激光技术在无钟炉顶布料和料面监测中的应用

对于高炉布料操作,使用现有技术、难以准确分析高炉冶炼过程。激光技术作为一种非接触、高精度、快速有效测试手段,越来越被冶金行业重视。结合对多座无钟炉顶高炉布料过程的实际测试,开发了激光在高炉受料罐内料面测量,气密箱的监视,溜槽倾角的测量,以及料流轨迹和料面形状的测量方面的应用技术,为激光技术在高炉布料上的应用推广奠定基础。     

并罐式无钟炉顶布料料面中心研究

并罐式无钟炉顶的布料操作会产生蛇形偏析,形成不均匀的料面形状,导致料面透气性调节失控的问题。通过开炉布料料面形状的测试结果可知,并罐式无钟炉顶料面中心与高炉中心不重合,料面中心发生偏移。为了研究无钟布料过程中的料面分布情况,通过建立数学模型,计算炉料颗粒在高炉料面周向上的落点分布,根据落点分布得到料面对称中心位置,并将计算结果与开炉料面形状测试结果对比。根据分析计算结果,从理论出发,提出减小布料过程料流偏析的措施和建议。     

高炉布料数学模型的开发及应用

为研究炉料在炉内的分布,对武钢1号高炉在开炉前进行了料面测量,在获得的炉料堆积规律的基础上开发了高炉布料数学模型,利用开发的数学模型模拟炉料下落的轨迹,求解料面形状,计算炉料的O/C比分布,利用模型计算结果对不同布料矩阵的布料效果实行量化评估,结合高炉专家系统中有关煤气流分布的信息,可以及时对布料矩阵作出调整.     

高炉可视化与仿真技术的创新和实践

高炉可视化与仿真技术是监测高炉内装料和冶炼状况并用以指导高炉操作的新技术。高炉炉顶摄像仪和 热图像仪可在线观察炉内料面和炉顶设备的运行情况;激光探测仪可在线观察高炉生产时的料面形状;高炉风口 摄像仪实时观察高炉各个风口的工作状况与喷煤情况。利用激光技术进行开炉装料测量，得到装料设备的布料规 律;布料仿真模型可模拟高炉的布料和料面下降过程，用以检查和调整布料操作。高炉可视化技术已经在沙钢 5 800 m 3 高炉和中国大陆钢铁企业的500余座高炉以及中国台湾和国外钢铁企业的20多座高炉上得到应用。     

数字化布料技术在长江钢铁3号高炉的应用

长江钢铁新建3号高炉开炉装料过程中,采用了激光检测技术,根据料流宽度、料流轨迹、料面形状、FCG曲线等重要布料参数,制定了较合理的开炉布料矩阵;高炉点火后,随着风量、批重及焦炭负荷的增加,依据实际炉况变化及布料仿真数学模型的计算结果,通过定量化的布料数据分析,实时有效地对布料矩阵进行了调整。与传统的借鉴经验及定性摸索方式开炉相比,数字化布料技术更有助于操作人员定量化掌握布料规律,实现高炉顺利达产。     

大型高炉实用布料模型开发

针对无料钟炉顶炉料分布检测难的现状,解析炉料的布料机理,结合生产数据和专家经验,开发大型高炉布料数学模型,并在此基础上开发仿真模型,实现了料面形状和矿焦比分布的界面化,指导高炉操作者优化布料制度。系统运行表明,模型可以有效地预测布料矩阵形成的料面形状和矿焦比分布,从而为优化高炉布料操作提供技术支撑,保障高炉稳定顺行。     

无钟高炉装料激光测量技术的应用

济钢4号高炉开炉装料过程中,采用激光网格法测量料流轨迹,结合带有重量传感器的料流中心洲址装置,得到了不同溜槽倾角时的料流宽度、中心位置和料流轨迹的数据和曲线,通过激光扫描仪探测得到料面形状曲线,利用激光测量得到的数据指导高炉布料操作,为高炉顺利开炉、快速达产和稳定操作创造了条件。     

高炉无钟炉顶布料料面形状的模拟研究

利用自动测距装置，在实验室高炉无钟炉顶的模型上，根据高炉现场条件，准确地测定了料面澎状。由此建立布料料面的数学模型(单环或多环)，并对影响料面形状的因素进行了讨论。     

高炉料层形状仿真系统的开发及应用

高炉布料的层状结构很难进行直观观测。通过分析高炉布料规律,找出炉料落点位置,确定料面基本形状,并进行变形和修正,就可以计算出料层形状结构数据,从而达到高炉布料料层形状仿真的效果。该系统的实时在线运行具有重要意义,有助于高炉操作人员了解高炉炉内料面情况,指导高炉操作人员制定高炉布料方式,使炉内料面得以合理分布,改善冶炼状况,保证高炉稳定顺行。     

