喂线护炉时炉缸铁水中钛化物流动的数值模拟

发布时间：2020-06-27 23:54

【摘要】：高炉炉缸炉底的耐火材料长期处于高温状态,易受渣铁流动冲刷而被侵蚀。大量生产实践表明,炉缸炉底侵蚀是目前我国高炉寿命的限制环节。目前,从局部风口喂入钛线对炉缸炉底进行保护已得到广泛应用,但也有一些高炉未达到目的,针对风口喂入后钛在炉缸中的迁移规律研究较少。本研究以流体力学有关理论为基础,以某企业的高炉为原型建立三维数学模型,应用Fluent软件模拟了高炉炉缸出铁过程中,喂线参数和不同炉况条件对钛化物迁移的影响,分析了不同条件下钛化物在炉缸中的分布规律,并探讨了钛化物分布与护炉效果之间的关系。论文主要结论如下:(1)喂线位置不同时,钛化物迁移路径和分布相差较大。当喂入位置距铁口较远时,钛化物在炉缸侧壁、炉缸底面上均有分布,有利于维护对应位置的炉缸侧壁、炉底侵蚀区域;喂线位置距铁口较近时,可维护炉缸侧壁区域,较难保护炉底部位。不同位置喂线条件下,炉缸象脚侵蚀线上钛化物浓度峰值相差数十倍,表明喂线护炉时,欲维护的侵蚀区域距离出铁口越远、越容易取得好的效果。喂线位置与象脚侵蚀线上钛化物峰值位置存在一定偏移,喂线位置角θ增大,偏移减小。因此,应综合考虑侵蚀部位、铁口位置特点,通过模型计算结果反推最佳喂线护炉位置。(2)相同位置钛线不同喂入量时,钛化物浓度分布相应改变,但迁移路径基本一致。初始浓度为0.3%和0.6%时,“象脚线”上钛化物浓度峰值的位置相同,峰值大小与初始浓度成正比关系。(3)出铁过程中,随着渣铁界面高度的下降,炉缸壁面钛化物的分布范围增大,“象脚线”钛化物的峰值会逐渐偏移,偏移量的大小和喂入的位置有关系,在距铁口较远的位置偏移量较小。死料柱浮起高度的变化对钛化物迁移的影响不明显。在本文条件下,浮起高度为0 m,0.3 m和0.6 m时钛化物在炉缸中分布差别很小。总体来看,出铁过程对护炉影响较小,出铁后期护炉作用范围可能较前期更大。(4)死料柱透液性对钛化物的迁移有显著影响,在本文计算条件下,不同孔隙度时(0.2～0.4),钛化物在“象脚线”上的峰值最多可相差一倍,峰值的位置可相差多达25°,护炉过程中应考虑死料柱透液性的影响。(5)多铁口高炉中,泥包对钛化物分布有一定影响,随着喂入位置和工作铁口的改变,影响也会有所不同。在生产中,大高炉可以调整工作铁口来保证喂线护炉效果,单铁口的小高炉如果铁口附近出现侵蚀,应考虑采取炉顶加入钛矿护炉的措施。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TF576.4
【图文】：

示意图,铁水,示意图,炭砖

缸炭砖产生环形裂缝的重要原因。在高炉深处渗透。铁水渗入炭砖的驱动力包括液层深度，聚集的液态铁水高达数米，由于底耐火材料承受的静压力高达若干兆帕。逡逑炭砖很容易受压碎裂。一旦耐火材料破碎或耐火材料间隙。随着铁水侵入耐火材料，粒会被铁水包围，使其熔入铁水的速度加砖组分，还会在温度降低时凝固，体积收种铁水随着高炉周期性出铁温度变化而反透层因铁水反复挤压而产生微细裂纹并逐剧了炉缸侵蚀［１３“４］。逡逑ｍｏｒ邋铁水逡逑

示意图,炉缸,示意图,高炉炉缸

２．１．２渣铁流动冲刷逡逑国内外多座高炉大修停炉检测发现，在炉缸侧壁和炉底交界处侵蚀最为严重，侵蚀逡逑的剖面多呈“象脚形”或称为“蒜头形”邋［１５］，如图２．２。这种侵蚀是现代高炉炉缸炉底逡逑内衬最主要的侵蚀类型。高炉炉缸炉底环形侵蚀线并不完全对称，铁口区域下方的炉缸逡逑侧壁侵蚀最为严重。侵蚀线向炉缸侧壁和炉底周边延伸，甚至造成高炉炉缸烧穿。这类逡逑侵蚀对高炉炉缸的寿命危害巨大，是制约高炉寿命的主要因素。普遍认为，炉缸内铁水逡逑环流是造成这一侵蚀形貌的重要原因。逡逑炉缸初始形貌逡逑麝＼————逡逑／１邋ｊｊ象脚形区域逦ｐｉｊｉｍ逡逑图２．２炉缸“象脚”侵蚀示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋“ｅｌｅｐｈａｎｔ邋ｆｏｏｔ”邋ｅｒｏｓｉｏｎ逡逑铁水环流的产生同死料柱有很大关系。由于风口回旋区的气流推动作用，从软熔带逡逑落下的焦炭等固体在炉缸中心堆积，形成透液性较差的死料柱。高炉出铁时炉缸内铁水逡逑的流动主要有三种方式：逡逑（１）

【参考文献】