无料钟高炉布料数学模型的研究及应用

摘要

高炉生产是在高温、高压、密闭条什下进行的黑箱操作，实时了解炉内料面的分布情况对于优化高炉操作有着十分重要的意义。在传统的高炉操作中，操作人员主要通过分析炉内探尺数据，根据生产经验估计得到料面的分布状况，这样对料面形状的正确反映具有很大的随机性，要得到准确的料面分布信息无疑是非常困难的。为了准确地反映料面的分布情况，一些专用的料面检测设备应用于高炉生产过程中，但料面检测装置尚不完善，设备的使用和维护都比较困难，硬件设备的投资成本过高，无法实现对炉料分布进行正确有效地调节。 本文针对目前高炉生产过程中存在的上述问题，对高炉布料过程及其影响因素进行了研究，研究表明影响高炉炉内料面分布的基本因素包括下料闸的开度大小、炉料的落点位置、炉料的炉内堆角、焦层的坍塌现象以及炉内煤气流阻力等。本论文在对这些影响因素进行全面分析的基础上，根据高炉炉内炉料分布规律，结合无料钟高炉布料经验，借助数学方法及计算机技术开发了高炉布料模型。该模型基于高炉开炉试验测试结果，利用多项式回归方法定量地确定了下料闸开度大小与其炉料流量之间存在的对应关系，实现了下料闸开度及其料流的量化计算；通过分析炉料在炉内的运动过程得到了炉料的运动学方程，实现了炉料运动轨迹动态跟踪；通过考虑炉内料面分布形状所受到的各种影响因素设立并求解了料面函数，实现了炉料分布在线监测、料面变形仿真模拟、料面下降过程模拟以及炉内矿焦比值在线监测等功能，并通过高炉生产现场数据对布料模型的可行性及有效性进行了验证和分析。 本文所建立的布料模型在某钢铁企业的450m<,3>高炉中得到了实际应用，为高炉操作者定性和定量地了解、分析和控制炉料在炉内的分布提供了重要依据，从而可有效保证炉料分布结构的合理性、炉料良好的透气性以及炉料下降的稳定性，使得煤气与炉料进行充分接触，以最大可能地利用煤气的热能和化学能。该模型的投入使用有效改善了高炉冶炼状况，提高了料柱的透气性指数，降低了焦比，为高炉能优质、低耗、高产、长寿、稳定地生产提供了强有力的手段。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章 绪论

第二章 高炉生产工艺与炉顶布料影响因素分析

第三章 高炉布料模型

第四章 布料模型的工业应用

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果