【摘要】：隨著鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展,煉鐵原料種類日趨豐富,含碳球團作為一種新型煉鐵原料以其獨有特性而受到關(guān)注。目前,冶金工作者對含碳球團進行的研究主要集中在含碳球團的還原機理、還原速率以及冶金性能等方面,在含碳球團還原過程中內(nèi)部傳熱行為的研究還較少。本文通過建立含碳球團還原過程中的傳熱模型,對球團內(nèi)部溫度進行了計算,并通過球團傳熱試驗對模型計算的結(jié)果進行比較,驗證了所建模型的可靠性。最后對該模型計算結(jié)果進行了分析與討論。研究表明含碳球團的傳熱是一個逐級向內(nèi)的傳遞過程,根據(jù)分析可知,含碳球團內(nèi)部傳熱可以當作從球心沿半徑方向上的一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題來處理。在球團直徑相同的情況下,外界環(huán)境溫度越高,其內(nèi)部升溫速率越快。由模型計算得到含碳球團在惰性氣氛中,不同溫度條件下表面及內(nèi)部溫度隨時間的變化規(guī)律。對d=20mm的含碳球團在環(huán)境溫度為1100℃氮氣條件下加熱的前50s內(nèi),球團沿中心到半徑1/2處的溫度基本不變,從球團半徑1/2處到表面的升溫速率則較快;在50s到100s之間時球團中心與表面的溫度相差較大。經(jīng)過2.5min后球團表面溫度與環(huán)境溫度基本達到一致,15.8min后球團中心與表面的溫度相同。在環(huán)境溫度為1100℃氮氣條件下,直徑分別為15mm、20mm、25mm的含碳球團,球團中心達到環(huán)境溫度所需的時間分別為15min、15.8min和16.7min。通過研究含碳球團內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)對球團中心溫度變化的影響,得到d=20mm的球團在環(huán)境溫度低于900℃時,考慮和不考慮化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的球團中心溫度隨時間的變化情況基本一致。當環(huán)境溫度為1100℃時,球團在爐內(nèi)停留時間超過5min后,考慮反應(yīng)熱情況的球團中心溫度要略低于不考慮化學(xué)反應(yīng)熱球團的中心溫度,在19.8min時兩者的溫差達到最大值為2.3℃,且隨著反應(yīng)的持續(xù)進行,兩者的溫度曲線又逐漸靠攏,當?shù)竭_48min左右時,二者球團中心點溫度隨時間變化的曲線又重合在一起。最后通過試驗測量了相同直徑的含碳球團表面及球團中心溫度隨時間的變化情況,以及相同傳熱條件下不同直徑的含碳球團表面與中心溫度隨時間的變化,實驗結(jié)果與模型計算結(jié)果相吻合,驗證了所建模型的可靠性。其次,對實驗后的試樣的金屬化率進行了檢測,得到在環(huán)境溫度為1100℃氮氣條件下加熱前8.3min內(nèi),直徑越小的含碳球團,球團的升溫速率越快,球團的金屬化率也更高,而當加熱時間超過16.7min之后,直徑大的球團金屬化率比小的高。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TF046.6

【參考文獻】

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本文編號：2720130