基于ANSYS的高炉炉墙温度场分析.doc

基于ANSYS的高炉炉墙温度场分析 侯富昌1，王秀梅1，翁 健1，林成城2，郑少波3 (1.上海大学 机电工程与自动化学院，上海200072; 2.宝山钢铁股份有限公司 上海200941；3.上海大学 材料科学与工程学院，上海200072） 摘要:通过建立高炉炉墙在多类边界条件下的计算模型，利用有限元分析软件ANSYS对高炉炉墙进行三维稳态温度场的分析计算。模拟了高炉炉墙、冷却板的温度分布状态，得出了渣皮厚度和炉墙热电偶温度之间的对应关系,为高炉操作提供了判断依据，维护高炉生产的稳定、顺行和长寿。 关键词：高炉;ANSYS;冷却板;温度场;热电偶 Analysis of Temperature Field about Blast Furnace Wall Based on ANSYS HOU Fu-chang1, WANG Xiu-mei1, WENG Jian1, LIN Cheng-cheng2, ZHENG Shao-bo3 (1.School of Mechatronics Engeneering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China; 2.Baoshan Iron Steel Co., Ltd, Shanghai 200941,China; 3.School of Materials Science and Engeneering, Shanghai University, shanghai 200072, China) Abstract: By establishing the calculation model of blast furnace wall under types of boundary conditions, the 3-D steady-state temperature field about the blast furnace wall was analyzed and calculated by using the FEA software ANSYS. The temperature distribution of blast furnace wall and cooling plates was simulated. The corresponding relationship between the thickness of slag skin and the temperature of thermocouple in the blast furnace wall was also studied from the analysis. Therefore, judgment basis for the operation of blast furnace can be provided and the stability of production and longevity about blast furnace can be maintained. Key words: blast furnace; ANSYS; cooling plate; temperature field; thermocouple 运用有限元分析方法，对高炉炉墙计算模型进行温度场分布的研究，为高炉的结构设计以及操作参数的优化提供理论上的依据。对高炉炉墙温度场的研究是一项基础研究，高炉炉衬和冷却器的破坏与炉墙温度场有着直接的关系。目前已有不少国内外相关文献针对此方面进行了大量研究,但大多都是注重于冷却器本身的结构参数和外部环境对其温度场的影响。针对高炉内部凝固渣皮层的厚度与炉墙内热电偶温度之间对应关系（即通过热电偶的实测温度推断凝固渣皮层的厚度）的研究的比较少。本文运用大型通用有限元软件ANSYS,并且结合宝钢4号高炉高导热性石墨砖炉衬结构,通过建立多类边界条件下的计算模型, 对高炉炉墙进行了三维稳态温度场的分析计算，以模拟其工作时的温度分布状况；并且建立了凝固渣皮层厚度与热电偶温度之间的对应关系，利用热电偶的实测温度判断高炉内凝固渣皮层的厚度，从而可以为高炉的操作提供判断依据。 1 高炉炉墙结构计算模型 1.1 计算模型的选取 通过对整个高炉的分析,建立高炉炉墙结构的计算模型。高炉炉墙结构的计算模型是从宝钢4号高炉的实际结构中选取的。建模时需要设置一系列简化，简化原则如下: ①选择包括炉壳、填充层、冷却板、砖衬以及凝固渣皮层在内的整个炉墙为研究对象来分析计算传热过程； ②由于在计算时会产生误差,故将某一定炉气温度下的传热过程看作是稳态导热过程； ③对传热计算结果影响不大的几何结构在模型中简