无料钟炉顶布料模型的技术路线

建立高炉无料钟布料模型的技术路线可以分成三类:物理模型试验研究、经典力学理论和人工智能技术。本文结合国内外无料钟炉顶布料模型,对这三类技术路线的运用过程进行详细的阐述,总结出这三类技术路线的优缺点,并针对其缺点提出了相应的改进措施。

温度对微波碳热还原钒钛磁铁矿的影响研究

基于温度是影响扩散系数和反应速率的重要因素,通过试验研究了相同时间、不同温度下钒钛磁铁矿还原过程的变化规律,探究了微波碳热还原钒钛磁铁矿的机理。研究结果表明,1400～1500℃的温度区间能显著改善传质条件和还原效果,实现渣铁分离,得到钒铁合金。

高炉回旋区影响因素的冷态模型研究

以重钢5号高炉实际尺寸和操作参数为基础,假设回旋区内的流动为气固两相流动,且气相流动为粘性不可压缩流动,根据相似理论建立了高炉回旋区三维冷态实验模型,分析了回旋区形成机理的影响因素。结果表明:鼓风量、料层属性、料层高度以及风口直径对回旋区大小和形状均有影响。随着鼓风量的增大,回旋区深度和高度均不同程度的增加,当风量过大时,回旋区炉料上浮,椭球形的回旋区形状不再存在。回旋区高度随料层高度的逐渐增加而减小。风口直径对回旋区穿透深度的影响较其对高度的影响明显。

高钛型高炉渣流变特性模拟实验

高钛型高炉渣流变特性是影响钒钛磁铁矿高炉冶炼的重要因素,其对炉渣的排放、渣铁分离,甚至炉缸的寿命有重要作用。该研究采用高浓度的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)悬浮液模拟高钛型高炉渣体系,用NXS-11A型同轴圆筒旋转黏度计测量其表观黏度,研究了温度、颗粒体积分数及颗粒粒度等因素对悬浮液表观黏度的影响。结果表明:温度和颗粒体积分数对悬浮液的表观黏度影响明显,颗粒粒度对悬浮液表观黏度影响较弱。在较宽的颗粒浓度范围内悬浮液符合Bingham塑性体,并得到了表观黏度与温度和体积分数的二元函数关系式。

无钟布料参数对炉料偏析的影响

为了解布料过程中炉料偏析程度的变化规律,在实验室条件下通过高炉炉顶的缩小模型进行了溜槽角度、溜槽转速、料线高度、批重大小、节流阀开度对炉料偏析程度影响的单因素实验研究。实验结果表明:当溜槽角度较小时,炉料的偏析程度较小且保持稳定,角度较大时偏析程度会陡然增大;炉料的偏析程度随着溜槽转速的增大是呈先减小后增大的变化趋势;随着料线高度的增加,炉料偏析程度呈加剧趋势;节流阀开度的增大使炉料的偏析程度减小;而随着批重的增加偏析指数先增加后减小。

无钟高炉布料数学模型的研究

结合无钟高炉布料的主要规律,开发出高炉布料模型。该模型有以下主要特点:炉料出下料罐的运动为"烟道流";原始料面假设条件的改进;料面形状多段线性化处理;料面下降分为二部分对新料面修正。利用该模型可以求解料面形状,并计算炉料的矿焦比(O/C)。

