泰钢串罐式高炉炉顶插入件设计优化

 插入件通常安装在高炉料罐中以延长设备使用寿命，而料罐中安装插入件对料罐和炉喉内炉料粒度分布有重要影响。基于泰钢1 780 m3高炉串罐式无钟炉顶系统，建立等比例三维几何模型，分别在改变插入件安装高度和直径的条件下，对炉料从皮带运动至炉喉全过程进行离散单元仿真计算。统计结果表明，安装插入件使大粒径颗粒分布趋于料罐中心，小粒径颗粒分布在料罐壁面附近；下料罐卸料过程中，安装插入件使颗粒流动模式由“漏斗流”转变为“活塞流”，缩小了炉喉径向平均粒径波动范围。当插入件安装在料罐下部锥形区域高度的1/2，且直径等于料罐出口直径时，炉喉中心区域平均粒径相对较大。对实际料罐插入件的设计与安装以及高炉生产具有重要指导意义。     

铜钢复合冷却壁传热及热应力分析

通过建立铜钢复合冷却壁传热及热应力分布数学模型,研究了铜钢复合冷却壁与铜冷却壁、铸钢冷却壁的传热性能差异及其铜钢界面热应力分布。结果表明:煤气温度为1200℃时,高炉内无渣皮覆盖铜钢复合冷却壁肋热面最高温度为180℃,较相同煤气温度下铜冷却壁的最高温度高约30℃,较铸钢冷却壁的最高温度低约520℃。铜钢复合冷却壁具备铜冷却壁的传热性能。铜钢界面边缘正应力σz大于0,表现为受拉状态;冷面增加加强筋后,铜钢界面边缘正应力σz小于0,表现为受压状态,且最大等效应力降低至114.45 MPa,低于铜钢复合板的高温强度。高炉内铜钢复合冷却壁不会发生铜钢界面分离破损。热态试验中铜钢复合冷却壁温度计算值与测量值吻合较好,验证了数学模型的准确性。     

动态渣铁对高炉炉缸陶瓷杯和炭砖的侵蚀

以高炉炉缸常见的2种陶瓷杯和2种高导热炭砖为例,模拟高炉炉缸渣铁流动环境,进行动态渣铁侵蚀试验。从试样的宏观形貌、侵蚀质量、微观结构等方面研究了渣铁对陶瓷杯和炭砖不同的侵蚀作用,对不同的侵蚀区域进行了划分和讨论。研究发现:炉缸砖衬不可避免地会受到直接接触的液态渣铁的侵蚀,对于陶瓷杯,在"渣铁侵蚀区"的侵蚀最为严重,而炭砖的侵蚀较为均匀,不存在"渣铁侵蚀区";试样转速由25r/min提高到50r/min,试样的侵蚀加重,可见渣铁的环流作用会加剧炉缸砖衬的侵蚀。为了抑制渣铁对炉缸砖衬的侵蚀,必须提高砖衬抗渣铁侵蚀能力,同时应维持合理的渣铁流动,减弱炉缸渣铁的环流作用。     

平面型线圈阵列电涡流传感器阻抗分析

炼钢生产过程中,结晶器钢水液位和炉渣厚度的动态测量对生产高质量钢至关重要,采用电涡流传感器测量钢水液位和渣层厚度具有很多优点。对电涡流传感器的阻抗分析是设计电涡流测量系统的基石。本文以炼钢过程中结晶器钢水液面和渣层厚度分布测量为研究对象,采用平面型线圈阵列传感器,通过建立三维电磁场物理模型并用数值计算的方法求解电磁场,...     

