高爐無料鐘布料凸臺料面模擬研究

經文波

（百色學院材料科學與工程學院）

0 前言

高爐上部調劑的裝料制度決定了爐料在爐內的初始分布，對高爐內的煤氣流分布、煤氣利用、高爐順行和長壽有很大的作用。一般認為爐料在爐內的初始分布以中心較開放的凸臺料面比較理想，這也是煉鐵工作者追求的目標之一，所謂凸臺料面指的是由多個堆尖組成的料面。影響爐料初始分布的因素較多，以往結合前人的研究成果[1-3]和應用計算機技術建立的無料鐘高爐布料數學模型[4-8]，并對高爐無料鐘布料進行了模擬研究和應用[9-11]。筆者應用無料鐘高爐布料數學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，通過調整布料參數以尋求中心較開放的凸臺料面，達到保護爐墻、保證高爐順行、節能降耗的目的。

1 高爐無料鐘多環布料數學模型

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

表1 某高爐主要參數條件

圖1 高爐無料鐘布料數學模型主畫面

2 某高爐無料鐘多環布料爐料初始料面研究

2.1 較平坦凸臺料面布料方法

通過模擬調整邊緣布料圈數、角差等來研究布料方法對凸臺料面的影響。結果表明，由于布料時后面對前面的覆蓋作用，一般布料條件下即增加焦炭邊緣布料圈數、增加礦焦邊緣布料圈數、增大角差以及增大角差、增加礦焦邊緣布料圈數等，難以獲得較平坦的凸臺料面，如圖2所示；而邊緣增加布料圈數和溜槽大角差布料以及邊緣礦增加布料圈數、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料面，如圖3所示。

圖2 高爐無料鐘布料參數調整爐料在爐內的初始分布主畫面

圖3 高爐無料鐘布料較平坦的凸臺料面

2.2 中心較開放的凸臺料面布料方法

調整布料參數研究發現有時也有無規律現象發生，即得不到初始平衡狀態，如采用減少布料溜槽角度布料方法時，調整布料參數一般難以獲得中心較開放的凸臺料面；而采用增加焦炭布料溜槽角度布料方法時，調整布料參數易獲得中心較開放的凸臺料面，如圖4所示。有時，布料參數變化時，得到的初始平衡狀態料面甚至與經驗相反，如圖4中（e）、（b）相對（a）而言減少礦布料溜槽角度，邊緣相對中心加重，其原因就是變動布料參數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。通過反復模擬研究發現，采用增加焦炭布料溜槽角度布料方法時，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料面。

3 研究意義

爐料在爐喉內的初始分布受多種因素影響，但循環布料各種料面的初始分布基本上可處于平衡狀態。變動布料參數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。有時布料參數變化時，有可能得不到初始平衡狀態；有時布料參數變化時，得到的初始平衡狀態料面與想象中的相反。

圖4 中心較開放的平坦的凸臺料面

在生產中應用本模型將有助于煉鐵高爐工作者定性和定量運用上部調劑控制爐料在高爐爐內的初始分布，達到保護爐墻、保證高爐順行、改善煤氣利用、節能降耗的目的。

4 結論

應用無料鐘多環布料數學模型對某高爐布料后料面模擬研究，以尋求中心較開放的凸臺料面。以某高爐為研究對象，根據其主要參數條件，調整裝料制度主要參數模擬研究了爐料在爐內的初始分布。研究發現：

（1）邊緣增加布料圈數和溜槽大角差布料以及邊緣礦增加布料圈數、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料面。

（2）采用減少布料溜槽角度布料時，調整布料參數一般難以獲得中心較開放的凸臺料面。

（3）調整布料參數研究有時也有無規律現象發生，即得不到初始平衡狀態；有時布料參數變化時，得到的初始平衡狀態料面甚至與經驗相反，其原因就是變動布料參數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。這在生產中要盡量避免。

（4）用增加焦炭布料溜槽角度布料時，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料面。

（5）在生產中應用本模型將有助于煉鐵高爐工作者定性和定量運用上部調劑控制爐料在高爐爐內的初始分布，達到保護爐墻、保證高爐順行、改善煤氣利用、節能降耗的目的。