高爐爐缸內(nèi)流體流動(dòng)與排放行為的模擬研究.pdf

1、爐缸高效穩(wěn)定的排放對(duì)高爐生產(chǎn)至關(guān)重要，可在保證生鐵產(chǎn)量的同時(shí)維持爐況穩(wěn)定順行、降低生產(chǎn)成本、延長高爐壽命。爐缸排放過程中，死料柱性質(zhì)的改變、出鐵口直徑的擴(kuò)張以及出鐵口長度的縮短均可使熔渣、鐵水流動(dòng)與排放行為變得十分復(fù)雜，導(dǎo)致排放流量或出鐵時(shí)間波動(dòng)較大，因此有必要研究高爐爐缸流動(dòng)與排放行為的控制機(jī)理。
　　由于對(duì)高爐爐缸流動(dòng)狀況進(jìn)行監(jiān)測十分困難，因此本文采用數(shù)學(xué)、物理模擬手段對(duì)爐缸流動(dòng)與排放行為進(jìn)行研究。首先，基于相似原理和CFD基

2、礎(chǔ)，針對(duì)爐缸內(nèi)鐵水流動(dòng)行為進(jìn)行水模型實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算，考察不同死料柱填充結(jié)構(gòu)對(duì)鐵水流動(dòng)狀態(tài)的影響;其次，以某廠實(shí)際高爐為原型，結(jié)合爐缸排放過程中死料柱焦炭逐漸消耗，其空隙度發(fā)生改變的情況，建立了死料柱模型，考察了入爐焦炭粒度、鐵水碳素未飽和度以及熔渣中FeO含量對(duì)死料柱空隙度的影響;最后，在對(duì)流體單元進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上，得出高爐爐缸流體流速的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并聯(lián)合死料柱模型建立了爐缸排放數(shù)學(xué)模型，考察了爐內(nèi)各基本因素對(duì)排放流量和出鐵時(shí)間的影

3、響。計(jì)算結(jié)果與實(shí)際高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)吻合，可為制定合理的爐缸調(diào)劑措施提供參考建議和理論基礎(chǔ)。
　　本文通過以上研究得到以下結(jié)論。
　　(1)爐缸內(nèi)鐵水總是趨于向空隙度較大的區(qū)域流動(dòng)，死料柱中心惡化可引發(fā)邊緣環(huán)流，其非均勻填充可導(dǎo)致鐵水界面波動(dòng)。
　　(2)爐缸內(nèi)焦炭消耗速率隨入爐焦炭粒度、鐵水碳素未飽和度以及熔渣中FeO含量的增加而增加。計(jì)算結(jié)果表明，在入爐粒度一定的前提下，熔渣中FeO的氧化是焦炭消耗的主要原因。