高爐無料鐘布料凸臺(tái)料面模擬研究

經(jīng)文波

（百色學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院）

0 前言

高爐上部調(diào)劑的裝料制度決定了爐料在爐內(nèi)的初始分布，對(duì)高爐內(nèi)的煤氣流分布、煤氣利用、高爐順行和長壽有很大的作用。一般認(rèn)為爐料在爐內(nèi)的初始分布以中心較開放的凸臺(tái)料面比較理想，這也是煉鐵工作者追求的目標(biāo)之一，所謂凸臺(tái)料面指的是由多個(gè)堆尖組成的料面。影響爐料初始分布的因素較多，以往結(jié)合前人的研究成果[1-3]和應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立的無料鐘高爐布料數(shù)學(xué)模型[4-8]，并對(duì)高爐無料鐘布料進(jìn)行了模擬研究和應(yīng)用[9-11]。筆者應(yīng)用無料鐘高爐布料數(shù)學(xué)模型具體分析了某高爐無料鐘一般布料條件下的料面特點(diǎn)，通過調(diào)整布料參數(shù)以尋求中心較開放的凸臺(tái)料面，達(dá)到保護(hù)爐墻、保證高爐順行、節(jié)能降耗的目的。

1 高爐無料鐘多環(huán)布料數(shù)學(xué)模型

以某高爐為研究對(duì)象，其主要參數(shù)條件見表1，裝料順序O↓C↓，建立該高爐無料鐘多環(huán)布料數(shù)學(xué)模型，圖1顯示了焦炭料面下降到規(guī)定料線布礦后爐料在爐內(nèi)的初始分布。爐料在爐喉內(nèi)的初始分布受多種因素影響，但循環(huán)布料各種料面的初始分布基本上可處于平衡狀態(tài)。

表1 某高爐主要參數(shù)條件

圖1 高爐無料鐘布料數(shù)學(xué)模型主畫面

2 某高爐無料鐘多環(huán)布料爐料初始料面研究

2.1 較平坦凸臺(tái)料面布料方法

通過模擬調(diào)整邊緣布料圈數(shù)、角差等來研究布料方法對(duì)凸臺(tái)料面的影響。結(jié)果表明，由于布料時(shí)后面對(duì)前面的覆蓋作用，一般布料條件下即增加焦炭邊緣布料圈數(shù)、增加礦焦邊緣布料圈數(shù)、增大角差以及增大角差、增加礦焦邊緣布料圈數(shù)等，難以獲得較平坦的凸臺(tái)料面，如圖2所示；而邊緣增加布料圈數(shù)和溜槽大角差布料以及邊緣礦增加布料圈數(shù)、增加焦炭布料溜槽角度和大角差布料可獲得較平坦的凸臺(tái)料面，如圖3所示。

圖2 高爐無料鐘布料參數(shù)調(diào)整爐料在爐內(nèi)的初始分布主畫面

圖3 高爐無料鐘布料較平坦的凸臺(tái)料面

2.2 中心較開放的凸臺(tái)料面布料方法

調(diào)整布料參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)有時(shí)也有無規(guī)律現(xiàn)象發(fā)生，即得不到初始平衡狀態(tài)，如采用減少布料溜槽角度布料方法時(shí)，調(diào)整布料參數(shù)一般難以獲得中心較開放的凸臺(tái)料面；而采用增加焦炭布料溜槽角度布料方法時(shí)，調(diào)整布料參數(shù)易獲得中心較開放的凸臺(tái)料面，如圖4所示。有時(shí)，布料參數(shù)變化時(shí)，得到的初始平衡狀態(tài)料面甚至與經(jīng)驗(yàn)相反，如圖4中（e）、（b）相對(duì)（a）而言減少礦布料溜槽角度，邊緣相對(duì)中心加重，其原因就是變動(dòng)布料參數(shù)后破壞了原先的初始平衡料面，重新建立新的平衡初始料面。通過反復(fù)模擬研究發(fā)現(xiàn)，采用增加焦炭布料溜槽角度布料方法時(shí)，縮小布礦焦溜槽角度，增大礦焦布料溜槽角度差易獲得中心較開放的平坦的凸臺(tái)料面。

3 研究意義

爐料在爐喉內(nèi)的初始分布受多種因素影響，但循環(huán)布料各種料面的初始分布基本上可處于平衡狀態(tài)。變動(dòng)布料參數(shù)后就破壞了原先的初始平衡料面，需重新建立新的平衡初始料面。有時(shí)布料參數(shù)變化時(shí)，有可能得不到初始平衡狀態(tài)；有時(shí)布料參數(shù)變化時(shí)，得到的初始平衡狀態(tài)料面與想象中的相反。

圖4 中心較開放的平坦的凸臺(tái)料面

在生產(chǎn)中應(yīng)用本模型將有助于煉鐵高爐工作者定性和定量運(yùn)用上部調(diào)劑控制爐料在高爐爐內(nèi)的初始分布，達(dá)到保護(hù)爐墻、保證高爐順行、改善煤氣利用、節(jié)能降耗的目的。

4 結(jié)論

應(yīng)用無料鐘多環(huán)布料數(shù)學(xué)模型對(duì)某高爐布料后料面模擬研究，以尋求中心較開放的凸臺(tái)料面。以某高爐為研究對(duì)象，根據(jù)其主要參數(shù)條件，調(diào)整裝料制度主要參數(shù)模擬研究了爐料在爐內(nèi)的初始分布。研究發(fā)現(xiàn)：

（1）邊緣增加布料圈數(shù)和溜槽大角差布料以及邊緣礦增加布料圈數(shù)、增加焦炭布料溜槽角度和溜槽大角差布料可獲得較平坦的凸臺(tái)料面。

（2）采用減少布料溜槽角度布料時(shí)，調(diào)整布料參數(shù)一般難以獲得中心較開放的凸臺(tái)料面。

（3）調(diào)整布料參數(shù)研究有時(shí)也有無規(guī)律現(xiàn)象發(fā)生，即得不到初始平衡狀態(tài)；有時(shí)布料參數(shù)變化時(shí)，得到的初始平衡狀態(tài)料面甚至與經(jīng)驗(yàn)相反，其原因就是變動(dòng)布料參數(shù)后破壞了原先的初始平衡料面，重新建立了新的平衡初始料面。這在生產(chǎn)中要盡量避免。

（4）用增加焦炭布料溜槽角度布料時(shí)，縮小布礦焦溜槽角度，增大礦焦布料溜槽角度差易獲得中心較開放的凸臺(tái)料面。

（5）在生產(chǎn)中應(yīng)用本模型將有助于煉鐵高爐工作者定性和定量運(yùn)用上部調(diào)劑控制爐料在高爐爐內(nèi)的初始分布，達(dá)到保護(hù)爐墻、保證高爐順行、改善煤氣利用、節(jié)能降耗的目的。