【摘要】：爐缸作為高爐冶煉的起點(diǎn)和終點(diǎn),對(duì)高爐的穩(wěn)定、順行至關(guān)重要。爐缸工作狀態(tài)直接影響高爐的長(zhǎng)壽和高效,爐缸合理的工作狀態(tài)一般表現(xiàn)為：爐襯厚度穩(wěn)定且無異常侵蝕；渣鐵殼形成穩(wěn)定、厚度合理；各個(gè)風(fēng)口鼓風(fēng)參數(shù)均勻和適量；死焦堆透氣透液性良好；爐缸熱量充沛,中心活躍;渣鐵流動(dòng)、排放順暢；生鐵質(zhì)量良好等等。爐缸長(zhǎng)壽就是解決爐缸侵蝕的問題,過快、異常侵蝕的主要原因是爐缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材質(zhì)選擇、砌筑水平、烘爐及操作過程管控不佳或者內(nèi)部工作狀態(tài)失常。死焦堆狀態(tài)、渣鐵排放過程和風(fēng)口風(fēng)量分配作為爐缸工作狀態(tài)的重要組成,直接影響爐缸的長(zhǎng)壽與高效,而爐缸圓周工作均勻性和活躍性又是上述狀態(tài)的集中表現(xiàn)。特別對(duì)于大型和超大型高爐,由于其爐缸直徑更大,爐缸工作的均勻性和活躍性預(yù)測(cè)和控制難度更大。目前,爐缸工作狀態(tài)的判斷主要依靠原始監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和操作經(jīng)驗(yàn),提出和完善相關(guān)理論模型和定量化評(píng)價(jià)方法有助于準(zhǔn)確分析爐缸工作狀態(tài),實(shí)現(xiàn)高爐的長(zhǎng)壽和高效。因此,本文圍繞京唐5500 m3高爐爐缸工作展開研究,主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)根據(jù)高爐爐襯傳熱模型,分析了不同炭磚結(jié)構(gòu)爐缸的傳熱差異,提出了改進(jìn)大塊炭磚爐缸傳熱性能的措施。通過動(dòng)態(tài)渣鐵侵蝕實(shí)驗(yàn),分析了液態(tài)渣鐵對(duì)陶瓷杯和炭磚的侵蝕現(xiàn)象及原因。提出爐缸臨界熱流強(qiáng)度和極限熱流強(qiáng)度的概念,發(fā)現(xiàn)爐缸臨界熱流強(qiáng)度存在較大差異,不存在統(tǒng)一普遍適用的爐缸爐底臨界熱流強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn),并分析了氣隙、串煤氣和正常情況下爐襯極限熱流強(qiáng)度和冷卻壁極限熱流強(qiáng)度差異。(2)通過死焦堆受力模型,計(jì)算了不同高爐死焦堆浮起高度及渣鐵填充等因素的影響；建立爐缸鐵水流動(dòng)模型,分析了死焦堆浮起高度和透氣透液性對(duì)爐缸爐底溫度、鐵水流動(dòng)形態(tài)、側(cè)壁剪切應(yīng)力以及侵蝕位置的影響,解釋了不同爐缸爐底侵蝕形貌形成的原因。(3)建立了渣鐵兩相流排放模型,考慮死焦堆浮起狀態(tài)與渣鐵排放的相互作用,進(jìn)一步改善了渣鐵兩相流模型,計(jì)算了京唐高爐重疊出鐵模式下的渣鐵排放規(guī)律,以京唐高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)果的可靠性,并研究了排放過程中不同因素對(duì)于死焦堆浮起高度及排放現(xiàn)象的影響。(4)建立了高爐風(fēng)口風(fēng)量分配數(shù)學(xué)模型,提出了風(fēng)口流阻概念和討計(jì)算公式,分析了風(fēng)口長(zhǎng)度和面積對(duì)風(fēng)口鼓風(fēng)參數(shù)的影響。結(jié)果表明：增加風(fēng)口長(zhǎng)度時(shí),已調(diào)整的風(fēng)口鼓風(fēng)參數(shù)減小,未調(diào)整的風(fēng)口鼓風(fēng)參數(shù)增加；減小風(fēng)口面積時(shí),已調(diào)整的風(fēng)口風(fēng)量減小,鼓風(fēng)速度和鼓風(fēng)動(dòng)能不一定增加,而未調(diào)整的風(fēng)口鼓風(fēng)參數(shù)增加,并提出調(diào)整風(fēng)口面積時(shí)臨界風(fēng)口調(diào)整個(gè)數(shù)公式。(5)對(duì)京唐高爐爐缸爐底進(jìn)行了區(qū)域劃分,建立了高爐爐缸圓周工作均勻性指數(shù)和爐缸活躍性指數(shù)。結(jié)果表明：為了維持京唐高爐良好的爐缸圓周工作均勻性,爐缸圓周工作均勻性指數(shù)UI應(yīng)大于0.1；為了維持京唐高爐良好的爐缸活躍性,爐缸整體活躍性指數(shù)AI應(yīng)大于7。
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TF573

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳狄峰;程樹森;趙宏博;王子金;;關(guān)于高爐風(fēng)口面積調(diào)節(jié)方法的探討[J];中國(guó)冶金;2007年12期

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本文編號(hào)：2672933