高炉炉缸传热体系的探讨
关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨1
关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨1关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨1高炉是冶金工业中常见的设备之一，用于将铁矿石还原成铁。
高炉由多个部分组成，其中炉缸是高炉的核心部分之一、炉缸的结构和设计对高炉的性能和寿命有重要影响。
炉缸是高炉内部的一个圆柱形区域，是铁矿石还原和熔化的主要区域。
在高温和高压的环境下，炉缸承受着巨大的机械应力和化学侵蚀。
因此，炉缸的结构和材料选择对高炉的长寿命至关重要。
首先，炉缸的结构应该设计合理，以承受高温和高压环境的力学应力。
一种常见的炉缸结构是带有锥形底部的圆柱形，这种结构使得炉缸能够承受高温下的溶解反应和气体压力，同时有利于收集和排出产生的铁和矿渣。
其次，炉缸的材料选择也是至关重要的。
由于高炉内部的极端环境，炉缸的材料需要具备高温耐受性和抗化学侵蚀的能力。
常见的炉缸材料包括耐火砖和耐火浇注料。
耐火砖由于其良好的抗高温和抗侵蚀性能而被广泛使用，但由于高炉运行周期长，锏补砖的频率高，对炉缸使用寿命造成了一定程度的影响。
因此，一些新型耐火材料如碳化硅和氧化铝陶瓷等被引入到高炉中，以提高炉缸的寿命。
此外，炉缸的冷却系统也是炉缸结构与寿命的重要组成部分。
高炉内部的温度可以超过1500摄氏度，因此需要通过冷却系统使炉缸保持在可控的温度范围内。
常见的炉缸冷却系统包括水冷壁、气体冷却和铜套冷却等。
这些冷却系统可以有效地减少炉缸的热应力和材料的烧蚀，延长炉缸的寿命。
在设计高炉炉缸结构时，还需要考虑高炉炉缸与其他部件的配合和相互作用。
例如，高炉炉缸与炉身和炉底的连接需要具备良好的密封性和强度，以避免铁水和矿渣的泄漏和损耗。
炉缸的内壁还需要设计成滑动保护层，以减少铁液和矿渣对炉缸内壁的摩擦和损伤。
总之，高炉炉缸的结构和材料选择对高炉的性能和寿命有重要影响。
合理的炉缸结构设计和材料选用可以提高高炉的运行效率和延长炉缸的使用寿命。
同时，炉缸冷却系统的选择和设计也是确保炉缸长寿命的关键因素之一。
试论高炉炉缸烧穿原因及对策
试论高炉炉缸烧穿原因及对策摘要近十几年来，高炉炉缸烧穿事故较多，从高冶炼强度的小高炉到较低冶炼强度的大高炉，都有炉缸烧穿的事例。
即使没有炉缸烧穿，也普遍存在炉缸温度过高、炉缸寿命偏低的现象。
本文针对这些炉缸事故和现象，分析了原因，提出了防止炉缸烧穿和寿命偏低的一些对策。
关键词高炉炉缸烧穿寿命上世纪60~70年代，随着高炉冶炼的强化，高炉炉缸烧穿成为高炉寿命的制约因素。
随着炭砖质量的改善，上世纪80~90年代高炉炉缸烧穿的事故减少，但是炉腹至炉身下部的寿命不长，靠增加中修、小修与炉缸炉底的寿命匹配。
进入2000年以后，高炉炉缸烧穿的事故又开始多起来，有的高炉开炉几个月就造成炉缸烧穿，有的开炉3年左右就造成炉缸烧穿。
针对这些烧穿的高炉，业界有所顾虑，客观评价较少，也不便发表文章论述。
即使有事故分析，也由于各种原因，或者人云亦云，而没有真实反映客观事实。
本文综合几个事故示例和一些事故的现象，讨论某些高炉炉缸事故产生的原因和解决对策。
1、炉缸烧穿的主要原因针对强化冶炼的高炉，炉缸烧穿的原因归纳起来有以下几点；1.1炭砖质量因素国内外知名炭砖（包括微孔与超微孔）有几个致命缺点；1）抗铁水溶蚀差，抗铁水溶蚀指数在15%~30%，远小于8%的理想指标。
2）抗水蒸气氧化能力差，炭砖氧化后表面形成蜂窝状，严重降低了其导热性能，使得炭砖得不到冷却，加速了铁水对炭砖的溶蚀。
很多老鼠洞式的局部烧穿与冷却设备局部漏水有直接的关系。
最典型一个实例，一座3200m3高炉开炉32个月后，在一个铁口下方发生老鼠洞式的局部烧穿事故，就是因为引进德国的铁口局部铜冷却壁出水管与铜冷却壁本体焊接处开裂漏水造成的，下列图表可以清晰地看到其烧穿前后的演变过程。
从上表的温度上升比较来看，从2008年的4月到8月，4#铁口处的温升都超过100℃，而其他铁口的温度上升均明显低于该值，说明4#铁口区域的侵蚀相对较为严重，2#与3#铁口侵蚀很轻微，1#铁口最底部侵蚀也较严重。
高炉炉缸传热体系的探讨
高炉炉缸传热体系的探讨摘要：通过建立炉缸传热体系，结合理论计算，分析了炉缸冷却水、气隙对炉缸传热的影响规律，并对炉缸配置，设计提出了参考建议。
关键词：炉缸传热体系冷却水气隙炉缸配置设计Discussion of Hearth Thermal Conductivity SystemAbstract :With setting up hearth heat transfer system, together with theoreticalcalculation, the cooling water, gas gap affecting hearth conductivity are analyzed in the article, and some suggestions about hearth configuration design are made in the article.Key words: hearth heat transfer system, cooling water, gas gap, hearth configuration design .1 引言在高炉强化冶炼的条件下，炉缸寿命已经成为高炉长寿技术的一个限制性环节，而炉缸的组成主包括耐材和冷却系统。
炉缸耐材在一代炉役中，需要抵抗铁水的侵蚀，因此其对炉缸寿命有着重要的影响；而冷却水系统主要作用是带走炉缸传出的热量，使炉壳在正常温度下工作，保护炉壳。
下面主要对冷却水以及气隙在炉缸传热体系中的影响进行一些探讨。
