基于死焦堆受力模型的高炉炉缸炉底温度差异

调研国内2座大型高炉,发现炉缸与炉底温度关系存在差异,高炉A炉缸、炉底温度变化趋势相反,而高炉B炉缸与炉底温度变化趋势一致。利用死焦堆受力平衡模型,分析国内4座高炉的死焦堆浮起状态、炉缸炉底温度或者侵蚀的差异。研究结果发现,高炉内部死焦堆浮起高度会影响炉缸侧壁、炉底温度关系,进而影响其侵蚀形貌。高炉A死焦堆浮起高度明显大于高炉B死焦堆浮起高度,导致高炉A和B炉缸、炉底温度变化关系不一致。渣液面高度和死焦堆的空隙率会影响死焦堆的浮起高度,分析不同因素导致空隙率减小时的死焦堆浮起状态。死焦堆沉坐炉底时,炉缸、炉底温度变化趋势相反;死焦堆小幅度浮起时,炉缸、炉底温度变化一致;死焦堆大幅度浮起时,炉缸、炉底温度变化趋势相反。     

高炉炉缸死焦堆对渣滞留率的影响

采用三维动量守恒方程、标准k-ε双方程模型、VOF多相流模型以及多孔介质模型模拟计算了不同死焦堆状态下炉缸内的渣滞留量.结果表明:炉渣滞留主要集中在死焦堆中,死焦堆外围焦炭分布是决定渣滞留率的关键;最低渣-铁界面以下区域的状态对总渣滞留率影响很小.由于铁口附近渣铁水流速远大于死料柱中流速,形成了向铁口倾斜的气-渣界面,当铁口来风时需停止出铁,导致部分炉渣来不及排出炉缸,因此改善死料柱透液性是减少渣滞留量的有效手段.     

高炉圆周方向焦炭非均-消耗条件下固体流研究

利用三维离散元法对5000m3高炉圆周方向风口回旋区焦炭非均一消耗条件下,炉内固体炉料的速度、应力分布以及炉墙和炉底的受力情况进行了分析.结果发现,炉口料面料层结构、炉料速度和应力以及炉墙炉底受力呈非对称性分布,死焦堆增高,且在其表面存在狭长的滑动粒子带.     

高炉炉缸死焦堆受力分析与计算

建立了一个特殊情况下死焦堆在炉缸中的受力模型,推导出了最小死铁层深度的计算公式,并用某高炉解剖数据进行了验证,结果表明该模型可靠.在此基础上提出了一般条件下的死料柱受力模型,推出了一个用于估算一般情况下死焦堆浮起高度的公式,并讨论了死焦堆浮起高度与炉渣液面高度的关系.     

高炉炉缸三维稳态出铁模型

根据热流体力学原理和计算流体力学热焓-多孔介质方法,建立了包含铁水凝固相变的高炉炉缸三维稳态出铁数值计算模型.计算中采用等效对流换热系数的方法对炉缸、炉底的冷却条件进行了合理转化.结合实际高炉炉缸对其流场、温度场和渣皮形貌进行了数值计算和分析.给出了不同高炉容积利用系数和冷却条件下的炉缸铁水流动特征和结渣情况数据,可为现场操作提供技术参考.     

高炉流场模拟模型的建立及在宝钢3号高炉上的应用

开发了高炉流场模拟模型。该模型采用厄冈方程描述炉内的二维气体流动，考虑了风口回旋区、死焦堆、软熔带、炉顶料面及炉料颗粒分布、中心焦柱、滴下带液流分布等因素对气流阻力的影响，并应用有限单元法求解，因此具有模拟复杂高炉操作条件下气流分布规律的功能。应用该模型研究了鼓风参数、装料条件等对气流分布的影响，从理论上解释了炉墙结厚所导致的高炉“上热下凉”现象，预测了超大量喷煤下气流分布的变化趋势，为生产操作系统的设计提供了科学依据。     

转底炉工艺的发展与实践

论文介绍了转底炉炼铁工艺在国内外的发展概况,重点阐述北京科技大学研究和开发转底炉炼铁技术所取得的经验与成果.结合国情和政策,认为我国当前应把"转底炉预还原 熔融造气炉终还原"双联工艺作为发展转底炉技术的方向,主要应用于为电炉提供热装铁水、钢铁厂粉尘回收利用和特殊矿综合利用等方面.     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明:承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti(N,C)、Ti(C,N)。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti(N,C)、Ti(C,N),铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

承钢高炉炉缸沉积物的形成机理

在热力学分析的基础上,研究了承钢高炉炉缸沉积物的形成机理。结果表明：承钢高炉炉缸沉积物中的高熔点物质主要为TiC及少量的Ti（N,C）、Ti（C,N）。炉渣中的TiO2与焦炭发生直接还原反应生成TiC,随着铁液的形成,渣中的TiC被铁滴吸附,包裹在铁滴周围。TiC包裹着铁液沉降到炉底形成炉缸沉积物;在渣-铁界面和铁水-炉底耐火材料界面,由于浓度梯度和温度梯度的存在析出Ti（N,C）、Ti（C,N）,铁水和炉渣团聚在炉缸中形成炉缸沉积物。     

"传热法"炉缸和"隔热法"陶瓷杯复合炉缸炉底分析

从传热学的角度出发,利用VC编制炉缸炉底温度场计算软件,对国内某些高炉进行了实例建模. 模型计算结果和实际高炉热电偶温度数据吻合较好. 据此对目前流行的"传热法"的高导热压小块炭砖炉缸和"隔热法"的陶瓷杯复合炉缸炉底的各自特点进行了分析,以实例为基础阐明了这两种结构的炉缸炉底延长高炉寿命的不同方法. 指出在铁水和耐火材料之间低导热系数的"保护壳"存在,是不同设计延长炉缸炉底寿命的相同本质,并分析了这两种结构的炉缸炉底的不足.     

