高炉炉料运动过程数学模型的建立其数值模拟

建立了高炉炉料一维非线性动力学数学模型，通过对其进行归一化处理，得到了反映煤气粘性力，炉墙摩擦力、渣水及铁水浮力等对炉料运动影响的６个准数。用该简化模型可得到与其它模型相同的结果。     

在高炉模型中研究炉料下降对气流运动的影响

本文的特点是应用了与高炉相似的模型,因而避免了高炉中试验条件很难稳定的困难,取得了较好的结果。文中介绍炉料下降对气流运动的影响。由实验数据可以清楚地看出,炉料下降对气流在料层中分布的影响很小,但却大大地降低气流通过料层的压头捐失(3.5—19%)。压头损失减小的程度取决于料层静止时的阻力。随风量的增加,压头损失减少的绝对值也跟着提高,但减少的百分率不变。改变炉料下降的速度却不影响炉料下降对气流运动影响的关系。文中指出,炉料下降对气流运动影响的主要因素是料层中空隙的体积在炉料下降时得到了增加。     

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОПТСКАНИЯ ШИХТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ДВИЖЕНИЕ ГАЗОВОГО ПОТОКА В МОДЕЛИ ДОМЕННОЙ ПЕЧИ

本文的特点是应用了与高炉相似的模型,因而避免了高炉中试验条件很难稳定的困难,取得了较好的结果。文中介绍炉料下降对气流运动的影响。由实验数据可以清楚地看出,炉料下降对气流在料层中分布的影响很小,但却大大地降低气流通过料层的压头捐失(3.5—19％)。压头损失减小的程度取决于料层静止时的阻力。随风量的增加,压头损失减少的绝对值也跟着提高,但减少的百分率不变。改变炉料下降的速度却不影响炉料下降对气流运动影响的关系。文中指出,炉料下降对气流运动影响的主要因素是料层中空隙的体积在炉料下降时得到了增加。     

高炉内炉料运动的数值模拟

通过二维冷态模型和数值模型研究了高炉内的炉料运动规律。研究表明,通常边缘小粒焦和中心焦都能按一定的轨迹运行,不与周围的炉料混杂,说明高炉边缘加入小粒焦能在炉墙处形成一较稳定的隔离层,既可抑制边缘气流、降低炉墙热负荷,又可防止炉墙结厚和结瘤。软熔带附近炉料的流线在考虑矿石软熔收缩的情况下向中心侧移动,对上部块料带的炉料下降速度影响不大,而下部炉料下降速度则有所减小。     

热顶结构及铸造工艺对7075铝合金铸锭表面质量的影响

参照工业多流半连续铸造结构,设计了试验用单流半连续铸造铝合金设备,并使用该设备进行半连续铸造7075铝合金,为工业多流半连续铸造提供试验基础。对比研究了铸造速度、热顶结构等对铸锭表面质量的影响。研究发现:提高铸造速度仅仅能减弱冷隔,而无法消除冷隔;降低临界铸造速度虽然能得到光洁表面的铸锭,但无法进行稳定长时间半连续铸造,无法在工业上应用;减少overhang无法解决铸锭表面质量问题;热顶与结晶器之间的三角区被润滑剂填充后,能够实现稳定半连续铸造,并得到表面质量合格的铸锭。     

轧制速度影响下冷连轧机辊系分岔行为分析

在考虑轧机结构、轧机的实际动态轧制过程、轧制速度的变化以及轧制界面间摩擦系数的非线性特性等影响因素的基础之上,建立了一种受轧制速度影响的非线性动态轧制力模型。运用谐波平衡法求解振动系统的动力学方程,得到了受轧制速度影响的分岔响应方程,运用奇异性理论得到了系统的转迁集和拓扑结构曲线,研究了系统在不同参数下的静态分岔行为。同时,采用动态分岔图、相轨迹以及Poincare截面等非线性方法,分析了振动系统在周期运动、倍周期运动以及混沌运动之间相互转换的动态分岔特性,给出了系统发生振动的临界速度范围以及抑制措施。     

