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.     

高炉炉缸内铁水流动特性的物理模拟

采用原型尺寸且死料柱采用冶金焦堆积而成,针对某实验高炉炉缸铁水流动特性进行水模实验,研究了出铁流量、出铁口深度以及铁水液面高度对铁水流动的影响.研究结果表明,大流量出铁时加剧了铁水对炉缸的流动冲刷,加深出铁口可以减缓这种冲刷,对高炉长寿是有益的.     

大型高炉炉缸死料柱行为及长寿原因分析

高炉炉缸死料柱的形貌尺寸、沉浮状态、空隙度及焦炭粒度粒级时刻影响着炉缸液态炉渣和铁水的流动情况,进一步影响着铁水对炉缸侧壁的冲刷侵蚀程度和炉缸活性。基于莱钢3号3 200 m³高炉的破损调查研究得到炉缸整体呈现“锅底状”侵蚀特征,其中炉缸侧壁的侵蚀程度较小、仍残余较为完整的炭砖结构,部分区域还保留少量的陶瓷杯结构,炉底陶瓷垫已被侵蚀完全至第3层超微孔炭砖。通过对炉缸死铁层残铁积存物的切割解体,并结合综合图像处理技术对炉缸死料柱进行分析。结果发现,死料柱根部为“圆弧状”并在炉缸中呈现明显的漂浮状态,高度约为0.45～1.34 m,死料柱直径约为10.01 m,占侵蚀后炉缸直径的71.91%,体积较小有利于浮起,同时降低铁水的环流现象对侧壁耐火材料的冲刷侵蚀。死料柱周围含有一段长度约为1.0 m的铁水通道,通过计算得到此区域铁水的对流换热系数较小,约为52.61 W/(m²·K),这说明铁水流速小,而使得耐火材料所承受的热应力小,可大幅度减缓炉缸炉衬的侵蚀速率。死料柱平均空隙度和焦炭平均粒度分别为54.57%和22.89 mm,较大的死料柱空隙度...     

首钢股份3号高炉死料柱行为及出铁维护探析

通过对首钢股份3号高炉炉缸死料柱的受力计算,明确了死料柱的沉浮状态,确定了死料柱根部位置及剪切力最大的位置。在此基础上,根据现场出铁制度和模式,分析了单场出铁及出铁对死料柱行为和炉缸侧壁炭砖侵蚀的影响。结果表明,当未出净铁水量超过160t时,死料柱则由沉坐炉底变为小幅度浮起状态,若此时死料柱透气透液性相对较差,铁口中心下方2～2.5 m处的炭砖将受到异常侵蚀。     

高炉炉缸Ti(C,N)保护层及死料柱行为研究

基于湘钢3号高炉破损调查的现场测量数据,明确了其炉缸侵蚀为"锅底状"侵蚀。通过对炉缸Ti(C,N)保护层行为研究,认为炉底缺少Ti(C,N)保护层的保护作用是3号高炉炉缸呈现"锅底状"侵蚀的一个原因。通过计算,3号高炉出铁结束时的死料柱实际漂浮高度为0.7m,这个漂浮高度使出铁时炉底铁水流速较大,铁水对炉底的冲刷侵蚀严重,是形成"锅底状"侵蚀的另一个原因。     

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。     

高炉炉缸死料柱受力分析及影响因素

死料柱浮起高度对炉缸寿命有重大影响,高炉设计、操作和炉内工作状态决定了炉缸死料柱的浮起高度。为了明确高炉设计、操作和炉内工作状态对死料柱浮起高度的影响规律,通过建立死料柱受力模型,以国内某5 000 m³级高炉为研究对象,定量分析了相关重要因素的影响程度。结果表明,死铁层深度占炉缸直径比例增加1%,死料柱浮起高度增加0.155 m;球团矿比例提高10%,死料柱浮起高度降低0.058 m;矿焦比增加0.1,死料柱浮起高度降低0.027 m;压差增加10 kPa,死料柱浮起高度增加0.29 m;料线增加0.1 m,死料柱浮起高度增加0.018 m;铁口深度增加0.1 m,死料柱浮起高度降低0.021 m;铁口角度增加1°,死料柱浮起高度降低0.081 m。研究结果为死铁层优化设计和调控高炉死料柱状况提供了指导和参考。     

Influences of taphole numbers on hot metal circumferential flow in blast furnace hearth

The circumferential flow of hot metal has a significant influence on the hearth erosion. Because the situation of the hearth is ??black box??, there is no direct examine method for the hot metal flow. Based on the computational fluid dynamics, the streamline and velocity were studied with different deadman conditions and different tapholes. The results show that when the hot metal tap with single or double tapholes (with the angle of 40??) and the deadman is at the sitting condition whose center is fine coke, the circulating hot metal is the most serious in the hearth. When the hot metal tap with double tapholes(with the obtuse angle), the circumferential flow of hot metal is weakened. The sitting deadman could strengthen the hot metal circulution. However, the floating deadman could weaken hot metal circulution, but it strengthens the hot metal flow of the bottom.     

