宝钢1号高炉并罐布料偏析的操业应对

针对宝钢1号高炉并罐无料钟布料过程中发生明显的炉料偏析现象,基于理论分析和现场测试结果,提出了有针对性的操业应对措施,得到了较为理想的煤气流分布,较大程度地减小了布料偏析对炉况的影响。并认识到,减小料罐内炉料粒度的偏析是基础,可通过调整挡板位置和切换溜槽角度的方法实现;适当增大矿批,可减少并罐布料过程中心喉管的蛇形偏析;通过优化布料模式,并缩短切罐和换向周期,可有效降低并罐布料偏析对煤气流分布偏析的影响。     

溜槽形式对并罐式无钟高炉布料影响研究

高炉布料溜槽是无钟高炉炉顶装料设备中的核心部件之一;针对当前生产中常用的半圆形截面溜槽和矩形截面溜槽,分别建立了布料三维数学模型。基于实际高炉参数,计算分析了两种型式溜槽对并罐式无钟高炉布料过程影响,结果表明相比半圆形截面溜槽,矩形截面溜槽布料时料流宽度较小,更加集中,在料面上圆周落点分布及流量分布更为均匀。     

高炉无钟炉顶设备布料偏析现象

高炉布料制度能够调节煤气流,控制高炉顺行,在高炉生产中发挥重要作用。基于离散元方法对焦炭在高炉炉顶设备内的偏析行为进行模拟研究,主要针对串罐式无钟炉顶设备和并罐式无钟炉顶设备,并对其料罐和料面的模拟结果进行讨论。模拟结果表明:由于渗透作用,焦炭颗粒在料罐内会发生偏析,串罐和并罐罐体结构不同,其偏析现象亦不同;焦炭颗粒运动到溜槽时,由于溜槽的旋转,料流轨迹会发生变化、焦炭在下降过程中存在一定距离的偏移;并罐式布料器由于料罐重心与高炉中心线不重合,焦炭在料面上的质量偏析现象比串罐式严重。在无钟式炉顶布料器布料过程中,炉料的偏析现象直接影响煤气流在高炉内部的分布,当大颗粒集中在炉喉中心时,中心透气性好,中心煤气流得到发展。反之,中心煤气流受到抑制,边缘煤气流得到发展。     

高炉无钟炉顶设备布料偏析现象

高炉布料制度能够调节煤气流,控制高炉顺行,在高炉生产中发挥重要作用。基于离散元方法对焦炭在高炉炉顶设备内的偏析行为进行模拟研究,主要针对串罐式无钟炉顶设备和并罐式无钟炉顶设备,并对其料罐和料面的模拟结果进行讨论。模拟结果表明:由于渗透作用,焦炭颗粒在料罐内会发生偏析,串罐和并罐罐体结构不同,其偏析现象亦不同;焦炭颗粒运动到溜槽时,由于溜槽的旋转,料流轨迹会发生变化、焦炭在下降过程中存在一定距离的偏移;并罐式布料器由于料罐重心与高炉中心线不重合,焦炭在料面上的质量偏析现象比串罐式严重。在无钟式炉顶布料器布料过程中,炉料的偏析现象直接影响煤气流在高炉内部的分布,当大颗粒集中在炉喉中心时,中心透气性好,中心煤气流得到发展。反之,中心煤气流受到抑制,边缘煤气流得到发展。     

不同溜槽形状下的料流偏析现象

 无钟炉顶设备主要通过改变溜槽倾角以调整布料矩阵,最终改变炉料在高炉内的分布。此外,炉料分布还受溜槽形状的影响,不同形状的溜槽,其料面偏析情况不同。为探究不同溜槽下的布料偏析现象,针对常见圆方比例不同的3种类型溜槽、带储料槽型溜槽以及破损溜槽,运用离散单元法对溜槽表面和布料特征进行研究,探究在不同溜槽下炉料的偏析现象和溜槽受力情况。模拟结果表明,相对于圆形出口溜槽,方形出口溜槽料流宽度小,分布均匀,更有利于精准布料;带储料槽溜槽可以减小炉料对溜槽的冲刷,延长溜槽寿命;破损溜槽料流宽度较大,炉料分布不均匀,会加大炉料在料面上的偏析。     

2500m3高炉串罐式炉顶装料系统设计

串罐式无料钟炉顶是高炉布料的主要方式,本文详细介绍了其系统组成,旋转溜槽是其主要工作部件,上部调节的预期目标依靠灵活的溜槽布料来实现,相关装置主要包括：称量罐、受料斗、阀箱、布料器,并配置了均排压系统、液压系统、气密系统、冷却系统等,串罐式设计保证料罐中心线与高炉中心线一致,避免了下料和布料过程中的粒度和体积偏析,使料面形状更容易控制,更能发挥布料功能潜力,有利于高炉上部块状带煤气化学能和热能的充分利用。     

