高炉用铜-钢复合冷却壁传热及力学性能分析

材料与冶金学报, 2014, 13(4): 247-271.

高炉用铜-钢复合冷却壁传热及力学性能分析

刘奇 ^1, , 程树森 ^2, , 牛建平 ^3, , 刘东东 ^4,

1.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京,100083

2.北京科技大学冶金与生态工程学院,北京,100083

3.河北省万全县丰华有色金属加工厂,河北张家口,076250

4.河北省万全县丰华有色金属加工厂,河北张家口,076250

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61271303)

关键词：铜-钢复合冷却壁 , 温度场 , 热力耦合分析 , 高炉

Analysis of heat transfer and mechanical behaviors of copper-steel composite stave in blast furnace

Keywords： copper-steel composite stave , temperature distribution , thermal mechanical coupled analysis , blast furnace

采用热力耦合方法研究了铜层厚度和冷却水道间距对铜-钢复合冷却壁温度及应力分布的影响.以1:1比例铜-钢复合冷却壁进行了热态试验,测试了铜-钢复合冷却壁温度分布,计算了热态试验条件下铜-钢复合冷却壁的温度分布,计算结果与试验结果基本吻合.计算结果显示,铜-钢复合冷却壁铜层厚度增加,壁体最高温度和最大等效应力减少,铜层厚度上限值为70 mm;冷却水道间距减少可以降低壁体最高温度和最大等效应力,当冷却水道间距小于220 mm时,减少冷却水道间距对降低壁体最高温度和最大等效应力作用较小.铜层厚度为60 mm,冷却水道间距为220 mm的铜-钢复合冷却壁在高炉热负荷较高区域工作不易发生塑性变形损坏.

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