爐礦焦比分布調整的模型試驗方法(0201)

《爐礦焦比分布調整的模型試驗方法(0201)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《爐礦焦比分布調整的模型試驗方法(0201)（13頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法技術領域本發明涉及一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，屬于冶金行業試驗研究技術領 域。背景技術礦焦比是指在高爐爐喉處礦的厚度與焦的厚度比值，用 O/C 表示。合理礦焦比分布 是高爐布料的兩個關鍵因素之一，礦焦比分布與料面形狀是無鐘爐頂布料控制的兩個既獨 立又相互影響的關鍵因素，主要對爐身下部煤氣流的分布起主導調節作用，對高爐煤氣流 調節的綜合作用而言，以礦焦比的調節作用為主，以料面形狀的調節作用為輔。合理的礦 焦比分布為形成合理的料面形狀提供了條件，控制好礦焦比分布高爐定會獲得較好的操作 指標。由于高爐的自身特點，生產中不可能進去測量它們的厚度，然后再計算

2、礦焦比。目 前，背景技術礦焦比的算法就是在高爐操作中，用布礦圈數與布焦圈數之比作為礦焦比， 這個算法比較理想化，是理論上的計算方法，在實際操作高爐布料時，礦與焦往往會朝著 對方相互滾動，造成礦中有焦，焦中有礦的現象，這時候還純粹簡單的用這樣的計算方法 顯然不能反映實際生產中礦焦分布情況。發明內容本發明目的是提供一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，測量準確，方便直觀，得到準確的礦焦比，真實反映實際生產中礦焦分布情況，解決背景技術中存在的上述問題。本發明的技術方案是：一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，包含如下步驟： 建立實驗模型；根據相似第三定理單值條件完全相似的原則，按照實際高爐爐身上 部

3、尺寸縮小十倍制作高爐模型，沿高爐模型縱向斷面切下兩刀，得到一個四棱臺型高爐布 料模型；這樣做的最大優點是可以將空間直角坐標系直接建立于高爐模型上，為快速準確 解析高爐布料料制的徑向參數帶來了諸多便利；將料線標在高爐布料模型上，以高爐布料 模型的中心線為縱坐標、高爐布料模型中心至爐墻的距離為橫坐標，將直角坐標系建立于 高爐布料模型之上；相似理論第三定理規定：為了保證兩個現象相似，必須保證兩個現象的單值量決定的相似準則相等； 為了便于布料操作，同時也按相似理論要求，在布料料面上截取某個平面作為橫坐 標的水平面截取線，制作高爐布料模型內置隔板，該隔板寬度與四棱臺型的高爐布料模型 寬度相等，并在隔板上

4、鋪墊與隔板面積相當的軟膠皮，隔板由通過高爐布料模型上部框架 上的滑輪系統上下移動，對應不同的料線進行模擬布料； 試驗操作，按照現場料制布完料后，測量隔板上所布礦石和焦炭的厚度值，測量徑 向料面高度，然后繪出該料制的料面形狀曲線，計算出該料制的礦焦比。沿高爐模型縱向斷面切下兩刀，形成寬度為25cm的四棱臺型高爐布料模型。所說的試驗操作，首先進行試驗爐料的備制，嚴格遵循相似理論第三定理單值相似的 要求，試驗爐料粒度組成應按實際生產高爐爐料粒度組成的平均重量和平均體積縮小相應 倍數；本發明按實際生產高爐爐料粒度組成的平均重量和平均體積縮小十倍，尋找符合該 要求的試驗爐料，試驗爐料包括燒結礦、焦炭、球

