一種高爐礦焦比及氣流分布調(diào)整的模型實(shí)驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高爐礦焦比及氣流分布調(diào)整的模型實(shí)驗(yàn)方法，屬于冶金行業(yè)實(shí)驗(yàn) 研究領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高爐塊狀帶，爐喉徑向礦焦比的分布決定了爐喉徑向氣流的分布，而爐喉徑向 的氣流分布又會(huì)影響料面形狀，進(jìn)而影響爐喉徑向礦焦比的分布。在高爐實(shí)際操作過(guò)程中， 不可能進(jìn)入爐內(nèi)測(cè)量焦炭和礦石層厚的分布。目前礦焦比的分布計(jì)算方法有兩種方法：第 一，通過(guò)激光或雷達(dá)測(cè)量布完焦炭以及礦石后的料面形狀，以此計(jì)算礦焦比的分布；第二， 用各個(gè)檔位礦石的圈數(shù)與焦炭的圈數(shù)之比作為礦焦比的分布。但是在一定的送風(fēng)條件及料 面形狀下，布礦石的過(guò)程中，由于焦炭密度比礦石小，部分焦炭會(huì)被礦石推到高爐的中心， 從而使得礦焦比的分布發(fā)生改變。上述兩種計(jì)算方法都不能準(zhǔn)確反映實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中礦焦 比在爐內(nèi)的分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種反映高爐礦焦比及氣流分布的模型實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)科 學(xué)，測(cè)量準(zhǔn)確，能夠反映實(shí)際高爐生產(chǎn)過(guò)程中特定布料矩陣和送風(fēng)設(shè)置下，料面形狀和礦焦 比以及氣流速度的分布，根據(jù)焦炭和礦石的電阻顯著差異，使用測(cè)厚儀測(cè)量出布礦石前后 焦炭的厚度，可以測(cè)量出發(fā)生坍塌的焦炭的量，得到準(zhǔn)確的礦焦比分布，解決背景中存在的 技術(shù)問(wèn)題。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種高爐礦焦比及氣流分布調(diào)整的模型實(shí)驗(yàn)方法，包含以 下步驟：
[0005] (1)制作模型設(shè)備，以實(shí)際高爐爐頂布料設(shè)備和爐體內(nèi)型為基礎(chǔ)，按照1/15的比 例縮小，制作冷布料模型設(shè)備；
[0006] (2)實(shí)驗(yàn)爐料的準(zhǔn)備，遵循相似理論的要求，以高爐實(shí)際生產(chǎn)使用的粒度組成為基 礎(chǔ)，保證粒度分布的相似性，確定實(shí)驗(yàn)所需爐料各個(gè)粒度的質(zhì)量百分比，然后按照1/15 3的 比例進(jìn)行體積縮放，得到實(shí)驗(yàn)所需的焦炭和礦石的批重，分別稱(chēng)量各個(gè)粒級(jí)所需的爐料，然 后進(jìn)行均勻混合，將混合好的料加入到料罐中；
[0007] (3)設(shè)定布料和送風(fēng)參數(shù)，基于實(shí)際高爐所使用的料線(xiàn)高度，按照1:15的比例計(jì) 算實(shí)驗(yàn)爐體料線(xiàn)高度；根據(jù)實(shí)際高爐風(fēng)速，根據(jù)相似性原理保持實(shí)際高爐和模型中爐喉氣 流速度與最小流態(tài)化速度比值相同，確定模型送風(fēng)量；根據(jù)焦炭和礦石的料流閥開(kāi)度與布 料時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)，得到料流閥開(kāi)度大小；
[0008] (4)布料操作及實(shí)驗(yàn)測(cè)量
[0009] ①.根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果，選取輔助玻璃板的形狀，輔助并將實(shí)驗(yàn)爐體和參 考爐體填滿(mǎn)焦炭，直到焦炭達(dá)到輔助玻璃板的高度，手動(dòng)調(diào)整料面形狀，直到與輔助玻璃板 的形狀一致，在輔助玻璃板上加入輔助小組件，輔助小組件和輔助玻璃板之間用玻璃膠固 定，然后開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)爐體和參考爐體的電動(dòng)排料閥，將料面下降至設(shè)定的料線(xiàn)處；
