的薄壁炉衬结构.基于薄壁炉衬高炉的技术特点,合理确定了上下部制度和冷却壁水温差,保持合理的操作炉型;合理选定热制度及造渣制度,保持炉缸热量及良好的渣铁流动性;规范炉墙粘结层脱落后的处理和避免大面积脱落的措施.     

水钢1350m^3高炉薄壁炉衬操作技术

水钢1350 m^3高炉炉腹以上部位采用了砖壁合一的薄壁炉衬结构。基于薄壁炉衬高炉的技术特点,合理确定了上下部制度和冷却壁水温差,保持合理的操作炉型;合理选定热制度及造渣制度,保持炉缸热量及良好的渣铁流动性;规范炉墙粘结层脱落后的处理和避免大面积脱落的措施。     

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.     

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.     

冷却壁高炉炉墙温度场的数值模拟(I)──耐火材料种类及其侵蚀程度对炉墙温度场的影响

利用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对冷却壁高炉炉墙的温度场进行了数值模拟,研究了不 同的砖衬材质及其侵蚀程度对炉墙温度场的影响．并在此基础上探讨了高炉炉身下部破损的 基本原因及过程．结果表明：冷却壁凸台的冷却能力不足导致了凸台前砖衬热面温度始终高于 其受化学侵蚀的临界温度,不可能存在稳定的砖衬层．