2 炉缸传热体系分析各种冷却形式的炉缸传热体系，简单地都可以如图1 所示，炉缸传出热流为：q=(Tm-Tw)/(1/hw+L1/K1+L2/K2+L3/K3+ 1/hm)炉缸传热体系总热阻为：R=1/hw+L1/K1+L2/K2+L3/K3+1/hm下面仅从冷却形式和气隙的角度探讨炉缸传热的影响因素。
图1 炉缸传热体系的组成2.1 冷却形式的影响分别计算各种冷却形式的总热阻、耐材冷面（L1 和L2 交界面）的温度，来说明冷却形式对炉缸热阻的影响。
高炉炉缸安全的几个问题探讨资料
高炉炉缸安全的几个问题探讨前言近年来，为数不少的高炉在投产不久即出现炉缸耐材温度异常升高，有的高炉甚至短时间被烧穿。
导致高炉炉缸快速侵蚀的原因见仁见智。
炉缸安全涉及到设计、施工、设备及耐材、操作维护等方面，任何一个环节都能对炉缸安全产生重大影响。
本文针对涉及炉缸安全的陶瓷杯结构、炉墙气隙、炭素捣打料、冷却强度、碱金属、烘炉，以及操作维护等热点问题予以了初步探讨，并提出了相应的改进建议。
1. 陶瓷杯对炉缸安全的影响尽管高炉炉缸有全炭砖和炭砖加陶瓷杯两种不同的结构形式，但获得炉缸长寿的根本机理是相同的，都是为了保护炭砖免遭铁水的侵蚀，而采取不同的措施避免铁水与炭砖的直接接触。
全炭砖炉墙通过炭砖的高导热性能使热面温度降到1150℃以下，依靠炭砖热面温度较低的、流动性较小的“粘滞保护层”来隔离铁水，陶瓷杯结构则是人为采用陶瓷质砖衬来隔离铁水，避免炭砖与铁水的直接接触。
有观点将炉缸砖衬温度异常甚至烧穿的主要原因归咎于炭砖热面的陶瓷杯，认为陶瓷杯阻碍了炉渣在炭砖表面形成保护层、铁水会渗透到炭砖热面，对炭砖产生所谓的“熔洞”侵蚀。
长期的高炉实践中，全炭砖炉缸、炭砖加陶瓷杯炉缸这两种结构均有长寿实例，也均有炉缸砖衬温度异常甚至烧穿的事故发生。
这些客观实例证明这两种形式的炉缸结构都是可行的，但要实现有效隔离铁水进而获得高炉长寿，都是需要条件的。
陶瓷杯存在时，其对炭砖的保护作用是毋容置疑的；陶瓷杯侵蚀后，即转变为全炭砖炉缸结构。
只要炭砖质量好，炉墙传热体系有效，炉缸仍是安全的。
采用炭砖加陶瓷杯结构的炉缸，其关键点是陶瓷杯必须具有稳定性和密封性的合理结构[1]，尽可能提高陶瓷杯的寿命。
陶瓷杯材质、结构不合理，以及陶瓷杯热应力过大都会导致陶瓷杯破损甚至垮塌。
在结构设计方面，小块陶瓷杯设计、制造与施工均比较简便，砖缝能够吸收一定的膨胀以释放热应力，但需防止砖缝钻铁，并提高其结构稳定性。
大块陶瓷杯的互锁结构，以及较少的砖缝等使其具有较好的稳定性、密封性，但结构相对复杂，对设计要求很高。
【技术文摘】高炉炉缸结构上一些问题的讨论
【技术文摘】高炉炉缸结构上一些问题的讨论汤清华（鞍钢股份公司）1 前言高炉炉缸寿命的长短决定了高炉一代炉役的周期。
高炉生产中只要炉缸不出现险情就可继续生产，炉缸以上干区无论出现冷却壁烧坏或炉皮开裂等毛病都可以通过短期的抢修来继续生产，有的还可修旧如新。
而炉缸出问题则不行，一旦温度超限，采取措施不见效果，就必须停炉大修。
因此，高炉大修周期由炉缸寿命来决定。
近年来我国高炉炉缸寿命得到大幅度地提高,出现一批10-19年的长寿高炉,也是以炉缸寿为评价的。
长寿命为国民经济建设和节能减排做出了巨大的贡献。
但发展不平衡,还有很多高炉达不到设计寿命,甚至不断发生炉缸烧穿事故，给企业安全、生产经营带来严重的损失。
结合鞍钢新3高炉和国内外一些高炉炉缸烧穿的实际，提出延长高炉炉缸寿命结构上的一些的问题，与同仁共同讨论。
2 炉缸炉壳结构2.1 一批1080m3高炉,开炉不久环炭温度急速升高,两年内多座高炉炉缸烧穿,数座被迫2年多一点就大修炉缸。
图1是这批高炉的炉缸结构图，由图看出，这种炉缸是在早年低冶强低寿命的750高炉结构上，减薄炉衬演变而成的，炉缸炉壳是直圆柱筒，到风口上扩径成炉腹，这种结构极易造成炭砖上浮和砖缝变大，一旦占入铁水和Zn蒸气,进而环炭温度开炉不久就升高。
究其原因，是个常识问题，炭砖的比重为1.55t/m3,而铁水比重是7.6t/m3,相差近5倍,这样铁水对炭砖起到向上浮动的推力作用, 炭砖不往上浮就得靠砖与冷却壁之间的磨擦力,这种磨擦力与铁水浮力方向相反,且那种力较大是显然可见的，好象一块轻质木头漂在水上一样。
上世纪八、九十年代曾数次遇到高炉炉底炭砖整体漂浮而炉底烧穿的事故。
正确的结构应从炉底板开始炉缸炉壳是个圆锥型,向上缩小,炉壳给炭砖一斜面的约束力，来限制炭砖上浮。
大型高炉炉缸壳体基本上是圆锥型,中小高炉勿视了这个问题。
2.2 另一个问题是炉缸炉壳有一个内缩捌点来收缩,但收缩位置在风口段下方，太高，起不到作用,曾有数座1780m3高炉,开炉2.5年后温度急烈攀升近900℃或者烧穿，此结构如图2。
第五章 高炉内的热交换
第五章高炉内的热交换一、热交换基本规律（一）高炉内热交换1、料块表面不仅取决于气体与料层之间热交换，也取决于料块内部的热量传递。
2、外部热交换包括传导、对流和辐射等形式。
3、内部热交换与料块大小、导热性能及料块形状有关。
（二）炉内温度分布：1、炉料进入高炉后，在料面下不远就被加热到600℃以上，热交换很剧烈。
2、随后炉料在炉身中下降时，升温速度变慢，炉身大部分区域温度不高于1000℃。
3、风口前煤气温度一般高达1800-2000℃而炉渣和生铁般不超过1500℃，热交换再一次剧烈进行。
4、在同一水平面上，炉墙和中心温度较高。
5、高炉内温度分布是波动的，各部位各点的温度不是绝对不变的。
二、水当量1、定义：指在单位时间内，通过高炉某一截面的炉料（或煤气）每升高1℃（或降低1℃）所需要（或放出）的热量。
炉料水当量（W料）：W料=C料·G料千焦/小时℃煤气水当量（W气）：W料=C料·G料千焦/小时℃式中：G料、G气：表示单位时间通过高炉某一截面的炉料量（Kg/h）和煤气量（m3/h）C料、C气：表示炉料的比热（千焦/千克℃）和煤气比热（千焦/立方米℃）2、高炉内的热交换过程中，沿高炉高度上煤气和炉料的水当量应为变动的，但煤气水当量比炉料水当量变化小得多，因此，可认为煤气水当理不变。