[0010] ②.按照設(shè)定的風(fēng)量開(kāi)始送風(fēng)，啟動(dòng)布料器，在設(shè)定的料流閥開(kāi)度下開(kāi)始布第一 批焦炭，布完后打開(kāi)實(shí)驗(yàn)爐體和參考爐體的電動(dòng)排料閥下降至設(shè)定的料線(xiàn)處，然后布第一 批礦石，布完后下降至設(shè)定料線(xiàn)處，重復(fù)以上操作直到第二批料布完，在布第三批焦炭和礦 石前和后測(cè)量料面徑向各點(diǎn)到零料線(xiàn)的垂直距離，得到焦炭和礦石的徑向厚度分布，第三 批料布完后用風(fēng)速儀測(cè)量爐喉徑向的風(fēng)速分布，并使用測(cè)厚儀測(cè)量布完礦石后焦炭在爐喉 徑向的厚度分布，最后根據(jù)測(cè)量得到的結(jié)果繪制料面分布圖，徑向礦焦比分布曲線(xiàn)以及徑 向風(fēng)速分布曲線(xiàn)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果至少在于：能夠在實(shí)際高爐的焦炭和礦石粒度組成，矩陣設(shè)置 和送風(fēng)條件下，準(zhǔn)確反應(yīng)出實(shí)際焦炭和礦石層厚分布以及徑向的氣流分布，尤其是布礦石 前和布礦石后焦炭層厚徑向分布的變化。并能在高爐操作人員進(jìn)行下一步布料和送風(fēng)調(diào) 整之前按照他們的調(diào)整計(jì)劃在該模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)出實(shí)際焦炭和礦石層厚和氣流的走 向，為他們調(diào)整爐況提供方向。
【附圖說(shuō)明】：
[0012] 圖1為實(shí)驗(yàn)設(shè)備主視圖；
[0013] 圖中1料罐，2手動(dòng)插板閥，3料流調(diào)節(jié)閥，4中心喉管，5齒輪箱，6旋轉(zhuǎn)溜槽，7實(shí) 驗(yàn)爐體，8風(fēng)口，9擋料板，10電動(dòng)排料閥，11料線(xiàn)刻度，12測(cè)壓孔
[0014] 圖2為實(shí)驗(yàn)設(shè)備左視圖；
[0015] 圖中13參考爐體，14進(jìn)風(fēng)管道，15平臺(tái)；
[0016] 圖3為實(shí)驗(yàn)爐體半截面圖；
[0017] 圖中16主玻璃板，17輔助玻璃板，18輔助小組件；
[0018] 圖4為實(shí)際商爐和實(shí)驗(yàn)|旲型使用的焦炭和礦石粒度組成；
[0019] 圖5為焦炭和礦石料流調(diào)節(jié)閥開(kāi)度和布料時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)；
[0020] 圖6為料面到零料線(xiàn)的高度測(cè)量圖；
[0021] 圖7為徑向料面形狀分布圖；
[0022] 圖8為徑向礦焦比分布圖；
[0023] 圖9為徑向氣流分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025] 使用實(shí)際高爐縮小15倍的高爐布料模型，在典型布料矩陣設(shè)置和送風(fēng)情況下研 究了布料結(jié)束后徑向料面形狀分布，礦焦比分布以及風(fēng)速分布。
[0026] 首先，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)爐料的準(zhǔn)備：
[0027] 實(shí)際高爐生產(chǎn)使用的焦炭和燒結(jié)礦粒度組成見(jiàn)表1、表2,其中焦炭和礦石的批重 分別為32t和170t。事先測(cè)量焦炭和礦石的堆密度，按照1/15 3的體積比進(jìn)行縮放可以得 到實(shí)驗(yàn)所需的焦炭和礦石批重分別為9. 48kg和50. 36kg。如圖4所示，在粒度分布坐標(biāo)紙 上，將實(shí)際生產(chǎn)用的焦炭和礦石的粒度標(biāo)出，然后分別連接成直線(xiàn)。并找到累計(jì)百分比50% 處對(duì)應(yīng)焦炭粒徑即為焦炭的平均粒徑48mm，同樣確定礦石累計(jì)百分比50%處對(duì)應(yīng)的平均粒 徑為18mm。然后確定焦炭平均粒徑縮放比例為1:12,礦石平均粒徑為1:9,按照此比例，確 定50%處對(duì)應(yīng)的粒徑分別為4_和2_。過(guò)這兩個(gè)點(diǎn)分別作實(shí)際生產(chǎn)用的焦炭和礦石粒度 組成直線(xiàn)的平行線(xiàn)。最后在此直線(xiàn)上找到相應(yīng)粒級(jí)的質(zhì)量百分比，再根據(jù)計(jì)算得到的焦炭 和礦石的批重就可以計(jì)算出焦炭和礦石各個(gè)粒級(jí)的質(zhì)量。
[0028] 表1 :實(shí)際生產(chǎn)所用焦炭粒度分布
