在我國,冶金行業(yè)煉鐵的重要方式就是高爐煉鐵。目前,我國的煉鐵企業(yè)高爐的結(jié)構(gòu)和參數(shù)都向著大型化及高煉鐵強(qiáng)度發(fā)展。因此,提高高爐的煉鐵效率,降低煉鐵成本,獲得較長的穩(wěn)定出鐵時(shí)間和延長高爐的壽命成為鋼鐵行業(yè)亟待解決的重要問題,煉鐵技術(shù)的進(jìn)步是以能使高爐獲得較長壽命為重要指標(biāo)。高爐爐缸是煉鐵的核心反應(yīng)區(qū),長期受著鐵水的沖刷、熱應(yīng)力侵蝕及其他化學(xué)侵蝕等,而高爐的損壞大多都是爐缸的損壞,因此,爐缸的壽命決定了高爐的壽命。研究爐缸內(nèi)襯熱平衡下的理論操作爐型,爐缸側(cè)壁和爐底熱平衡時(shí)的剩余內(nèi)襯厚度,對高爐的長壽有重要意義。以往對高爐的研究方法中,把內(nèi)襯熱面都當(dāng)作是固定壁面,而不隨高爐服役時(shí)間的變化而變化,這就使得高爐模擬計(jì)算中出現(xiàn)較大誤差。本文利用FLUENT軟件,采用“凝固潛熱”的方法對高爐模型進(jìn)行分析,通過自定義函數(shù),實(shí)現(xiàn)了內(nèi)襯單元與鐵水單元相互代替,模擬了侵蝕邊界的自動(dòng)移動(dòng),使模擬計(jì)算結(jié)果精度更高。對柳鋼五號高爐爐缸結(jié)構(gòu)等效建模,對其復(fù)雜的爐缸側(cè)壁和爐底結(jié)構(gòu),運(yùn)用傳熱學(xué)基本理論,采用等效對流換熱系數(shù),把填料層和冷卻壁層對熱平衡的影響等效到內(nèi)襯上。同過模擬分析,得出柳鋼五號高爐爐缸的理論操作爐型,分析不同標(biāo)高不同周向方位角下侵蝕量形成原因,計(jì)算爐缸側(cè)壁和爐底的剩余厚度,并以保證內(nèi)襯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和冷卻壁工作溫度穩(wěn)定性兩個(gè)方面入手,對柳鋼五號高爐的剩余厚度進(jìn)行安全性檢驗(yàn)。針對柳鋼五號爐缸模型,充分討論了內(nèi)襯材料導(dǎo)熱系數(shù),對流換熱系數(shù),容積利用系數(shù)和死焦柱孔隙率及浮起高度對內(nèi)襯熱平衡的影響,分析了不同參數(shù)下理論操作爐型及侵蝕量的具體大小,從熱阻、熱流密度和鐵水流速及流向等,深入分析了在不同參數(shù)下爐缸側(cè)壁和爐底侵蝕的原因。文章最后,對影響爐缸熱平衡的不同參數(shù),進(jìn)行了基于內(nèi)襯和冷卻壁安全為前提的安全系數(shù)的計(jì)算,為高爐爐缸的長壽與安全生產(chǎn)操作提供了量化技術(shù)數(shù)據(jù)。
【學(xué)位單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TF57
【部分圖文】：

的單元尺寸應(yīng)取的盡量小，網(wǎng)格劃分的盡量密集，這就會(huì)導(dǎo)致模型單元很多，計(jì)算逡逑時(shí)間會(huì)增加。將冷卻邊界通過等效對流換熱系數(shù)置換到內(nèi)襯冷面，就能在確保計(jì)算逡逑快速準(zhǔn)確的情況下等效建立模型。等效前后的對比如圖３．５所示逡逑作對流邊界的等效置換后，等效置換邊界會(huì)對內(nèi)襯冷面附近的溫度場分布產(chǎn)生逡逑影響，但根據(jù)固體力學(xué)中的“圣維南”原理，等效置換后的模型對內(nèi)襯熱面的溫度逡逑分布并不產(chǎn)生影響。這種等效稱為固體傳熱中的“圣維南法則１４３］”。對等效后的高逡逑爐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，劃分網(wǎng)格會(huì)更加方便、計(jì)算速度也得到提高。逡逑ｒｎｉ逡逑Ｉ邐ｉｓＪ邋１邐邐］逡逑１－炭磚ｙ邋２－填料ｌｉ邋３－冷卻壁，４－填抖２－邋５－爐充一６？填抖３—邐內(nèi)襯炭磚逡逑（ａ）置換前邐（ｂ）置換后逡逑圖３．５高爐爐缸側(cè)壁結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．３．５邋Ｓｉｄｅ邋ｗａｌｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｂｌａｓｔ邋ｆｕｒｎａｃｅ邋ｈｅａｒｔｈ逡逑－２１邋－逡逑

