高炉炉缸铁水流场数值模拟

铁水环流是造成炉缸＂蒜头状＂侵蚀的主要原因,而导致铁水环流行程主要是由于炉缸内的死料柱引起的。为此,以流体力学有关理论为基础,建立了炉缸炉底三维流体数学模型,应用FLUENT软件,研究了高炉炉缸中不同死料柱位置、状态及出铁口尺寸对炉缸内铁水流动的影响。结果表明：死料柱有较小的浮起时造成炉底铁水流量较大对炉底产生较强的侵蚀。当中心死料柱尺寸大时自由铁水区的铁水流速较快,反之较慢。当出铁口直径增大时,铁水的质量流量增大,炉缸底部的铁水环流明显增大。     

高炉炉缸铁水流场数值模拟

铁水环流是造成炉缸蒜头状侵蚀的主要原因,而导致铁水环流行程主要是由于炉缸内的死料柱引起的。本文以流体力学有关理论为基础,建立炉缸炉底三维流体数学模型,应用FLUENT软件,针对高炉炉缸中不同死料柱位置、状态及出铁口尺寸对炉缸内铁水流动的影响进行研究。结果表明:死料柱有较小的浮起时造成炉底铁水流量较大对炉底产生较强的侵蚀。当中心死料柱尺寸大时自由铁水区的铁水流速较快,反之较慢。当出铁口直径增大时,铁水的质量流量增大,炉缸底部的铁水环流明显增大。     

高炉炉缸死焦堆受力分析与计算

建立了一个特殊情况下死焦堆在炉缸中的受力模型,推导出了最小死铁层深度的计算公式,并用某高炉解剖数据进行了验证,结果表明该模型可靠.在此基础上提出了一般条件下的死料柱受力模型,推出了一个用于估算一般情况下死焦堆浮起高度的公式,并讨论了死焦堆浮起高度与炉渣液面高度的关系.     

基于图像处理的高炉炉缸死铁层中焦粒信息分析

高炉铁口水平线下(死铁层区)死料堆的位置、大小、孔隙度、更新速度等直接决定铁水及炉渣在炉缸内的流动方式,同时影响炉缸传热、耐材的侵蚀、铁水及渣的排出速度等。使用图像处理技术对莱钢1 880m3高炉浸入死铁层中死料柱下部形状、孔隙度、焦粒尺寸、形貌分布等关键信息进行了提取。通过分析计算得到死料柱下部焦层二维孔隙度为56.73%。该区域焦粒平均粒度为15.3mm,缩减了约70%。通过形貌分析发现炉缸死铁层中焦炭更接近椭球状,该现象说明自炉顶装入后焦炭各方向消耗速度不一致,具有明显的取向性。该高炉内渣铁通过炉缸该区域死料柱焦粒过程中,水平方向与竖直方向冲刷程度较深。有助于对高炉炉缸"黑箱"进行信息解析,进一步加深操作者对于高炉冶炼过程中死料柱下部及炉缸工作状态的认知。     

高炉炉缸活性状态的表征及改善途径

基于对宝钢2号高炉炉缸死料柱焦炭、渣铁等物相的取样分析结果,建立了表征死料柱透液性和炉缸活性的指数L。L与2号高炉炉底温度变化具有很好的对应关系,可用于高炉生产过程中对炉缸活性状态进行判断、监视和管理,并提出了改善炉缸活性、控制炉缸侧壁侵蚀的技术途径和措施。     

高炉炉缸上推力的作用

在文献（１）中提出土推力概念，在文中导出推力计算公式（５）。基于此公式计算，得出合理的高炉死铁层深度。     

酒钢1号高炉炉缸环状死料柱的形成

阐述了酒钢1号高炉炉缸环状死料柱的形成位置和基本特征,分析了死料柱的形成原因,并对提出了应对措施。     

高炉炉缸烧穿事故的处理及预防

分析了炉缸烧穿事故的成因，介绍了炉缸烧穿的处理方法，从设计、监测、原燃料质量和操作维护等方面提出预防炉缸烧穿的措施。     

首钢股份1号高炉炉缸侵蚀状况剖析

结合首钢股份1号高炉炉缸破损调查结果,从有害元素、焦炭质量、铁水含碳饱和度、死料柱及炉役后期频繁停炉的影响等方面,对炉缸侵蚀原因进行了剖析.破损调查结果表明,炉缸呈现出“象脚形”侵蚀,最为严重的侵蚀部位在铁口中心线下方2.1～2.4m之间,侵蚀最严重部位炭砖残余厚度330 mm,位于25号风口下方.认为炉役后期死铁层加...     

宝钢一高炉炉缸现状分析及今后长寿措施

宝钢股份公司一高炉(第二代炉龄)于1997年5月开炉,随着生产运行的推进,炉缸受到不断侵蚀,炉缸长寿问题日益突出.文章对此原因进行了分析,并结合宝钢生产实践以及国外同类高炉长寿经验,提出了延缓一高炉炉缸侵蚀实现长寿的具体措施.     