5、團和塊礦。具體工藝方法：計算生產現場高爐某料線以上容積與高爐布料模型相對應的料線以上 的容積，從中計算出實際高爐與高爐布料模型同料線以上空間的體積倍數，并分別測定出 生產現場爐料堆比重和高爐布料模型試驗爐料堆比重，然后再依據生產現場批重所占的體 積縮小相應的體積倍數，計算出高爐布料模型相應料線以上的體積；依據這個體積及試驗 爐料的堆比重，換算出高爐布料模型批重，依據上面原則，選擇高爐布料模型試驗爐料批 重。所說的試驗操作，首先用布料圈數之比分析擬定出布料矩陣，然后通過試驗室無鐘布 料高爐布料模型試驗驗證，優化出合理的布料矩陣。對高爐操作而言，命中率較高，對爐 況的掌握為有的放矢。無鐘爐頂多環布

6、料可以在不同環位，布不同的圈數，能方便快捷地 調整礦焦比的分布。具體優化步驟：將高爐布料模型確定的布料環位劃分為三部分，即邊緣環帶、中間環 帶、中心區域，布料矩陣用布料圈數控制爐喉半徑上的0/C分布，遵循如下規律：中間環 帶O/C布料圈數之比為1.0，邊緣環帶的O/C圈數之比為1.5-3.0,礦焦比的分布調整同 時與中心加焦量和礦批的變化相配合。所說的試驗操作，試驗操作時根據生產料制進行礦批確定，安排配料，稱出所布每批 料的重量，升降調整隔板至其上沿為料線高度，按料制要求調整布料溜槽角度，把稱好的 批重料運至高爐布料模型爐頂倒進上料裝置，爐料經過爐頂上料裝置、料罐、布料溜槽堆 積在隔板上，隔板

7、上爐料分布結構為一層焦炭一層燒結礦；布料結束后，測量出礦的厚度 和焦炭的厚度，即可算出礦焦比O/C。測量出料面形狀和徑向參數，依據測量數據繪制成圖，以中心到邊緣為橫坐標，以料 面形狀為縱坐標，畫出料面形狀斷面圖，高爐生產現場可以根據料面斷面形狀圖為指導進 行生產，提高了礦焦比調整的準確率，從而提高生產效率。另外，本發明方法要求高爐布料模型解析布料矩陣的速度能跟上高爐調控的需要。通 過試驗設備的調整和試驗方法的改進，從而指導高爐合理礦焦比分布，高爐操作指標會有 大幅度的提高和改善。本發明的積極效果：操作簡單，測量準確，方便直觀，既節約試驗材料及試驗爐料， 又減少試驗工作量，可以有針對性的解析高爐

8、無鐘爐頂布料的合理礦焦比分布和徑向相關 參數的優點，是冶金實驗室研究高爐布料規律以及指導現場操作的實用方法。 附圖說明附圖 1 是本發明實施例高爐布料模型示意圖；圖中：爐頂上料裝置1、料罐 2、布料溜槽3、左渦輪減速機4、四棱臺型高爐布料 模型 5、上部框架6、右渦輪減速機7、隔板8；附圖 2 為實施例兩種料制的徑向礦焦比分布曲線；附圖 3 為實施例兩種料制在爐內的料面形狀。具體實施方式以下結合附圖，通過實施例對本發明作進一步說明。在試驗室通過2000m3高爐縮小10倍的高爐布料模型，模擬了實施例一、實施例二兩 種典型料制進行布料，解析了兩種料制的徑向礦焦比分布。首先，進行試驗爐料的準備。生產

9、現場使用的燒結礦、焦炭、球團礦粒度組成見表1、表2和表3，塊礦的粒度組 成同燒結礦。根據相似第三定理，進行模型試驗的爐料準備工作，由于高爐爐料均為不規 則的顆粒，模型試驗爐料也應按相似定理和高爐布料方程要求重量縮小10倍，爐料的體 積則應依據堆比重換算關系縮小至11 倍左右。計算出了模型試驗爐料的粒度組成見表4。表 1 燒結礦的粒度組成現場燒結礦粒度5 -10 -25 -范圍10mm25mm50mm所含量（）17.57012.5表2 焦炭粒度組成現場焦炭粒度范100 -60 -40 -圍60mm40mm25mm所含量（）21.534.544表 3 球團礦現場粒度 組成2015-20m m15-

