京唐5500 m~3高炉炉缸工作状态研究

发布时间：2020-05-20 17:05

【摘要】：炉缸作为高炉冶炼的起点和终点,对高炉的稳定、顺行至关重要。炉缸工作状态直接影响高炉的长寿和高效,炉缸合理的工作状态一般表现为：炉衬厚度稳定且无异常侵蚀；渣铁壳形成稳定、厚度合理；各个风口鼓风参数均匀和适量；死焦堆透气透液性良好；炉缸热量充沛,中心活跃;渣铁流动、排放顺畅；生铁质量良好等等。炉缸长寿就是解决炉缸侵蚀的问题,过快、异常侵蚀的主要原因是炉缸结构设计、材质选择、砌筑水平、烘炉及操作过程管控不佳或者内部工作状态失常。死焦堆状态、渣铁排放过程和风口风量分配作为炉缸工作状态的重要组成,直接影响炉缸的长寿与高效,而炉缸圆周工作均匀性和活跃性又是上述状态的集中表现。特别对于大型和超大型高炉,由于其炉缸直径更大,炉缸工作的均匀性和活跃性预测和控制难度更大。目前,炉缸工作状态的判断主要依靠原始监控数据和操作经验,提出和完善相关理论模型和定量化评价方法有助于准确分析炉缸工作状态,实现高炉的长寿和高效。因此,本文围绕京唐5500 m3高炉炉缸工作展开研究,主要研究内容如下：(1)根据高炉炉衬传热模型,分析了不同炭砖结构炉缸的传热差异,提出了改进大块炭砖炉缸传热性能的措施。通过动态渣铁侵蚀实验,分析了液态渣铁对陶瓷杯和炭砖的侵蚀现象及原因。提出炉缸临界热流强度和极限热流强度的概念,发现炉缸临界热流强度存在较大差异,不存在统一普遍适用的炉缸炉底临界热流强度标准,并分析了气隙、串煤气和正常情况下炉衬极限热流强度和冷却壁极限热流强度差异。(2)通过死焦堆受力模型,计算了不同高炉死焦堆浮起高度及渣铁填充等因素的影响；建立炉缸铁水流动模型,分析了死焦堆浮起高度和透气透液性对炉缸炉底温度、铁水流动形态、侧壁剪切应力以及侵蚀位置的影响,解释了不同炉缸炉底侵蚀形貌形成的原因。(3)建立了渣铁两相流排放模型,考虑死焦堆浮起状态与渣铁排放的相互作用,进一步改善了渣铁两相流模型,计算了京唐高炉重叠出铁模式下的渣铁排放规律,以京唐高炉生产数据验证了计算结果的可靠性,并研究了排放过程中不同因素对于死焦堆浮起高度及排放现象的影响。(4)建立了高炉风口风量分配数学模型,提出了风口流阻概念和讨计算公式,分析了风口长度和面积对风口鼓风参数的影响。结果表明：增加风口长度时,已调整的风口鼓风参数减小,未调整的风口鼓风参数增加；减小风口面积时,已调整的风口风量减小,鼓风速度和鼓风动能不一定增加,而未调整的风口鼓风参数增加,并提出调整风口面积时临界风口调整个数公式。(5)对京唐高炉炉缸炉底进行了区域划分,建立了高炉炉缸圆周工作均匀性指数和炉缸活跃性指数。结果表明：为了维持京唐高炉良好的炉缸圆周工作均匀性,炉缸圆周工作均匀性指数UI应大于0.1；为了维持京唐高炉良好的炉缸活跃性,炉缸整体活跃性指数AI应大于7。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF573

【参考文献】