喷气冷却转炉炉壳表面的温度场模拟计算和效果分析.pdf

第9 卷增刊 1 过 程 工 程 学 报 Vol.9 Suppl. No.1 2009 年 6 月 The Chinese Journal of Process Engineering June 2009 喷气冷却转炉炉壳表面的温度场模拟计算和效果分析 1 1 1 1 2 2 温良英 ， 郭 锐 ， 陈登福 ， 李军成 ， 黄其明 ， 王 勇 (1. 重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400030 ；2. 中冶赛迪工程股份有限公司炼钢事业部，重庆 400013) 摘 要：分析了转炉炉壳喷气冷却结构布置特点，建立了描述转炉炉壳喷气冷却热交换的控制方程和边界条件，利用 FLUENT 软件进行流动−传热耦合数值模拟求解. 结果表明，在各空气喷射冷却条件下，喷射冷却模块内气体流动状 态和炉壳表面温度分布相似；随着喷射空气流量增加，喷流速度增大，对流换冷却使炉壳表面温度降低效果明显；当 喷射空气流量增加到一定程度后再继续增加，喷射流冲击强烈的上部区域温度可以持续降低，但对表面下部温度的降 低变得不明显；在适宜喷流供气参数条件下，炉壳表面上、下最大温差的最小值约为 180 ℃. 关键词：转炉炉壳；表面温度；空气喷流；数值模拟 中图分类号：TF748.2 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2009)S1−0379−05 在炉体外壳表面： 1 前 言 ∂T (3) −λ α (T =− Tf ). ∂r r =r 转炉炉体由炉壳和炉衬组成，炉壳由钢板焊接而 out 成，炉衬工作层为镁碳砖，永久层为镁砖. 由于镁碳砖 上述各式中 r 和z 分别是计算单元的径向和周向坐 具有抗蚀性能好、抗热震性好以及不易剥落等优点，受 标，ρ, c, λ和α分别是炉体材料的密度、比热、导热系数 到钢铁工业企业的青睐，但镁碳砖导热系数较原来的耐 和炉壳表面的换热系数，T 和 t 分别是为温度和时间， 火材料增加了 3~4 倍[1−3] ，导致炉壳的工作温度升高， Sq 是热源项，不考虑内热源则为 0，rin 和 rout 分别为炉 炉壳变形严重，炉衬受力不均，蚀损加快[4−8]. 转炉炉体 体内表面和外表面，T 为钢液温度，T 为炉体外表面 stee