高炉炉缸炉底侵蚀判断模型

基于对炉缸炉底衬砖破损机理的分析，采用有限元法建立了炉缸炉底侵蚀判断数学模型。该模型用于推定炉缸炉底的１１５０℃等温线（侵蚀参考线），并结合知识库中的操作知识对护炉操作进行指导，以维护合理的操作炉型。     

高炉氧煤枪煤粉浓度场的研究

利用于发的红外透射法粉体浓度计算机测定系统，在高炉氧煤喷吹气－固两相流动模拟装置上测定了氧枪的煤粉浓度场。结果表明，在直吹管内氧煤枪出口前端截面附近，煤粉浓度呈不对称分布状态。在射流流动方向所对应的半径一侧，煤粉浓度较大，但通过调节枪位可以改善这种状况。直吹管内气－固两相的掺混甚为剧烈，使得在氧煤枪出口前端轴向距离为２．５倍，直吹管直径的截面上气－固两相混合均匀。     

低速稳定传播火焰产生的弱冲击波解

低速稳定传播火焰产生弱冲击波后的流场是自相似的，相平面守恒方程的奇异点Ｚ＝０、Ｆ＝１对应冲击波马赫数为１．本文用自适应步长的四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法对相平面的控制方程积分，求得弱冲击波后流场参数分布，与声波方法得到的结果相比，在低速稳定传播火焰的条件下，两者结果完全吻合，克服了前人在该条件下所得结果的不相容性．     

异形水管对高炉冷却壁温度和应力场的影响

利用ANSYS软件分析了各种异型管(椭圆、矩形、正六边形、双圆形及三圆形)对冷却壁温度场及热应力场的影响.结果表明:与圆管同周长时,各异型冷却水管冷却壁的热面最高温度和最大热应力变化幅度不大;与圆管同截面积时,各异型管冷却壁热面最高温度和最大热应力均有所下降.这说明冷却水管由圆管改成异型管后,提高了冷却壁的传热性能,从而延长了高炉的使用寿命.采用最优管形——长短轴比为0.6的椭圆管,可以减少冷却水流量和减薄冷却壁壁体厚度,从而达到降低炼铁成本的目的.     

高炉粉尘Fe和Zn非熔态分离工艺

开发一种高炉粉尘再资源化处理工艺,采用"非熔态还原--磁选分离--Zn的回收、富集"方法对典型高炉粉尘进行Fe、Zn非熔态分离研究.结果表明:在910～1 010℃,使用纯H2、CO为还原剂进行非熔态还原,同时实现粉尘中Fe2O3(s)→Fe(s)和ZnO(s)→Zn(g)的高度转变,金属化率达到90%以上,气化脱锌率达到99%以上,且还原过程未发生烧结.还原产物直接经磁选分离、富集得到TFe品位90%的富Fe物料;含锌挥发物经回收、富集得到ZnO含量92%的富Zn物料.成功地将高炉粉尘全部转化为MFe、ZnO等有价资源,实现了零排放,且分离过程不需高温熔融,过程能耗低,无环境污染.     

基于鲁棒LS-SVM的ARMA时序模型研究

对时序数据建模与辨识技术进行了分析,提出了使用鲁棒LS-SVM算法建立ARMA时序预测模型。该模型是在LS-SVM的约束条件中加入鲁棒特性和时序模型参数,使之在求解的过程中对孤立点与噪声不敏感,并且能准确地辨识时序模型参数。考虑到高炉的热状态的输入输出数据集间存在着复杂非线性时序上的关系,通过用基于鲁棒LS-SVM的ARMA模型预报铁水中硅的含量,从而达到了预测高炉热状态的目的。说明了该模型在对非线性时间序列预测精度和稳定性上具有明显的优越性,为稳定钢铁质量和生产工艺创造了良好条件。     

基于光滑有限元的含裂纹复合材料的虚拟裂纹闭合法

为提高求解断裂参数的精度和效率,将光滑有限元法与虚拟裂纹闭合法相结合,提出光滑有限元-虚拟裂纹闭合法.对含不同长度和角度的倾斜裂纹复合材料圆板的断裂参数进行了求解,并与有限元-虚拟裂纹闭合法计算结果进行了对比.数值算例结果验证了该方法具有高精度,裂纹尖端处单元不需特殊处理,对网格尺寸要求低等优点,是分析断裂问题简洁高效的数值计算方法.     

动态氧化条件下含钛高炉熔渣中金属铁的聚集、长大与沉降行为

为了探明动态氧化条件下含钛高炉熔渣中金属铁的聚集、长大及沉降行为,通过高温氧化实验研究氧化时间、空气搅拌强度和纯氧氧化对金属铁沉降的影响.此外,还研究动态氧化过程中熔渣的温度与黏度变化情况,计算金属铁在熔渣中的沉降速度.实验室与1200 kg中试实验结果表明,向熔渣鼓入氧化性气体,低价钛化合物减少,熔渣温度升高,黏度减低,促进金属铁聚集、长大和沉降分离.氧化时间过长,熔渣中(FeO)与低价钛化合物基本消失,金属铁回收率下降.氧化终点的判断应以保留一定含量(FeO)与低价钛为依据.     

Formation mechanism of the graphite-rich protective layer in blast furnace hearths

A long campaign life of blast furnaces is heavily linked to the existence of a protective layer in their hearths. In this work, we conducted dissection studies and investigated damage in blast furnace hearths to estimate the formation mechanism of the protective layer. The results illustrate that a significant amount of graphite phase was trapped within the hearth protective layer. Furthermore, on the basis of the thermodynamic and kinetic calculations of the graphite precipitation process, a precipitation potential index related to the formation of the graphite-rich protective layer was proposed to characterize the formation ability of this layer. We determined that, under normal operating conditions, the precipitation of graphite phase from hot metal was thermodynamically possible. Among elements that exist in hot metal, C, Si, and P favor graphite precipitation, whereas Mn and Cr inhibit this process. Moreover, at the same hot-face temperature, an increase of carbon concentration in hot metal can shorten the precipitation time. Finally, the results suggest that measures such as reducing the hot-face temperature and increasing the degree of carbon saturation in hot metal are critically important to improve the precipitation potential index.     

界面裂纹的Cell-Based光滑有限元法研究

为提高求解含界面裂纹结构断裂参数的精度,基于界面断裂力学和Cell-Based光滑有限元法,提出了求解双材料界面裂纹断裂参数的Cell-Based光滑有限元法,给出了求解应力强度因子的光滑子域交互积分法,对含中心界面裂纹双材料无限板进行了模拟,并与FEM计算结果和解析解进行了对比,讨论了光滑子元数和单元个数与正则应力强度因子的关系及其收敛性.数值算例结果表明该方法具有很好的收敛性和精度,可为研究人员和工程师设计制造多层材料提供必要参考.