高炉冷却板传热过程数学模型的研究

给出了高炉冷却板和炉衬温度分布的二维稳态传热模型,并分析了冷却板和炉衬的不同结构参数及其物性参数对温度分布和热流密度的影响,为高炉冷却系统的优化设计和控制提供了坚实的理论依据。

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《工业加热)0 2第 5 20年期文章编号：0 213 (02 0-090 10-6 92 0 )50 3-5

高炉冷却瓶传热边程数学模型酌研究尹国梅温治张龙，, 2冯俊小于涛，,,李IX (￣ X

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(. 1北京科技大学，北京

2宝山钢铁股份有限公司， .上海

摘要：给出了高炉冷却板和炉衬温度分布的二维稳态传热模型，分析了冷却板和炉衬的不同结构参数及其物性参数对温度分并布和热流密度的影响，高炉冷却系统的优化设计和控制提供了坚实的理论依据。为

关键词：高炉；冷却板；数学模型中图分类号：下 6 . 1 D 11 文献标识码：A

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1前言高炉冷却系统的主要作用是保护炉衬和炉壳抵抗过大的热流。因此，高炉冷却设备的冷却效率对延长高炉寿命，维护合理炉型起着决定性的作用。尽可能地延长高炉的炉役是当今世界高炉工作者面临的重大课题之一。

相同容积的高炉或是凭借经验，尚缺乏科学的理论依

据。而冷却系统亦是如此。本文所开发的高炉冷却板传热过程数学模型，以分析冷却板和炉衬不同结构可参数、物性参数以及工艺参数对温度分布和热流的影响。此外。对冷却板的结构及其材质的优化、炉衬材料的选择、炉衬的烧损程度的判别也有重要的参考价值。

生产实践证明，冷却设备的结构、布置方式及其操作参数对高炉寿命有重大的影响。目前高炉冷却的方式主要有冷却板、却壁和板壁结合的方式。而冷

2数学模型2 1假设条件 . ()略沿炉子周向的曲率； 1忽 () 2在模型计算的宽度和高度范围内，炉膛内表面附近炉温均匀； () 3在炉墙同一宽度和高度范围内，冷却板之两间满足绝热条件； () 4忽略不同耐火材料间的接触热阻及冷却板壁和炉衬之间的接触热阻； () 5假定冷却板内各通道的水速均匀； () 6忽略冷却板壁厚对传热的影响，即冷却板内外壁面温度相同。3 9

我国绝大多数高炉使用的冷却设备主要是纯铜冷却板。长期以来，国高炉的总体设计主要是参考国外我收稿日期：020 -7 2 0-40

课题项目：OO年宝钢重大科技攻关课题， 20年 1通

20于 01 O月过宝钢的技术鉴定作者简介：国梅 (9 8,,士研究生，北人，要从事 尹 17-)女硕河主

传热传质过程数值模似等方面的研究； 温治 (92,,授， 16 -)男教河北人，要从事工业热主过程和热设备的模化和优化控制技术等方面的教学和研究 .