冷喷涂Cu粒子参量对其碰撞变形行为的影响

采用有限元数值计算方法研究了冷喷涂过程中Cu粒子与Cu基体的碰撞变形行为,探讨了粒子速度、温度对其碰撞基体后的变形行为、界面温度变化与粒子和基体的接触面积的影响．结果表明,随粒子碰撞速度的增加,粒子扁平率与碰撞界面温度增加、接触面积增大．证实了存在使碰撞界面发生绝热剪切失稳变形的临界速度,该速度与粒子沉积的临界速度一致．当粒子速度大于产生绝热剪切失稳变形的临界速度时,粒子的变形扁平率显著增加,且界面温度与有效接触界面面积也显著增加;随碰撞前粒子温度的增加,碰撞界面的温度也显著增加．高达粒子材料熔点的界面温度与有效接触面积的显著增加,将有助于粒子与基体之间冶金结合的形成．     

三自由度并联机构(3SPS-3SRR)的运动学分析

针对一种3SPS-3SRR并联机构,运用符号法对该机构进行位置分析及运动学分析建模。构建动、静坐标系,通过矩阵转换对机构建立约束方程,运用sylvester消元方法进行消元得到机构单变元输入输出方程,求得机构位姿的封闭解;在此基础上,对机构建立运动学分析模型,得到了与机构运动相分离的Jacobian、Hessian矩阵,并通过此运动模型可以得到机构输出端任意点的速度及加速度。最后进行实例求解,验证本位置、运动学模型的正确性并通过matlab符号运算及绘图功能得到机构末端执行器的位姿、速度及加速度曲线。得出该求解模型准确、高效,该机构运动特性平滑的结论。     

本钢7号高炉提高煤气利用率的实践

本钢7号高炉自点火开炉以来,受原燃料条件限制和操作因素的影响,煤气利用率始终徘徊在45%左右,燃料比高,导致生铁成本较高。为了进一步提高煤气利用率,降低生铁成本,2012年以来,本钢7号高炉结合自身的原燃料条件及操作炉型,通过优化装料制度,采取疏导中心兼顾边缘气流,稳定环带的技术措施,煤气流分布合理,改善了煤气的热能和化学的利用;提高热风温度和煤粉燃烧率、采取稳定炉料结构,提高熟料比,兼顾干熄焦和水熄焦合理搭配使用,入炉原燃料成分趋于稳定,保持了较高的煤气利用率,实现了高产低耗。     

NUMERICAL SIMULATION OF ALLOY SOLIDIFICATION BY A TWO－PHASE MODEL

本文介绍了合金凝固传输过程中的二相流数学模型．该模型描述了固－液界面的传输现象和液相对流对宏观偏析的影响，并考虑了生核过程，热和溶质的过冷效应，及固相颗粒的宏观运动，从而把宏观传输过程和微观结构结合起来．采用该模型，对Ａｌ－４％Ｃｕ等轴晶合金的凝固进行了完整的数值模拟．     

A STUDY ON PATTERN AND DISTRIBUTION OF GAS FLOW IN RACEWAY AND LOWER PART OF BLAST FURNACE

作者研究了冷态模型中模拟风口回旋区气流的流动结构,由此确定了一个重要的影响高炉气流分布的边界条件。发现在风口回旋区有一个由环流包围的限制流动型的中心射流流股。在电子计算机上对流函数的Laplace方程和矢量化的Ergun方程导出的流函数方程进行有限差分解法,得到了一些流线图,从而研究了高炉下部的气流分布及影响因素。计算表明高炉下部气流分布与回旋区的流动结构有密切的关系,这些结论对研究和控制高炉过程有一定参考价值。     

MATHEMATICAL MODEL OF BLAST FURNACE BURDENING AND PREDICTION OF ITS COKE SAVING EFFECT

本文采用最优设计理论,研究了低燃料比的高炉配料模型、高炉节焦回归方程和节焦预测计算程序,并由此预示高炉炼铁低燃料比、对应低燃料比的配料方案和供应热风炉的焦炉煤气量,以及高炉煤气达到的风温水平.既能为高炉炼铁选取低燃料比的配料方案提供计算模型,又能用电子计算机预测高炉炼铁的炉料结构编制计算程序.     

