高炉软融带的性能

本文对各种高炉解剖图调查结果进行了评述，尤其对曼内斯曼５＃高炉重点研究了熔带性能，讨论了软熔带的形成及其变化，并从理论上研究了铁的进一步还原，熔融、滴落、渣铁分离和最后铁水的形成。在高炉内一个重要的特点是吸热反应，它是发生在软熔前或软熔时，而软熔前只能是部分直接还原，在某些情况下还可能出现初渣熔化，考虑到软熔之前尽可能达到全部还原，应尽量维持操作稳定，以避免形成不适宜的软熔带，并且概述了控制这一动     

高炉炉料软熔滴落性能的研究现状与展望

高炉生产能耗高、CO₂排放量大,在国家“双碳”背景下,稳定顺行是高炉节能减排的重要前提。高炉软熔带的形状、厚度、位置决定着炉内煤气流的二次分布,对高炉顺行起决定性作用。含铁炉料的软熔滴落性能试验在一定的负载和还原条件下模拟高炉内渣铁形成过程,是目前表征高炉软熔带矿石软化熔融过程的最直接手段。综述了高炉炉料软熔滴落性能的研究现状及影响因素,指出改善炉内矿石还原条件及炉料造渣过程是优化炉料软熔滴落性能与软熔带分布的根本。在不影响高炉炉渣性能的前提下,适当调整炉料化学成分、调整炉料结构、增加球团矿比例、向焦炭中添加CaO等碱性物质以及使用富氢气体还原等均能改善矿石在高炉内的还原条件,优化软熔滴落性能。高炉富氢冶炼是未来高炉发展的重要方向,对高炉炼铁节能减排及高炉顺行具有重要意义。     

氯元素在高炉软熔滴落带分配规律

为了解氯元素在软熔滴落带的分配规律,对高炉内氯元素的反应行为进行热力学分析,同时研究了氯元素入炉量和炉料碱度对氯元素在高炉软熔滴落带渣、铁及焦炭中分配规律的影响。结果表明:随着入炉氯元素含量的增加,软熔滴落带铁和渣中的氯元素含量均不断增加,且渣中氯元素含量的增加幅度大于铁中氯元素含量的增加幅度。随着入炉氯元素含量的增加,软熔带总特征值(S值)逐渐减小,透气性逐渐增强,焦炭中的氯元素含量逐渐降低。随着入炉炉料碱度的增加,软熔滴落带铁中的氯元素含量无明显变化,渣中的氯元素含量增加,焦炭中的氯元素含量的大小主要受软熔带透气性的影响。     

宣钢改善焦炭反应性的研究与实践

焦炭质量是高炉生产操作取得良好指标的关键,使用高反应性焦炭能增强炉内的还原气氛,促进含铁炉料的还原,而料层透气性不会有显著变化。此外,焦炭反应性的提高有利于提高含铁炉料进入软熔带和滴落带时的金属化率,减少进入软熔带和滴落带炉料中FeO的含量,有利于改善高炉内含铁炉料的软熔滴落性能。     

对高炉炉芯的初步认识及其在生产中的应用

一、炉芯构造的推断1.高炉炉芯的形状及形成在国内外对工业生产高炉的解剖研究中,把高炉炉内分成“三带”,即块状带、软熔带、滴落带。块状带是指各矿种以本来的块状下降着的部分;软熔带是指矿石处于软化、融着、熔化过程的部分,把这种状态的矿石层称为软熔层;滴落带是指熔融的金属和炉渣流经仅由焦炭组成的充填层部分。图1系高炉解剖图。由图1看出,滴落带下是仅由焦炭组成的,即所说的高炉     

软熔带对高炉操作的影响

分析了高炉软熔带对高炉生产的影响，探讨了合理软熔带的控制．软熔带的形状与位置是高炉上、下部调剂的综合体现，是决定高炉煤气流稳定运行的关键。为了控制合理的软熔带，应充分考虑自身原料水平，从有利于降低焦比、提高煤气利用水平、高炉顺行、保护炉衬、延长炉龄出发。实现高炉生产效益的最大化．     

高炉软熔带的研究

本文描述首钢实验高炉 (23m~3) 解剖后出现的软熔带形状和分布特征,它基本上是焦矿交替的倒V形结构.高炉解剖发现有粘结层,它是形成软熔带的过渡层.软熔带全部形成过程包括固相反应、粘结、软熔和滴落等.决定软熔带形状的是温度场和矿物组成.在软熔带渣铁开始分离,软熔带主要由未渗碳、熔点高的金属铁组成,平坦式的软熔带分布能保证高炉顺行和最大限度提高间接还原率.     

