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以高炉铸钢冷却壁为研究对象,建立冷却壁传热数学模型,运用有限元软件ANSYS深入分析冷却壁在高炉工作状况下的复杂传热过程。通过对冷却壁稳态工况的数值模拟,研究冷却水管水垢、气隙、炉渣、冷却水流速和水温对冷却壁温度场的影响。传热分析结果表明,水垢和气隙的厚度对冷却壁冷却能力的影响极大。
本文还完成了1:1的冷却壁热态模拟试验。热态试验是冷却壁研发过程中必不可缺少的重要一环。试验中,利用设置在冷却壁上的热电偶测定冷却壁的温度,了解冷却壁的工作性能。通过热态试验还可以验证铸钢冷却壁的传热模型,观察冷却水流速和温度、炉气温度对冷却壁温度场的影响以及模拟高炉边缘气流对冷却壁的热冲击情况。
首先利用试验数据和传热计算结果,通过回归分析,得到用冷却水流速、温度和冷却壁壁体上某一测点温度表示的热面最高温度经验计算关系式,并将其与先进的神经网络技术相结合,形成基于传热分析的高炉冷却壁智能仿真模型。然后,通过试验值与仿真模型输出值的对比,验证上述仿真模型的准确性和可靠性。最后借助Visual Basic语言将仿真模型转化为操作简便的软件,供冷却壁温度在线监测使用。