基于DEM的无钟高炉布料料流轨迹研究

摘要：离散单元仿真技术被广泛用于研究高炉布料过程中炉料运动的规律,其计算散料运动的方法得到了国内外专家的认可。利用SOLIDWORKS和EDEM的Geometry建立无钟炉顶高炉几何模型,基于DEM结合炉料物理参数进行数学模拟,研究了溜槽倾角、料线深度和溜槽结构对料流轨迹的影响。结果表明：焦炭落点半径随溜槽倾角的增大而增大,倾角为13.3°时,炉料在下落过程中不与溜槽接触;随着料线深度的增大,焦炭的落点半径随之增大,但增量减小;在相同倾角下,矩形溜槽布焦炭时的落点半径比半圆形溜槽的小0.3m,且料流更集中,布料效果略优;有衬板溜槽比光面溜槽布焦炭时的落点半径小0.13m,料流宽度也较小,且能通过料与料之间的摩擦降低炉料对溜槽表面的磨损。     

首钢京唐高炉降低炉料偏析的生产措施

针对首钢京唐两座5500m~3高炉并罐式无钟炉顶布料过程中产生偏析现象,提出了降低炉料偏析的一系列生产措施。减少料罐装料偏析的措施有,设计上优化上料主皮带方向、增加给料器阀箱入口挡料装置;抑制炉内布料偏析的措施有,布料溜槽增加挡板、选择适宜的矿石单圈重量、降低布料溜槽转速、优化溜槽步进角度、优化节流阀开度等。采用这些措施后,高炉布料精准度大幅提高,炉顶布料偏析问题得到有效缓解,高炉稳定顺行,燃料比稳中有降。     

并罐式无钟布料器落点计算分析

为了研究并罐无钟布料器炉料落点,以4150 m~3实际高炉参数为基础,基于炉料运动过程建立模型。通过模型分析得到料流宽度增加1m,则溜槽最大倾角减小2.5°。料线高差增加1m,落点半径增加0.83m。溜槽长度增加1m,落点半径增加0.83m。通过与1∶1布料实验数据作对比,得到平均误差百分比为2.93%,验证了模型的准确性,为优化布料设计提供理论依据。     

宝钢1号高炉炉顶并罐布料优化实践

宝山钢铁股份有限公司1号高炉第三代炉龄炉顶采用并罐结构,但由于设计的缺陷,使布料存在严重的偏析,导致煤气流分布不均匀,易发生炉况失常。基于对布料偏析进行理论分析的基础上,对皮带挡板、中心喉管以及布料溜槽等设备进行改进,对布料工艺、装入模式进行优化,通过不断的实践探索,逐步减小布料偏析对煤气流分布的影响。     

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。     

溜槽形状及倾角对料流运动的影响

 在高炉生产中,装料制度直接决定了炉料在炉内分布状况,精确掌握高炉内装料情况是调节高炉煤气分布,确保高炉达到理想热平衡状态的必要条件。为了准确了解溜槽形状及倾角对料流运动的影响,引入离散单元模型分别对物料经过方溜槽和圆溜槽后的运动情况进行了数值模拟,并根据80%的界定对料流宽度和厚度的选取进行了定义,计算得到了溜槽在不同倾角时料流的宽度和厚度变化,分析变化规律后得到,对长度为2 800 mm的溜槽来说,溜槽倾角不宜小于30°;在相同溜槽倾角条件下,料流经过圆溜槽后的厚度要大于方溜槽;在径向方向上,圆溜槽的物料落点位置稍大于方溜槽。     

基于摩擦功原理的高炉布料溜槽磨损分析

 针对溜槽磨损影响无钟高炉生产的问题,建立了基于摩擦功原理的布料溜槽磨损数学模型,用于预测溜槽磨损形貌,指导溜槽的设计和使用。根据摩擦功原理,推导了溜槽磨损的计算公式,并通过炉料在溜槽内的运动分析,确定了磨损公式中的参数,试验验证了模型的准确性,并利用模型深入分析了溜槽结构参数和布料工艺参数对溜槽磨损的影响。结果表明,为减小溜槽磨损,在溜槽设计和使用过程中,应降低料流调节阀至溜槽的高度,设计溜槽内径略大于中心喉管直径,合理延长单次布料时间,并通过适度延长溜槽长度减小布料溜槽倾角。     

无钟炉顶高炉周向偏料初探

在包钢1~#高炉1∶2.5无钟炉顶模型的布料试验中,作者观察了炉料在中心喉管中的偏行现象、炉料在旋转溜槽中的“蛇行”运动以及炉喉周向料面不均等情况。本文就上述现象进行了机理分析,从而提出了缩小喉管直径、溜槽正反转交替工作、叉形管交替漏料以及整圈布料、步进布料等防止偏料的措施。     

