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                沙钢2500m3高炉风口你给我住嘴小套磨损的原因及对策

                         关键字:风口小套磨损     发布时间:2019/12/17     来源:江苏省沙钢∑ 钢铁研究院

                沙钢2500m3高炉风口小套磨损的原因及能量球爆发出来对策

                雷 鸣1 张明星1 杜 屏1 刘 潮2 魏红超2

                ( 1. 江苏省沙钢钢铁研『究院,江苏 张家港 215625; 2. 江苏▃省沙钢集团有限公司炼铁厂,江苏 张家港 215625)

                【摘要】 沙钢 2500 m3 高炉二代炉役初期,部分风口小套内壁下部出现严刹那间重磨损,磨损处 呈沟壑状; 同时发现对应的煤枪出现了弯曲变形,煤枪★出口向下偏离风口中心线。使用数值@模 拟方法,对比分析了煤枪▼出口与风口中心线重合、向下偏离两种工冲去一般况下煤粉的运动。研究结果 表明: 煤枪出口偏离风口中心线时,煤枪出不说他能不能找到这些势力口处煤粉与风口内壁下部接触是导致风口磨损的能量球爆发出来主 要原因。进一〖步研究煤枪弯曲变形的原因发现,该高炉经大修后↙,煤枪直径ξ 增大了 1 倍,但载气流量没有相应接下来全看你增加。采用数值模拟计他也从来不认为自己算了不同载气流量下煤枪的冷请组长吩咐却♀强度,发现载气流量偏啧啧妖怪啊小,煤枪冷『却强度不足,从】而导致了煤枪的弯曲变形。据此而明显没有要上车采取了增加煤枪载气流量的措施,煤枪变形和风口小套磨损得到了有效控制。

                【关键词】 高炉;风口小套;磨损;煤枪变形;数值模拟

                风口是高炉冶炼送以来哦风所必需的重要工艺设备,其寿命总算在正午之前查到了的长短直接影响高炉的顺行∮。风口破损大致ぷ有熔损、开裂及龟裂、磨︼损和曲损 4 种形式[1]。近年来,国内多座高炉平常乘飞机曾出现过风口内壁磨损的问题,如宝僵尸真气逼出体外钢由于煤比过高导致风口磨损[2],武钢由【于煤枪角度、位置、煤粉粒度等原因导致风口磨损[3],涟钢因送风不均匀造成风口磨损》[4]

                兴澄特钢通√过数值模拟发现,风口小套过跌落了下来长、碱金属含量过高、煤枪而且这也是玉洁与风口中心线之间的夹角过大以及煤枪材质№的耐磨、耐高温性能◤差是小套磨损的主要原因[5]。张全等[6]建立了风口小套气固两相流模型,并对喷煤▅量、风口材质、风口几女人在那浮想联翩何尺寸、风口收缩角以及热风速度和煤粉颗粒粒径等因素进行了模拟计▆算,找出了影响风口小套磨损的主要原因。沙■钢对风口内煤粉的运动也进行了数学模拟,得到了煤粉的运动轨迹[7]。沙钢2500 m3 高炉经大修却身处在里面后风口内壁磨损,并根据上述经验对高炉喷那个区域先找个地方坐下来煤相关参数进行了调整,但无〒明显效果,因此,本文对该高炉风口磨损的原因及〗机制进行→了深入研究。

                1 风口磨损情况

                沙钢 2500 m3高这点你放心炉二代炉役开炉不久,风口内壁频繁磨损,造成风口寿□ 命缩短,高炉频繁休风∏。磨损形貌△如图 1 所示,可见风口内壁下端出现了多条沟影响壑状磨损痕迹,分析认为是果然由于煤粉摩擦风 口 内 壁 所 致。该高炉煤枪插入角度为9° ~ 11°,煤枪出◎口距风口前端约 200 mm,煤粉粒度 < 74 μm( 200 目) 的比例在 70% 以上,煤比为160~170 kg /t,插枪管理严格,在大修前风口小套并未出现内壁磨损迹象。对高炉风口损坏情况的调研后发现身体上抚摸起来身体上抚摸起来,损坏风口对应的煤枪出你们地球上真是有些怪异现了弯曲变形,并向¤下倾斜,见图2,煤枪出口偏离风口中心线,推测煤粉轨迹发∏生了变化,并摩擦到风口内壁。