基于自组织理论的冶金传输原理教学

冶金传输原理是冶金工程专业的专业基础课,难教难学。教学系统具有自组织特性。通过分析冶金传输原理教学的自组织特性,阐述了应用自组织理论的开放性、远离平衡态、非线性和存在涨落特征,基于自组织理论的教学可以提高教学水平,培养学生创新思维,促进冶金传输原理教学系统向和谐、高级的方向发展。     

模糊神经网络在烧结矿技术经济指标的应用

钢铁联合企业主要是根据铁矿石的化学成分进行铁矿石的配比。在配比之前,首先对铁矿石的化学成分做实验分析,然后对铁矿石进行优化配比。由于配矿过程耗费时间长、高成本以及配料的单一性,因此不具广泛性,而模糊神经网络能混匀配料,运用改进的网络算法计算速度比较快,不会耽误生产,还可以降低成本,基于这些优点,引入模糊神经网络来预测烧结矿的技术经济指标。本文针对成品率进行预测,并运用VisualC++使用C/C++语言的Win32应用程序集成开发环境,开发基于模糊神经网络烧结矿技术经济指标的预测程序。     

高炉中心加焦对气流分布及煤气利用的影响

中心加焦可以减小中心区域的矿焦比,增加中心气流强度,形成倒V形软熔带,提高料柱的透气性;由于中心气流中CO含量高,焦炭的溶损少,颗粒进入炉缸时保持较大的粒度,提高死焦堆的透气透液性。中心加焦对高炉操作有很多积极作用,但中心加焦也会减小中心气流的利用率,提高燃料比。当中心加焦过量时,高炉内的气流分布出现异常,因此需要研究合理的中心加焦量以及中心加焦方式。利用Ergun公式,对不同中心加焦量条件下,高炉内的煤气分布、压差变化等参数进行计算,并根据煤气分布情况简单计算了中心加焦对高炉内煤气利用率的影响。根据计算分析结果,对高炉中心加焦量及中心加焦方式进行讨论。研究结果可以为实际高炉中心加焦操作提供理论参考。     

高炉烘炉质量的研究

高炉烘炉质量直接影响高炉长寿,通过建立炉缸炉底砖衬传热模型,以1 080m3高炉烘炉阶段炉缸炉底温度数据加以验证。分析了烘炉时间、烘炉温度、冷却强度等因素对冷却壁与炭砖间填料温度的影响。结果表明在0.5m/s冷却水作用下,对于目前普遍采用的最高烘炉温度(600℃),填料最高温度仅为44℃,远低于要求的烘干温度,不能实现较好的烘炉效果。烘炉过程中需要减弱炉缸冷却甚至停水烘炉,适当提高烘炉温度,延长烘炉保温时间;停水烘炉时冷却壁最高温度仅为158℃,远低于铸铁冷却壁的安全工作温度。考虑到烘炉时热风的氧化性气氛,保证陶瓷质耐火材料严密覆盖在炉缸炉底炭砖表面,防止开炉前炭砖氧化烧损。通过插入冷却壁与填料交界面的热电偶温度分析炉缸砖衬的升温及保温,进而判断烘炉效果;并根据高炉固有的砖衬结构及设备参数,制定与高炉相匹配的烘炉制度。     

K2O和Na2O对高Al2O3炉渣组元活度和MgO含量的影响

 随着高品位铁矿石消耗的加快,资源逐渐趋于贫化,钢铁企业可利用的铁矿石原料逐渐向中低品位原料转变,尤其是高铝铁矿,这类原料的使用无疑会增加高炉渣中Al₂O₃质量分数,影响高炉现有的操作制度。Al₂O₃质量分数为15%～17%的高炉渣,由于Al₂O₃含量高而使高炉渣的冶金性能变差,为了保证高炉渣的冶金性能,必须在其中添加8%左右的MgO。然而,Al₂O₃含量相似的浦项钢铁的高炉渣,其MgO质量分数仅为4%左右,高炉实现了高效、稳定、顺行。因此,从高炉CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO四元渣系的物理化学机理出发,研究了K₂O、Na₂O对高炉渣四元渣系CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度的影响;研究了“渣-气”平衡条件下渣中碱金属氧化物和气体中碱金属的关系;计算了K₂O、Na₂O和MgO对黏度的影响。结果显示,在考虑高炉渣CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO中各组元活度、碱金属在渣-气间的分布和炉渣黏度的情况下,当碱金属氧化物K₂O和Na₂O存在时,可以适当减小MgO含量,并可以保证高炉渣各组元活度及炉渣黏度基本不变。这不仅有助于减少高炉原料中添加含镁熔剂、提高原料品位、高效排碱、降低碱危害、减少碳排放、延长高炉寿命及降低成本,还能促进钢铁企业实现节能减排的目标。