高炉内地炉料运动 microsoft word 文档

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1、第七章高炉内炉料和煤气的运动高炉内存在着两个相向运动的物质流：自上而下的炉料流和自下而上的煤气流。高炉内许多反应都是在炉料和煤气不断地相向运动条件下进行的，炉料和煤气的运动是高炉炉况是否顺行和冶炼强化的决定性因素。因此，稳定炉料和煤气的运动并使之合理地进行，常常是生产中保证获得良好冶炼的重要途径。一、炉料运动（一）炉料下降的空间条件和力学分析1、空间条件高炉内不断出现的自由空间是保证炉料不断下降的基本前提。自由空间形成的原因是：（1）焦炭在风口前的不断燃烧；（2）炉料在下降过程中由于小块炉料填充于大块炉料的间隙中，焦炭中的碳素在到达风口前

2、参加直接还原和渗碳过程，固体炉料变成为液态渣铁和气体，从而引起的体积缩小；（3）周期性的放渣放铁。在上述诸因素中，焦炭的燃烧影响最大，其次是液态渣铁的排放。2、力学分析高炉内不断出现的自由空间只是为炉料的下降创造了先决条件，但炉料能否顺利下降。还取决于下述的力学关系：P＝P料－Pc－Pk－P气=P料－P摩－P气（7-1）式中P——使炉料下降的力；P料——炉料的重量；Pc——炉料与炉墙之间的摩擦力；Pk——炉料与炉料之间的摩擦力；P摩——炉料下降时受到的总的摩擦力；P气——煤气对炉料的阻力（浮力）。很显然，只有当P>0时炉料才能下降；P愈大

3、，则愈有利于炉料顺利下降；当P接近或等于零时，则炉料产生难行或悬料。须要指出的是，要使炉料顺利下降（也称为炉料顺利），不仅要求整个料柱的P大于零，而且还要求各个不同高度截面上和同一截面不同位置上的P大于零。显然，某处的P=0时，则某处的炉料是悬料。因此，炉料不顺行的现象，不仅可能在高炉上部或下部出现，也可能在某一截面上的某一区域出现。为了讨论问题方便起见，引入料住有效重量这一概念。料柱的重量克服了摩擦阻力后所剩下的重量，称为料柱的有效重量，即P有效＝P料－P摩（7-2）就整个料柱而言，料柱本身的重量由于受到摩擦阻力的反作用，并没有全部作用

4、在风口平面或炉底上，真正起作用的只是料柱的有效重量。置于煤气中的料柱所受到的煤气的浮力，近似地等于料柱上下平面煤气的静压差，也即近似等于煤气通过料柱时所产生的压力损失ΔP。于是，（7-1）式可改写为P＝P有效－ΔP（7-3）（7-1）和（7-3）式不能用于定量计算，但可以用于定性分析。通常情况下，当炉型、原料和操作制度一定时，P有效变化不大，因此P的大小主要受到ΔP的影响。（二）影响P有效的因素高炉炉料是一种散料体。散料体与整块固体不同之点是它内部没有结合力，而与液体不同之点是它具有很大的内摩擦力。由料块组成的高炉料柱重量所产生的压力，从

5、一块传递到另一块，对四周的墙壁产生很大的侧压力和摩擦力。因此炉料下降时，料柱本身重量在克服了内摩擦力Pk和炉墙的摩擦力Pc后，作用于底部的重量P有效要比料柱的重量P料少得多。为了便于比较，采用有效重量系数这一概念，即有效重量系数α=（P有效/P料）×100%。1、炉型在其它条件不变的情况下，炉身角愈小时，则炉墙对炉料的摩擦力Pc愈小，因而P有效愈大。炉腹角愈大，则风口平面的P有效愈大。炉墙壁平整时，P有效就大；相反，当炉墙表面凹凸不平或结了炉瘤时，Pc将增大而P有效将减小，严重时使得P有效≤ΔP，炉况严重不顺，产生难行和悬料。模型试验表明

6、（图7-1），炉料运动条件下的有效重量系数大于静止条件下的有效重量系数，前者约为39～41%，后者约为15～16%。静止条件下，随着料柱高度的增加，风口水平面的料柱有效重量P有效也增加，但当料柱高度达到一定值后，P有效就不再增加；在某些试验中发现，在炉型不合理的高炉上，当高度超过一定值后，P有效反而有所降低，这是由于在上部生成料拱和炉墙的摩擦力过大的缘故。在炉料运动的条件下，P有效总是随着料柱高度的增加而增加。但是，无论炉料处于静止状态或处于运动状态，料柱的有效重量系数总是随着料柱的增高而减小。这是由于摩擦力的增加幅度大于料柱重量的增加幅

7、度所致。图7-1风口水平面上炉料的压力和料柱高度的关系（原料为沙子）1--炉料静止时2--炉料运动时现代高炉的炉型向矮胖方向发展，其原因之一是矮胖高炉有利于炉料顺行。因为煤气浮力ΔP承着料柱高度的降低而减小，而料柱的有效重量系数a却随着料柱高度的降低而增大，其结果是P（=P有效－ΔP）值增大，所以矮胖型高炉有利于炉料的顺行。2、燃烧带当相邻风口的燃烧带互相联成一片时，风口之间的“死料柱”（即料柱吊滞区）就可以消失，这样炉墙附近的炉料都处于大致相同的下降速度状态，因而炉墙对炉料的摩擦力Pc减小，同时炉墙处炉料相互之间的摩擦力Pk亦将增小，因

8、而使P有效增大。当燃烧带的长度足够时，为使炉缸中心部分的“死料柱”消失，这样边缘部分的炉料与中心部分的炉料之间的摩擦力Pk减小，因而P有效增大。3、造渣制度高炉内成渣带的位置、炉渣的物理性质和