三、高炉上部交换与炉顶温度1、I区中：炉料刚入炉，炉料水当量较小。
上部交换区：W料＜W气，炉料升高一度所需热量小于煤气降低一度放出的热量，炉料很快被加热。
2、II区中：炉料与煤气温度相近且变化很小，热交换进行很弱。
根据热量平衡：炉料所含热量加上煤气离开炉顶带走的热量，应等于原来煤气所含的热量。
在上部热交换终了时，II区温度即煤气温度，认为炉料温度等于煤气温度。
从上式看出：炉顶温度决定于II区温度和炉料同煤气水当量的比值。
3、影响炉顶温度的因素（1）焦比升高，单位炉料的煤气量增加，煤气的水当量W气随着增加，顶温升高。
高炉炉缸结构上一些问题的讨论
某1250炉子死铁层2.0m(23%),开炉三年炉底板上翘180mm 左右,冒煤气严重
结语 1 笔者应中小高炉年会的要求,为实现高炉炉 缸高寿命,仅在炉缸结构上就近年生产中遇 到的一些问题,与同仁们进行探讨,提供给决 策和设计者作参考,个人认识不一定正确且 分析较肤浅,目的是想引起争议和起到引玉 的作用。 2 呼吁行业组织起来设计和建设出象前苏联 及我国上世纪五、六十年代那样，形成我 国不同炉容的标准炉体结构,或曰：”标准 炉型”，进而与迈向钢铁强国相适应。
大小炭砖复合砌筑的鞍钢10高炉,生产14年,单位炉容产铁 10117t,2008.11.金触危机停下来,实际还可生产几年
2002年投产的450小高炉缸结构,己生产了13年,单位炉容产铁13679t,现 仍在生产
一座从炉底板开始炉壳收缩和大小炭块复合砌筑的高炉
4.冷却水与冷却器结构
1. 冷却水质：水是最好耐火材料，这话不错，但应用得好应变成软水或除
表3
卧式冷却壁与立式冷却壁的比较
立式冷却壁 立式冷却壁
卧式冷却壁 炉缸水量 (t/h) 水管流速 (m/s) 水流密度(t/m.h)
1380 2.72 119 1.19
4250 2.72 81 0.75
6250 4.0 119 0.75
比表面积
冷却水与冷却器结构
• • • • • •
4 热流强度: 武钢生产中规定他们的热强度如下 炉缸热流强度报警值≤29.3MJ/m2.h（7000 kcal/m2.h）； 炉缸热流强度警戒值≤37.67MJ/m2.h（9000 kcal/m2.h）； 炉缸热流强度事故状态≤50.23MJ/m2.h（12000 kcal/m2.h）； 热流强度超过报警值后必须采取措施把热流强度降低到安全范 围以内。 • 美国Cary厂14号高炉炉缸烧穿时捡测到的热流强度约 12880w/m2 .h
高炉铁合金制备过程中的热传递与物质传输研究
高炉铁合金制备过程中的热传递与物质传输研究摘要：高炉铁合金制备是现代冶金工业中的重要过程之一。
该过程中涉及到的热传递与物质传输问题对于产品质量和能源消耗具有重要影响。
本文将对高炉铁合金制备过程中的热传递与物质传输进行详细研究，探讨其影响因素及优化方法。
1. 引言高炉铁合金制备是一种重要的冶金过程，通过在高温条件下将铁矿石与还原剂结合，产生铁合金。
在该过程中，热传递和物质传输是关键问题，直接影响产品的质量和能源消耗。
2. 高炉铁合金制备中的热传递热传递是高炉铁合金制备中的重要问题之一。
高炉内部温度分布的均匀性对于产品的品质和能耗具有重要影响。
热传递的机理主要有热传导、对流和辐射传热。
2.1 热传导热传导是高炉内部热量传递的一种方式。
铁水通过铁口进入高炉内部后，热能逐渐传导到炉壁和其他部位。
热传导过程中，炉料的导热性质、热传导系数以及铁水流动状态都会影响热传导效果。
2.2 对流传热对流传热是高炉内热量传递的另一种方式。
铁水在高炉内部的流动会带走和分散热量，提高了热量的传递效率。
对流传热的效果受到炉内气流流速、铁水流动状态等因素的影响。
优化对流传热可以提高制备过程中的热传递效率。
2.3 辐射传热辐射传热是高炉内部的另一种热传递方式。
高温高炉内界面产生的热辐射能量会传递给其他部位。
辐射传热因高温部位的辐射能量和炉内气体的吸收、散射能力而受到影响。
辐射传热效果的优化可以提高制备过程中的热传递效率。
3. 高炉铁合金制备中的物质传输物质传输是高炉铁合金制备过程中另一个重要问题。
物质传输主要包括炉内气相和固相物质的传输。
3.1 气相物质传输高炉内部的气相物质传输影响着反应的进行和产品的生成。
气相传质的主要方式是气体的扩散作用。
气体在高炉内部通过对流和分子扩散的方式传输。
气相物质传输受到高炉内部气体流动状态和浓度梯度的影响。
3.2 固相物质传输固相物质传输是指炉料中的矿石和还原剂在高炉内部的传输。
固相物质传输主要有针对不同物质的堆积、碰撞和热化学反应等过程。
高炉炉缸安全的几个问题探讨资料
高炉炉缸安全的几个问题探讨前言近年来，为数不少的高炉在投产不久即出现炉缸耐材温度异常升高，有的高炉甚至短时间被烧穿。
导致高炉炉缸快速侵蚀的原因见仁见智。
炉缸安全涉及到设计、施工、设备及耐材、操作维护等方面，任何一个环节都能对炉缸安全产生重大影响。
本文针对涉及炉缸安全的陶瓷杯结构、炉墙气隙、炭素捣打料、冷却强度、碱金属、烘炉，以及操作维护等热点问题予以了初步探讨，并提出了相应的改进建议。
1. 陶瓷杯对炉缸安全的影响尽管高炉炉缸有全炭砖和炭砖加陶瓷杯两种不同的结构形式，但获得炉缸长寿的根本机理是相同的，都是为了保护炭砖免遭铁水的侵蚀，而采取不同的措施避免铁水与炭砖的直接接触。
全炭砖炉墙通过炭砖的高导热性能使热面温度降到1150℃以下，依靠炭砖热面温度较低的、流动性较小的“粘滞保护层”来隔离铁水，陶瓷杯结构则是人为采用陶瓷质砖衬来隔离铁水，避免炭砖与铁水的直接接触。
有观点将炉缸砖衬温度异常甚至烧穿的主要原因归咎于炭砖热面的陶瓷杯，认为陶瓷杯阻碍了炉渣在炭砖表面形成保护层、铁水会渗透到炭砖热面，对炭砖产生所谓的“熔洞”侵蚀。