基于三维离散元法的无钟高炉装料行为

利用三维离散元法建立了无钟高炉布料模型,分析了料罐、旋转溜槽中的颗粒流动行为以及颗粒离开溜槽后的下落轨迹和料堆形成,可视化再现了装料过程.结果发现:炉料在流动过程中始终存在粒度偏析,料罐排料流为漏斗流,小颗粒由于偏析而倾向于后期排出;溜槽倾角对颗粒流动行为和料堆形成影响较大;溜槽内颗粒流由于溜槽旋转而向侧上部偏离和翻动,小颗粒因靠近壁面而位于料流内侧,大颗粒因聚集在溜槽上部而处在料流外侧,炉料颗粒偏析、偏转翻动和速度分布影响下落轨迹;在炉料下落到料面的堆积过程中,大颗粒易于向炉喉中心和边缘偏析,小颗粒因位于料流内侧和渗透作用而分布在堆尖下方且偏向中心侧.结合激光网格炉内测量技术料流轨迹测量结果,验证了模型的适用性.      

沙钢高炉偏料技术研究和应用

 为了研究高炉圆周方向矿焦比(O/C)分布规律,解决沙钢倒罐过程中气流波动大的问题,开发了圆周方向质量分布数学模型,并基于5 800 m3高炉1∶15冷布料试验装置测量了不同料罐和炉料组合方式及溜槽旋转方向下炉料在圆周方向的质量分布,证实了数学模型的准确性。进一步计算高炉圆周方向矿焦比(O/C)分布的变化规律发现,对于炉顶料罐东西布置的高炉,倒罐主要降低东、西方向上的矿焦比偏析,而溜槽换向主要降低南、北方向上的矿焦比偏析,而且倒罐时矿焦比经历波峰到波谷的变化,幅度比换向时更大。操作者在生产过程中尝试倒罐时发现气流波动过大,易造成高炉压量关系紧张、指标下降,尤其在炉况不太稳定的时候。针对这种情况,基于圆周方向矿焦比分布模型分析了倒罐和溜槽换向前后矿焦比在各方向的变化,并制定了倒罐和溜槽换向相结合的优化方案,即倒罐的时候同时实施溜槽换向,从而减小倒罐时矿焦比变化过大造成的气流波动。沙钢3个2 680 m3高炉先后应用了倒罐和溜槽换向结合的技术,铁水质量得到改善,炉况稳定性提高,经济技术指标获得进步,炉顶设备故障率降低。     

串罐无料钟高炉布料数学模型开发与应用

阐述了串罐无料钟高炉布料规律,分析了影响布料规律的因素,并介绍了炉料堆角在炉内的动态变化计算方法,得出了炉料落点、落下后移动距离、料面形状和焦炭混合层的计算结果.     

无钟炉顶溜槽内颗粒的三维运动

 颗粒在高炉内的运动包括溜槽内运动及空区运动。炉料在空区的运动过程由溜槽末端的速度决定。因此,正确描述颗粒在溜槽内的运动对高炉精准布料十分重要。描述溜槽内颗粒运动的数学模型已有不少,但已有的数学模型是描述颗粒在溜槽内沿直线运动的一维模型。通过对实际高炉布料过程料流轨迹的监测发现,颗粒在溜槽内的运动并非一维运动,而是三维运动。笔者通过对颗粒在溜槽内的受力分析,建立颗粒运动的三维数学模型,准确计算炉料颗粒的落点,分析空区的料流宽度,分析溜槽长度,溜槽转速以及溜槽倾动距对颗粒三维运动的影响。计算结果与实测数据相吻合。     

高炉高球比条件下炉料颗粒偏析行为及其优化

提高入炉球团矿比例是高炉低碳冶炼的重要手段，由于球团矿滚动性强，在高炉布料过程中会存在炉料粒度偏析的问题，因此优化布料制度、降低炉料粒度偏析，对改善高炉上部气流分布具有重要意义。为此，通过建立物理模型，研究球团矿配比、矿石批重和溜槽倾角对高炉布料偏析的影响，结果表明，提高球团矿配比能够降低炉料的粒径差，改善炉料粒度偏析情况。基于试验结果建立了炉料粒度偏析指数预测的多元回归模型，发现炉料粒度偏析指数随着溜槽倾角的增加逐渐增大，在溜槽倾角大于32°后炉料粒度偏析指数的增幅变小；炉料粒度偏析指数随着矿石批重的增加呈现先增大后减小的变化趋势。在球团矿配比固定时，采用大批重小角度溜槽倾角或者小批重大角度溜槽倾角可以有效减小炉料粒度偏析。研究结果可以为高炉采用高比例球团矿冶炼时优化调整装料制度提供参考。     

马钢9号高炉无料钟炉顶料流调节阀开度的测试

1 引言 马钢9号高炉(350m~3)在2001年底大修后,采用PW紧凑型串罐式无料钟炉顶,于2002年1月31日竣工投产。9号高炉炉顶设备组装高度为11382mm,设计炉顶压力0.15MPa炉喉直径4300mm,布料溜槽长度2000mm,料罐有效容积为12.8m~3,下