钾、钠化学物在高炉冶炼过程中行为的热力学计算与分析

本文主要对钾、钠及其化学物在高炉冶炼条件下的行为进行了较系统的热力学计算,并且结合包钢试验高炉取样数据,山西省闻喜高炉冶炼钾长石的物料平衡计算及新疆钢铁公司冶炼雅满苏矿的特点,初步归纳了钾、钠化学物在高炉冶炼过程中形成条件。     

高炉炼铁配料计算应用系统的设计与应用

高炉物料是高炉冶炼的基础,高炉配料是影响高炉生产的至关重要因素。以高炉物料平衡计算为理论基础,以建立高炉配料计算应用软件为切入点,建立了应用可行的高炉炼铁配料计算应用系统,从而保证了高炉配料和变料计算的准确性,实现了高炉配料计算的自动化。     

高炉炼铁配料计算应用系统的设计与应用

高炉物料是高炉冶炼的基础,高炉配料是影响高炉生产的至关重要因素.以高炉物料平衡计算为理论基础,以建立高炉配料计算应用软件为切入点,建立了应用可行的高炉炼铁配料计算应用系统,从而保证了高炉配料和变料计算的准确性,实现了高炉配料计算的自动化.     

高炉铁水硅含量预测系统

高炉铁水中的硅含量不仅是衡量产品质量的一个重要指标,而且反映了高炉能量利用的好坏.铁水硅含量的准确预测,能够指导高炉配料和高炉冶炼操作,实现降低铁水硅含量的目的.根据硅还原的机理从热力学和动力学方程出发,经推导得出了铁水中硅含量的预测模型,并结合高炉物料平衡及热平衡计算,编制成高炉铁水硅含量的预测系统.将实际高炉的原料条件及操作参数输入系统,得到了高炉铁水硅含量的预测值.该预测值与实测值相比,误差范围小,命中率高.从而表明该预测系统在实际运用中具有可靠性.     

高炉热水平模拟模型的建立及在宝钢3号高炉上的应用

介绍宝钢３号高炉数学模拟系统的构成和主要功能,详细讨论了高炉热模拟模型的理论基础。该模型通过反复迭代运行热平衡和物料平衡模块,对高炉操作数据进行校正,使其同时满足５个主要元素和热量收支平衡的要求,并在此基础上计算和绘制了碳比－直接还原度图（Ｃ－ＤＲＲ图）。因Ｃ－ＤＲＲ图能够直观清晰地显示高炉的热量水平和利用效率,指明高炉的节能降耗潜力,使高炉操作从定性把握转为定量理解,所以受到操作者的欢迎。     

富氧高炉综合模型

针对高富氧操作中出现的“上冷下热”问题,考虑高炉正常冶炼所需的必要条件,建立了对高温区和低温区分别计算物料和热量平衡的数学模型,用于研究高炉内热状态随富氧率的变化和相应的对策.本文描述了模型的建立过程,并通过与生产数据的对比证明了模型的有效性.基准算例条件下的计算结果表明:富氧提高1%,炉顶煤气温度下降约14℃;对于富氧率为1.7%的高炉操作,在不采取额外措施时仍能确保高温区和低温区的热量平衡.另外,计算得到的理论最低直接还原度与实际生产直接还原度的差异表明当前高炉冶炼仍具有继续降低燃料比的可能性.     

炉体冷却壁黏结物物相及形成机理

基于湘钢3号高炉破损调查,对高炉炉腰、炉腹以及炉身下部的黏结物进行取样,通过X线衍射(XRD)以及扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)等手段,系统研究高炉不同位置黏结物的化学成分及微观形貌,分析高炉炉体冷却壁黏结物的物相组成和形成机理。研究结果表明:高炉炉体不同高度部位黏结物的物相组成和沉积行为显著不同,黏结物的物相主要为氧化锌-C和渣铁混合物。结合氧化锌在冷却壁热面沉积行为的热力学条件,分析氧化锌-C型黏结物因氧化锌易被还原而导致黏结物频繁脱落,不利于高炉炉体冷却壁长寿,而形成的高炉渣铁黏结物可以有效地隔离高温物料、煤气与冷却壁的直接接触,延缓物料对冷却壁的磨损等侵蚀,保障高炉冷却壁的寿命。     

大型高炉布料模型的研究与应用

以无料钟布料过程中物料运动机理为基础,改进了料流轨迹的修正方法,提出了料面形状计算的新方法.高炉布料模型在计算过程中考虑了炉料特性、焦炭塌落等对料面形状的影响,使计算结果更符合实际布料.结合生产实践需求,计算出了各种不同布料制度下炉料的料面形状、炉料径向分布、径向矿焦比等参数,提出了高炉区域焦炭负荷指数,更加直观、形象地对比各种布料制度.利用该模型可解答大型高炉生产上存在的问题,对高炉的实际生产提出了实用性建议,为高炉操作人员调整布料制度提供了理论指导.     