长期的高炉实践中，全炭砖炉缸、炭砖加陶瓷杯炉缸这两种结构均有长寿实例，也均有炉缸砖衬温度异常甚至烧穿的事故发生。
这些客观实例证明这两种形式的炉缸结构都是可行的，但要实现有效隔离铁水进而获得高炉长寿，都是需要条件的。
陶瓷杯存在时，其对炭砖的保护作用是毋容置疑的；陶瓷杯侵蚀后，即转变为全炭砖炉缸结构。
只要炭砖质量好，炉墙传热体系有效，炉缸仍是安全的。
采用炭砖加陶瓷杯结构的炉缸，其关键点是陶瓷杯必须具有稳定性和密封性的合理结构[1]，尽可能提高陶瓷杯的寿命。
陶瓷杯材质、结构不合理，以及陶瓷杯热应力过大都会导致陶瓷杯破损甚至垮塌。
在结构设计方面，小块陶瓷杯设计、制造与施工均比较简便，砖缝能够吸收一定的膨胀以释放热应力，但需防止砖缝钻铁，并提高其结构稳定性。
大块陶瓷杯的互锁结构，以及较少的砖缝等使其具有较好的稳定性、密封性，但结构相对复杂，对设计要求很高。
高炉工艺炉缸热制度
炉缸热制度1.炉缸热制度的概念高炉炉缸所应具有的温度和热量水平。
炉温一般指高炉炉渣和铁水的温度，即“物理热”。
一般铁水温度为1350～1550℃，炉渣温度比铁水温度高50～100℃。
生产中常用生铁含硅量的高低来表示高炉炉温水平，即“化学热”。
2.炉缸热制度的作用直接反映炉缸的工作状态，稳定均匀而充沛的热制度是高炉稳定顺行的基础。
3.热制度的选择◆根据生产铁种的需要，选择生铁含硅量在经济合理的水平。
冶炼炼钢生铁时，[Si]含量一般控制在0.3％～0.6％之间。
冶炼铸造生铁时，按用户要求选择[Si]含量。
且上、下两炉[Si]含量波动应小于0.1％。
◆根据原料条件选择生铁含硅量。
冶炼含钒钛铁矿石时，允许较低的生铁含硅量；用铁水的[Si]+[Ti]来表示炉温。
◆结合高炉设备情况。
如炉缸严重侵蚀时，以冶炼铸造铁为好。
◆结合技术操作水平与管理水平。
原燃料强度差、粉末多、含硫高、稳定性较差时，应维持较高的炉温；反之在原燃料管理稳定、强度好、粉末少、含硫低的条件下，可维持较低的生铁含硅量。
4.影响热制度的主要因素◆原燃料性质变化主要包括焦炭灰分、含硫量、焦炭强度、矿石品位、还原性、粒度、含粉率、熟料率、熔剂量等的变化。
矿石品位提高1％，焦比约降低2％，产量提高3％。
烧结矿中FeO含量增加l％，焦比升高l．5％。
矿石粒度均匀有利于透气性改善和煤气利用率提高。
焦炭含硫增加0．1％，焦比升高l．2％～2．0％；灰分增加l％，焦比上升2％左右。
随着高炉煤比的提高，还应充分考虑煤粉发热量、含硫量和灰分含量的波动对热制度的影响。
◆冶炼参数的变动主要包括冶炼强度、风温、湿度、富氧量、炉顶压力、炉顶煤气CO2含量等的变化。
调节风温可以很快改变炉缸热制度。
喷吹燃料会改变炉缸煤气流分布。
风量的增减使料速发生变化，风量增加，煤气停留时间缩短，直接还原增加，会造成炉温向凉。
装料制度如批重和料线等对煤气分布、热交换和还原反应产生直接影响。
高炉炉缸炉底渣铁水流动及传热物理数值模拟研究
高炉炉缸炉底渣铁水流动及传热物理数值模拟研究高炉炉缸炉底渣铁水流动及传热是一个复杂的物理过程，涉及到多个物理场的相互作用。
为了更好地理解这一过程，物理数值模拟是一种有效的手段。
首先，我们需要建立数学模型以描述这一物理过程。
这包括描述渣铁水流动的流体动力学方程、传热的热传导方程以及可能涉及的化学反应方程等。
这些方程将渣铁水的流动、传热和化学反应等物理过程联系在一起。
然后，我们需要将这些数学模型转化为计算机代码，以便进行数值模拟。
常用的数值模拟软件包括ANSYS Fluent、ANSYS CFX和COMSOL Multiphysics等。
这些软件能够求解复杂的流体动力学和传热问题，并能够可视化模拟结果。
在进行数值模拟时，我们需要为模型提供合适的初始条件和边界条件。
这些条件包括渣铁水的初始温度、流动速度、炉缸炉底的初始温度等。
这些条件将影响模拟结果的准确性。
通过数值模拟，我们可以研究不同操作条件下的渣铁水流动和传热行为。
例如，我们可以研究不同温度和流速下渣铁水的流动和传热特性，以及炉缸炉
底材料的热性能和耐腐蚀性能等。
这些研究有助于优化高炉操作和提高高炉寿命。
最后，需要注意的是，数值模拟是一种基于数学模型的近似计算方法，其结果可能存在一定的误差。
因此，在实际应用中，需要结合实验数据和实际操作经验对模拟结果进行验证和修正。
以上是对高炉炉缸炉底渣铁水流动及传热物理数值模拟研究的基本思路和方法。
具体实施时需要根据实际情况进行适当的调整和改进。
监测高炉炉缸温度变化过程的研究
位厚 度测量 ，随着炉衬不 断被侵蚀 ，前端 的 电阻将 断路损坏 ， 而使元件 的总电阻增大 。 １ ． ２ ． ２ 短路 型 电阻测厚元 件。 由若 干个按 一定距 离排 列 的电阻所组 成 ，它适用于炉缸部位厚度测量。随着炉衬不断被 侵蚀 ，元件 前端 将被铁水 熔蚀掉 ，铁水 将成为导电 回路的一部 分 ，元件 的总电阻也 随之减少 。 １ ． ２ Ｉ ３ 复合型 电阻测厚元件 。上述两种元件按需 要进 行组 合 而成 ，适用 于炉腰 和炉腹部位厚度测量 。 ２ 系统软件的设计及功能要求
工 作 探 索
监测高炉炉缸温度变化过程的研究
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周 密
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（ 宝武集 团广 东省韶钢松 山股份有 限公 司炼铁厂 ，广 东 韶关
摘 要 ：目前 ．一般操作 工人 用传统 的看、听方法来观察判 断高炉炉 壳是 否发 红、鼓 包和 漏风 ，发现问题及 时采取措施补救 ，显 然这种 方法是 ｝ 匕 较 落后 的。侧 壁存在气隙和铁 水环流加剧 造成的 。通过采取 降低 冶强 ，休风堵风 口，优化 炉外、 内操 业和 钻孔灌 浆等措施 ，成功地解 决了炉缸侧壁 高的 问题。 关 键词 ：监 测 高 炉 炉缸 温度 ； 变化
