炭砖炉缸侧壁异常侵蚀诊断研究

利用炭砖炉缸炉底侵蚀计算模型,结合炉缸侧壁填料及耐火材料导热系数的化验结果,对某钢厂高炉炉缸异常侵蚀进行了诊断和模拟研究。得出,由于炉缸填料导热系数过低,导致开炉后陶瓷杯侵蚀过快,陶瓷杯基体被侵蚀光后,碳砖热面温度达到其脆化温度,且冷热面温差较大时,导致环裂;风口漏水使锌碱金属及渣铁渗入继续加剧了环裂;炉缸侧壁窜气使靠近冷面的电偶异常升温;环缝分布在距碳砖冷面300~550 mm范围,炉缸形成较明显的"象脚状"侵蚀,碳砖最薄剩余厚度为644 mm。通过诊断和模拟试验,采取了灌浆、加强风口漏水巡检、改换长风口等有效护炉措施,使得电偶温度控制在低于历史最高值的情况下,保持高炉正常运行。     

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.     

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·     

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。     

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.     

不烧镁铝碳盛钢桶衬砖的研制与使用

工业试生产一批树脂结合的不烧镁铝碳砖，在天津钢厂二炼连铸车间取代不烧铝镁碳为筑在钢包底受钢冲击区及包底角、包壁底部。经使用试验表明，镁铝碳砖比镁碳砖使用效果好。     

"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.     

边界元方法建立高炉炉缸炉底侵蚀模型

采用边界元方法建立了某大型高炉炉缸炉底侵蚀判定的数学模型．该模型用于推定高炉炉底1150U2006℃等温线的位置和形状,以了解和分析炉缸炉底的破损情况．结果表明,边界元方法在近似单一介质热传导问题中所建立的数学模型用来预测高炉炉缸炉底侵蚀状况,有省时、精度可控的优点．     

边界元方法建立高炉炉缸炉底侵蚀模型

采用边界元方法建立了某大型高炉炉缸炉底侵蚀判定的数学模型,该模型用于推定高炉炉底１１５０℃等温线的位置和形状,以了解和分析炉缸炉底的破损情况,结果表明,边界元方法在近似单一介质热传导问题所中建立的数学模型用来预测高炉炉缸炉侵蚀状况,有省时,精度可控的优点。     

基于边界元法的高炉炉底炉缸侵蚀模型

通过边界元法建立了高炉炉底炉缸传热数学模型．采用基尔霍夫变换把非线性问题转化为线性问题，解决了利用边界元法建立高炉炉底炉缸侵蚀模型把导热系数看成常数而造成计算精度下降的问题．求解控制高炉炉底炉缸传热过程的热传导方程，再通过正交试验的方法确定满足实测边界温度分布的侵蚀边界．该模型可在线预测高炉炉底炉缸1150℃等温线的位置和形状，以了解和分析炉底炉缸的破损情况．结果表明，监测点热电偶温度值和模型计算值吻合较好．     

高炉炉缸炉底侵蚀判断模型

基于对炉缸炉底衬砖破损机理的分析，采用有限元法建立了炉缸炉底侵蚀判断数学模型。该模型用于推定炉缸炉底的１１５０℃等温线（侵蚀参考线），并结合知识库中的操作知识对护炉操作进行指导，以维护合理的操作炉型。     

石钢三号高炉应用放射性同位素测量炉缸和炉底的侵蚀情况

本文对装有放射性同位素的石钢三号炉的炉缸和炉底的侵蚀情况进行了测定,从测定的结果中对该炉目前的炉襯状况进行了分析与判断,并对该炉炉缸和炉底的结构、维修以及进一步完善测量设备提出意见。     

熔分炉耐火砖动态抗渣试验研究

针对熔分炉耐火炉衬在使用过程中侵蚀过快的现状,开展了镁碳砖系列(高碳、中碳、低碳)、铝碳化硅碳砖、镁砖、碳砖、奥尔砖、镁铬砖、碳化硅砖等的动态抗渣侵蚀试验,结果表明在熔分炉的冶炼条件下镁碳砖系列优于其它品种耐火砖,而镁碳砖系列中高碳镁碳砖更符合熔分炉的冶炼要求。     

炭砖性能与高炉异常侵蚀的关系研究

对使用前后的高炉炉缸炉底炭砖进行了实验室分析研究，分别测定了炭砖的透气度、微气孔分布指标，讨论了炭砖渗铁现象的形成原因。认为炭砖渗铁是高炉炭砖炉缸炉底形成异常侵蚀的一个重要原因。     

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。     

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。     

高炉铁水流动研究与应用

本文根据相似原理建立炉缸炉底铁水流动模拟试验装置,测试了死焦堆体积、炉底无焦空间层、死焦堆空隙度等因素对铁水流动的影响。     

高炉炉缸三维稳态出铁模型

根据热流体力学原理和计算流体力学热焓-多孔介质方法,建立了包含铁水凝固相变的高炉炉缸三维稳态出铁数值计算模型.计算中采用等效对流换热系数的方法对炉缸、炉底的冷却条件进行了合理转化.结合实际高炉炉缸对其流场、温度场和渣皮形貌进行了数值计算和分析.给出了不同高炉容积利用系数和冷却条件下的炉缸铁水流动特征和结渣情况数据,可为现场操作提供技术参考.     

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.