10、10m m10所含量（%）5.259.634.40.8合并粒度 組成64.80%35.20%表 4 模型試驗爐料的粒度組成名稱粒度范圍（mm）燒結礦、塊礦2 55 101016焦炭101515 2020 25球團5 88 10試驗測定模型試驗爐料粒度組成的具體步驟如下：以燒結礦為例，如生產現場燒結礦50-25mm粒級如何縮小為模型試驗爐料粒級？a. 對生產現場50-25mm粒級的燒結礦裝入一定容積的容器內，進行三次測重量，將 重量除容器體積即為該粒級的堆比重，三次平均則得出該粒級的生產現場堆比重數據；b. 對上述三次測量的燒結礦個數進行統計，求三次平均即為該堆比重對應粒級爐料 平均個數，由三次

11、重量平均值除以三次統計個數平均值得出該粒級的平均重量。容器容積 除統計平均個數即為平均體積；c. 將爐料近似看作正方形，對生產現場的粒度上限50mm和下限25mm按立方體求體 積除10開立方，即可計算模型試驗爐料的大致爐料粒度縮小范圍；d. 根據理論計算的模型試驗爐料的粒度范圍在試驗室進行實際測定，方法同前a、b。求出模型試驗爐料的平均重量和平均體積，如果模型平均重量接近縮小了10 倍，即認為該模型粒度范圍對應生產現場50-25mm的燒結礦粒度范圍；e. 其他粒級范圍同上述方法尋找到；f. 焦炭、球團、塊礦也同燒結礦上述粒級的尋找方法；g. 爐料結構按生產現場的爐料結構相配比，這樣保證了爐料模

12、擬的相似性要求； 其次，試驗爐料批重選擇。選擇高爐布料模型試驗爐料批重。試驗爐料的堆比重測定結果見表5，試驗用爐料的批重選擇見表6:表 5 試驗爐料的堆比重測定原料堆比重測定數據焦炭0.556g/cm3 或 556kg/m3試驗用礦（配好礦）1.845g/cm3 或 1845kg/m3表 6 試驗用爐料的批重選擇生產現場的批重42t47.96t53.5t料線的影響料線1.2 m,縮小5400倍料線1.3m,縮小5120 倍所占體積24.4 m327.29 m328.9973 m3縮小的體積0.004522 m30.005054 m30.005664 m3試驗用礦批重量（近 似）9kg/批10k

13、g/批10.45 kg/批對現場高爐現用料制進行分析對比，見表7表 7 現場高爐兩種典型料制礦焦比分布解析布料矩陣O/C（按布料圈數計算）中心加 焦量中心區域中間環帶邊緣區域實 施 例C 8 7 6 5 4 12 2 2 2 2 3O 8 7 6 5 42 3 3 3 30/39/65/423%01.331.25實 施 例C 9876542 2 2 2 2 1O 9 8 7 6 53 3 3 2 20/04/59/6000.81.25焦批按生產現場的礦焦負荷計算負荷：42t/9t = 4.6747.961/9.961=4.8253.5t/10.9 t=4.908焦批：9/4.67=1.93 k

14、g/批10/4.82=2.1 kg/批10.45/4.908=2.129 kg/批第三，試驗操作。先對實施例一料制進行模型模擬布料，先稱出所布每批料的重量。升降調整隔板 8 至其上沿為料線高度，按料制要求調整布料溜槽 3 角度，把稱好的批重料運至爐頂倒進爐 頂上料裝置1，爐料經過爐頂上料裝置、料罐2、布料溜槽3堆積在隔板8上，隔板上爐 料分布結構為一層焦炭一層燒結礦。布料結束后，測量出礦的厚度和焦炭的厚度，即可算 出O/C。測量出料面形狀和徑向參數。依據測量數據繪制成圖，以中心到邊緣為橫坐標， 以料面形狀為縱坐標，畫出料面形狀斷面圖。同理，接著又對實施例二料制進行高爐布料模型模擬布料，按照實施

