高炉软熔带数学模型研究

采用数学模型计算高炉炉缸侵蚀状况（韩）Jin-su Jung 等摘要：为了评估炉缸的侵蚀状况，特别是炉缸角部的侵蚀状况，开发了一种数学模型。

该模型考虑了热流路径和热流面积的影响。

计算结果：光阳1号高炉炉缸的侵蚀面呈象脚型，出铁口和炉缸的边角部侵蚀严重。

由于碳砖的低导热性，使炉缸侧壁热负荷比其它区域高，所以此区域的侵蚀程度大。

在炉役初期，侵蚀较为剧烈，但7年后一直保持稳定状态。

另外，用红外线照相法进行了炉缸周围区域的热分析，用这种方法同时测量大面积的热区域很有效。

虽然局部的热区域并没有找到，但测量的结果与热电偶测量的趋势一致。

关键词：高炉炉缸数学模型侵蚀1.前言高炉炉缸状况是决定高炉寿命的主要因素之一。

连续监视高炉炉缸状况对于确定高炉大修时间和炉缸耐材的保护有重要意义。

炉缸耐材的残余厚度是通过分析耐材温度得来的，而这些温度又是由安装在炉缸耐材上的热电偶测得的。

为了更好地了解炉缸侧壁的侵蚀状况，已经开发了一些传热模型，比如有限元法和边界元法等。

本文介绍了一种使用热流路径方法的特殊模型，可以计算侵蚀线和高炉炉缸的凝固层。

另外，还介绍了可用红外线照相法,对炉壳进行温度分析的方法。

2.考虑了热流路径的数学模型2.1用来计算的基本概念在高炉炉缸，铁水侵蚀炉缸砖衬，当铁水的热流与冷却水带走的热流相平衡时，这种侵蚀才停止。

因为熔融铁水的凝固点大约在1150℃，在此热平衡下，计算出1150℃等温线的位置，定义为铁水可以侵入的最初厚度。

模型主要目的是计算残余的耐火砖厚度。

一维传热方程做为计算的控制方程。

高炉炉缸是轴对称图形，炉缸的一半如图1所示。

用来计算的材料的物理特性如表1所示。

边界条件如下：=6000W/m2K）1)炉壳用25℃的水喷水冷却；（hw2)炉缸底部用25℃的水冷却；（h=30W/m2K）w3)热面假设为1150℃。

表1 材料的物理性质符号说明值h b（W/m2K）冷却水的导热系数30h w（W/m2K）喷水的导热系数6000k1（W/mK）莫来石的传热系数2k2（W/mK）碳砖的传热系数10k3（W/mK）石墨的传热系数18k4（W/mK）捣打料的传热系数6k5（W/mK）炉壳的传热系数40k s（W/mK）凝固层的传热系数22.2计算过程图2是计算耐火砖厚度的过程。

软熔带焦炭碳素熔损反应数值模拟-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述软熔带焦炭碳素熔损反应是一种重要的热力学和反应动力学过程，常见于冶金和材料加工领域。

在高温环境中，碳素材料容易发生熔损反应，形成渗碳层或熔化边界。

本文旨在通过数值模拟的方法，研究软熔带焦炭碳素熔损反应的机理和影响因素，探索其熔损过程的动力学特性，为优化冶金和材料加工工艺提供理论支持。

在文章的正文部分，将首先介绍碳素熔损反应的基本原理和主要影响因素。

随后，对软熔带焦炭进行详细的描述和分析，探讨其在碳素熔损反应中的作用机制。

结果分析部分将对数值模拟结果进行解读，详细分析软熔带焦炭与碳素材料之间的相互作用及其对碳素熔损反应的影响。

同时，对研究结果的理论和实际意义进行讨论，为相关领域的实际应用提供参考。

综上所述，本文的研究目的是通过数值模拟方法深入探究软熔带焦炭碳素熔损反应的机理和影响因素，为冶金和材料加工领域的工艺改进和优化提供理论指导。

通过本文的研究，有望为碳素材料的熔损问题提供新的解决思路，为相关领域的发展做出贡献。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息:文章结构部分的目的是为读者介绍本文的整体结构和各个部分的内容安排，以便读者能够更好地理解文章的组织结构和研究思路。

本文分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分主要概述了软熔带焦炭碳素熔损反应数值模拟的研究背景和意义，简要介绍了软熔带焦炭和碳素熔损反应的相关概念。

