高爐爐缸出鐵模型與數(shù)值計算.pdf

1、高爐是鋼鐵生產流程中的重大裝備和設施，其建設和維修的費用巨大。延長高爐壽命能夠大量降低生產成本，并能夠取得更大的經濟效益。在高爐生產過程中，通常要局部地更換耐火材料、修補爐襯以維護高爐的安全性和整體性，但對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，其內襯的侵蝕具有不可避免性，并且隨服役時間的增加而越加嚴重。爐缸局部破壞往往會導致整座高爐停產大修。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器，其結構由內襯耐火材料砌筑體、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孔出流運動正常進行。在爐缸周期性出鐵過程中，鐵水的流動沖刷、熱化學反應和熱應力是爐缸內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流換熱邊界的等效置換方法，將爐缸爐殼和爐底進行對流換熱等效;根據(jù)熱流體力學和計算流體力學熱焓-多孔介質方法，建立了包含鐵水凝固相變、內襯熱阻、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、鐵水流場、內襯熱面渣皮分布情況。根據(jù)計算的三維穩(wěn)態(tài)出鐵過程，計算爐缸內襯熱面剪應力和溫度分布;根據(jù)沖刷侵蝕原理，定性分析內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算高爐爐缸出鐵過程。
　　采用內襯單元與鐵水單元相互替代模擬1150℃等溫侵蝕線移動的方法，計算操作壓力下含靜水壓力

4、爐缸爐底內襯熱面溫度均達到滲鐵凝固溫度時的三維侵蝕形貌（理論操作爐型），分析該情況下爐缸理論操作模型的溫度場、鐵水流場。根據(jù)1150℃等溫侵蝕線，分析爐底、爐缸側壁內襯的侵蝕情況。分析討論導熱系數(shù)、爐底對流換熱系數(shù)和爐缸側壁對流換熱系數(shù)等因素對爐缸理論操作爐型的影響。這一理論操作模型的分析對爐缸的設計評估具有實用意義。
　　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