高炉富氢对钒钛矿软熔滴落性能的影响

高炉富氢冶金是降低高炉能耗与碳排放重要途径,研究了富氢还原对钒钛矿软熔滴落过程的影响,并采用历程中断法分析表征了钒钛矿渣铁形成过程中的还原度与初渣渣量的变化。研究结果表明,钒钛矿的软熔收缩行为与其还原过程密切相关,富氢还原失氧率加快使钒钛矿500～900℃的还原膨胀有所加剧,温度小于1 100℃时,FeO的大量生成使钒钛矿中低温收缩变形率增加,温度为1 100℃时,H₂的还原速率是CO还原速率的8倍,逐渐增厚的铁壳及初渣熔点的升高导致钒钛矿的熔融滴落温度升高。富氢率为10%时,高炉初渣渣量由接近900 kg/t降低到460 kg/t左右,初渣渣量减少将近1/2,接近终渣渣量,这将使煤气阻力损失明显降低,大大改善高炉软熔滴落带的透气性。同时富氢还原减少了高温条件下钒钛矿中FeO与钛铁矿FeTiO₃、钛铁晶石Fe₂TiO₄等含钛矿物的相互结合与耦合反应,促进了软熔带渣铁的分离,有效减少了炉腹泛液现象。冶炼钒钛矿高炉富氢后软熔带位置下移、厚度减薄,尤其是透气性最差的熔融区间变窄、透气性增加,这表明冶炼钒钛...     

高炉滴落带初渣流动的数学模型分析

根据多孔介质的连续介质方法,结合修正的Ergun方程,建立了高炉初渣流动的数学模型;同时,在考虑与高炉区域相似的条件下,对此进行了模型实验研究。结果表明:对于倒V型软熔带,因受气流运动特性的影响,滴落带液体将发生偏流;初渣在滴落带横截面上呈二次项分布(偏态的);初渣偏流主要受软熔带类型(包括形状和内部结构)及风量的影响,同时,又是恶化滴落带,尤其是恶化焦窗透气性的重要因素。据此,本文提出了改进高炉操作的合理措施。     

矿焦混装对钒钛矿综合炉料软熔滴落的影响

 为提高高炉冶炼钒钛磁铁矿水平,系统研究了矿焦混装对高炉综合炉料软熔滴落性能和V、Cr在渣铁中迁移规律的影响,并进行了理论分析。试验过程中烧结矿和球团矿所占比例不变。研究表明,矿焦混装对高炉综合炉料的软化区间、熔化区间、滴落率和透气性等软熔滴落性能参数有显著影响。随着混装率提高,软化区间[t40－t4]稍微变宽;熔化区间[tD－tS]逐渐变窄,软熔带变薄且位置下移;熔滴性能总特征值明显减小,综合炉料透气性能显著改善;渣铁滴落率先增加后减少;V、Cr在初铁中的收得率先升高后降低。因此,一定程度的矿焦混装有利于改善钒钛磁铁矿高炉冶炼综合炉料的软熔滴落性能,其混装率以25%为宜。     

高炉软熔带气体流动的数值模拟

建立了气体流动的二维轴对称数学模型,对倒Ｖ形软熔带附近的气体流动进行了数值模拟,用阻力比的概念分析探讨了软熔带附近的气体流动,形象地再现了软熔带对气流的二次分布。     

基于OxyCup竖炉处理工艺的尘泥团块软熔性能

为了使OxyCup竖炉工艺有效处理钢铁企业含铁尘泥,基于OxyCup竖炉工艺,通过改变还原气氛、硅石的添加方式以及荷重研究尘泥团块的软熔性能。结果表明,当φ(CO2)/(φ(CO)＋φ(CO2))值为0时,尘泥团块的最大压差约为587 Pa,软化区间为900～1 030 ℃,滴落区间为1 191～1 203 ℃,基本不存在软熔带,随着CO2体积分数升高,尘泥团块软化区间缩小,滴落区间迅速扩大,软熔层迅速增厚;当φ(CO2)/(φ(CO)＋φ(CO2))值为1时,尘泥团块软化区间为971～977 ℃,滴落区间为985～1 192 ℃,软熔带较厚;硅石层装与硅石混装较硅石内配时,最大压差较低,且熔滴温度区间较窄;不同荷重条件下,尘泥团块的压差变化规律相似,最大压差较小,荷重对尘泥团块的软熔性能影响较小。     

MgO以及装料方式不同对烧结矿熔滴性能的影响

本文主要以高、低MgO为原料,采取普通装料和混装焦炭两种方式,系统地研究了MgO质量分数以及装料方式不同对于熔滴性能的影响,并对一些实验结果进行了理论分析.结果表明:随着MgO质量分数提高,软化区间t_D-t_S变宽,软熔带温度区间t_D-t_(10)变宽,最大压差ΔP_(max)上升.高MgO烧结矿与焦炭混合使用,软化区间t_D-t_S变窄,软熔带温度区间t_D-t_(10)变窄,最大压差ΔP_(max)降低.因此,在MgO质量分数一定时,采用混装焦炭方式进行生产,高炉内熔滴性能最好.     