分钟时间 间隔采集 、记录高炉炉缸各温度检测点的瞬时值 ， 通 过数据 预处理并建 立相关 的历史数 据库。数据库 中设计 有上 、 下限监视值 、模型要求 的相关数据和状态 。（ ２） 具有分层棒状
图、历史趋势等 图形显示功能 。显示图形可以向前 、后 自由翻 页 ，可 以压缩或拉伸 ，能够 自由定义时间坐标 。（ ３） 根 据各 点 温度及传热理论建立炉底 、炉缸等温线数学模型 ，并用 ５ 个 剖 面 图形 画面显示 。（ ４）利用原有 的生产数据 、本项 目采 集的数 据和部分人工输入数据 ，完成部分数据处理和技术计算 ，如热 负荷计算 。（ ５ ）实现报表打印 ，图形 、画面拷 贝。 ３ 治理措施及其效果 ３ ． １ 强化炉外 、炉 内操业 维护好铁 口是防止侧壁温度 波动和保 证炉缸长寿的最基本 要求 。９月 初 １ ｝ ｝ 铁 口处 于停沟检 修状 态。按 以往 的经验 ，铁 口在休止期 间 ，铁 口区域 的泥包会被严重 冲刷 ，深度 由休止前 的３ ． ６ ｍ下降到 ２ ． ７ ｍ左 右。 因此 ，需要尽 快恢复 １ ＃ 铁 口具 备 出铁条件 ， 及时修补泥包 。 在以做深铁 口为 目的的操业上 ，一是在保证铁沟保 温的情 况下尽量少 出铁 ； 二是开铁 口时间 间隔为泥包不潮 为主要依 据 ， 可灵 活处理 ； 三是铁 口必须保证来风 ； 四是铁 口深度连续 ２炉 ３ ， ４ ｍ以上后 ，就 可 以考 虑休 止出铁 。五是提高 炮泥质量 ，稳 定铁 口操作 ，适 当做深铁 口。
高炉炉缸冷却水的探讨
高炉炉缸冷却水的探讨高炉炉缸冷却水的探讨许俊1 邹忠平2胡显波2（1.国家钢铁冶炼装备系统集成工程技术研究中心，重庆，401122；2.中冶赛迪工程技术股份有限公司炼铁事业部，重庆，401122）【摘要】通过建立炉缸传热体系，结合理论计算，分析了炉缸冷却水的作用以及冷却水量、冷却水温对炉缸传热的影响规律。
【关键词】炉缸传热体系冷却水水量水温0.前言在高炉强化冶炼的条件下，炉缸寿命已经成为高炉长寿技术的一个限制性环节，而炉缸的组成主要包括耐材和冷却系统。
炉缸耐材在一代炉役中，热面会长期接触铁水，抵抗铁水的侵蚀，因此其对炉缸寿命的有着重要的影响；而冷却水系统主要作用是带走炉缸传出的热量，使炉壳在正常温度下工作，保护炉壳。
下面主要对冷却水在炉缸传热体系中的作用进行一些理论探讨。
1.炉缸传热体系组成炉缸冷却系统的型式、主要有三类：冷却壁冷却、洒水冷却和槽板冷却。
对冷却壁这种方式，炉缸内热量传递的路径，主要有两部分，大部分热量通过冷却水带走，一小部分热量通过炉壳向大气散热，见图1，为了分析简便起见，通常将炉壳带走热量部分省略，认为炉内热量通过耐材、冷却壁后，直接由冷却水带走，简化的传热体系见图2。
对洒水冷却和槽板冷却，虽然冷却形式有些不同，但这两种冷却方式都是在炉壳外冷却，炉内热量通过的传热体系却基本相同，与简化的冷却壁炉缸传热体系类似，见图2。
在炉缸内处在比较稳定的状态下，炉内传出的热流q=(T m -T w )/(1/h w /a+L 1/K 1+L 2/K 2+L 3/K 3+ 1/h m ）（1-1）T m :：铁水温度，℃ T w ：冷却水温度，℃h w ：冷却水与冷却壁综合换热系数，w/m 2,℃ a ：冷却壁比表面积L 1：冷却壁计算厚度或炉壳厚度，m K 1：冷却壁或炉壳导热系数，w/m.℃ L 2：碳捣料厚度，mK 2：碳捣料导热系数，w/m.℃ L 3：炭砖厚度，mK 3：炭砖导热系数，w/m.℃h m ：铁水与炭砖换热系数，w/m 2,℃T m h mT a h a图2 炉缸冷却壁简化（炉壳外冷却）的传热体系组成2.冷却水影响炉缸传热体系的规律探讨关于冷却水对炉缸传热体系的作用，下面根据传热理论简化计算，说明各因素对炉缸内传热的影响程度，计算不考虑各传热单元的接触热阻，且考虑炭砖热面不存在渣铁壳。
高炉炉衬传热模型及渣皮给热系数测试系统的开发的开题报告
高炉炉衬传热模型及渣皮给热系数测试系统的开发的开题报告一、选题的背景高炉是钢铁冶炼的主要设备之一，它的稳定运行和高效冶炼对钢铁生产的质量和效益有着至关重要的影响。
炉衬是高炉冶炼中一个重要的组成部分，其决定了高炉内部反应过程的有效进行，直接影响着高炉生产的质量和效益。
因此，对高炉炉衬的传热特性和渣皮给热系数的研究具有非常重要的意义。
二、选题的目的和意义本研究的目的是探索高炉炉衬传热模型和渣皮给热系数测试系统的开发方法，以提高高炉生产的效益和降低能源消耗。
具体地说，本研究将：1.建立高炉炉衬传热模型，分析炉衬的传热特性，并优化炉衬材料和结构，提高高炉内部反应的效率；2.设计渣皮给热系数测试系统，通过对渣皮的形态和组成分析，测定渣皮的热传导和热辐射特性，为高炉操作提供实时数据支持。
本研究将为高炉冶炼的优化提供实用性和可操作性的方案，为高炉生产环保、高效、可持续发展做出贡献。
三、选题的研究内容和方法（一）研究内容1.高炉炉衬传热模型的建立和优化高炉内部的复杂反应过程需要在高温、高压、强氧化、还原等复杂条件下进行。
因此，对高炉炉衬传热的分析和优化是十分必要的，可以从材料、结构、形态等方面入手，考虑炉衬的热传导机制、热辐射机制、热对流机制和辐射对流耦合机制等方面，建立合理的数学模型，提高高炉内部反应的效率，同时降低能源的消耗。
2.渣皮给热系数测试系统的设计和优化渣皮是高炉内部的一个复杂介质，其形态和组成分布非常动态，对高炉内部反应过程的影响较大。
因此，对渣皮的热传导和热辐射特性进行定量测量和分析，可以为高炉操作提供实时数据支持，提高高炉的生产效率和质量。
（二）研究方法本研究采用以下主要研究方法：1.理论分析法：通过热力学理论和传热学的基本原理，建立高炉炉衬传热模型和渣皮热传导和辐射特性模型，定量分析高炉内部反应过程的热传导和辐射特性。
2.数值模拟方法：在理论分析的基础上，采用有限元方法、计算流体力学方法等数值模拟方法，求解高炉内部的渣皮流动和温度场分布，优化炉衬材料和结构。
