高爐爐缸出鐵模型與數(shù)值計(jì)算.pdf

1、高爐是鋼鐵生產(chǎn)流程中的重大裝備和設(shè)施，其建設(shè)和維修的費(fèi)用巨大。延長(zhǎng)高爐壽命能夠大量降低生產(chǎn)成本，并能夠取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。在高爐生產(chǎn)過程中，通常要局部地更換耐火材料、修補(bǔ)爐襯以維護(hù)高爐的安全性和整體性，但對(duì)爐缸和爐底來說卻極為困難。而高爐爐缸在爐缸出鐵過程中與高溫鐵水直接接觸，其內(nèi)襯的侵蝕具有不可避免性，并且隨服役時(shí)間的增加而越加嚴(yán)重。爐缸局部破壞往往會(huì)導(dǎo)致整座高爐停產(chǎn)大修。因此，爐缸的壽命和安全性是高爐一代爐役的主要限制環(huán)節(jié)。

2、　　高爐爐缸是盛裝高溫鐵水的反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)由內(nèi)襯耐火材料砌筑體、冷卻器和鋼制外殼組成。爐缸的主要功能是盛裝鐵液和保證鐵液側(cè)孔出流運(yùn)動(dòng)正常進(jìn)行。在爐缸周期性出鐵過程中，鐵水的流動(dòng)沖刷、熱化學(xué)反應(yīng)和熱應(yīng)力是爐缸內(nèi)襯侵蝕破壞的主要因素。
　　根據(jù)冷卻壁水管冷卻系數(shù)的等效折算和爐殼對(duì)流換熱邊界的等效置換方法，將爐缸爐殼和爐底進(jìn)行對(duì)流換熱等效;根據(jù)熱流體力學(xué)和計(jì)算流體力學(xué)熱焓-多孔介質(zhì)方法，建立了包含鐵水凝固相變、內(nèi)襯熱阻、冷卻條件、焦柱滲

3、透性、靜水壓力等多種出鐵制度的二維、三維高爐爐缸穩(wěn)態(tài)出鐵過程模型。分析和計(jì)算在這些出鐵制度下高爐爐缸穩(wěn)態(tài)出鐵過程中的溫度場(chǎng)、鐵水流場(chǎng)、內(nèi)襯熱面渣皮分布情況。根據(jù)計(jì)算的三維穩(wěn)態(tài)出鐵過程，計(jì)算爐缸內(nèi)襯熱面剪應(yīng)力和溫度分布;根據(jù)沖刷侵蝕原理，定性分析內(nèi)襯熱面的侵蝕分布情況。通過考慮高爐各種出鐵制度能夠更完整及更完善地模擬計(jì)算高爐爐缸出鐵過程。
　　采用內(nèi)襯單元與鐵水單元相互替代模擬1150℃等溫侵蝕線移動(dòng)的方法，計(jì)算操作壓力下含靜水壓力

4、爐缸爐底內(nèi)襯熱面溫度均達(dá)到滲鐵凝固溫度時(shí)的三維侵蝕形貌（理論操作爐型），分析該情況下爐缸理論操作模型的溫度場(chǎng)、鐵水流場(chǎng)。根據(jù)1150℃等溫侵蝕線，分析爐底、爐缸側(cè)壁內(nèi)襯的侵蝕情況。分析討論導(dǎo)熱系數(shù)、爐底對(duì)流換熱系數(shù)和爐缸側(cè)壁對(duì)流換熱系數(shù)等因素對(duì)爐缸理論操作爐型的影響。這一理論操作模型的分析對(duì)爐缸的設(shè)計(jì)評(píng)估具有實(shí)用意義。
　　高爐爐缸二維、三維穩(wěn)態(tài)出鐵模型與爐缸理論操作爐型數(shù)值計(jì)算的分析過程為高爐爐缸出鐵過程提供了更完整的仿真過程和