·394· 工程科学学报，第39卷，第3期 却壁本体热应力值，而应保持稳定的水流速使壁体内 动，降低炉渣与镶砖分离的可能，增强挂渣稳定性：而 热应力值趋于稳定，以降低冷却壁热应力疲劳损坏的 渣皮厚度较大时，可适当增大冷却水流速以降低渣皮 可能性. 与镶砖交界面处应力值，降低渣皮脱落的可能性.柳 渣皮·-5 钢的生产实践表明，维持冷却水流速稳定是保证铜冷 厚度 ◆45mm, 却壁挂渣稳定性的关键，说明模型的计算结果是真 ★ 实可信的. 2.3.2冷却水温度的影响 80 图7显示出，提高冷却水温度，有利于降低冷却壁 本体应力值.这是由于冷却水温度升高后，对渣层内 60 的温度分布影响基本可以忽略不计，而铜冷却壁本体 温度则随着冷却水温度显著提高，其冷热面温差降低， 因此冷却壁本体内部温度梯度减小，导致其热应力减 40 0.5 1.0 1.52.0 75 小.由此看来，冷却水温的提高对延长冷却壁本体寿 冷却水流速/(m·s 命有利。然而，由图8可看出，除渣皮厚度极薄的情况 图5冷却水流速变化对壁体应力的影响 下，提高冷却水温度均会提升炉渣与镶砖交界面处应 Fig.5 Influence of water velocities on the stress of stave body 力值.以渣皮厚度45mm为例，当冷却水温度由25℃ 提升至45℃，渣-砖界面的应力值上升了83.7%，这说 图6给出了冷却水流速变化对炉渣一镶砖界面处 明冷却水温的提升会严重破坏冷却壁挂渣的稳定性. 应力值的影响，由该图可知，在不同的渣皮厚度条件 考虑到在所计算冷却水温度范围内，冷却壁本体最大 下，冷却水流速对渣一砖界面的影响规律有一定区别. 应力不超过105MPa,未超过铜材抗拉强度，且冷却水 当渣皮厚度在l5mm以下时，水速的增大会在一定程 温度的提升对降低冷却壁本体应力的作用有限，因此 度上引起渣一砖界面应力值的增大，在冷却水流速较 在实际操作中，对冷却水温度的控制应以稳定挂渣为 小时表现的尤为明显，如图6(a)、(b)所示：而当渣皮 目标，即尽量追求较低且稳定的冷却水温度 厚度在25mm以上时，冷却水流速的增大会降低渣-砖2.4镶砖材质的影响 界面应力值，如图6(c)、(d)所示.这说明在冷却壁热 2.4.1镶砖热导率的影响 面渣皮厚度较小时，不能盲目增大冷却水流速，而应尽 图9(a)给出了镶砖热导率变化对壁体热应力的 量保证水流速稳定，以减小炉渣与镶砖结合处应力波 影响规律.由该图可以看出，相较于燕尾槽内镶砖完 46.0(a ·渣皮厚度5mm 27.6+渣皮厚度15mm 45.8 27.4 45.6 45.4 27.2 45.2 27.0 45.0 44.8 26.8 05 1.0 1.5 2.0 2.5 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 冷却水流速/(m·s) 冷却水流速m·s) 160 c 士渣皮厚度25mm 10-(d 15.9 8 15.8 渣皮厚度 +35mm45mm+55mm 65mm◆75mm←85mm 15.7 6- 15.6 0.5 1.01.52.0 2.5 0.5 1.0 1.52.0 2.5 冷却水流速(m·) 冷却水流速m·s) 图6不同渣皮厚度下冷却水流速变化对渣-砖交界面处应力值的影响.(a)5mm:(b)15mm:(c)25mm:(d)35~85mm Fig.6 Influence of water velocities on the stress of the slag-brick interface with different slag thicknesses:(a)5mm:(b)15mm:(c)25 mm;(d) 35~85mm工程科学学报，第 39 卷，第 3 期 却壁本体热应力值，而应保持稳定的水流速使壁体内 热应力值趋于稳定，以降低冷却壁热应力疲劳损坏的 可能性． 图 5 冷却水流速变化对壁体应力的影响 Fig． 5 Influence of water velocities on the stress of stave body 图 6 不同渣皮厚度下冷却水流速变化对渣--砖交界面处应力值的影响 . ( a) 5 mm; ( b) 15 mm; ( c) 25 mm; ( d) 35 ～ 85 mm Fig． 6 Influence of water velocities on the stress of the slag--brick interface with different slag thicknesses: ( a) 5 mm; ( b) 15 mm; ( c) 25 mm; ( d) 35 ～ 85 mm 图 6 给出了冷却水流速变化对炉渣--镶砖界面处 应力值的影响，由该图可知，在不同的渣皮厚度条件 下，冷却水流速对渣--砖界面的影响规律有一定区别． 当渣皮厚度在 15 mm 以下时，水速的增大会在一定程 度上引起渣--砖界面应力值的增大，在冷却水流速较 小时表现的尤为明显，如图 6( a) 、( b) 所示; 而当渣皮 厚度在25 mm 以上时，冷却水流速的增大会降低渣--砖 界面应力值，如图 6( c) 、( d) 所示． 这说明在冷却壁热 面渣皮厚度较小时，不能盲目增大冷却水流速，而应尽 量保证水流速稳定，以减小炉渣与镶砖结合处应力波 动，降低炉渣与镶砖分离的可能，增强挂渣稳定性; 而 渣皮厚度较大时，可适当增大冷却水流速以降低渣皮 与镶砖交界面处应力值，降低渣皮脱落的可能性． 柳 钢的生产实践表明，维持冷却水流速稳定是保证铜冷 却壁挂渣稳定性的关键［18］，说明模型的计算结果是真 实可信的． 2. 3. 2 冷却水温度的影响 图 7 显示出，提高冷却水温度，有利于降低冷却壁 本体应力值． 这是由于冷却水温度升高后，对渣层内 的温度分布影响基本可以忽略不计，而铜冷却壁本体 温度则随着冷却水温度显著提高，其冷热面温差降低， 因此冷却壁本体内部温度梯度减小，导致其热应力减 小． 由此看来，冷却水温的提高对延长冷却壁本体寿 命有利． 然而，由图 8 可看出，除渣皮厚度极薄的情况 下，提高冷却水温度均会提升炉渣与镶砖交界面处应 力值． 以渣皮厚度 45 mm 为例，当冷却水温度由 25 ℃ 提升至 45 ℃，渣--砖界面的应力值上升了 83. 7% ，这说 明冷却水温的提升会严重破坏冷却壁挂渣的稳定性． 考虑到在所计算冷却水温度范围内，冷却壁本体最大 应力不超过 105 MPa，未超过铜材抗拉强度，且冷却水 温度的提升对降低冷却壁本体应力的作用有限，因此 在实际操作中，对冷却水温度的控制应以稳定挂渣为 目标，即尽量追求较低且稳定的冷却水温度． 2. 4 镶砖材质的影响 2. 4. 1 镶砖热导率的影响 图 9( a) 给出了镶砖热导率变化对壁体热应力的 影响规律． 由该图可以看出，相较于燕尾槽内镶砖完 · 493 ·