软熔带对高炉冶炼过程影响的数学模型研究

《软熔带对高炉冶炼过程影响的数学模型研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、软熔带对高炉冶炼过程影响的数学模型研究于海彬，陈义胜内蒙古科技大学，内蒙包头014010)摘要：高炉冶炼过程受高炉内煤气流动和温度分布的影响很大，而高炉内煤气的流动以及高炉内的温度分布同软熔带的形状和位置是密切相关的。通过软熔带对高炉冶炼过程影响的数学模型研究，建立高炉内煤气流动的二维轴对称数学模型得到了倒V型软熔带附近的气体流动及其炉内炉料温度分布。结果表明，不同的风口喷吹角度对炉内的煤气流动及其炉料的温度分布影响很大。关键词：软熔带；高炉冶炼；数学模型StudyonMathematicalModelforI

2、nfluenceofBlastFurnaceSmeltingProcessCausedbyCohesiveZoneVUHal—bin，CHENYi—shang(USTInnerMongolia．Baotou014010China)Abstract：Theblastful／lacesmeltingprocessisinfluencedbytheflowingofgasanddistributionoftenaperatureinblastfulmacethatnearlyrelatetoshapeandposit

3、ionofcohesivezone．Theshapeandposifiot、ofcohesivezooeisthecrLlci_alfactortoredistributionofgasinblastfurnaceThepaperstudiesinfluenceofblast鼬nacesmeltingprocesscausedbycohesivezonethmtI吐thenumedcalsiroulationofthegasflowaroundthecohesirezoneofblastfurnaceandth

4、etempera-tureofchargthginsideblastfllrnacewhatcarriedoutbyatwo-dimensionalaxialsymmetrymathematicalmodelTherc·sul☆showedthatthedifferentangleoftuyereeffectthefluidofgasandtemperatureofchargingbadly．Keywords：cohesivezone；blastflu'nacesmeltingprocess；mathemati

5、calmodel1前言对于高炉冶炼而盲，主要过程是炉料的下降与煤气的上升，在这个过程中完成炉料与煤气的热量传递和质量传递，最终把铁氧化物还原而生成铁水。从中可以看出炉料的下降与煤气的上升就成为高炉冶炼过程的限制性环节，煤气的流动与炉料的温度分布直接影响高炉冶炼过程。在高炉内软熔带央定着高炉内煤气的二次分布，它是高炉内煤气上升阻力最大的部位川，它的客观存在直接影响高炉上部的煤气流分布和高炉内炉料的温度分布，因此对高炉冶炼过程产生重要的影响。本文用有限差分法研究了软熔带对高炉冶炼过程影响的数学模型，得到了高炉内煤气

6、流动和炉料温度分布的规律。2软熔带=维轴对称数学模型2．1基本假设在建立数学模型之前首先对所研究对象做出合理的假设，以简化模型的建立和求解o】：(1)高炉内部是轴对称的，用二维模型来描述；(2)在软熔带以上炉料和焦炭的粒度、空隙度均匀；作者简介：于海彬(1980一)，男，冶金工程硕士研究生：陈义胜(1961一)，男，博士，教授，内蒙古科技大学工作。多年从事过程模拟研究工作，特别在复杂过程模拟研究方面做了一些成绩。如宝钢RH、LF精炼过程模拟，石灰窑过程模拟，高炉风El燃烧过程模拟等171(3)高炉煤气为不可压缩

7、气体，已达稳态流动。2．2模拟计算的控制方程连续性方程：—÷(p“，)=0动量方程：去c舢动=一篙+苦卜(茜+等)卜腭描述湍流运动的湍流动能舫程：击仁啦一等·茜)_G叩描述湍流运动的湍流耗散s方程：茜p炉一等·茜)=(G＆一CW，)／K其中，G=一茜(茜+甏)有效粘度：∥咿2∥，+lh胁=巴pK2／e在稳定时，对气体如果考虑化学反应热效应的影响时有：胁[每+噜H簪+—粤+鲁卜掣懈圳卅刊c删渖=。对固体炉料，其运动速度很小可忽略，因此有：‰阿[02T。+等+等卜降·誓+辚]-掣弛圳刊一蜊渖=。2．3边界条件的假设

8、该模型对高炉所计算区域的网格划分采用等间距(50mm)正方形网格，对于炉身和炉腹处的斜线采用阶梯来代替，如图1所示。对于所求解区域边界的处理如下：(1)炉墙按固体壁面处理，软熔层下透气；(2)煤气以均匀速度从风口吹人，即均匀的平行流；(3)炉子中心按对称边界处理；(4)热风人口边界：风口区煤气温度为理论燃烧温度，料层顶炉料温度由实际装料时的温度来计算；(5)煤气出口边界：由料层顶部煤气