高炉无料钟炉顶布料器的冷却分析
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T ota l N o. 154 D ecem be r 2005
# 技术分析 #
冶金设备 M ETALLURG ICAL EQU IPM ENT
总第 154期 2005年 12月第 6期
高炉无料钟炉顶布料器的冷却分析
刘志刚 1① 卞致瑞 1 苏维 2 徐旺 1 卜匀 1
( 1: 北京科技大学 北京 100083; 2: 首都钢铁公司 北京 100041)
图 4 有限元模型
在图 3所示的旋转圆筒顶面、侧面和底面分 别取出 旋转圆 筒壁的 一部 分建 立有限 元模 型。 其中模型长度为 456mm, 宽度为 300mm, 厚度 h 为各部位旋转圆筒的壁厚, 施加如表 1所示的边 界条件。
炉顶温度 /e 3 00
耐火浇 注料导热系数 /W # ( m# k) - 1 1. 5
表 1 施加的边界条件
钢板的导热系数 捣料的导热系数
/W # ( m# k) - 1
/W # (m# k) - 1
52
10
管内的换热系数 /W # ( m2# k) - 1
236 0
箱内的换热系数 /W # ( m2# k) - 1
20
计算得出旋转圆筒外 表面的表面温度的 平 均值为 43. 4e , 与测量的 气密箱内 的平均温 度 值 46. 8e 相差 3. 4e , 相差 7. 8% 。同时考虑到 旋转圆筒 溜 槽悬 挂 处的 两 个侧 面 没有 冷 却 水 管, 此处 温度远 远高于 平均值。所 以认 为此 模 型在一定 误 差范 围 内能 正 确反 映 气密 箱 内 的 温度。 3. 2 主要参数对旋转圆筒表面温度的影响
顶温度过高且持续时间过长或者冷却效果不佳, 则可能造成布料器温度过高, 使其零部件出现卡 死停转的现象。从 而影响布料器的正 常运转和 使用寿命。 2. 2 布料器的结构
一号高炉布料器由 钢结构的气密 箱外壳和 内部的齿轮传动机构、中心 厚管、溜槽 等构成主 体部分。气 密箱 内还有 上下 水槽, 冷 却水 联络 管, 排水管等构成箱内冷却设备。布料器顶端还 分布有冷却水进水管, 加压 氮气进气管, 润滑油 管, 其结构如图 1所示。
K EYW ORDS B last furnace Be ll- less top D istr ibu to r R evo lv ing cy linder
1 引言 布料器是无料钟炉顶设备的核心部件, 它的
正常运转对高炉的炉况稳定、生产顺行起着非常 重要的作用。布料器安装在炉顶钢圈上, 受到炉 喉高温料面、热煤气、粉尘的威胁, 所以对其进行 冷却和密封是保证布料器正常工作的必要手段。 2 布料器工作条件和结构 2. 1 布料器的工作条件
AB STRACT T he d istr ibu to r o f the Be ll- less T op of N o. 1 BF at Shoudu Iron and Steel Co. is an equ ipm en t coo led w ith w ate r and sealed w ith nitrogen. F rom the ana lys is on the m a in facto rs w hich a ffect the temperature o f the d istr ibu to r, the rank of these fac to rs is resulted. Based on the analysis a new type of a revo lv ing cy linder is deve loped. T h is new one can reduce the ins ide tem pera ture of the d istr ibu to r and the amount o f the cooling wa ter largely.