15、例一料制的步驟 進行，最好也計算出O/C，畫出了料面形狀斷面圖。依據環位和半徑的對應關系將高爐爐喉半徑劃分三個環帶，以距中心1.21m為中心區 域，以1.21-2.96m為中間環帶，以2.96-4.0m為邊緣環帶。按10:1縮小的高爐布料模型 實測得兩種料制的徑向礦焦比分布曲線見圖2,由圖可見，用模型解析O/C分布，1#料制 中間環帶負荷重，邊緣環帶負荷輕，中心更輕；2#料制中間環帶和邊緣環帶負荷都重，中 心無焦。比較用兩種方法解析布料矩陣的O/C分布，模型解析的實施例一料制O/C分布與圈數 之比分布一致，模型解析的實施例二料制O/C分布有偏差，究其原因，主要跟爐料在爐內 實際的環位偏差和爐內

16、的滾動有關。爐料布到爐內后，礦和焦都不會完全落在相應的環帶 上，而且還有滾動，滾動量的大小主要與所布的爐料的布料矩陣形成的料面形狀有關，漏 斗坡度陡滾動量大。下面把模型解析的兩種料制爐料在各環帶之間偏差和滾動相互作用情 況列表（見表 8）。分析表8，實施例一料制應布在中心區域的焦炭約有59%產生環位偏差，布到了中間 環帶，中間環帶的焦炭約20%滾向邊緣區域；應布到中間環帶的礦向中心和邊緣區域滾動 約13%；實施例二料制應布到中間環帶的焦炭滾向邊緣區域約18%， 應布到邊緣區域的礦 石向中間環帶滾動了約25%。除實施例一料制焦炭中心區域產生環位偏差外，兩種料制焦炭的滾動量基本相當；礦石滾動量實施

17、例二料制比實施例一料制多1 倍。表 8 兩種料制爐料在各環帶之間偏差和滾動情況制偏差或滾動實施例料制實施例一料制中心環 帶中間環 帶邊緣環 帶總重中心環 帶中間環 帶邊緣環 帶總重礦石應布重量(kg)06.423.581003.227.2310.45礦石實際重量(kg)0.235.584.19100.15.055.310.45實際與計算誤(kg)0.23-0.840.610.11.83-1.93偏差或滾動(%)3.58-13.089.501.5825.31-26.69焦炭應布重量(kg)0.490.970.652.1100.981.172.15焦炭實際重量(kg)0.210.912.110.0

18、10.791.352.15實際與計算誤(kg)-0.290.030.260.01-0.190.18偏差或滾動(%)-59.18-20.6320.631.02-19.3918.37所測兩種料制在爐內所形成的料面形狀見圖3，由圖可見，實施例一料制形成的料面 形狀漏斗較緩，爐料向中心和邊緣的滾動量不是太大，所以用布料圈數之比解析O/C分布 與模型試驗解析是一致的。而實施例二料制料面形狀形成的漏斗較陡，爐料向中心滾動量 較大，所以用布料圈數之比解析O/C與模型試驗解析出現偏差。所以高爐在礦焦比分布的調整中，根據爐況的變化，首先用布料圈數之比分析擬定出 布料矩陣，然后通過高爐布料模型試驗驗證，優化出更為

19、合理的布料矩陣，這種調節方法 對高爐操作而言，命中率較高，對爐況的掌握為有的放矢。這就要求高爐布料模型解析布 料矩陣的速度能跟上高爐調控的需要。通過本試驗設備和試驗方法能將這種模型試驗方法 優化壓縮在數個小時完成，如此指導高爐合理礦焦比分布，高爐操作指標會有大幅度的提 高和改善。此方法應用到現場高爐后，取得良好效果。說明書附圖圖1510152025303540距申心距離cm28642186421 1 1 1CTAU0圖3權利要求書1、一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，其特征在于，包含如下步驟： 建立實驗模型；根據相似第三定理單值條件完全相似的原則，按照實際高爐爐身上 部尺寸縮小十倍制作高爐