高炉合理鼓风动能与炉缸活性的关系

 通过分析高炉鼓风动能与炉缸活性的关系,认为合理的鼓风动能不仅是保持炉缸活性良好的前提条件,更是高炉操作者调节炉况的重要手段之一。通过研究合理鼓风动能的理论依据和计算方法,发现高炉合理鼓风动能不仅需要随着高炉容积的增大而增大,而且需要有合理的风量和风口面积。通过比较不同容积高炉所对应的风量,提出了风量比和风量系数的概念;介绍了本钢新1号高炉通过调节风口面积探索合理鼓风动能的过程。对高炉在不同鼓风动能条件下所产生的各种直观现象和仪表变化进行了说明,针对这些现象就可以判断出鼓风动能是否在合理范围内,并进行相应的调节。因此,合理的鼓风动能需要适应高炉生产的各方面条件的变化,这就需要对合理鼓风动能进行不断的探索和实践,以形成应变的合理的送风制度,确保高炉生产长期稳定顺行。     

高炉炉缸破损的原因与控制

 近年来,中国高炉长寿技术取得了长足的进步,部分高炉寿命达到国际先进水平,但同时也出现数十座高炉发生炉缸事故或异常侵蚀破损。高炉长寿技术是一项综合技术,高炉要实现长寿除需要保障炉衬、炉体材质和建筑施工质量外,科学合理的设计是关键,高炉生产操作监控维护是基础。基于对多座高炉长寿技术应用状况和高炉炉缸的破损调查,从设计、操作等多方面对炉缸破损原因进行分析,并提出了长寿炉缸设计的优化原则和实现炉缸长寿的生产操作、监测、维护及管理的控制对策。     

Analysis on the stamping coke dissolution of hot metal in the blast furnace hearth

By utilising the carburiser-cover methods, this article mainly focuses on the impacts of different carbon sources on hot metal carburising in the blast furnace hearth. The carburising rate, an indicator of the evaluation of coke including stamping coke and graphite, is compared at 1450–1550°C. Additionally, the apparent activation energy of carburisation of coke 1, coke 2 and graphite are 236.9, 178.8 and 46.0?kJ?mol^?1, respectively. The difference in activation energy for the three carbon sources in question is attributed to the mineral matters in coke, because it is capable of influencing the effective contact interface area between the liquid iron and carbon. As to the overall viscosity of the interface layer between the hot metal and carbon, it is mainly affected by the temperature and ash content and its composition. When the temperature increases from 1450 to 1550°C, the viscosity of the minerals on the interface layer will decrease correspondingly. The defined surface area of mineral reduces from 86.7 to 70.7% in coke 1 and from 82.5 to 69.3% in coke 2. Finally, to improve the carburising rate the basicity of the oxide contents in the coke should be increased by adding CaO or MgO.     

关于高炉炉缸长寿的关键问题解析

 高炉长寿化是大型高炉发展的必然趋势,实现高炉长寿的关键在于弄清高炉侵蚀的根本原因。从高炉炉缸侵蚀机理、高炉炉缸象脚型侵蚀原因、高炉炉缸圆周方向侵蚀不均匀性、高炉冷却强度与冷却效率以及高炉炉缸维护技术等5个方面探讨了高炉长寿存在的共性问题,指出高炉炉缸炭砖损毁的本质是碳不饱和铁水对炭砖的溶蚀。具体结果表明,首先,高炉炉缸象脚型侵蚀最严重部位位于高炉炉缸死料柱的根部位置;其次,阐明了直接导致高炉存在不均匀侵蚀的主要原因在于冷却系统的冷却水量和送风系统的风量在高炉周向方向分配不均匀;然后,阐明了冷却系统的作用本质是降低耐火材料热面温度,并提出了高炉冷却强度指数及高炉冷却效率指数;最后,分析了采用无钛矿护炉和钛矿护炉两种模式的高炉炉缸维护技术。     

首钢高炉送风制度的基础研究

随着首钢高炉技术经济指标的提升,原用的送风制度经验公式已不适应于目前的冶炼条件。结合首钢高炉冶炼现状,对送风制度方面的高炉入炉风量、实际风速、鼓风动能及炉缸煤气量、理论燃烧温度、理论实际煤气流速、透气阻力系数等计算公式进行了重新量化,提出了简化算式,由此也深化了目前冶炼条件下对高炉送风制度现状的认识。     

高炉炉缸死焦堆对渣滞留率的影响

采用三维动量守恒方程、标准k-ε双方程模型、VOF多相流模型以及多孔介质模型模拟计算了不同死焦堆状态下炉缸内的渣滞留量.结果表明:炉渣滞留主要集中在死焦堆中,死焦堆外围焦炭分布是决定渣滞留率的关键;最低渣-铁界面以下区域的状态对总渣滞留率影响很小.由于铁口附近渣铁水流速远大于死料柱中流速,形成了向铁口倾斜的气-渣界面,当铁口来风时需停止出铁,导致部分炉渣来不及排出炉缸,因此改善死料柱透液性是减少渣滞留量的有效手段.