【摘要】：爐缸作為高爐冶煉的起點和終點,對高爐的穩(wěn)定、順行至關(guān)重要。爐缸工作狀態(tài)直接影響高爐的長壽和高效,爐缸合理的工作狀態(tài)一般表現(xiàn)為：爐襯厚度穩(wěn)定且無異常侵蝕；渣鐵殼形成穩(wěn)定、厚度合理；各個風口鼓風參數(shù)均勻和適量；死焦堆透氣透液性良好；爐缸熱量充沛,中心活躍;渣鐵流動、排放順暢；生鐵質(zhì)量良好等等。爐缸長壽就是解決爐缸侵蝕的問題,過快、異常侵蝕的主要原因是爐缸結(jié)構(gòu)設(shè)計、材質(zhì)選擇、砌筑水平、烘爐及操作過程管控不佳或者內(nèi)部工作狀態(tài)失常。死焦堆狀態(tài)、渣鐵排放過程和風口風量分配作為爐缸工作狀態(tài)的重要組成,直接影響爐缸的長壽與高效,而爐缸圓周工作均勻性和活躍性又是上述狀態(tài)的集中表現(xiàn)。特別對于大型和超大型高爐,由于其爐缸直徑更大,爐缸工作的均勻性和活躍性預測和控制難度更大。目前,爐缸工作狀態(tài)的判斷主要依靠原始監(jiān)控數(shù)據(jù)和操作經(jīng)驗,提出和完善相關(guān)理論模型和定量化評價方法有助于準確分析爐缸工作狀態(tài),實現(xiàn)高爐的長壽和高效。因此,本文圍繞京唐5500 m3高爐爐缸工作展開研究,主要研究內(nèi)容如下：(1)根據(jù)高爐爐襯傳熱模型,分析了不同炭磚結(jié)構(gòu)爐缸的傳熱差異,提出了改進大塊炭磚爐缸傳熱性能的措施。通過動態(tài)渣鐵侵蝕實驗,分析了液態(tài)渣鐵對陶瓷杯和炭磚的侵蝕現(xiàn)象及原因。提出爐缸臨界熱流強度和極限熱流強度的概念,發(fā)現(xiàn)爐缸臨界熱流強度存在較大差異,不存在統(tǒng)一普遍適用的爐缸爐底臨界熱流強度標準,并分析了氣隙、串煤氣和正常情況下爐襯極限熱流強度和冷卻壁極限熱流強度差異。(2)通過死焦堆受力模型,計算了不同高爐死焦堆浮起高度及渣鐵填充等因素的影響；建立爐缸鐵水流動模型,分析了死焦堆浮起高度和透氣透液性對爐缸爐底溫度、鐵水流動形態(tài)、側(cè)壁剪切應力以及侵蝕位置的影響,解釋了不同爐缸爐底侵蝕形貌形成的原因。(3)建立了渣鐵兩相流排放模型,考慮死焦堆浮起狀態(tài)與渣鐵排放的相互作用,進一步改善了渣鐵兩相流模型,計算了京唐高爐重疊出鐵模式下的渣鐵排放規(guī)律,以京唐高爐生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗證了計算結(jié)果的可靠性,并研究了排放過程中不同因素對于死焦堆浮起高度及排放現(xiàn)象的影響。(4)建立了高爐風口風量分配數(shù)學模型,提出了風口流阻概念和討計算公式,分析了風口長度和面積對風口鼓風參數(shù)的影響。結(jié)果表明：增加風口長度時,已調(diào)整的風口鼓風參數(shù)減小,未調(diào)整的風口鼓風參數(shù)增加；減小風口面積時,已調(diào)整的風口風量減小,鼓風速度和鼓風動能不一定增加,而未調(diào)整的風口鼓風參數(shù)增加,并提出調(diào)整風口面積時臨界風口調(diào)整個數(shù)公式。(5)對京唐高爐爐缸爐底進行了區(qū)域劃分,建立了高爐爐缸圓周工作均勻性指數(shù)和爐缸活躍性指數(shù)。結(jié)果表明：為了維持京唐高爐良好的爐缸圓周工作均勻性,爐缸圓周工作均勻性指數(shù)UI應大于0.1；為了維持京唐高爐良好的爐缸活躍性,爐缸整體活躍性指數(shù)AI應大于7。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF573

【參考文獻】

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1 吳狄峰;程樹森;趙宏博;王子金;;關(guān)于高爐風口面積調(diào)節(jié)方法的探討[J];中國冶金;2007年12期

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本文編號：2672933