D01:10.13374.isml00103x.2007.s2.74 第29卷增刊2 北京科技大学学报 Vol.29 SuppL 2 2007年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2007 薄形铜冷却壁的热态实验分析 宁晓钧程素森解宁强 北京科技大学治金与生态工程学院.北京100083 摘要为了减少高炉冷却壁的铜消耗量.降低单个铜冷却壁的价格，在保证高炉冷却效果的基础上，开发了一种薄型的铜 冷却壁.为了测定该薄形铜冷却壁的冷却性能设计了热态实验进行模拟实验.在未挂渣的情况下，当炉温为1200℃时，冷却 壁冷面和热面的平均温度分别为72℃和135℃.当有热冲击的情况下，冷却壁冷面和热面的温度差变化不大.加快流速对降 低冷却壁温度影响不大.当热面挂渣时，冷却壁的热流密度急剧降低。而且冷却壁热面温度随炉温变化很小.经过热态实验 薄型铜冷却壁的温度分布和热流密度基本符合高炉实际生产要求. 关键词高炉：薄形铜冷却壁：热态实验：温度分布 分类号TF573.1 为了实现高炉生产高效和长寿，从而获得良好 810 的经济效益，越来越多的高炉在炉身下部、炉腰和炉 腹采用铜冷却壁的设计一习，这是实现高炉长寿的 重要措施之一，这一观念已逐渐成为专家的共识. 然而，由于铜价格比较高，国产铜冷却壁价格约 为5万元/3，进口铜冷却壁价格则更高.因此，在 设计和制造铜冷却壁过程中，如何在保证高炉冷却 效果的基础上减少冷却壁的铜料消耗从而降低成 本，成为铜冷却壁的重要研究内容. 1薄形铜冷却壁的提出 810 9010100 21000 薄形铜冷却壁同普通铜冷却壁相比较首先，薄 形铜冷却壁的厚度显著减少，薄形铜冷却壁的厚度 (含肋)由普通铜冷却壁130~150mm的厚度减少 到90mm:其次，其冷却通道和肋的相对位置发生了 图1冷却壁外形尺寸和效果图 变化，在肋与壁体之间放置冷却通道，并使肋、镶砖 与水通道平行.某公司开发设计的一种薄形铜冷却 2.1实验目的 壁外形尺寸为1604mm×810mm×90mm,内部含 主要是在高温下(800~1250℃)试验该薄形铜 四个圆孔冷却水通道，直径为40mm,如图1所示. 冷却壁的工作状况、性能和效果. 这样设计的铜冷却壁减小厚度，减轻重量，从而降低 (1)通过布置热电偶，得到较为全面的冷却壁 了成本. 温度场分布，从而可以分析冷却壁在高温下的冷却 效果和热性能： 2薄形铜冷却壁的热态实验 (2)模拟两种情况冷却壁的冷却效果，一种情 为了测定该薄形铜冷却壁的实际冷却性能，在 况为冷却壁热面完全裸露在高温下的光面热态实 江苏常熟喷嘴厂专用的高炉冷却壁热态实验炉上进 验，模拟冷却壁极限状态的温度分布；另一种为冷却 行了11模拟热态实验.全面分析了新型薄形铜冷 壁挂渣实验，模拟冷却壁在高炉内挂渣时的温度分 却壁的热性能. 布.分析比较光面冷却壁和挂渣冷却壁在高温下的 冷却效果和热性能. 收稿日期：2007-10-06 作者简介：宁晓钧(1971一)，男，别研究员，博士薄形铜冷却壁的热态实验分析 宁晓钧 程素森 解宁强 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 摘 要 为了减少高炉冷却壁的铜消耗量, 降低单个铜冷却壁的价格, 在保证高炉冷却效果的基础上, 开发了一种薄型的铜 冷却壁.为了测定该薄形铜冷却壁的冷却性能, 设计了热态实验进行模拟实验.在未挂渣的情况下, 当炉温为1 200 ℃时, 冷却 壁冷面和热面的平均温度分别为 72 ℃和 135 ℃.当有热冲击的情况下, 冷却壁冷面和热面的温度差变化不大.加快流速对降 低冷却壁温度影响不大.当热面挂渣时, 冷却壁的热流密度急剧降低, 而且冷却壁热面温度随炉温变化很小.经过热态实验, 薄型铜冷却壁的温度分布和热流密度基本符合高炉实际生产要求. 关键词 高炉;薄形铜冷却壁;热态实验;温度分布 分类号 TF573.1 收稿日期:2007-10-06 作者简介:宁晓钧(1971—), 男, 副研究员, 博士 为了实现高炉生产高效和长寿 ,从而获得良好 的经济效益,越来越多的高炉在炉身下部、炉腰和炉 腹采用铜冷却壁的设计[ 1-2] , 这是实现高炉长寿的 重要措施之一, 这一观念已逐渐成为专家的共识. 然而 ,由于铜价格比较高 ,国产铜冷却壁价格约 为 5 万元/ t [ 3] ,进口铜冷却壁价格则更高 .因此, 在 设计和制造铜冷却壁过程中, 如何在保证高炉冷却 效果的基础上减少冷却壁的铜料消耗, 从而降低成 本,成为铜冷却壁的重要研究内容 . 1 薄形铜冷却壁的提出 薄形铜冷却壁同普通铜冷却壁相比较,首先, 薄 形铜冷却壁的厚度显著减少, 薄形铜冷却壁的厚度 (含肋)由普通铜冷却壁 130 ～ 150 mm 的厚度减少 到 90 mm ;其次, 其冷却通道和肋的相对位置发生了 变化 ,在肋与壁体之间放置冷却通道, 并使肋、镶砖 与水通道平行.某公司开发设计的一种薄形铜冷却 壁外形尺寸为 1 604 mm ×810 mm ×90 mm , 内部含 四个圆孔冷却水通道 ,直径为 40 mm , 如图 1 所示 . 这样设计的铜冷却壁减小厚度 ,减轻重量,从而降低 了成本. 2 薄形铜冷却壁的热态实验 为了测定该薄形铜冷却壁的实际冷却性能, 在 江苏常熟喷嘴厂专用的高炉冷却壁热态实验炉上进 行了 1∶1 模拟热态实验, 全面分析了新型薄形铜冷 却壁的热性能. 图1 冷却壁外形尺寸和效果图 2.1 实验目的 主要是在高温下(800 ～ 1 250 ℃)试验该薄形铜 冷却壁的工作状况 、性能和效果 . (1)通过布置热电偶 ,得到较为全面的冷却壁 温度场分布, 从而可以分析冷却壁在高温下的冷却 效果和热性能; (2)模拟两种情况冷却壁的冷却效果, 一种情 况为冷却壁热面完全裸露在高温下的光面热态实 验 ,模拟冷却壁极限状态的温度分布 ;另一种为冷却 壁挂渣实验, 模拟冷却壁在高炉内挂渣时的温度分 布 .分析比较光面冷却壁和挂渣冷却壁在高温下的 冷却效果和热性能 . 第 29 卷 增刊 2 2007 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.29 Suppl.2 Dec.2007 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2007.s2.074