Mathematical modeling of the burden distribution in the blast furnace shaft

Process efficiency in the blast furnace is influenced by the gas flow pattern, which is dictated by the burden profile. Therefore, it is important to control the burden distribution so as to achieve reasonable gas flow in the blast furnace operation. Additionally, the charging pattern selection is important as it affects the burden trajectory and stock profile. For analysis of the burden distribution, a new analysis model was developed by use of the spreadsheet program, Microsoft® Office Excel, based on visual basic. This model is composed of the falling burden trajectory and a stock model. The burden trajectory is determined by the burden type, batch weight, rotating velocity of the chute, tilting angle, and friction coefficient. After falling, stock lines are formed by the angle of repose, which is affected by the burden trajectory and the falling velocity. The mathematical formulas for developing this model were modified by a scaled model experiment and DEM simulation.     

THE MECHANISM OF HANGING IN THE BLAST FURNACE

经过修正的Janssen公式能表达竖炉中炉料运动及气流阻力对料柱压力的影响,但不足说明悬料的原因。高炉悬料的力学机理是:在全炉平均气流速度和平均压差不很高的条件下,料柱中局部透气性恶化的料层的压差在气流速度高于临界流态化速度时,产生向上作用的局部超失重力;当此超失重力接近或大于上部料柱的压力时即产生悬料。这种悬料在均一散料柱中是不可能出现的。从这一机理出发,得出防止悬料和强化高炉冶炼所应采取的措施。     

低热值高炉煤气在预热空气作用下的扩散燃烧特性

本研究以某钢铁企业高炉煤气回收水冷系统为对象,分析研究了低热值高炉煤气与不同预热温度空气的同轴扩散气流在绝热炉膛内混合和燃烧的特点,建立了κ-ε双方程燃烧数学模型,并对其同轴扩散气流燃烧特性进行了模拟研究.研究结果表明:空气预热温度的升高能够有效促进化学反应活性较差的CO参与燃烧反应,同时CO化学反应速度也得到有效提高...     

高炉风口回旋区三维数学模型

建立了高炉风口回旋区气体运动，温度分布和物质传输的三维数学模型，用它预报生产高炉回旋区内速度场，温度场和浓度场。     

基于数值模拟的压铸过程低速工艺优化

低速压射过程中冲头的运动分为封闭浇料口、匀加速和匀速低速三个阶段,各个阶段的工艺参数对压室内金属液的流动形态都有重要作用,进而影响铸件中气孔缺陷的产生。采用数值模拟技术来研究不同工艺参数下压室内金属液的流动形态,对低速工艺进行优化。针对压射过程冲头的运动特征,引入了移动速度、压力边界条件,开发了压室压射过程三维数值模拟程序。结合慢压射临界速度理论,模拟了不同料口封闭速度、加速度和慢压射速度下压室内金属液波形的发展。模拟结果表明采用优化的工艺参数可以降低压室内的卷气。     

ELECTRICAL ANALOG OF PNEUMATIC PHENOMINA IN BLAST FURNACE

本文阐述电模拟相似原理及其数学方程,以电阻纸制作模型,用电流场来研究高炉内气流场各参数,为炼铁生产和各种炉型设计提供数据,并已在实际生产中得到初步应用。此方法,还可以用来研究热传导及水力学等课题。     

On-line computer control for the blast furnace

The initial work done by IRSID (Institut de Recherches de la Sidérurgie Francaise) toward online computer control of the blast furnace was described in Part I of this article, appearing in the January issue of Journal of Metals. An account was given of how a mathematical model of the blast furnace was developed, and a method of continuously controlling the thermal balance of furnace operations was defined in terms of this model. Part II outlines the results obtained thus far from the application of this theoretical approach to two actual blast-furnace operations: one using 100% self-fluxing sinter, and the other using a burden of ore and sinter.     

高炉铸钢冷却壁传热和结构的影响因素分析

运用有限元软件ANSYS,建立高炉铸钢冷却壁传热数学模型,并对模型的稳态工况进行仿真计算。同时根据计算结果,讨论了冷却水管水垢厚度、气隙层厚度和炉渣厚度三因素对高炉铸钢冷却壁的温度场和热应力的影响。结果表明,这三个因素对冷却壁的性能都具有很大的影响,在冷却壁的设计和高炉操作中必须引起重视。