高炉炉缸炉底热应力模拟

钢铁行业作为中国的支柱产业之一,它提供了其他行业发展的基础原材料。高炉是中国钢铁生产的主要设备,随着其技术水平的提升,中国高炉正朝着大型化、智能化和长寿方向不断推进,但是在此过程中,高炉也面临着许多问题,其中炉体上涨就是一个高炉大型化过程中普遍存在的现象。引起炉体上涨原因有多种,而炉缸炉底热应力是未有明确结论且颇为重要的一种。为了研究炉缸炉底热应力对高炉炉体上涨的影响,以某钢厂3号3 200 m^(3)高炉为研究对象,建立三维炉缸炉底计算模型,运用OpenFOAM进行数值仿真计算,得到其稳态温度场分布,之后将该分布与实际热电偶所测数据进行对比,选择两者最为相近的温度场结果设定为瞬态模拟的温度初始条件,并在此基础上求解得到瞬态模拟的温度场和热应力场分布。计算结果表明,1 423 K和1 143 K等温线均处于陶瓷杯砌体内,这说明在该区域易形成渣铁保护层且避免了炭砖脆化的发生;炉缸炉底的等效热应力值为1.354×106~7.104×108Pa,尤其炉壳部分等效热应力值最大,在炉缸与炉底的交界处、不同材质的交界处和炉缸侧壁几何结构的转角处,均存在应力集中现象,在生产过程中,这些区域会首先被破坏,从而加剧整个炉衬的进一步侵蚀;由热应力造成的炉体上涨量为49.684 mm。

无钟高炉料层内孔隙的分布

高炉装料系统是调节炉料在炉内原始分布的唯一手段,料层的孔隙率分布会对煤气流分布产生重要影响。以某高炉1/10布料模型为研究对象,首先测量了炉料物性参数,然后采用离散元法对散料堆孔隙率分布、布料矩阵和料线高度对料层径向孔隙率分布的影响进行了研究。结果表明,实验室测量获得烧结矿、焦炭和球团矿物性参数和文献中引用的数据相差较大;料堆孔隙分布和颗粒形状有密切关系;布料矩阵通过影响颗粒数目来影响孔隙率分布,布料圈数增加,孔隙率下降,布料角度变化较大时才会影响料层孔隙率的径向分布曲线;随着料线高度增加,料层底部径向孔隙率的值会增大。没有数据显示料堆粒度偏析和孔隙分布有必然关系。

电动势法测量容器内液面高度

高炉长寿、大型、高效化是高炉炼铁的主流趋势,炉缸是影响高炉长寿的关键性环节。为实现对炉缸内部环境长期稳定的监测,冶金研究人员尝试了诸多方法,例如热电偶测温、冷却壁水温监测法、超声波无损检测技术等,但这些方法均存在弊端。根据高炉炉缸的结构特点,实验室设计了一个炉缸试验装置及其配套的EMF(电动势)测量系统。通过实验室试验得出EMF信号与液面高度、温度、传感材质等参数之间的关系,然后通过现场鱼雷罐工业试验验证了EMF信号与液面的关系。6种信号线中,钼丝和镀银铜线适合做信号线。

超声波法表征烧结返矿冷压块的固结程度

烧结返矿通过冷压造块利用可以减少能源消耗,干燥固结会对烧结返矿冷压块性能产生显著影响。基于超声波法,定义了烧结返矿冷压块的干燥固结指数,并以其表征烧结返矿冷压块的干燥固结程度。通过测量超声波在湿态与干态烧结返矿冷压块中的传播速度和传播时间,计算烧结返矿冷压块干燥固结指数。同时,对相应的成品烧结返矿冷压块的抗压强度和落下强度进行检测,验证所定义固结指数的有效性。试验结果表明,在原料条件、混料参数和压块参数相对稳定情况下,固结指数越高,烧结返矿冷压块固结越完全,其抗压强度和落下强度越大。该方法能够快速准确表征烧结返矿冷压块干燥固结程度,为研究冷压块提供新的分析方法和质量评估指标。

GH4698合金真空电弧重熔过程中熔池流动形态

为了进一步了解真空电弧重熔(VAR)过程,利用开源CFD计算软件OpenFOAM,基于有限体积法(FVM)建立了包括电磁场、温度场和流场的二维多场耦合模型来研究宏观非稳态下GH4698镍基合金铸锭的凝固过程。结果表明,从坩埚流向自耗电极的电流所引发的磁场主要集中在铸锭的上部,并沿铸锭轴线旋转。磁感应强度由铸锭中心向边缘呈现先增大后减小的趋势,并在电极边缘处达到最大值。热浮力和洛伦兹力是熔池内的主要驱动力,并且它们对熔池流动的影响正好相反。