图 3 旋转圆筒立体图
图 2 旋转圆筒结构图 1- 旋转圆筒; 2- 耐火浇注料
3 布料器冷却效果分析 采用计算机模拟的方 法对影响布料 器冷却
的各主要参数进行分析, 达到优化各主要参数进 而增强冷却效果的目的。实践表明旋转 圆筒所 在位置是气密箱内热量的 主要来源。它 直接与 高炉煤气 接触, 所以 其内侧 有一 层耐 火浇注 材 料, 起着隔热和防止高炉煤气冲刷的作用。旋转 圆筒的结构如图 2 所示。冷却水管安装在旋 转圆筒外 侧, 即靠 近气密箱一侧, 水管间用捣料
首钢一号高炉布料器为密闭循环水冷却, 氮 气密封, 对工作条件要求比较严格。通常炉顶温 度应控制在 150 ~ 300e , 齿轮箱内温度 < 70e , 气密箱内正常控制温度应 < 50e , 炉顶最高温度 要求不大于 600e , 并且要求炉顶温度超过 600e
的时间不超过 30m in, 炉顶压力设计为 0. 2MP a。 上述环境条件为布料器的正常工作条件, 炉
① 作者简介: 刘志刚, 男, 1979年出生, 北京科技大学机械工程学院硕士研究生
) 25 )
总 第 154 期
冶金 设备
2005年 12月第 6期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
填充。 3. 1 模型的建立
由于旋转圆筒结构是对称的, 且其结构比较 复杂, 本文选择旋转圆筒的 一部分进行分析, 建 立图 4所示的有限元模型。
图 1 首钢一号高炉布料器结构图 1- 中心喉管; 2- 上水槽; 3- 气密箱; 4- 冷却水管; 5- 旋转圆筒; 6- 下水槽;
摘要 首钢一号高炉无料钟 炉顶布料器是水冷、氮气密封的结构, 对影响布料器 冷却的各主 要参数进行
了分析, 得出各个参数对布料器齿轮箱 内温 度的影 响程 度, 在此基 础上 提出 了一种 旋转 圆筒结 构的 改进方
案, 此方案可大幅度降低布料器内的温度, 并可大量节省冷却水用量。
关键词 高炉 无 料钟炉顶 布料器 旋转圆筒
中图分类号 TF321. 3
文献标识 码 A
Analysis on the Cooling for the D istributor of the Bell- Less BF Top
L iu Zh igang1 B ian Zh irui1 SuW e i2 Xu W ang1 Bu Yun1
( 1: Un iversity of Science and T echno logy Be ijing; 2: Shoudu Iron and Steel Co. )
# 技术分析 #
冶金设备 M ETALLURG ICAL EQU IPM ENT
总第 154期 2005年 12月第 6期
高炉无料钟炉顶布料器的冷却分析
刘志刚 1① 卞致瑞 1 苏维 2 徐旺 1 卜匀 1
( 1: 北京科技大学 北京 100083; 2: 首都钢铁公司 北京 100041)
图 4 有限元模型
在图 3所示的旋转圆筒顶面、侧面和底面分 别取出 旋转圆 筒壁的 一部 分建 立有限 元模 型。 其中模型长度为 456mm, 宽度为 300mm, 厚度 h 为各部位旋转圆筒的壁厚, 施加如表 1所示的边 界条件。
炉顶温度 /e 3 00
耐火浇 注料导热系数 /W # ( m# k) - 1 1. 5
表 1 施加的边界条件
钢板的导热系数 捣料的导热系数
/W # ( m# k) - 1
/W # (m# k) - 1
52
10
管内的换热系数 /W # ( m2# k) - 1
236 0
箱内的换热系数 /W # ( m2# k) - 1
20
计算得出旋转圆筒外 表面的表面温度的 平 均值为 43. 4e , 与测量的 气密箱内 的平均温 度 值 46. 8e 相差 3. 4e , 相差 7. 8% 。同时考虑到 旋转圆筒 溜 槽悬 挂 处的 两 个侧 面 没有 冷 却 水 管, 此处 温度远 远高于 平均值。所 以认 为此 模 型在一定 误 差范 围 内能 正 确反 映 气密 箱 内 的 温度。 3. 2 主要参数对旋转圆筒表面温度的影响
顶温度过高且持续时间过长或者冷却效果不佳, 则可能造成布料器温度过高, 使其零部件出现卡 死停转的现象。从 而影响布料器的正 常运转和 使用寿命。 2. 2 布料器的结构
