銅冷卻壁在高爐工況下的試驗(yàn)與模擬研究.pdf

1、冷卻壁作為煉鐵高爐內(nèi)襯的重要水冷件，直接影響著高爐的工作壽命，尤其是近年來，伴隨著富氧、噴煤、高風(fēng)溫、高頂壓等煉鐵技術(shù)迅速發(fā)展，高爐爐體承受的熱負(fù)荷不斷加大，鑄鐵冷卻壁已經(jīng)很難完全滿足現(xiàn)代長(zhǎng)壽高爐的需要。鑒于此情況，萊蕪鋼鐵有限公司與煙臺(tái)魯寶有色合金公司聯(lián)合完成了銅板鉆孔式銅冷卻壁的設(shè)計(jì)研發(fā)與應(yīng)用。
　　本文首先綜述了冷卻壁的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，然后以實(shí)現(xiàn)高爐長(zhǎng)壽為目的，運(yùn)用有限元數(shù)值模擬手段，采用熱態(tài)試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)銅

2、板鉆孔式銅冷卻壁在模擬高爐工況下的熱態(tài)性能、熱應(yīng)力、熱變形以及使用情況進(jìn)行了系統(tǒng)研究，為長(zhǎng)壽銅冷卻壁的設(shè)計(jì)、安裝和應(yīng)用提供了理論依據(jù)。借助以上理論和方法，論文對(duì)銅冷卻壁進(jìn)行了詳細(xì)的熱態(tài)試驗(yàn)研究，并在萊鋼3號(hào)高爐進(jìn)行了相關(guān)的應(yīng)用試驗(yàn)，通過熱研究及應(yīng)用試驗(yàn)分析驗(yàn)證了銅冷卻壁能滿足高爐高熱負(fù)荷區(qū)長(zhǎng)壽冷卻壁的各項(xiàng)要求。同時(shí)，利用熱態(tài)試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)確定了銅冷卻壁的熱邊界條件，并據(jù)此建立了模擬高爐工況、能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)銅冷卻壁的溫度分布的數(shù)學(xué)模型。然后論

3、文采用有限元軟件對(duì)不同爐溫下的銅冷卻壁溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)比較，其計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)一致，說明確定的溫度場(chǎng)模型是準(zhǔn)確可行的，從而為銅冷卻壁的安裝和高爐爐型管理提供了相關(guān)依據(jù)。
　　為了保證銅冷卻壁在高爐內(nèi)能長(zhǎng)期、安全、高效地運(yùn)行，就要對(duì)冷卻壁熱應(yīng)力、熱變形進(jìn)行定量分析。在溫度場(chǎng)的基礎(chǔ)上，本文通過建立銅冷卻壁的三維熱應(yīng)力模型，利用熱彈性有限元法，分析研究了銅冷卻壁在高溫下的熱應(yīng)力及熱變形，定量分析了銅冷卻壁在不同爐溫的熱應(yīng)力，詳細(xì)分析