关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨
关于高炉炉缸结构与长寿方面的探讨高炉炉缸是高炉的重要组成部分，它的结构和设计对高炉运行的稳定和长寿有着重要影响。
在高炉炉缸结构和长寿方面的探讨中，主要涉及到以下几个方面的内容：高炉炉缸的结构特点、炉缸内耐火材料的选择和使用、炉缸内炉渣的影响以及提高高炉炉缸的长寿的措施等。
高炉炉缸是高炉内的一个重要部位，其主要功能包括提供火口空间、保持热平衡、形成适宜的气氛和协调上、下部两个系统之间的关系等。
根据高炉炉缸的位置和结构特点，可以将其分为上半炉缸和下半炉缸。
上半炉缸是高炉的燃烧室，负责燃烧煤料和产生高炉煤气，同时还承受着巨大的热负荷。
下半炉缸主要起到合流和分流矿石、燃料和空气的作用，对高炉的运行稳定性有着重要的影响。
炉缸内的耐火材料是高炉炉缸的关键部分，对高炉的长寿有着重要影响。
在选择和使用耐火材料时，需要考虑到其耐火性、抗热震性和抗侵蚀性等方面的性能。
一般来说，炉缸内的耐火材料主要由耐火砖和耐火浇注材料组成。
耐火砖是一种具有优异耐火性能的砖瓦材料，可以承受高温和腐蚀的侵蚀。
而耐火浇注材料则具有良好的耐火性能和抗热震性能，可以适应高炉内的高温和频繁的热震情况。
炉缸内的炉渣是高炉炉缸结构和长寿的重要因素之一、炉渣的流动和积聚会对炉缸内的耐火材料和结构构件造成磨损和侵蚀。
因此，合理管理炉渣的流动和减少炉渣的积聚是提高高炉炉缸长寿的重要措施之一、在实践中，可以通过调节炉渣的粘度、降低炉渣温度、控制炉渣组分等方式来减少炉渣的侵蚀。
为了提高高炉炉缸的长寿，可以采取一系列的措施。
首先，可以在设计和建造阶段对炉缸结构进行优化，提高耐火材料和结构材料的性能和耐久性。
其次，可以加强对炉缸内耐火材料的管理和维护，定期检查和修复炉缸内的损坏部分。
此外，还可以采取一些技术手段来控制高炉的操作参数，减少炉缸内的温度和热震，从而延长高炉炉缸的使用寿命。
总的来说，高炉炉缸的结构和长寿方面的探讨是高炉运行和维护管理的重要内容。
通过合理设计和管理，选择优质的耐火材料，控制炉渣的流动和减少炉渣的侵蚀，可以提高高炉炉缸的长寿，并保障高炉的稳定运行。
高炉炉缸温度高原因和措施
高炉炉缸温度高原因和措施
高炉炉缸温度高是一个常见的问题，它可能会导致生产效率下降、设备损坏甚至事故发生。
本文将探讨高炉炉缸温度高的原因以及相应的解决措施。
炉缸温度高的原因有多种，首先是炉缸内燃烧不完全。
燃烧不完全会导致燃烧产物积聚在炉缸中，增加了炉缸内的热量。
其次，炉缸内可能存在燃烧副产物，如焦炭和炉渣。
这些物质具有很高的热导率，会导致炉缸温度升高。
此外，炉缸内可能存在炉衬材料的破损或炉缸结构不合理，导致炉缸温度无法得到有效控制。
要解决高炉炉缸温度高的问题，可以采取以下措施。
首先，要确保燃烧完全，减少燃烧产物的生成。
可以通过调整燃烧参数、增加燃烧时间等方法来改善燃烧效果。
其次，要定期清理炉缸内的燃烧副产物，如焦炭和炉渣。
清理这些物质可以减少热导率，降低炉缸温度。
此外，要加强对炉缸结构和炉衬材料的维护，确保其完好无损。
如果发现炉缸结构有问题或炉衬材料破损，应及时修复或更换。
除了以上的措施，还可以采用一些技术手段来控制高炉炉缸温度。
例如，可以在炉缸内设置冷却装置，通过冷却剂的循环流动来降低炉缸温度。
此外，可以利用先进的温度监测系统来实时监测炉缸温度，并通过调整燃烧参数来控制温度。
还可以在炉缸内设置保温层，减少热量的散失。
高炉炉缸温度高的问题是一个需要重视的生产安全问题。
通过改善燃烧效果、清理燃烧副产物、维护炉缸结构等措施，可以有效降低炉缸温度，提高生产效率，确保生产安全。
同时，利用先进的技术手段和设备也可以帮助我们更好地控制高炉炉缸温度。
让我们共同努力，保障高炉的正常运行。
高炉炉身下部及炉缸_炉底冷却系统的传热学计算
第16卷第5期2004年10月钢铁研究学报JOU RNA L OF IRON AN D ST EEL RESEAR CHV ol.16,N o.5O ct.2004基金项目:国家自然科学基金资助项目作者简介:程树森(1964-),男,博士,教授; 收稿日期:2003-01-10; 修订日期:2004-01-10冶金与金属加工高炉炉身下部及炉缸、炉底冷却系统的传热学计算程树森1, 杨天钧1, 左海滨1, 孙 磊1, 杨为国2, 潘奉贤3(1.北京科技大学冶金学院,北京100083; 2.北京钢铁设计研究总院炼铁室,北京100053;3.韩国顺天国立大学工科学院,顺天)摘 要:在高炉冷却器及炉缸、炉底热面凝结一层渣铁壳有利于防止炉衬侵蚀,延长高炉寿命。
为了达到这一目的,需要设计无过热的铸铁冷却壁、铜冷却壁和板-壁结合冷却器以及无过热的炉缸和炉底。
为此建立了高炉炉身下部冷却器及炉缸、炉底温度场的数学模型,应用C++语言在V C ++集成环境下开发了高炉炉身下部冷却器及炉缸、炉底温度场计算软件。
计算结果表明,通过优化炉身下部冷却器及炉缸、炉底的设计参数,能够确保在冷却器热面及炉缸、炉底热面凝结一层渣铁壳。
目前,国内一些大型高炉的设计中已采用该软件。
