含碳球团还原过程中传热行为的研究

发布时间：2020-06-19 01:43

【摘要】：随着钢铁工业的不断发展,炼铁原料种类日趋丰富,含碳球团作为一种新型炼铁原料以其独有特性而受到关注。目前,冶金工作者对含碳球团进行的研究主要集中在含碳球团的还原机理、还原速率以及冶金性能等方面,在含碳球团还原过程中内部传热行为的研究还较少。本文通过建立含碳球团还原过程中的传热模型,对球团内部温度进行了计算,并通过球团传热试验对模型计算的结果进行比较,验证了所建模型的可靠性。最后对该模型计算结果进行了分析与讨论。研究表明含碳球团的传热是一个逐级向内的传递过程,根据分析可知,含碳球团内部传热可以当作从球心沿半径方向上的一维非稳态导热问题来处理。在球团直径相同的情况下,外界环境温度越高,其内部升温速率越快。由模型计算得到含碳球团在惰性气氛中,不同温度条件下表面及内部温度随时间的变化规律。对d=20mm的含碳球团在环境温度为1100℃氮气条件下加热的前50s内,球团沿中心到半径1/2处的温度基本不变,从球团半径1/2处到表面的升温速率则较快;在50s到100s之间时球团中心与表面的温度相差较大。经过2.5min后球团表面温度与环境温度基本达到一致,15.8min后球团中心与表面的温度相同。在环境温度为1100℃氮气条件下,直径分别为15mm、20mm、25mm的含碳球团,球团中心达到环境温度所需的时间分别为15min、15.8min和16.7min。通过研究含碳球团内部化学反应热效应对球团中心温度变化的影响,得到d=20mm的球团在环境温度低于900℃时,考虑和不考虑化学反应热效应的球团中心温度随时间的变化情况基本一致。当环境温度为1100℃时,球团在炉内停留时间超过5min后,考虑反应热情况的球团中心温度要略低于不考虑化学反应热球团的中心温度,在19.8min时两者的温差达到最大值为2.3℃,且随着反应的持续进行,两者的温度曲线又逐渐靠拢,当到达48min左右时,二者球团中心点温度随时间变化的曲线又重合在一起。最后通过试验测量了相同直径的含碳球团表面及球团中心温度随时间的变化情况,以及相同传热条件下不同直径的含碳球团表面与中心温度随时间的变化,实验结果与模型计算结果相吻合,验证了所建模型的可靠性。其次,对实验后的试样的金属化率进行了检测,得到在环境温度为1100℃氮气条件下加热前8.3min内,直径越小的含碳球团,球团的升温速率越快,球团的金属化率也更高,而当加热时间超过16.7min之后,直径大的球团金属化率比小的高。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF046.6

【参考文献】

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本文编号：2720130