高炉出铁过程中炉缸内流体流动与排放行为的模拟研究

发布时间：2020-06-15 06:16

【摘要】：目前炼铁的主要工艺是高炉炼铁。炉缸高效稳定的排放对延长高炉寿命有重要的技术经济意义。由于高炉实际生产中基本上是个“黑箱”,因此本文利用FLUENT软件的VOF多相流模型,来模拟计算炉缸中铁水瞬态的流动和排放过程。分析炉内各因素对流场、炉缸壁面剪应力、铁口通道渣铁流界面形状和流型以及炉渣滞留率的影响,所得结论如下。(1)死料柱的填充形式对炉缸内铁水流场有重要影响。死料柱全填充于炉缸铁水流场稳定。圆柱形和锅底形死料柱存在于炉缸内,铁水环流明显;铁口远端炉缸与炉底的角部有混流,铁口上方和铁口远端渣铁界面附近区域有旋流。(2)全填充型死料柱存在于炉缸中,铁水对炉缸壁面的冲刷侵蚀影响最小。随铁口直径、炉缸压力的增加,炉缸壁面所受剪应力增加;随铁口深度、死铁层深度、死料柱孔隙度的增加,炉缸壁面所受剪应力减小;相比于铁口角度为10?和15?时铁口角度为20?时,铁口下侧和泥包壁面的剪应力,有明显的增加。(3)死料柱全填充于炉缸与炉壁没有间隙且浮起状态下,铁水排放流量增大。死料柱与炉壁有间隙时,圆柱形还是锅底形死料柱浮起和沉底状态下对铁水排放流量影响较小。随铁口直径和炉内压力增加,铁水排放流量增加;铁口深度、铁口角度、死铁层深度、死料柱空隙度对铁水排放流量的影响较小。(4)铁口通道内流体的流型在不同时期不同位置可以分为:渣铁混合界面分层流;渣铁分层流;渣滴分层流和渣铁分层流的混合流;铁-渣-气分层流;弥散流。铁口通道铁水占主导地位时,相界面由近似弓形逐渐向圆滑界面形状转变。(5)出铁过程中炉缸内炉渣滞留主要集中在死料柱内部。炉缸四周存在铁水自由区炉渣滞留率较低。随着死料柱空隙度的增加,炉渣的滞留率减小,滞留于死料柱内的炉渣量减小。炉渣粘度增加,可使得炉渣滞留率增加。
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF531
【图文】：

铁钢,粗钢产量,生铁,高炉

武汉科技大学硕士学位论文第 1 章前言高炉炼铁是当前对铁氧化物还原最高效成熟的工艺，虽然到目前为止有一的工艺如直接还原和无焦炭冶炼，但这些新技术还在进一步的开发和优化在进入新的二十一世纪以来，经济的快速增长刺激了国内市场上对钢铁产需求，因而导致钢铁工业飞速发展，钢铁产量突然大幅度提高。如图 1.1 所6-2017 年我国生铁(高炉)和粗钢产量，可以看出 2017 年中国铁产量高达 7占世界铁产量的比例高达 60.50 %。2017 年中国的钢产量高达 8.32 亿吨，产量的比例为 49.18 %之多[1]。另外，2006-2017 我国粗钢超过 85 %是利用进行生产的。因此，高炉仍然是国内炼钢工艺原材料的主要生产者。为了定的地位和应对替代工艺技术的挑战，高炉应该持续不断的发展和改进，高效低耗、节能减排、长寿环保、智能集约”等方面的目标。

示意图,高炉,内部结构,示意图

4图 2.1 高炉内部结构示意图团或烧结矿）、焦炭和熔剂（石灰石和白云石）组无钟设计的送料系统在顶部供料。因为矿石和焦炭形成了一个炉料分层结构。在高炉中焦炭作用不仅如：提供冶炼所需热量；氧化物的还原剂；支撑物气性通道；铁水渗碳。，通过高炉周边的多个风口吹入富氧的热空气和附。回旋区形成在每个风口前，焦炭和其他燃料在回气体。高温气体通过炉腹和炉身上行，逐渐加热下和最终融化形成软熔带之前，炉料保持在“块状”状由炉内的回旋区条件和炉料分布（矿石、焦比和

【参考文献】