由于高導熱率鎂碳磚爐襯在轉爐上的普遍使用,轉爐出現了爐殼溫度升高、爐殼變形加劇的問題,導致爐殼使用壽命縮短。為了延長爐殼的使用壽命,應當采取的一個重要措施就是降低爐殼的工作溫度,抑制爐殼的變形。
北京科技大學與寶鋼合作,對轉爐空氣噴吹冷卻技術進行了系統研究。根據相似性原理,對管式和板式兩種空氣噴吹冷卻系統的傳熱特性進行了實驗研究,測量了不同參數條件下空氣噴吹系統的對流換熱系數,在對實驗數據進行分析處理的基礎上,獲得了空氣噴吹冷卻系統換熱系數的準數方程。
綜合利用計算機仿真和現代測試分析技術,建立了流固耦合的非線性有限元分析模型,從理論上分析了轉爐爐殼空氣噴吹系統的冷卻機理,形成了空氣噴吹冷卻的分析方法和設計理論。同時建立了大型轉爐在射流冷卻條件下的溫度場的有限元分析模型,對轉爐穩態和瞬態溫度場進行了模擬仿真,分析鋼水溫度波動、爐襯厚度、濺渣護爐對爐襯和爐殼溫度的影響,并證實了采用空氣噴吹冷卻系統后能較大幅度地降低爐殼溫度。
在充分吸取上述的研究成果的基礎上,結合寶鋼一煉鋼廠的現場實際情況,在國內首次完成了轉爐風冷系統設計。
該系統已經在寶鋼的兩座300噸轉爐上投入使用,實驗證明該系統投資少,運行穩定,能夠較好地控制爐殼溫度。該成果達到了國內首創,國際領先水平。
該項技術適用于各種需要控制爐殼溫度的氧氣轉爐,并可以向需要冷卻的大型高溫容器上進行推廣
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