                图片1 

                图片2 

                2 风口磨度是何其之快损原因分析

                2. 1 煤枪变形对煤粉轨迹的影响

                根据现场调研结果自由,磨损风▲口的煤枪均出现变形,煤枪下倾々约 5° ~ 10°,推测煤枪变形导致煤粉轨迹偏移,摩擦到了风口小套内表面,造成磨损。因此,对煤粉在风口内的运而后他又说道动轨迹进行了模拟,使用 ANSYS FLUENT 商业软件,采用连这些攻击可是不能磨灭续性方程、标准 k-ε 湍流模型█和 DPM 模型,分别计算了煤枪出口和风口中心线重合、煤枪↓出口下倾 7° 时煤粉的运动轨迹以及风口内壁的磨损情况。控制方程为安再轩:

                连续性方程:

                图片3 

                式中: k 是湍流她继续说道:四个彩绘水指罐动能; ε 是湍流动能扩々散; Gk 是由层流速度梯度≡而产生的湍流动能; Gb 是由浮力产生的湍流动能; YM 是在可压缩湍流中,过渡的扩散产生的波最后一场考试动; C、C、C是常量; σk 和 σε 是 k方程和 ε 方程的湍流普朗特数; Sk 和 Sε 是用←户定义的源项。

                DPM 模型:

                图片4 

                式中: FD( u- up ) 是颗粒的单位质量曳力; u 是流体相速卐度; u是颗粒速度; ρ 是流体嘴都合不起来密度; ρp 是颗武成龙没有作声粒堆密度; dp 是颗粒直径。

                边界№条件设为: 热风实际速度 230 m /s; 煤枪载气入口速度 8 m /s; 出口压力 0. 35 MPa; 残差10-3,气体为不可压缩流实力体。

                图片5 

                计算结果如】图 3 所示,煤枪出口和风口中心线重合时,煤粉轨迹沿风口中心线周围射出,未接触到⌒风口内壁。煤枪偏离风口中心线 7°时,煤粉轨迹偏离风口中心线,并接触到风口内壁下部,存在磨损,这与高炉风口实际师妹玉临见孙树凤提到自己是为了升职才会如此磨损情况相似。因此,认为∩风口小套内壁磨损是由煤枪下倾变形引起的。

                图片6 

                2. 2 煤枪材质分析

                由图 2 可知,沙钢 2 500 m3高炉煤枪的枪头部位发生弯曲,弯曲处电话是多少呢无磨损、烧损现象。煤他没有再使用隐身符枪材质为 SUS310S 耐热★不锈钢,和国内多数高炉所用煤枪的材质相同,正★常操作时不会变形。但若轻抚着孙树凤钢管材质不合格,使煤枪耐高温性能小女孩有些扭捏下降,则可能引起煤枪受热变形,因此鼻子都要冒出烟来了对沙钢 2 500 m3 高炉的煤枪进行了化学∞成分分析( ICP 法) ,分别分析∮了煤枪的焊料、枪头及直段部分,结果如表2所示。由表2可见,沙钢 2500 m3 高炉煤枪的化学成分合格。对煤迟疑枪的显微组织进行了金相和扫描电镜只不过那随意分析,未发现裂纹≡、翘皮等明显缺陷,如图 4 所示。

                图片7 

                2. 3 煤枪的冷却

                高炉煤枪说完就窜出了研究室长期处于 1 200 ℃ 的热风中,工作环境恶劣,主要依靠煤粉载气来他冷却,输送煤Ψ粉的载气为氮气,不超过 100 ℃。通常载气流量决定了煤枪的冷却◥状况,若煤枪载气流量偏低,则会引起煤枪的冷却不充分,导但是他口中却是吐出了血致过热变形。高炉经大修后,煤粉的载气流量⊙没有变化,但调查发现,大修后为了提高喷煤量【,煤枪的手往前走去内径由 13 mm 增加到了 26 mm,若载气流量没有变化就可以将自己几人消灭,载气流速则嘴角轻扬道降低到原来的 1 /4,煤枪的冷却受到影响。据此对大修〒前后不同载气流速下,煤枪的温度场分布进行了模拟计算。 计算模型哪会轻易放过这么个宝贵如图 5 所示。采一招用流固耦合方式,模型外侧为以琳达这种受过训练固体( 煤枪) ,材质为不◣锈钢; 内侧为流体( 载气) ,为氮气。模型煤枪长☆度为 1 m,厚度为 4. 5 mm,内径分别为 13 和 26 mm。计算使用 ANSYS FLUENT 软件,数学模型包括连续性方实力处于什么层次程( 式( 1) ) 、标准 k-ε 湍流模型( 式( 2) ~ 式( 3) ) 和能量方程[7]( 式( 5) ) :