关键词:高炉;冷却系统;温度场;数学模型中图分类号:T F573 1 文献标识码:A 文章编号:1001-0963(2004)05-0010-05Design of Lower Shaft and Hearth Bottom forLong Campaign Blast FurnaceCHENG Shu -sen 1, YANG T ian -jun 1, ZUO H a -i bin 1, SUN Lei 1,YANG We-i g uo 2, PAN Feng -xian 3(1.U niversity of Science and T echnolog y Beijing,Beijing 100083,China; 2.Centr al Eengineering and Incor poration of Beijing,Beijing 100053,China; 3.Sunchon N ational U niversity ,Sunchon City ,South Korea)Abstract:A model for calculating the temper ature distribution of the stave and the heart h bottom and a mathematical model o f temperatur e distribution of lower shaft coo ler and hearth botto m of blast furnace were built.T he computational software of t he temper ature field was developed by using C++language in V C++integr ated env ironment.T he calculation results show that the formation of the protection shell can be achieved by optimizing the parameters for designing the stave and the hearth bottom.T he software has been used to design blast furnace of some larg e companies in China.Key words:blast furnace;coo ling system;temperature field;mathematical model符 号 总 表c p 定压比热容,J/(kg ); D 冷却水管直径,mm;d 冷却板中冷却通道的等效直径,m; grad 梯度算符; H 铁水热焓;h 铁水的凝固潜热,J/kg;L 冷却壁1/2肋与1/2镶砖高度之和,mm; l 冷却水管间距,mm; r 炉缸、炉底半径,m; S 凝固率;s 冷却水管中心线与冷却壁热面的距离,mm;T 温度, ;T壳 炉壳表面温度, ;T煤 炉内煤气温度, ;t 时间,s;V 铁水体积,m3;v 冷却水流速,m/s;x,y,z 空间坐标;壳-气 炉壳与大气的综合对流换热系数,W/(m2 );壁-水 冷却壁本体与冷却水之间的综合对流换热系数,W/(m2 ); 煤-墙 炉内煤气热流与炉墙之间的综合对流换热系数,W/(m2 );板-水 冷却板与冷却水之间的综合对流换热系数, W/(m2 );导热系数,W/(m );水 冷却水的导热系数,W/(m );砖 碳砖的导热系数,W/(m );密度,kg/m3;Re 雷诺数;N u 努塞尔数;Pr 普郎特数。
高炉炉体系统设计
高炉炉体系统设计
高炉炉体系统设计的首要任务是确定高炉结构，高炉的结构一般采用
圆筒形，上部为炉缸，下部为炉腰，中间连接着炉缸和炉腰的是炉颈。
高
炉内部的结构主要包括炉缸墙、炉腰墙和炉尾墙等，这些结构的设计要满
足高炉内部的温度、压力和磨损等工况要求。
高炉内的传热传质机理是炉体系统设计的重要内容之一、高炉内的传
热传质主要分为煤气传热和溶解还原反应的传质。
煤气的传热主要通过煤
气和料层之间的对流传热和煤气辐射传热来实现，其中对流传热是通过控
制煤气的流速和流动方式等来提高对流传热的效果。
溶解还原反应的传质
主要通过高炉内煤气中的还原气体和焦炭中的反应物质的相互渗透和扩散
来实现，要合理控制还原气体的流量和温度，以提高传质效果。
设备选择是高炉炉体系统设计中的关键环节。
高炉内设备的选择主要
包括风口系统、喉衔系统和渣口系统等。
风口系统主要包括风口、吹风器
和风箱等设备，风机的选择要根据高炉的产能和煤气流量等参数进行选择。
喉衔系统主要包括喉衔和上料装置等设备，喉衔的选择要根据高炉的炉缸
直径和炉料的流动性等因素进行选择。
渣口系统主要包括渣口和渣铁罐等
设备，渣铁罐的选择要根据高炉的渣铁产量和渣的液态性等因素进行选择。
总之，高炉炉体系统设计是高炉正常运行的基础，它的设计要考虑到
高炉内部的结构、传热传质机理和设备选择等因素。
高炉的结构要合理布置，传热传质机理要符合高炉内部的工况要求，设备的选择要根据高炉的
产能和工艺要求等因素进行选择。
只有通过科学合理的设计，才能保证高
炉的正常运行和高效产能的实现。
炉膛火焰向水冷壁传热的方式
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高炉炉缸传热体系的探讨
摘要：通过建立炉缸传热体系，结合理论计算，分析了炉缸冷却水、气隙对炉缸传热的影响规律，并对炉缸配置，设计提出了参考建议。
关键词：炉缸传热体系冷却水气隙炉缸配置设计
Discussion of Hearth Thermal Conductivity System
Abstract :With setting up hearth heat transfer system, together with theoretical
calculation, the cooling water, gas gap affecting hearth conductivity are analyzed in the article, and some suggestions about hearth configuration design are made in the article.
Key words: hearth heat transfer system, cooling water, gas gap, hearth configuration design .
