銅冷卻壁在高爐工況下的試驗與模擬研究.pdf

1、冷卻壁作為煉鐵高爐內襯的重要水冷件，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、高風溫、高頂壓等煉鐵技術迅速發(fā)展，高爐爐體承受的熱負荷不斷加大，鑄鐵冷卻壁已經(jīng)很難完全滿足現(xiàn)代長壽高爐的需要。鑒于此情況，萊蕪鋼鐵有限公司與煙臺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計研發(fā)與應用。
　　本文首先綜述了冷卻壁的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，然后以實現(xiàn)高爐長壽為目的，運用有限元數(shù)值模擬手段，采用熱態(tài)試驗和數(shù)值模擬相結合的方法，對銅

2、板鉆孔式銅冷卻壁在模擬高爐工況下的熱態(tài)性能、熱應力、熱變形以及使用情況進行了系統(tǒng)研究，為長壽銅冷卻壁的設計、安裝和應用提供了理論依據(jù)。借助以上理論和方法，論文對銅冷卻壁進行了詳細的熱態(tài)試驗研究，并在萊鋼3號高爐進行了相關的應用試驗，通過熱研究及應用試驗分析驗證了銅冷卻壁能滿足高爐高熱負荷區(qū)長壽冷卻壁的各項要求。同時，利用熱態(tài)試驗得出的數(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、能準確預測銅冷卻壁的溫度分布的數(shù)學模型。然后論

3、文采用有限元軟件對不同爐溫下的銅冷卻壁溫度場進行計算，經(jīng)比較，其計算結果與實測數(shù)據(jù)一致，說明確定的溫度場模型是準確可行的，從而為銅冷卻壁的安裝和高爐爐型管理提供了相關依據(jù)。
　　為了保證銅冷卻壁在高爐內能長期、安全、高效地運行，就要對冷卻壁熱應力、熱變形進行定量分析。在溫度場的基礎上，本文通過建立銅冷卻壁的三維熱應力模型，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力及熱變形，定量分析了銅冷卻壁在不同爐溫的熱應力，詳細分析