[0029]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高爐礦焦比及氣流分布調(diào)整的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，包含以下步驟： (1) 制作模型設(shè)備，以實(shí)際高爐爐頂布料設(shè)備和爐體內(nèi)型為基礎(chǔ)，按照1/15的比例縮 小，制作冷布料模型設(shè)備； (2) 實(shí)驗(yàn)爐料的準(zhǔn)備，遵循相似理論第三單值相似的要求，以高爐實(shí)際生產(chǎn)使用的粒度 組成為基礎(chǔ)，保證粒度分布的相似性，確定實(shí)驗(yàn)所需爐料各個(gè)粒度的質(zhì)量百分比，然后按照 1/15 3的比例進(jìn)行體積縮放，得到實(shí)驗(yàn)所需的焦炭和礦石的批重，分別稱(chēng)量各個(gè)粒級(jí)所需的 爐料，然后進(jìn)行均勻混合，將混合好的料加入到料罐中； (3) 設(shè)定布料和送風(fēng)參數(shù)，基于實(shí)際高爐所使用的料線(xiàn)高度，按照1:15的比例計(jì)算實(shí) 驗(yàn)爐體料線(xiàn)高度；根據(jù)實(shí)際高爐風(fēng)速，根據(jù)相似性原理保持實(shí)際高爐和模型中爐喉氣流速 度與最小流態(tài)化速度比值相同，確定模型送風(fēng)量；根據(jù)焦炭和礦石的料流閥開(kāi)度與布料時(shí) 間關(guān)系曲線(xiàn)，得到料流閥開(kāi)度大小； (4) 布料操作及實(shí)驗(yàn)測(cè)量 ① .根據(jù)數(shù)學(xué)模型計(jì)算的結(jié)果，選取輔助玻璃板的形狀，并將實(shí)驗(yàn)爐體和參考爐體填 滿(mǎn)焦炭，直到焦炭達(dá)到輔助玻璃板的高度，手動(dòng)調(diào)整料面形狀，直到與輔助玻璃板的形狀一 致，在輔助玻璃板上加入輔助小組件，輔助小組件和輔助玻璃板之間用玻璃膠固定，然后開(kāi) 啟實(shí)驗(yàn)爐體和參考爐體的電動(dòng)排料閥，將料面下降至設(shè)定的料線(xiàn)處； ② .按照設(shè)定的風(fēng)量開(kāi)始送風(fēng)，啟動(dòng)布料器，在設(shè)定的料流閥開(kāi)度下開(kāi)始布第一批焦 炭，布完后打開(kāi)實(shí)驗(yàn)爐體和參考爐體的電動(dòng)排料閥下降至設(shè)定的料線(xiàn)處，然后布第一批礦 石，布完后下降至設(shè)定料線(xiàn)處，重復(fù)以上操作直到第二批料布完，在布第三批焦炭和礦石前 和后分別測(cè)量料面徑向各點(diǎn)到零料線(xiàn)的垂直距離，得到焦炭和礦石的徑向厚度分布，第三 批料布完后用風(fēng)速儀測(cè)量爐喉徑向的風(fēng)速分布，并使用測(cè)厚儀測(cè)量布完礦石后焦炭在爐喉 徑向的厚度分布，最后根據(jù)測(cè)量得到的結(jié)果徑向礦焦比(礦石和焦炭厚度的比值）分布以及 徑向風(fēng)速分布曲線(xiàn)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高爐礦焦比及氣流分布調(diào)節(jié)的模型實(shí)驗(yàn)方法，屬于冶金實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是：以實(shí)際高爐爐頂布料設(shè)備和爐體內(nèi)型為基礎(chǔ)，按照一比十五的比例縮小制作布料模型；按照粒度分布相似性，稱(chēng)量實(shí)驗(yàn)所需的各個(gè)粒級(jí)的原料進(jìn)行均勻混合；按照運(yùn)動(dòng)相似性進(jìn)行布料和送風(fēng)參數(shù)的設(shè)定；料布完成后用風(fēng)速儀測(cè)量爐喉徑向的風(fēng)速分布，并使用測(cè)厚儀測(cè)量礦石和焦炭在爐喉徑向的厚度分布。本發(fā)明的積極效果：操作簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確，節(jié)約實(shí)驗(yàn)原料，能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際高爐生產(chǎn)過(guò)程中特定布料矩陣和送風(fēng)設(shè)置下，料面形狀和礦焦比以及氣流速度的分布，并對(duì)高爐操作人員如何避免焦炭坍塌及局部流化進(jìn)行布料和送風(fēng)調(diào)整提供指導(dǎo)。
【IPC分類(lèi)】C21B5-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104561408
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310504896
【發(fā)明人】趙華濤, 劉建波, 杜屏
【申請(qǐng)人】江蘇省沙鋼鋼鐵研究院有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月23日