1 引言
在高炉强化冶炼的条件下，炉缸寿命已经成为高炉长寿技术的一个限制性环节，而炉缸的组成主包括耐材和冷却系统。
炉缸耐材在一代炉役中，需要抵抗铁水的侵蚀，因此其对炉缸寿命有着重要的影响；而冷却水系统主要作用是带走炉缸传出的热量，使炉壳在正常温度下工作，保护炉壳。
下面主要对冷却水以及气隙在炉缸传热体系中的影响进行一些探讨。
2 炉缸传热体系分析
各种冷却形式的炉缸传热体系，简单地都可以如图1 所示，炉缸传出热流为：
q=(Tm-Tw)/(1/hw+L1/K1+L2/K2+L3/K3+ 1/hm)
炉缸传热体系总热阻为：
R=1/hw+L1/K1+L2/K2+L3/K3+1/hm
下面仅从冷却形式和气隙的角度探讨炉缸传热的影响因素。
图1 炉缸传热体系的组成
2.1 冷却形式的影响
分别计算各种冷却形式的总热阻、耐材冷面（L1 和L2 交界面）的温度，来说明冷却形式对炉缸热阻的影响。
计算条件：
（1）物性参数和几何条件：无渣铁壳，无气隙；NMA 砖，L2=0.25m；NMA 砖导热系数K2=13W/（m.℃）；NMD 砖，L3=0.35m；NMD 砖导热系数K3=45 W/（m.℃）；当洒水冷却或槽板冷却时：炉壳厚度L1=0.05m，炉壳导热系数K1=48W/（m.℃）；当铸铁冷却壁时：冷却壁厚度的一半L1=0.08m，冷却壁导热系数K1=39W/（m.℃）；当铸钢冷却壁时：冷却壁厚度L1=0.08m，冷却壁导热系数K1=52W/（m.℃）；当铜冷却壁时：冷却壁厚度L1=0.05m，冷却壁导热系数K1=340W/（m.℃）。
（2）边界条件：铁水Tm=1500℃；铁水换热系数hm=75 W/（m2.℃）；当冷却壁冷却和槽板冷却时：冷却水速为2m/s，冷却水温为30℃；当自然冷却时：空气温度为30℃，空气换热系数为9.3W/（m2.℃）[1]；当洒水冷却时：冷却水温度为30℃，冷却水换热系数为6000W/（m2℃）[2]。
从图 2 可以看出，只要有冷却水强制冷却，在炉缸传热体系中，炭砖热阻、铁水与炭砖换热热阻所占的比例大，对炉缸传热、温度分布起决定作用。
而如果炉缸无冷却水，则冷面的空气换热热阻在炉缸传热体系中所占的比例（72%）比较大，此热阻对炉缸传热、温度分布起决定作用。
图2 各种冷却形式的热阻比例
表 1 各种冷却形式对炉缸传热的影响
冷却形式热流密度/W ·m-2耐材冷面温度℃炉缸总热阻R 铸铁冷却壁31286.9 237.8 0.046985
铸钢冷却壁34975.8 89.0 0.042029
铜冷却壁36173.3 40.7 0.040638
槽板冷却35281.8 76.7 0.041665
洒水冷却35378.9 72.7 0.041550
自然冷却9871.7 1101.8 0.148910 从表1 可以看出，各种冷却形式的热流密度大小顺序为：铜冷却壁、洒水冷却、槽板冷却、铸钢冷却壁、铸铁冷却壁、自然冷却，因此铜冷却壁的冷却效果是最好的，自然冷却的冷却效果是最差的。
而且从耐材冷面的温度大小也可以看出，有冷却水强制冷却的耐材温度都比较低，而自然冷却的炉缸耐材温度比较高，其原因是：冷却水的存在，大幅降低了炉缸冷面的换热热阻，提高了炉缸的传热效果，且改变了炉缸传热体系的热阻比例，降低了耐材的工作温度，因此冷却水在炉缸传热体系中的作用是非常明显的。
2.2 气隙的影响
图3 计算了冷却壁（炉壳）与耐材冷面存在不同厚度气隙条件下，各种冷却形形式的炉缸耐材热面温度达1150℃时，炉内铁水与耐材间可以达到的综合换热系数（该换热系数代表了高炉操作时炉缸能够承受的高炉强化程度），从图中可以看出，随气隙增大，炉内综合换热系数减小，而且气隙越大，几种冷却形式的曲线越靠近。
说明气隙是炉缸传热重要的影响因素，气隙的存在，减弱了炉缸能够承受的高炉强化程度。
图3 铁水综合换热系数（炉内强化程度）与气隙厚度的关系图4 给出了炉缸耐材热面温度达1150℃时，不同冷却水与耐材间综合换热系数下，炉内铁水与耐材间可以达到的综合换热系数。
从图中可以看出，当冷却水与耐材间综合换热系数大于500W/（m2 ·℃），即冷却形式为铸钢冷却壁、槽板冷却、洒水冷却和铜冷却壁，铁水综合换热系数（炉内强化）不会随冷却水与耐材间综合换热系数增大而明显增大，这些冷却形式的炉缸冷却效果是比较理想的。
而铸铁冷却壁的冷却水与耐材间综合换热系数在150W/（m2·℃）左右，还处在铁水综合换热系数（炉内强化）对冷却水与耐材间综合换热系数变化敏感的范围，说明铸铁冷却壁冷却效果是不够理想的。
图4 铁水综合换热系数对冷却水与耐材冷面综合换热系数的敏感关系
3 耐材配置设计
对炉缸耐材配置设计，应尽可能让炉缸炭砖能够在较低的温度下工作，以实现炉缸的长寿。
从图2 可以看出，炉缸炭砖的热阻比例比较大，如果我们能减小炉缸炭砖的热阻比例，就可以降低炭砖的工作温度，从炭砖热阻的计算式L/ λ可以看出，要减小炭砖热阻，要么减薄炭砖厚度，要么增大炭砖导热系数。
关于炭砖导热系数提高的问题，需要综合考虑炭砖其他抗铁水侵蚀的性能；炭砖厚度的确定，理论上是计算出炉缸配置的1150℃等温线不能在炭砖里面。
不同的冷却形式和耐材配置，理论计算的厚度是有差异的。
关于气隙问题，由于气隙的存在，严重削弱了炉缸的传热能力，因此避免炉缸产生气隙，也是炉缸设计最关心的问题。
气隙产生的原因比较多，从设计的角度，应该尽可能设计较少的砖缝，冷却壁和砖之间最好能紧密接触。
另外，慎重选择炉缸冷却形式，以减少冷却器之间以及冷却器与耐材间产生气隙的可能性，应选择那些气隙诱导因素少、产生气隙的可行性小的冷却形式。
冷却壁间的接缝是诱导产生气隙的重要因素，炉缸问题多发生在炉缸冷却壁接缝的位置，除了该位置冷却强度较弱外，与该处容易产生气隙有着更加密切的关系。
4 小结
（1 ）冷却水能显著降低耐材的工作温度，对保护炉壳起着非常重要的作用。
（2 ）气隙的存在，严重削弱了炉缸的传热能力，对炉缸长寿产生非常不利的影响。
（3 ）炉缸耐材设计、冷却形式的选择应考虑尽量减少诱导气隙产生的环节。
参考文献
[1] 高家瑞. 动量、热量、质量传输原理[M]. 重庆：重庆大学出版社.
[2] Jin-suJung，等.采用数学模型评估高炉炉缸侵蚀状况[J]. 世界钢铁，2001（3 ），25～28.。