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《高爐冷卻壁熱態(tài)實驗及溫度場模擬》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要摘要冷卻壁作為高爐上的重要部件，對高爐的壽命影響很大。鑄鋼作為冷卻壁的材料具有良好的沖擊韌度和耐熱疲勞性能，并且結(jié)構(gòu)l二完全去除了球墨鑄鐵冷卻壁的防滲碳涂層和冷卻水管與本體之間的間隙熱阻。因此，近年柬鑄锏冷卻壁成為各個冷卻壁生產(chǎn)廠家和煉鐵企業(yè)的的開發(fā)和研究的重點。2003年鄭州大學與安鋼集團機制公司合作開發(fā)了鑄鋼冷卻壁，成功解決了鑄造過程中的冷卻水管熔化、變形以及其他鑄造缺陷問題。但是由于鑄鋼冷卻壁的應用尚處于起始階段，還沒有其在高爐實際應用的數(shù)據(jù)為鑄鋼冷卻壁的應用提供參考。為了比較球墨鑄鐵冷卻壁和鑄鋼冷卻壁的傳熱效果，驗證鑄鋼冷卻壁的使用效果并
2、為其使用參數(shù)提供參考，本文設計并建造了用于進行冷卻壁熱態(tài)試驗的裝置系統(tǒng)，使球墨鑄鐵冷卻壁和鑄鋼冷卻壁工作在相同的條件下，改變試驗爐的爐內(nèi)溫度、冷卻水的流速以及進水溫度，對冷卻壁內(nèi)部特定的點的溫度利用熱電偶進行測量。比較對冷卻壁使用壽命有重要影響對參數(shù)進行了測量，如：在不同爐內(nèi)溫度、冷卻水流速和冷卻水溫度條件下的兩種冷卻壁的熱面溫度、冷熱面溫差和冷卻水溫差的變化等。鑄鋼和球墨鑄鐵導熱系數(shù)差別不大，但是由于球墨鑄鐵冷卻壁水管和本體之問存在涂料和氣隙熱阻層，從而影響了球墨鑄鐵冷卻壁的導熱性能。因此相同條件下，球墨鑄鐵冷卻壁的熱面溫度高于鑄鋼冷卻壁的熱面溫度
3、。進水溫度40℃，水速2．92m／s時，球墨鑄鐵冷卻壁的熱面溫度在1200℃時為790℃，高于球墨鑄鐵的相變溫度，對冷卻壁的壽命有不利影響。而鑄鋼冷卻壁的熱面溫度為446。c，遠遠低于相變溫度，因此可以持久作業(yè)。冷卻水流速由2．92m／s提高到lI．93m／s時，迸水溫度30℃，爐內(nèi)溫度為800℃時，球墨鑄鐵冷卻壁熱面溫度由683℃下降到676℃，鑄鋼冷卻壁熱面溫度由305℃下降到298℃。達到一定冷卻水流速后，提高冷卻水水速對冷卻壁熱面溫度影響不大，而產(chǎn)生的動力損失和設備損耗是相當大的。當冷卻水溫度由30℃升高到40℃，爐內(nèi)溫度和冷卻水速不發(fā)生變化
4、時，鑄鋼冷卻壁和球墨鑄鐵冷卻壁的各個點的溫度都上升。水速為2．92m／S，爐內(nèi)溫度800摘要“C時，水溫由30。C升高到40。C，球墨鑄鐵冷卻壁熱面溫度由410℃升高到501℃，鑄鋼冷卻壁熱面溫度由292℃升高到396℃：爐內(nèi)溫度為1200℃時，球墨鑄鐵冷卻壁熱面溫度由683℃升高到795℃，鑄鋼冷卻壁熱面溫度由305℃卜丹至446℃。冷卻水進水溫度升高時，冷卻壁各個點的溫度都有大幅度升高，所以存高爐操作過程中保持冷卻水溫度相對穩(wěn)定在～個范圍內(nèi)也是很有必要的。，另外，本文建立了高爐鑄鋼冷卻壁的有限元模型，確定了冷卻蹙溫度場模擬的初始條件和邊界條件。利
5、用有限元軟件ANsYs作為分析工具，在不同爐內(nèi)溫度和不同冷卻水速的條件下，對鑄鋼冷卻壁的溫度場進行模擬。結(jié)果表明：冷卻水速為3．O耐s時，鑄鋼冷卻壁在800℃時熱面溫度為332．3℃，冷熱面溫差為208．9℃；1200℃工作條件下，熱面溫度為489．4℃，冷熱面溫差為3l7．4℃。比較熱態(tài)實驗和溫度場模擬的數(shù)據(jù)可以看出：鑄鋼冷卻壁熱態(tài)實驗熱面溫度和冷熱面溫差與模擬值有較好的吻合。分析偏差產(chǎn)生的原因存在以下幾種因素：鑄件存在組織偏析以及水管和本體融合不好的現(xiàn)象，確定的邊界條件與實際實驗條件有偏差，模型簡化帶來部分偏差。雖然存在上述偏差，但是對模擬總體影
6、響不大，所得結(jié)果與熱態(tài)實驗數(shù)據(jù)接近。因此，論文所建立的模型及確定的邊界條件對以后鑄鋼冷卻壁的溫度場模擬仍具有很好的參考價值。根據(jù)熱態(tài)試驗和溫度場模擬的結(jié)果可以看出：鑄鋼冷卻壁在實驗過程中有著較低的熱面溫度和較小的冷熱面溫差，且冷卻水進出水溫差較小。鑄鋼本身伸長率和耐熱疲勞性能要優(yōu)于球墨鑄鐵，再加上結(jié)構(gòu)上優(yōu)點，這樣就能夠避免冷卻壁在工作的過程中由于溫度過高和經(jīng)受熱沖擊疲勞而產(chǎn)生的開裂，由于冷卻壁熱面溫度過高而產(chǎn)生的相變破壞，以及由于冷熱面溫差而產(chǎn)生的內(nèi)部熱應力破壞。并且，由于鑄鋼冷卻壁的進出水溫差較小，對于高爐的穩(wěn)定操作也大有好處。因此可以推斷，鑄鋼冷
7、卻壁在高爐上應用時的壽命要遠遠高于球墨鑄鐵冷卻壁。鑄鋼冷卻壁的應用將對中、小高爐冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。關鍵詞：球墨鑄鐵冷卻壁，鑄鋼冷卻壁，熱態(tài)實驗，溫度場模擬IlABSTRACTAsimportantpartsofBlastFumace，thecoolingstaVesplayasignificantroleontheB1astFumace’sserVice】ife．Caststee】c001ingstavehas士、aVorableimpacttou曲nessandcyclic-temperatureloadingfatigue，andithasn
8、othermalresistanceofcoatandgasgapwitchexistinductilejr
