高爐出鐵過程中爐缸內(nèi)流體流動與排放行為的模擬研究.pdf

1、目前煉鐵的主要工藝是高爐煉鐵。爐缸高效穩(wěn)定的排放對延長高爐壽命有重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。由于高爐實(shí)際生產(chǎn)中基本上是個(gè)“黑箱”，因此本文利用FLUENT軟件的VOF多相流模型，來模擬計(jì)算爐缸中鐵水瞬態(tài)的流動和排放過程。分析爐內(nèi)各因素對流場、爐缸壁面剪應(yīng)力、鐵口通道渣鐵流界面形狀和流型以及爐渣滯留率的影響，所得結(jié)論如下。
　　(1)死料柱的填充形式對爐缸內(nèi)鐵水流場有重要影響。死料柱全填充于爐缸鐵水流場穩(wěn)定。圓柱形和鍋底形死料柱存在于爐缸內(nèi)

2、，鐵水環(huán)流明顯;鐵口遠(yuǎn)端爐缸與爐底的角部有混流，鐵口上方和鐵口遠(yuǎn)端渣鐵界面附近區(qū)域有旋流。
　　(2)全填充型死料柱存在于爐缸中，鐵水對爐缸壁面的沖刷侵蝕影響最小。隨鐵口直徑、爐缸壓力的增加，爐缸壁面所受剪應(yīng)力增加;隨鐵口深度、死鐵層深度、死料柱孔隙度的增加，爐缸壁面所受剪應(yīng)力減小;相比于鐵口角度為10°和15°時(shí)鐵口角度為20°時(shí)，鐵口下側(cè)和泥包壁面的剪應(yīng)力，有明顯的增加。
　　(3)死料柱全填充于爐缸與爐壁沒有間隙且浮起

3、狀態(tài)下，鐵水排放流量增大。死料柱與爐壁有間隙時(shí)，圓柱形還是鍋底形死料柱浮起和沉底狀態(tài)下對鐵水排放流量影響較小。隨鐵口直徑和爐內(nèi)壓力增加，鐵水排放流量增加;鐵口深度、鐵口角度、死鐵層深度、死料柱空隙度對鐵水排放流量的影響較小。
　　(4)鐵口通道內(nèi)流體的流型在不同時(shí)期不同位置可以分為:渣鐵混合界面分層流;渣鐵分層流;渣滴分層流和渣鐵分層流的混合流;鐵-渣-氣分層流;彌散流。鐵口通道鐵水占主導(dǎo)地位時(shí)，相界面由近似弓形逐漸向圓滑界面形狀