！邋１１邋��！邋Ｉ逡逑［］］／邋ｙ逡逑圖３．４冷卻壁及冷卻水管逡逑Ｆｉｇ．３．４邋Ｔｈｅ邋ｃｏｏｌｉｎｇ邋ｗａｌｌ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｃｏｏｌｉｎｇ邋ｗａｔｅｒ邋ｐｉｐｅ逡逑在高爐爐缸爐底建模計(jì)算中，若要建立包括蛇形水管在內(nèi)的冷卻壁結(jié)構(gòu)，則因逡逑為水管涂層和水管冷卻壁之間的氣隙厚度很小，為了確保模型的計(jì)算精度，此部分逡逑的單元尺寸應(yīng)取的盡量小，網(wǎng)格劃分的盡量密集，這就會(huì)導(dǎo)致模型單元很多，計(jì)算逡逑時(shí)間會(huì)增加。將冷卻邊界通過等效對流換熱系數(shù)置換到內(nèi)襯冷面，就能在確保計(jì)算逡逑快速準(zhǔn)確的情況下等效建立模型。等效前后的對比如圖３．５所示逡逑作對流邊界的等效置換后，等效置換邊界會(huì)對內(nèi)襯冷面附近的溫度場分布產(chǎn)生逡逑影響，但根據(jù)固體力學(xué)中的“圣維南”原理，等效置換后的模型對內(nèi)襯熱面的溫度逡逑分布并不產(chǎn)生影響。這種等效稱為固體傳熱中的“圣維南法則１４３］”。對等效后的高逡逑爐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，劃分網(wǎng)格會(huì)更加方便、計(jì)算速度也得到提高。逡逑ｒｎｉ逡逑Ｉ邐ｉｓＪ邋１邐邐］逡逑１－炭磚ｙ邋２－填料ｌｉ邋３－冷卻壁

第４章五號高爐爐缸內(nèi)襯熱平衡分析逡逑在上一章中，圖３．３說明了柳鋼五號高爐的具體結(jié)構(gòu)尺寸，為了方便對其分析逡逑需要對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)等效變化及等效置換，等效變化下高爐爐缸結(jié)構(gòu)示意圖如圖４．２逡逑所示：逡逑，邐０１０４００邐邋，逡逑Ｉ邋邐０８０００邐邋｜逡逑ｌｉｉｉｉｉ邋ｉｉｉｉｉ邋ｉｉｎｉｉｉｆｉｎｉｉｌｉｉｉｉｉｉｉｉｉｉ邋ｎｉｉｉ邋ｉｉｒＭ＾逡逑ｒ邐ｒ邋ｒ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐丨，ｉ邋ｉ邐丨邋ｉ邋ｒ邐丨丨邋ｉ逡逑Ｉ邋１邐１邋Ｉ邋１邋Ｉ邋１邋Ｉｊ＾＾ｎ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ逡逑丨丨Ｉ邋１邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｔ個(gè)１邐１丨Ｉ邋Ｉ邋Ｉ丨丨逡逑□微孔碳磚ｒａW碳復(fù)合磚邋W死焦柱邋Ｅ３焦炭逡逑圖４．２柳鋼五號高爐爐缸等效結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．４．２邋Ｔｈｅ邋ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋Ｎｏ．邋５邋Ｂｌａｓｔ邋ｆｕｒｎａｃｅ邋ｈｅａｒｔｈ邋ｉｎ邋ｌｉｕｇａｎｇ逡逑圖４．２中，爐缸側(cè)壁內(nèi)襯厚度１２００ｍｍ，采用碳復(fù)合磚材料；爐缸底部從上到逡逑下依次鋪設(shè)碳復(fù)合磚和微孔炭磚，厚度均為１２００ｍｍ。爐缸中心部位區(qū)域?yàn)樗澜怪义蠀^(qū)域，形狀根據(jù)有關(guān)資料設(shè)定為圓錐形，其中心孔隙率為０．３，周圍孔隙率�。埃福义暇唧w尺寸如圖，計(jì)算過程見后續(xù)分析。在爐缸側(cè)壁爐底交界處，多鋪設(shè)厚度１１５ｍｍ逡逑的碳復(fù)合磚

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本文編號：2807783