一号高炉布料器由 钢结构的气密 箱外壳和 内部的齿轮传动机构、中心 厚管、溜槽 等构成主 体部分。气 密箱 内还有 上下 水槽, 冷 却水 联络 管, 排水管等构成箱内冷却设备。布料器顶端还 分布有冷却水进水管, 加压 氮气进气管, 润滑油 管, 其结构如图 1所示。
K EYW ORDS B last furnace Be ll- less top D istr ibu to r R evo lv ing cy linder
1 引言 布料器是无料钟炉顶设备的核心部件, 它的
正常运转对高炉的炉况稳定、生产顺行起着非常 重要的作用。布料器安装在炉顶钢圈上, 受到炉 喉高温料面、热煤气、粉尘的威胁, 所以对其进行 冷却和密封是保证布料器正常工作的必要手段。 2 布料器工作条件和结构 2. 1 布料器的工作条件
AB STRACT T he d istr ibu to r o f the Be ll- less T op of N o. 1 BF at Shoudu Iron and Steel Co. is an equ ipm en t coo led w ith w ate r and sealed w ith nitrogen. F rom the ana lys is on the m a in facto rs w hich a ffect the temperature o f the d istr ibu to r, the rank of these fac to rs is resulted. Based on the analysis a new type of a revo lv ing cy linder is deve loped. T h is new one can reduce the ins ide tem pera ture of the d istr ibu to r and the amount o f the cooling wa ter largely.
图 3 旋转圆筒立体图
图 2 旋转圆筒结构图 1- 旋转圆筒; 2- 耐火浇注料
3 布料器冷却效果分析 采用计算机模拟的方 法对影响布料 器冷却
的各主要参数进行分析, 达到优化各主要参数进 而增强冷却效果的目的。实践表明旋转 圆筒所 在位置是气密箱内热量的 主要来源。它 直接与 高炉煤气 接触, 所以 其内侧 有一 层耐 火浇注 材 料, 起着隔热和防止高炉煤气冲刷的作用。旋转 圆筒的结构如图 2 所示。冷却水管安装在旋 转圆筒外 侧, 即靠 近气密箱一侧, 水管间用捣料
首钢一号高炉布料器为密闭循环水冷却, 氮 气密封, 对工作条件要求比较严格。通常炉顶温 度应控制在 150 ~ 300e , 齿轮箱内温度 < 70e , 气密箱内正常控制温度应 < 50e , 炉顶最高温度 要求不大于 600e , 并且要求炉顶温度超过 600e
的时间不超过 30m in, 炉顶压力设计为 0. 2MP a。 上述环境条件为布料器的正常工作条件, 炉
① 作者简介: 刘志刚, 男, 1979年出生, 北京科技大学机械工程学院硕士研究生
) 25 )
总 第 154 期
冶金 设备
2005年 12月第 6期
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
填充。 3. 1 模型的建立
由于旋转圆筒结构是对称的, 且其结构比较 复杂, 本文选择旋转圆筒的 一部分进行分析, 建 立图 4所示的有限元模型。
图 1 首钢一号高炉布料器结构图 1- 中心喉管; 2- 上水槽; 3- 气密箱; 4- 冷却水管; 5- 旋转圆筒; 6- 下水槽;
摘要 首钢一号高炉无料钟 炉顶布料器是水冷、氮气密封的结构, 对影响布料器 冷却的各主 要参数进行
了分析, 得出各个参数对布料器齿轮箱 内温 度的影 响程 度, 在此基 础上 提出 了一种 旋转 圆筒结 构的 改进方
案, 此方案可大幅度降低布料器内的温度, 并可大量节省冷却水用量。
关键词 高炉 无 料钟炉顶 布料器 旋转圆筒
中图分类号 TF321. 3
文献标识 码 A
Analysis on the Cooling for the D istributor of the Bell- Less BF Top
L iu Zh igang1 B ian Zh irui1 SuW e i2 Xu W ang1 Bu Yun1
( 1: Un iversity of Science and T echno logy Be ijing; 2: Shoudu Iron and Steel Co. )