高炉炉缸黏滞层物相及形成机理

通过对高炉炉缸黏滞层化学成分分析、XRD、SEM-EDS分析及对炉缸用碳复合砖性能、微观结构的研究，探明了炉缸黏滞层的形成机理.结果表明:碳复合砖本身致密的微观结构使其具有优良的抗渣铁侵蚀性能，且具备自护炉机制，能够形成石墨-C层、高铝渣层、石墨层多相体系.并通过计算得出高炉炉缸侧壁石墨碳析出热力学条件，表明在一定的铁水流动条件下，石墨碳与铁水存在溶解析出平衡，从而隔离开铁水与砖衬的直接接触，延缓砖衬侵蚀，实现高炉炉缸长寿.     

锌在高炉内渣铁中溶解行为计算分析

通过分析锌在高炉下部的行为,结合高炉物料平衡和锌平衡计算,建立锌在高炉内渣铁中溶解行为计算模型.定义高炉炉腹煤气锌含量指数,表征锌在高炉内的循环富集程度.运用某钢厂的实际生产数据进行计算,得出该高炉炉腹煤气锌含量指数为568;高炉炉渣、铁水中的锌均处于饱和状态,炉渣、铁水中的锌含量分别为最终冷态下炉渣、铁水中锌含量的316倍和10倍;同时分析了锌在高炉炉底砖衬的堆积机理和锌对高炉风口的侵蚀机理,提出减缓锌对高炉破坏作用的防治措施.     

铁水炉外脱硫影响因素研究

研究脱硫剂组成和加入量、脱硫反应时间、铁水初始硫含量等对铁水炉外脱硫率的影响规律,据此提出了合适的脱硫剂组成以及铁水炉外脱硫操作要点。     

高碱金属原料高炉冶炼及炉外脱硫

本课题研制成功30吨铁水罐中喷吹石灰系复合脱硫剂进行铁水炉外脱硫。可使高炉冶炼高碱金属原料,采用酸渣排碱,高炉顺行,技术经济指标改善。高硫铁水炉外脱硫得到优质生铁。形成高炉用酸渣冶炼高碱金属原料及炉外脱硫新工艺。 这种新工艺已经经过连续性工业试验并转入生产使用。到1985年3月底已处理铁水5万余吨。试验及连续生产表明:高炉炉渣碱度(CaO/SiO_2)由1.05降至0.95～1.0,炉渣排碱率由50％提高到75％以上,焦比下降8～13公斤/吨铁。日产量提高10～18吨。增     

高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟分析

为进一步研究高炉炉缸炉底在生产过程中的侵蚀成因,对某企业2 580 m3高炉建立二维传热模型,运用软件求解得到该高炉开炉初期和炉役末期的炉缸炉底温度场分布;对侧壁碳砖进行温度场求解并与应力场耦合得到其径向热应力分布。结果表明,该企业高炉"陶瓷杯+微孔炭砖"型复合炉缸炉底结构设计合理,死铁层的长期热应力作用导致侧壁炭砖发生崩角并加速形成环裂,是炉缸破损的主要原因之一。     

AOD炉铁水碳含量在线检测与控制

采用光纤光谱仪在线测量AOD炉铁水碳含量, 建立模糊控制模型,实现了AOD炉铁水碳含量的高精度动态控制.     

铜渣转底炉直接还原磁选与熔分工艺比较

以国内某典型铜渣为研究对象,进行转底炉直接还原-磁选工艺与转底炉直接还原-燃气熔分工艺的对比研究。首先通过基础试验确定最佳的反应参数,在此基础上进行中试扩大试验,并揭示铜渣转底炉直接还原过程机理,最后对它们的能耗进行计算与对比分析。研究结果表明:经过转底炉直接还原,铜渣中的铁橄榄石Fe_2SiO_4和磁铁矿Fe_3O_4相转变为含有金属铁Fe、二氧化硅SiO_2和少量辉石相Ca(Fe,Mg)Si_2O_6的金属化球团,铁颗粒聚集长大形成铁连晶,具备通过磨选或熔分进行进一步富集的条件。金属化球团通过磨选工艺获得的金属铁粉TFe品位为91.12%,铁回收率为86.36%,通过燃气熔分工艺获得的铁水TFe品位为94.93%,铁回收率为97.52%。转底炉直接还原-燃气熔分工艺能耗比转底炉直接还原-磨选工艺的高约30%。     

高炉炉缸铁水环流速度影响因素的水模试验

进行大喷煤条件下铁水环流与炉缸侵蚀的实验室研究，结果表明，喷煤量、炉缸结构和铁口参数是影响炉缸内铁水环流速度的重要因素。给出了大量喷煤条件下的合理炉缸结构和铁口设计参数的优化范围。     

济钢3200m~3高炉铁水实时运输与平衡的技术研究与应用

本文分析了济钢3200m3高炉区域铁水运输现状和需求,制定出铁水运输组织方案,从监控指挥、炉下对位、铁水平衡3个方面对铁水实时运输进行了总结,满足了高炉转炉对铁水运输的需求,并提出了改进措施。     

奥氏体合金铸铁增碳的试验研究

采用工业试验的方式对奥氏体合金铸铁增碳效果进行了研究,确定了中频感应炉熔化,炉底加入增碳剂Ｇ－５０,Ｇ－６０,控制铁水温度在１３８０－１４００℃增碳时间为１５ｍｉｎ,获得了增碳的较佳效果。