同时，本部分还阐明了本文的目的，即通过数值模拟方法探索软熔带焦炭碳素熔损反应的机理和规律。

正文部分主要分为两个小节。

第一小节介绍了碳素熔损反应的基本概念和相关知识，包括该反应的定义、影响因素和发生机制等。

第二小节则重点研究了软熔带焦炭，包括其特性、组成和与碳素熔损反应的关系等内容。

通过对软熔带焦炭的深入研究，可以更好地理解软熔带焦炭在碳素熔损反应中的作用机制。

结论部分主要对本文的研究结果进行了分析，并得出相关结论。

基于反应动力学的全高炉数学模型概述储满生(东北大学)摘要　高炉是一个气固向流的复杂冶金反应器。

为了更好地理解、控制和改进高炉炼铁过程,更多的努力被用于开发高炉数学模型,特别是基于反应动力学理论而开发的反应动力学模型。

本文简述了全高炉反应动力学模型的发展历程,介绍了该类模型的代表-基于多流体理论、反应动力学、冶金传输理论而创建的多流体高炉数学模型,并对全高炉数学模型的未来发展做出了若干展望。

关键词　高炉　数学模型　炼铁　计算流体力学REV I E W S O N TO TAL BLAST FURNACE M ATHEM AT ICALMOD EL BASE D O N REACT IO N-K I NET ICSChu Mansheng(Northeastern University)ABSTRACT　B last furnace is a comp lex metallurgical react or with gas-s olid counter-fl ow.I n order t o understand, contr ol and i m p r ove the blast furnace p r ocess,more eff orts are made t o devel op mathe maticalmodels,es pecially ones based on the theories of reacti on-kinetics.A t first,hist oric revie ws on t otal blast furnace model of reacti on-kinetics are made in the paper.Then,multi-fluid blast furnace is intr oduced as one of the latest reacti on-kinetics models.Multi-fluid model is devel oped on basis of multi-fluid theory,kinetics,trans port phenomena theory and computati onal fluid dyna m2 ics.Finally,s ome pers pectives are made f or the future devel op ing trends of t otal blast furnace models.KE Y WO RD S　blast furnace　mathe matical model　ir on making　computati onal fluid dyna m ics0　前言在高炉操作过程中,由炉顶加入炉料,从炉缸渣铁口排放渣铁;而从风口鼓入热风和喷吹煤粉,产生的煤气从炉顶逸出。