Influence of Cohesive Zone Shape on Solid Flow in COREX Melter Gasifier by Discrete Element Method

Based on the principle of discrete element method(DEM),a 2Dslot model of a COREX melter gasifier was established to analyze the influence of cohesive zone shape on solid flow,including mass distribution,velocity distribution,normal force distribution and porosity distribution at a microscopic level.The results show that the cohesive zone shape almost does not affect the particle movement in the upper shaft and deadman shape.The particles in the lower central bottom experience large normal force to support the particles above them,while particles around the raceway and in the fast flow zone exhibit weak force network.The porosity distribution was also examined under three kinds of cohesive zones.Like the velocity distribution,the whole packed bed can be divided into four main regions.With the increase of cohesive zone position,the low porosity region located in the root of cohesive zone increases.And the porosity distribution becomes asymmetric in the case of biased cohesive zone.     

莱钢高炉解剖软熔带含铁炉料特性分析

基于莱钢2007年120 m3生产高炉科学解剖研究内容,系统分析了含铁炉料在软熔带位置物化属性。结果表明,高炉软熔带呈不规则倒V形分布,软熔层矿石还原度由低温侧向高温侧逐渐增加,其中烧结矿的还原度由40%~70%增加至80%~95%,球团矿的还原度由40%~50%增加至70%。软熔层低温侧烧结矿金属化率为20%~45%,球团矿的金属化率为10%~20%,在高温侧烧结矿的金属化率为70%~95%,球团矿的金属化率约为50%~70%。含铁炉料在软熔带区域发生了剧烈的还原反应,其中烧结矿金属化率增加的幅度大于球团矿的主要原因为烧结矿的还原性好于球团矿的还原性。矿相分析表明软熔带中球团矿已没有Fe₂O₃、Fe₃O₄存在,铁主要以FeO和金属铁存在,在软熔带区域存在被还原生成中空的铁壳球团矿。     

COREX熔化气化炉软熔区域的实验研究

为了模拟COREX熔融气化炉软熔区域,本研究建立了COREX熔融气化炉热态模型,利用石蜡模拟矿石,玉米粒子模拟焦炭和块煤。在热态物理模拟试验中,考察了实际生产过程中熔炼率、矿/(块煤+焦)体积比、风口回旋区煤气温度和风口回旋区煤气量等操作参数对软熔区域高度和厚度的影响。试验获得不同操作参数下软熔区域高度和厚度的变化趋势。     

高炉软熔带形态的实验研究

在实验室中进行了高炉软熔带形态的三维动态模拟实验研究。结果表明，采用发展中心和中心加焦的装料制度，有利于形成位置高的倒Ｖ型软熔带，可提高料柱透气性，降低炉内总压降，是增大喷煤量，疏导炉内煤气流，促进高炉顺行的有效手段。     

双碱度烧结矿应用基础研究

 首先对高炉使用双碱度烧结矿的优点进行了理论上的分析。通过实验室试验研究了自0.04至3.0的碱度对烧结矿生产和质量的影响。以缩短软熔温度区间为目标,优化了高炉炉料结构。研究结果证明,使用酸性烧结矿与碱性烧结矿为基础的配矿方案对减薄高炉软熔带厚度,改善料柱透气性具有明显作用。     

Revealing cohesive zone shape and location inside blast furnace

It is common practice in many blast furnaces to use the shape and position of the cohesive zone as a control guide for burden distribution. Knowledge of the location and shape of the cohesive zone will help to have better control over the blast furnace process and improve its thermal efficiency and productivity. Accurate estimation of the shape and location of the cohesive zone was believed to aid this objective. Hence for achieving better accuracy along with affordability to be used as a continuous monitoring method, a combined modelling approach of using furnace operating and probe data along with mathematical estimation model was attempted for estimating cohesive zone shape and location. Further, comparative evaluation was done with respect to current method adopted in Tata Steel based on process data analysis, for a given blast furnace.

Both combined modelling approach and current method adopted in Tata Steel were found equally capable in predicting the cohesive zone root location but the combined modelling approach seemed to be better in predicting the overall shape of cohesive zone.     

“Redistribution” Effect of Lumpy Zone for Gas Flow in BF

 The gas flow from tuyere to raceway zone by blasting involves three distributional zones, such as dripping, cohesive, and lumpy zone. The gas flow distribution in lumpy zone directly affects the gas utilization ration and smooth operation in the blast furnace. However, the furnace closeness brings about great difficulty in the study of high temperature gas flow. The charging and blasting system affecting the gas flow and whether the top gas flow distribution could reflect its inner condition as well as the furnace state, such as hanging or scaffolding, which have become the main problems for the research on gas flow. Recently, several researches overseas studied gas flow distribution using the numerical simulation method; however, such a research was rare amongst the natives. In this study, the flow model of gas in cohesive and lumpy zone was established using the numerical simulation software and the gas flow distributions with uniform distribution of burden permeability, scaffolding of wall, and nonuniform charge level were analyzed. As a result, the effects of cohesive zone and lower parts on the gas flow are very limited and the charge level largely affects the distribution of top gas flow. Therefore, it was found that the distribution of top gas flow could hardly reflect the inner gas flow. The process is called “redistribution” effect, which means that the gas flow after passing through the raceway, dripping, and cohesive zone is distributed when it flows into the lumpy zone.