鞍钢2580m^3高炉布料料面数值模拟与分析

根据鞍钢高炉布料溜槽的特点,开发了高炉炉料落点数学模型,提出了料面形状数学模型求解方法,并应用该模型定量分析了鞍钢5^#高炉(2580 m^3)料面形状和径向矿焦比情况,得出高炉炉喉中心部位焦层厚度大,中心加焦面积广,中心区域矿焦比高,易造成高炉燃耗高、稳定性差,甚至引起高炉崩料或悬料。     

鞍钢无料钟布料数学模型研制与应用

阐述了鞍钢无料钟布料模型的开发与应用,重点分析了模型对料流阀开口度、料面形状和矿／焦比分布应用的结果。选择料流阀开口度采用三种方法,一是理论计算方法;二是利用实际测量数据对理论模型进行修正后,采用体积流速计算方法;三是利用实际测量数据对理论模型进行修正后,采用重量流速计算方法。通过对比三种方法结果,认为采用体积流速计算方法最能够保证布料过程料层均匀,无料钟布料模型可以实现对各种布料制度、料面形状的计算。     

高炉料流调节阀重量控制模式初探

本文通过模拟试验，研究了无钟炉顶高炉料流调节阀在卸料过程中，炉料批重、粒度等诸因素对料流速度的影响，并以此建立炉料流动特性的数学模型，开发料流调节阀的重量控制模式，实现料流均衡运行，这对高炉冶炼具有十分重要的现实意义。     

高炉无钟炉顶布料料流宽度数学模型及试验研究

针对高炉实际操作过程中炉料的料流宽度与档位划分不一致,无钟炉顶布料后煤气流分布波动变化大,高炉顺行困难的问题,对布料操作中料流宽度计算的不足,重点考虑了炉料的受力变化对料流宽度的影响,分析了科氏力对料流宽度的影响,提出了分段考虑科氏力来计算料流宽度,修正计算了溜槽出口水平宽度的误差,建立了无钟炉顶布料的料流宽度数学模型。通过工业现场1∶10的模型试验,验证了该数学模型计算料流宽度的正确性和合理性,将料流宽度和溜槽倾角调整相一致的原则应用于2 500 m3高炉,达到了布料分布合理,气流稳定,高炉顺行的目的。     

济钢3200m~3高炉优化布料模式实践

济钢为进一步降低3200m3高炉燃料消耗,寻找适应自身原燃料条件、强化水平高的布料模式,进行了取消中心加焦的优化布料试验,整个试验过程炉况运行正常,最终形成了稳定的平台漏斗料面结构,煤气利用率提高2.78%,燃料比下降10～15kg/t,炉缸工作状态进一步得到改善。     

马钢2500m^3高炉降料面操作实践

马钢2500m^3高炉休风前准备充分，休风料装入合适，休风过程中对炉顶温度和炉顶齿轮箱的温度控制较好，结果料面安全顺利地降到了风口中心线以下。     

COREX 3000竖炉布料的离散元模型

 竖炉内煤气流的分布主宰着其内温度分布、煤气利用率和金属化率的高低,其上部调节方式仅有布料模式。通过引入离散颗粒动力学理论,基于经典牛顿力学和颗粒碰撞软球模型建立了针对COREX 3000竖炉布料过程的离散元数值模拟模型,模型直观可视化再现装料过程,可定量获得料流轨迹、炉料落点及形成料堆的过程。应用模型进一步分析混装2种不同粒径颗粒,获得了炉料运动及形成的料堆过程,发现混装布料过程粒度偏析严重。建立的模型可为寻找和优化合理的布料模式提供重要研究基础。     

无钟高炉炉料分布预测模型

为提高无钟高炉炉喉料面的预测精度,建立了考虑炉料运动的炉料分布数学模型.在分析炉料运动的基础上,指出了炉料运动是影响炉料堆积过程的重要因素,采用尺寸比1∶10的无钟布料器模型试验分析了不同炉料分速度对炉料堆积行为的影响,建立了考虑炉料运动因素的料堆轮廓预测模型,并通过数值方法确定了料堆的位置和料面轮廓曲线,应用于料面形状的预测.结果表明:炉料的运动是造成料堆两侧堆积角差异、料堆横截面面积变化以及料面轮廓改变的重要原因,料堆轮廓采用直线段和曲线相结合的方式进行构造,炉料的堆积角和曲线过渡区域长度作为重要的模型参数均考虑了炉料速度的影响,模型构造的轮廓接近真实料堆形状,应用该模型实现了炉喉料面的准确预测.      

无钟炉顶布料协同性的研究

根据无钟炉顶布料过程中炉料的运动过程分析了料流宽度数学模型,指出了等面积法多环划分档位的不足,即档位宽度从高炉中心到边缘逐渐减小,这和实测料流宽度变化趋势相反。提出了按料流宽度进行多环划分的新方法、档位布料圈数与料层宽度协同性原则、料层宽度分布与料面形状的协同性原则,并将协同性原则应用于某2 500 m3高炉的开炉,为高炉的高效、合理操作提供了理论依据。