20、模型，沿高爐模型縱向斷面切下兩刀，得到一個四棱臺型高爐布 料模型；將料線標在高爐布料模型上，以高爐布料模型的中心線為縱坐標、高爐布料模型 中心至爐墻的距離為橫坐標，將直角坐標系建立于高爐布料模型之上； 為了便于布料操作，同時也按相似理論要求，在布料料面上截取某個平面作為橫坐 標的水平面截取線，設計制作高爐布料模型內置隔板，該隔板寬度與四棱臺型的高爐布料 模型寬度相等，并在隔板上鋪墊與隔板面積相當的軟膠皮，隔板由通過高爐布料模型上部 框架上的滑輪系統上下移動，對應不同的料線進行模擬布料； 試驗操作，按照現場料制布完料后，測量隔板上所布礦石和焦炭的厚度值，測量徑 向料面高度，然后繪出該料制的料面形

21、狀曲線，計算出該料制的礦焦比。2、根據權利要求 1 所述之一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，其特征在于所 說的試驗操作，首先進行試驗爐料的備制，按實際生產高爐爐料粒度組成的平均重量和平 均體積縮小十倍，尋找符合該要求的試驗爐料，試驗爐料包括燒結礦、焦炭、球團和塊礦。3、根根權利要求 2 所述之一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，其特征在于具 體工藝方法：計算生產現場高爐某料線以上容積與高爐布料模型相對應的料線以上的容 積，從中計算出實際高爐與高爐布料模型同料線以上空間的體積倍數，并分別測定出生產 現場爐料堆比重和高爐布料模型試驗爐料堆比重，然后再依據生產現場批重所占的體積縮 小相應的體積

22、倍數，計算出高爐布料模型相應料線以上的體積；依據這個體積及試驗爐料 的堆比重，換算出高爐布料模型批重，依據上面原則，選擇高爐布料模型試驗爐料批重。4、根據權利要求1或2所述之一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，其特征在 于所說的試驗操作，首先用布料圈數之比分析擬定出布料矩陣，然后通過試驗室無鐘布料 高爐布料模型試驗驗證，優化出合理的布料矩陣。5、根據權利要求 4 所述之一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，其特征在于具 體優化步驟：將高爐布料模型確定的布料環位劃分為三部分，即邊緣環帶、中間環帶、中 心區域，布料矩陣用布料圈數控制爐喉半徑上的O/C分布，遵循如下規律：中間環帶O/C 布料圈數之

23、比為1.0,邊緣環帶的O/C圈數之比為1.5-3.0,礦焦比的分布調整同時與中 心加焦量和礦批的變化相配合。6、根據權利要求1 或2 所述之一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法,其特征在 于所說的試驗操作,試驗操作時根據生產料制進行礦批確定,安排配料,稱出所布每批料 的重量,升降調整隔板至其上沿為料線高度,按料制要求調整布料溜槽角度,把稱好的批 重料運至高爐布料模型爐頂倒進上料裝置,爐料經過爐頂上料裝置、料罐、布料溜槽堆積 在隔板上,隔板上爐料分布結構為一層焦炭一層燒結礦；布料結束后,測量出礦的厚度和 焦炭的厚度，即可算出礦焦比O/C。說明書摘要本發明涉及一種高爐礦焦比分布調整的模型試驗方法，屬于冶金行業試驗研究技術領 域。技術方案是：按照實際高爐爐身上部尺寸縮小十倍制作高爐模型，高爐布料模型內置 隔板，隔板由通過高爐布料模型上部框架上的滑輪系統上下移動，對應不同的料線進行模 擬布料；按照現場料制布完料后，測量隔板上所布礦石和焦炭的厚度值，測量徑向料面高 度，然后繪出該料制的料面形狀曲線，計算出該料制的礦焦比。本發明的積極效果：操作 簡單，測量準確，方便直觀，既節約試驗材料及試驗爐料，又減少試驗工作量，可以有針 對性的解析高爐無鐘爐頂布料的合理礦焦比分布和徑向相關參數的優點，是冶金實驗室研 究高爐布料規律以及指導現場操作的實用方法。