高爐是鋼鐵冶煉中重要的生產(chǎn)設(shè)備,其建造和維修費用巨大。隨著國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展和高爐大型化的推進,高爐的長壽問題越來越受到人們的關(guān)注。爐缸的壽命是影響高爐整體壽命的一個重要因素,所以延長高爐爐缸的壽命就能夠大大降低冶煉成本,獲得較為可觀的經(jīng)濟效益。爐缸服役過程中內(nèi)襯與高溫鐵水直接接觸,其侵蝕是造成爐缸破損的重要原因。因此,了解爐缸侵蝕界面形成原因,設(shè)計較為合理的爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)來減少或減緩內(nèi)襯的侵蝕對指導(dǎo)高爐設(shè)計,延長高爐壽命,提高高爐安全性等方面都有著重要的意義。以往關(guān)于爐缸的傳熱模型研究中,均把內(nèi)襯熱面作為固定壁面研究爐缸鐵水流動特性。這種固定壁面模型不能科學(xué)地表征爐缸內(nèi)襯壁面受侵蝕而減薄的情況。運用傳熱學(xué)理論把1150℃等溫線（鐵水凝固線）作為臨界侵蝕界面能表征內(nèi)襯壁面受侵蝕而減薄的平衡狀態(tài),能反映生產(chǎn)率、冷卻條件、內(nèi)襯熱阻等主要因素的影響,是一種新的爐缸熱工設(shè)計與評估方法。碳復(fù)合磚是一種國產(chǎn)的性能優(yōu)異的爐缸用磚,本文研究和應(yīng)用這一新方法開展碳復(fù)合磚爐缸的設(shè)計問題。通過研究碳復(fù)合磚高爐爐缸內(nèi)襯傳熱情況,建立爐缸內(nèi)襯臨界侵蝕界面的設(shè)計計算模型,采用CFD軟件來實現(xiàn)內(nèi)襯單元與鐵水單元相互替代模... 

【文章來源】：東北大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 課題研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    1.3 本文研究的主要內(nèi)容
第2章 爐缸內(nèi)襯三維界面計算的基本理論
    2.1 概述
    2.2 計算流體力學(xué)與傳熱學(xué)基本理論簡介
        2.2.1 計算流體力學(xué)控制方程簡介
        2.2.2 傳熱學(xué)基本理論
    2.3 FLUENT軟件計算方法概述
        2.3.1 FLUENT解決問題的一般步驟
        2.3.2 基于有限體積法的控制方程離散和求解
        2.3.3 壓強速度耦合算法
    2.4 本章小結(jié)
第3章 爐缸內(nèi)襯臨界侵蝕界面建模算法介紹
    3.1 概論
    3.2 假設(shè)條件
    3.3 爐缸侵蝕計算原理
    3.4 熱焓-多孔介質(zhì)法
        3.4.1 凝固融化模型計算方法
        3.4.2 爐心死焦柱計算方法
    3.5 冷卻壁對流換熱邊界的等效置換
        3.5.1 大平板問題的對流換熱邊界等效置換
        3.5.2 無限長圓筒問題的對流換熱邊界等效置換
    3.6 本章小結(jié)
第4章 碳復(fù)合磚爐缸內(nèi)襯設(shè)計計算與結(jié)果分析
    4.1 概述
    4.2 爐缸常用耐火材料與碳復(fù)合磚介紹
        4.2.1 爐缸常用材料的性能分析
        4.2.2 碳復(fù)合磚的使用及其性能分析
    4.3 爐缸內(nèi)襯設(shè)計與模型參數(shù)計算
        4.3.1 爐缸內(nèi)襯內(nèi)徑計算
        4.3.2 爐缸入口速度計算
        4.3.3 死焦柱形狀設(shè)計與參數(shù)計算
        4.3.4 爐缸內(nèi)襯對流換熱系數(shù)計算
        4.3.5 碳磚導(dǎo)熱系數(shù)計算
        4.3.6 爐缸內(nèi)襯模型設(shè)計
    4.4 模型的計算與結(jié)果分析
        4.4.1 爐缸內(nèi)襯側(cè)壁侵蝕結(jié)果分析
        4.4.2 爐缸內(nèi)襯底部侵蝕結(jié)果分析
    4.5 模擬結(jié)果合理性檢驗
        4.5.1 內(nèi)襯側(cè)壁長圓筒一維逆解法計算
        4.5.2 內(nèi)襯底面大平壁一維逆解法計算
    4.6 爐缸內(nèi)襯剩余厚度合理性評估與壁厚減薄改進
        4.6.1 圓筒爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)受內(nèi)壓的安全承載厚度
        4.6.2 爐缸冷卻壁熱穩(wěn)定強度要求的內(nèi)襯最小保護厚度
        4.6.3 爐缸內(nèi)襯安全厚度
        4.6.4 內(nèi)襯側(cè)壁減薄改進
    4.7 本章小結(jié)
第5章 不同爐缸內(nèi)襯結(jié)構(gòu)三維臨界侵蝕面分析
    5.1 概述
    5.2 碳復(fù)合磚爐缸內(nèi)襯臨界侵蝕面分析
    5.3 常用碳磚全碳磚結(jié)構(gòu)內(nèi)襯侵蝕面分析
    5.4 碳磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)內(nèi)襯侵蝕面分析
        5.4.1 碳磚+陶瓷杯結(jié)構(gòu)內(nèi)襯
        5.4.3 臨界侵蝕面分析
    5.5 各種類型爐缸內(nèi)襯剩余壁厚對比分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論和展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝



本文編號：3356815