高炉鼓风脱湿系统的冷能分析及有效利用

针对冷凝脱湿的特性,利用能效分析法、物料平衡法和热力平衡法建立了高炉鼓风系统冷能利用的分析模型.对某钢厂的高炉鼓风冷却脱湿系统的实际数据进行整理归纳并利用该模型进行计算分析,结果表明:该钢厂高炉鼓风脱湿系统的冷能利用不充分.为提高冷能利用,盛夏月份每日产生的22.56T/h、10℃冷凝水量,经处理可以回收利用到单台冷冻机的冷凝器,降低冷凝器侧循环冷却水温度1℃,增强了冷凝器换热效果和制冷系统制冷量352kW,提高了高炉鼓风脱湿系统的冷能效用.     

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.     

高炉专家系统中的基础数学模型

介绍了唐山国丰钢铁有限公司1#高炉专家系统中基础数学模型的特点,主要包括配料模型、理论燃烧温度计算模型、炉热指数计算模型及高炉操作线模型,同时分析了这些模型在高炉生产中的应用状况。结果表明,基础数学模型在高炉专家系统中具有重要的作用,可以有效帮助操作人员了解高炉状况并提供实时指导,从而实现高炉稳定顺行。     

烧结矿和入炉矿配料的优化及实现

在炼铁过程中，合理经济地确定烧结矿和入炉矿的配料问题，具有十分重要的意义，以某钢铁厂为例，从技术要求、经济效益两方面综合考虑高炉配矿的最佳经济性问题。根据LP线性规划法的思路，以生产实践和试验为基础，建立目标函数，确定约束条件，并借助Matlab程序设计语言编制相应的计算程序，实现烧结矿及高炉操作的优化配料。同时用VB编制了具有可视化界面的程序计算高炉物料平衡、热平衡，从而可以直接地判断高炉配矿的合理性。结果表明，LP线性规划法是高炉配矿的有效方法。     

煤粉-菱镁石混合喷吹对安钢高炉操作的影响

对安钢7号高炉的造渣制度进行了分析,提出从风口添加含MgO物料是改善炉渣性能的有效途径.在安钢7号高炉进行了添加轻烧菱镁石的煤粉喷吹工业试验.结果表明:风口喷煤中添加轻烧菱镁石可以有效地解决w(Al2O3)升高对炉渣冶金性能和高炉冶炼的影响,有利于优化高炉生产指标.对安钢7号高炉,煤粉中添加轻烧菱镁石的适宜比例为3%;炉渣中w(MgO)/w(Al2O3)为0.60～0.65时,高炉铁水物理热明显改善、硫的分配系数有所提高.在实施混合喷吹措施时,应适当调整高炉的热制度、造渣制度、焦炭负荷,控制适宜的高炉"炉缸煤气热量的平衡点"等参数.     

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.     

高炉开炉操作动态模型的计算机辅助分析

作者建立了一维动态高炉模型,使用在小仓2号高炉的开炉操作上,模拟的砖衬温度变化和实际结果非常一致。炉衬温度分布是用动态一维热,反应和传质方程计算的高炉温度纵向分布算出的热传导方程式来计算的,这些方程式使用的变量示于表1。     

太钢4高炉平面布置改造之我见

针对太钢４高炉大修工程，介绍了４高炉的区域规划及平面布置的演变过程，提出了４高炉大修必须结合太钢整体规划，从长计议，这样才能保证高炉区布置合理，生产工艺流程符合厂区物料流向，并对４高炉大修平面布置改造提出了建议。     

氧气高炉多区域约束性数学模型

将氧气高炉分为高温区、固体炉料区和煤气加热区三个区域,并分析了各区域的物理约束和化学约束条件.在物料平衡和能量平衡的基础上,建立了氧气高炉多区域约束性数学模型.理论分析和计算结果表明:多区域约束性数学模型可以弥补全炉热平衡的不足,反映热量在不同区域的利用价值;固体炉料区受间接还原反应和热平衡的约束,随着金属化率的升高,需要循环煤气量逐渐增大;当金属化率很高时,在高温区和固体炉料区满足热平衡条件下,虽然计算得到的燃料比很低,但煤气加热区煤气量不能实现平衡.     

高炉炉缸凝铁层物相分析

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构.     

火积理论在高炉冷却壁性能评价中的应用

基于火积理论分析得出了高炉冷却壁的火积平衡方程式以及冷却壁中的火积耗散.在此基础上定义了高炉冷却壁的热阻.根据最小热阻原理,提出用高炉冷却壁的热阻来评价其传热性能的优劣的观点,通过实例说明了高炉冷却壁热阻的计算方法,比较了不同冷却水管间距下冷却壁热面最高温度及热阻之间的关系.结果表明,随着冷却水管间距的改变,冷却壁热阻与热面最高温度有相同的变化趋势.在一定的边界条件下,高炉冷却壁的热阻可以评价其传热性能的优劣.     

氧气高炉工艺研究进展及新炉型设计

从氧气高炉的数学模型、实验室实验以及工业试验角度系统分析了氧气高炉工艺的发展现状及趋势,同时讨论了氧气高炉炉型的设计依据。论述了氧气高炉的静态工艺模型研究需要计算合适的直接还原度和热空区温度,同时应考虑氧气高炉工况下生产率的变化、热损失的变化、风口煤粉的喷吹上限以及N2的循环积累等问题。指出了多维动力学模型和多目标优化模型中尚需解决的问题,以及氧气高炉数学模型的主要发展方向。结合文献研究中的氧气高炉特点,从炉身高度设计、炉腹角和炉身角设计以及风口设计3方面综述了氧气高炉炉型设计的变化规律。