高炉无料钟布料凸台料面模拟研究

经文波

（百色学院材料科学与工程学院）

0 前言

高炉上部调剂的装料制度决定了炉料在炉内的初始分布，对高炉内的煤气流分布、煤气利用、高炉顺行和长寿有很大的作用。一般认为炉料在炉内的初始分布以中心较开放的凸台料面比较理想，这也是炼铁工作者追求的目标之一，所谓凸台料面指的是由多个堆尖组成的料面。影响炉料初始分布的因素较多，以往结合前人的研究成果[1-3]和应用计算机技术建立的无料钟高炉布料数学模型[4-8]，并对高炉无料钟布料进行了模拟研究和应用[9-11]。笔者应用无料钟高炉布料数学模型具体分析了某高炉无料钟一般布料条件下的料面特点，通过调整布料参数以寻求中心较开放的凸台料面，达到保护炉墙、保证高炉顺行、节能降耗的目的。

1 高炉无料钟多环布料数学模型

以某高炉为研究对象，其主要参数条件见表1，装料顺序O↓C↓，建立该高炉无料钟多环布料数学模型，图1显示了焦炭料面下降到规定料线布矿后炉料在炉内的初始分布。炉料在炉喉内的初始分布受多种因素影响，但循环布料各种料面的初始分布基本上可处于平衡状态。

表1 某高炉主要参数条件

图1 高炉无料钟布料数学模型主画面

2 某高炉无料钟多环布料炉料初始料面研究

2.1 较平坦凸台料面布料方法

通过模拟调整边缘布料圈数、角差等来研究布料方法对凸台料面的影响。结果表明，由于布料时后面对前面的覆盖作用，一般布料条件下即增加焦炭边缘布料圈数、增加矿焦边缘布料圈数、增大角差以及增大角差、增加矿焦边缘布料圈数等，难以获得较平坦的凸台料面，如图2所示；而边缘增加布料圈数和溜槽大角差布料以及边缘矿增加布料圈数、增加焦炭布料溜槽角度和大角差布料可获得较平坦的凸台料面，如图3所示。

图2 高炉无料钟布料参数调整炉料在炉内的初始分布主画面

图3 高炉无料钟布料较平坦的凸台料面

2.2 中心较开放的凸台料面布料方法

调整布料参数研究发现有时也有无规律现象发生，即得不到初始平衡状态，如采用减少布料溜槽角度布料方法时，调整布料参数一般难以获得中心较开放的凸台料面；而采用增加焦炭布料溜槽角度布料方法时，调整布料参数易获得中心较开放的凸台料面，如图4所示。有时，布料参数变化时，得到的初始平衡状态料面甚至与经验相反，如图4中（e）、（b）相对（a）而言减少矿布料溜槽角度，边缘相对中心加重，其原因就是变动布料参数后破坏了原先的初始平衡料面，重新建立新的平衡初始料面。通过反复模拟研究发现，采用增加焦炭布料溜槽角度布料方法时，缩小布矿焦溜槽角度，增大矿焦布料溜槽角度差易获得中心较开放的平坦的凸台料面。

3 研究意义

炉料在炉喉内的初始分布受多种因素影响，但循环布料各种料面的初始分布基本上可处于平衡状态。变动布料参数后就破坏了原先的初始平衡料面，需重新建立新的平衡初始料面。有时布料参数变化时，有可能得不到初始平衡状态；有时布料参数变化时，得到的初始平衡状态料面与想象中的相反。

图4 中心较开放的平坦的凸台料面

在生产中应用本模型将有助于炼铁高炉工作者定性和定量运用上部调剂控制炉料在高炉炉内的初始分布，达到保护炉墙、保证高炉顺行、改善煤气利用、节能降耗的目的。

4 结论

应用无料钟多环布料数学模型对某高炉布料后料面模拟研究，以寻求中心较开放的凸台料面。以某高炉为研究对象，根据其主要参数条件，调整装料制度主要参数模拟研究了炉料在炉内的初始分布。研究发现：

（1）边缘增加布料圈数和溜槽大角差布料以及边缘矿增加布料圈数、增加焦炭布料溜槽角度和溜槽大角差布料可获得较平坦的凸台料面。

（2）采用减少布料溜槽角度布料时，调整布料参数一般难以获得中心较开放的凸台料面。

（3）调整布料参数研究有时也有无规律现象发生，即得不到初始平衡状态；有时布料参数变化时，得到的初始平衡状态料面甚至与经验相反，其原因就是变动布料参数后破坏了原先的初始平衡料面，重新建立了新的平衡初始料面。这在生产中要尽量避免。

（4）用增加焦炭布料溜槽角度布料时，缩小布矿焦溜槽角度，增大矿焦布料溜槽角度差易获得中心较开放的凸台料面。

（5）在生产中应用本模型将有助于炼铁高炉工作者定性和定量运用上部调剂控制炉料在高炉炉内的初始分布，达到保护炉墙、保证高炉顺行、改善煤气利用、节能降耗的目的。