关于软熔带对高炉操作的影响探讨1. 引言1.1 背景介绍软熔带是一种在高炉内产生的具有流动性的熔融剂，其主要成分包括铁、铁矿石、石灰石、焦粉等。

软熔带的形成和特性对高炉操作有着重要的影响，因此引起了研究者们的广泛关注。

软熔带不仅可以促进炉渣的脱渣，还可以提高炉温和炉容积利用率，从而提高高炉的生产效率和降低生产成本。

目前，软熔带的应用已经得到了广泛推广，成为了高炉操作中不可或缺的一部分。

深入了解软熔带的形成、作用机理以及控制方法对于提高高炉生产效率具有重要意义。

本文将围绕软熔带对高炉操作的影响展开探讨，探讨软熔带在高炉操作中的应用及其优势和局限性，希望能为高炉操作提供一定的参考依据。

1.2 研究目的研究目的是为了探讨软熔带对高炉操作的具体影响，深入了解软熔带的形成机理及成分构成，分析软熔带在高炉冶炼过程中的作用机制。

通过对软熔带的影响进行研究，可以为高炉操作提供科学依据，进一步优化高炉冶炼过程，提高冶炼效率，降低生产成本。

通过研究软熔带的控制方法和应用技术，可以为高炉的稳定运行和优质铁水的生产提供支持。

本研究旨在全面探讨软熔带在高炉操作中的影响机制，为高炉操作提供科学理论支持，为进一步研究软熔带的优化应用提供参考。

1.3 研究意义软熔带作为高炉操作中的重要参数，对高炉冶炼过程具有重要的影响。

研究软熔带对高炉操作的影响，可以有效地指导高炉操作，提高高炉冶炼效率和产品质量，降低生产成本，从而推动整个冶金工业的发展。

通过深入研究软熔带的形成机理和变化规律，可以为高炉运行提供科学依据，解决高炉操作中的问题，促进炼铁工艺的进步。

软熔带对高炉操作的影响研究还可以为环境保护和资源利用提供重要参考。

通过合理控制软熔带的形成和演变过程，可以减少高炉操作中产生的废气、废水和废渣，减少资源浪费，实现节能减排，促进绿色发展。

研究软熔带对高炉操作的影响具有重要的理论和实际意义，对冶金工业的可持续发展具有重要的促进作用。

2. 正文2.1 软熔带的形成及成分软熔带是指高炉内各种原料在高温下部分熔化形成的液相带，通常位于高炉内部料柱中部。

0 引言在矿料下降的过程中，铁水和炉渣逐渐形成，从而发生固态和液态之高炉是一种多相态物质相互作用的化学反应容器，它被称为化工领域间的传热。

固态-液态之间的热传递系数通过下面的公式计算，它适用于最复杂的冶金反应器之一[1]。

为了更好地控制和改进高炉的生产过程，建立高炉的数学模型是非常必要的。

随着计算机技术的发展，更大的矩阵得以解决，模型的控制方程可以采用偏微分方程来描述，大量实用的高炉模型被开发[2]。

其中，基于计算流体力学的高炉数学模型能够详细分析通过上述一系列公式，可建立高炉内相态之间的基本传热数学描述气炉内状态并且精确预测高炉的操作性能，得到了更广泛的发展，成为目前态和固态间的动量传递可通过Ergun 公式[8]导出：国内外研究和应用的热点[3]。

为了准确地仿真高炉内部状态，本文对炉内相态间的动量、质量传输现象进行了数学描述[4]，建立了化学反应模型和高炉整体二维动态模 1.3 化学反应的描述型。

确立了数学模型的数值求解方法，完成了对高炉动态过程的仿真，仿高炉的实质是一种化学反应容器，最核心的内容就是化学反应的发真结果较好地反应了实际工况，为高炉自动化的实现打下基础。

生。

高炉内的主要化学反应可以归为三类：还原反应，碳的气化反应和水1 高炉数学模型煤气变换反应。

其中铁矿石内氧化铁的还原反应是最重要的化学反应。

为高炉过程和其他现象一样都必须遵循自然规律（质量守恒定律、动量了研究铁矿石的还原机理，我们采用三界面未反应核模型理论。

此理论认守恒定律和能量守恒定律），可以用流体力学和传热学的基本方程来描述为还原反应只发生在界面上，随着反应的一步步深入，未反应部分向中心[5]。

方向收缩，最后形成一个未反应的核心[9]。

由于氧化铁分级反应的特1.1 基本方程点，在一个矿球反应到一定程度的时候，就会形成明显的三界面，四层，模型的控制方程就是流体流动的质量、动量和能量守恒方程，采用一由外向内分别是：Fe-FeO-Fe3O4-Fe2O3。

涟钢科技与管理 2018年第2期实验室条件下高炉软熔带研究朱文飞1涂春林2尤冬林2（1.涟钢技术中心；2.涟钢炼铁厂）摘 要本文通过对矿石高温冶金性能检测所观察的现象，以及对检测结果的分析，论述了高炉软熔带内矿石的冶金行为，为优化高炉炉料结构，改善高炉操作条件提供技术参考。

关键词高炉软熔带冶金性能炉料结构高炉软熔带定义为炉料从上部边界开始软化到下部边界熔融滴落的区域[1]。

国内外冶金工作者通过对高炉的解剖研究，如日本広畑1号高炉(1407m3)和洞同4号高炉(1279m3)，以及首钢23m3试验高炉的解剖，进一步加深了对高炉内软熔带的认识。

在高炉正常生产条件下，因高炉内的软熔带不能直接观察，也不能在高炉内通过仪器进行检测，通过可测的如温度、压力等参数变化，以及一系列假设条件对高炉内软熔带加以模拟研究和判断。

一般地，高炉压差的60%~80%是上升的煤气流通过软熔带时所产生的[2]，在软熔带内渣铁开始分离，也可以认为软熔带就是高炉冶炼过程的成渣带，软熔带内系列复杂物理化学反应是高炉顺行度的控制性环节，对高炉冶炼的顺行和强化产生极大影响。

利用高炉内软熔带的研究成果，通过数字技术对软熔带进行可视化，便于高炉操作者大致了解高炉内软熔带的变化，采取有效措施稳定炉况，取得较好的经济效益。

1 矿石高温软熔性能1.1 矿石高温软熔性能检测矿石高温软熔性能检测是在高温熔滴炉内进行的，检测过程的相关参数如表1。

全过程执行自动温度控制，升温至900℃前充氮气保护，达900℃按试验还原气体组成要求充入N2和CO。

表1 矿石高温软熔性能检测试验参数检测条件参数反应器尺寸Φ66mm带孔石墨坩埚试样粒度/mm 6.3～10.0料高/mm 70还原气体CO:N2=30:70;H2<0.2%;H2O<0.2%;O2<0.1%气体流量/(NL·min-1) 15荷重/ Pa 1.0×980×102升温制度＜900℃,10℃/min;900℃恒温15min;900～1100℃,8℃/min;＞1100℃,5℃/min1.2 矿石高温熔滴性能参数所代表的意义图1为某烧结矿试样进行熔滴试验时由计算机自动记录的温度—位移—压差曲线图，从该曲线所记录的信息可大致了解该烧结矿在加热、熔融过程中的形态变化，以及与形态变化相对应的各温度特性值。