Model of Blast Furnace Hearth Drainage

The hearth plays an important role in the operation of the ironmaking blast furnace (BF). A simplified simulation model of the hearth based on the general principles of liquid drainage has been extended to make the model more practical and comprehensive. The tap rates of the liquids are determined by production and taphole conditions, including taphole diameter and length, and the tap‐end conditions are iteratively calculated to yield a quasi‐stationary tap cycle. The model, which considers both a sitting and a (partially) floating dead man, is illustrated with the use of a set of examples, where the effect of variables on the drainage behavior is studied. The model is finally validated by applying it to short‐term data from an industrial BF.     

Numerical Simulation of Fluid Flow in Blast Furnace Hearth

SymbolList C———Coefficient,1inthepackedbedand0inother place; C1,C2,Cμ,σκ,σε———Empiricalconstant; d———Diameterofcokeparticle; H———Heightofpackedbed,m; P———Pressure,Pa; ui,uj———Velocityalongdirectioni,jrespectively,m·s-1; vA———Vel     

长寿高炉炉缸和炉底温度场数学模型及数值模拟

高炉炉缸和炉底的寿命是影响高炉长寿的关键因素之一。实现高炉炉缸、炉底与高炉寿命同步的措施之一就是在高炉炉缸和炉底冻结一层渣铁壳。要想冻结渣铁壳,在高炉设计时应将1150℃等温线推离炉缸和炉底热面,这就需要计算高炉炉缸和炉底的温度场。为此讨论了目前应用于高炉炉缸和炉底温度场的一些数学模型,并在此基础上开发了通用的炉缸、炉底温度场计算软件。     

高炉炉缸内铁水流动物理模拟研究

为了分析高炉炉缸内死料柱的悬浮高度及死料柱在特殊状态下对炉缸内铁水流动的影响,以1:12为模型比例,在实验室进行了3200 m3高炉炉缸内铁水流动特性的水模实验研究.结果表明,高炉炉缸内死料柱的悬浮高度降低,炉缸内铁水流场分布均匀,混匀效果好,但铁水流速加快,在一定程度上加剧了流动铁水对炉底的冲刷侵蚀;当死料柱在炉缸内处于倾斜状态时,炉缸内死区体积比降低,混合区体积比增加,铁水流速增大,加剧了铁水对炉缸壁以及炉底的冲刷侵蚀,亦不利于高炉长寿.     

高炉炉缸侵蚀特征及产生原因

以国内某厂3座高炉为例,对高炉炉缸侵蚀特征及产生原因进行了分析总结认为炉缸侵蚀主要原因是,在静压力和剪切力作用下铁水渗透、铁水环流、锌和碱金属化学侵蚀。     

高炉炉缸炉底侵蚀模型的研究与开发

采用边界元方法建立某一大型高炉炉缸炉底的侵蚀推测二维模型,能够推定高炉炉缸炉底侵蚀线的位置和形状,及时了解炉衬侵蚀状态。从计算所得的侵蚀图来看,侵蚀轮廓是比较合理的,与实际侵蚀情况非常相近。     

高炉炉缸壁三维简化为二维的数值模拟建模

利用有限元法计算了炉缸壁3种模型的温度分布及热应力分布,得出结论:将高炉炉缸壁简单地看作轴对称体进行温度、应力的计算,存在较大的误差.提出了将三维炉缸壁简化为二维炉缸壁进行温度、热应力计算的新方法.此方法不仅适用炉缸、炉底的数值计算,也适用高炉炉体的数值计算.     

A Model to Simulate Titanium Behavior in the Iron Blast Furnace Hearth

The erosion of hearth refractory is a major limitation to the campaign life of a blast furnace. Titanium from titania addition in the burden or tuyere injection can react with carbon and nitrogen in molten pig iron to form titanium carbonitride, giving the so-called titanium-rich scaffold or buildup on the hearth surface, to protect the hearth from subsequent erosion. In the current article, a mathematical model based on computational fluid dynamics is proposed to simulate the behavior of solid particles in the liquid iron. The model considers the fluid/solid particle flow through a packed bed, conjugated heat transfer, species transport, and thermodynamic of key chemical reactions. A region of high solid concentration is predicted at the hearth bottom surface. Regions of solid formation and dissolution can be identified, which depend on the local temperature and chemical equilibrium. The sensitivity to the key model parameters for the solid phase is analyzed. The model provides an insight into the fundamental mechanism of solid particle formation, and it may form a basic model for subsequent development to study the formation of titanium scaffold in the blast furnace hearth.     

高炉炉缸耐火材料内衬的磨损机理

近年来,为了满足提高高炉利用系数等的需要,高炉炉缸铁水温度有所提高,这就导致了炉缸耐火材料内衬的极度磨损.虽然目前有很多关于炉缸耐火材料及其性能对比试验的报道,但几乎没有关于这些材料的反应机理和进一步变质方面的报道.对比了两种不同碳含量材料实验室实验结果,弄清了炉缸内衬耐火材料的各种反应机理和改善其恶化的措施.根据炉缸内衬的磨损机理,提出一些实际操作措施,以延长高炉寿命.