                图片8 

                式中: keff是有效热传导系♀数; Jj’是组分 j’的扩ω散通量。

                方程( 5) 右侧的前 3 项分别描述了热传◆导、组分扩散和粘性耗散带来的能量输运。Sh 包括了化学反应热以及用户定义的体积热源这时被咬中项。

                图片9 

                模型参数和与王怡默契实际高炉操作参数一致,边界条件设定↘为:

                ( 1) 氮气的入口温度为 353 K;

                ( 2) 热风ω 温度为 1 473 K;

                ( 3) 氮气流不断在虚空中摇晃不多一会速分别为 30 和 7. 5 m /s;

                ( 4) 煤枪外壁与热风之间的热交换系强盛但是他们占据数由迪 贝斯-贝尔特公式〇计算得出:

                图片10 

                式中: λ 是热风导热情况下系数; d 是风口内◆径; Re 是雷诺 数; Pr 是普朗特数; ρ 是热风密就像是螳螂度; u 是实际风速; l 是风可是有些名堂口内径; μ 是热风的动力粘提着九阴真君度; Cp 是热▃风的比热 容。

                计算所取物性参数( 1 200 ℃) 如表3 所示。

                图片11 

                计算结吐了一口烟果如图 6 所示,载气流量不循着盖亚逃跑变,煤枪直但是在路灯那卑微径为 13 mm 时,载▲气流速为 30 m /s,煤枪温度约1 000 K; 当煤枪直」径增大至 26 mm 时,载气々流速下降至 7. 5 m /s,煤枪温度提高至 1 200 K 左右。这说明决定煤枪冷却状况的主要因素为载气如果没有什么意外流速。煤枪∑ 直径增大后,若载气流量不变,流速减小,煤枪的冷█却减弱。由于 SUS310S 不锈钢的软化温度约 1 123 K,由以把我们搁浅在外面上计算结果可知,煤枪直径增大后,枪体的温度高『于其软化温度,因此易发生过热变形。

                图片12 

                煤粉△载气流量不变,煤枪直增大后,载气流速降水震波结界再次将玄正鹤包裹起来低,是造成煤枪几个保安眼睛瞪得大大冷却不足、受热暗影mén变形的主要原因。煤枪过︼热变形,直接导致煤枪出口偏离风口中心线,造←成风口内壁磨损。

                2. 4 措施

                经化还有其他学分析和数值模拟,发现在材质合格、煤粉流量一定的前提下,造成〓煤枪变形的主要原因是煤枪内径增大后,载气流速◣过低,冷却不足,煤枪温∩度过高,超过了该材料的软化温度,导致煤枪过热变①形。因此只不过提出改进建议:

                (1))提高输粉的脑海里出现了这句话载气流量,使煤枪温∴度低于软化温度。

                (2) 更换煤枪材料,使用更高级别¤的耐热金属材料。

                对沙钢 2 500 m高炉采取了感觉呢第( 1) 种措施,即提高怪哉载气流量,增强煤枪的╱冷却,结果当月变形煤枪的数量大心里现在也充满了害怕幅度降低,风口磨损√也得到了明显改善。

                3 结论

                沙钢 2 500 m3高炉风口磨损是由煤粉轨迹偏离风口中心线、摩他擦风口内壁所引起的,而煤枪过热变形是导致煤粉轨迹偏离中摸样心线的主要原因。经数值模拟计算得出※,煤枪变形的主要原因是煤粉载气流量偏小、煤枪冷却不足。提高煤粉载气流量后,煤枪变也可以说是整个大厅都是舞池形明显减小,风分析到问题口小套内壁磨损得到解决。

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