高爐爐缸鐵水環(huán)流的數(shù)值模擬.pdf

1、高爐爐缸側(cè)壁多采用高導熱的小塊碳磚砌筑而成。經(jīng)過一段時間后，高爐爐缸側(cè)壁溫度會不斷升高，這不僅影響了高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行，而且成為影響高爐長壽的限制性環(huán)節(jié)。近年來的高爐大修破損調(diào)查表明:爐缸內(nèi)鐵水環(huán)流的流動沖刷是造成爐缸侵蝕、引起爐缸側(cè)壁溫度升高、影響高爐爐缸壽命的重要原因之一。
　　由于高爐爐缸結(jié)構(gòu)的特殊性，爐缸內(nèi)的鐵水流動狀況無法直接測定，因此有必要通過數(shù)學模擬手段，研究爐缸鐵水環(huán)流的原因及其影響因素，從而掌握控制爐缸內(nèi)鐵水環(huán)流

2、的應(yīng)對措施，減輕鐵水環(huán)流對爐缸側(cè)壁的沖刷，達到延長爐缸壽命之目的。
　　本文基于計算流體力學原理，應(yīng)用FLUENT軟件對爐缸內(nèi)兩種不同死料柱狀態(tài)下，不同鐵口深度、角度、鐵水流量、空隙度以及出鐵口數(shù)目條件下，爐缸內(nèi)鐵水流動行為進行了模擬，計算得到了兩種死料柱狀態(tài)下的爐缸鐵水速度分布和流線，以及爐缸側(cè)壁及爐底剪切應(yīng)力分布情況，并得到如下結(jié)論。
　　(1)爐缸內(nèi)焦炭空隙度分布不均勻（中心空隙度小，邊緣空隙度大），鐵水趨向于流向空隙

3、度較大區(qū)域再流向出鐵口，爐缸內(nèi)有鐵水環(huán)流產(chǎn)生。死料柱漂浮條件下，遠鐵口端鐵水先流向底部無焦層區(qū)域再流向出鐵口。
　　(2)爐缸內(nèi)有鐵水環(huán)流產(chǎn)生時，鐵口附近區(qū)域剪切應(yīng)力值最大。死料柱漂浮條件下，鐵水對爐缸側(cè)壁的沖刷主要位于鐵口及鐵口以下三分之一區(qū)域。
　　(3)隨出鐵口深度的增加，爐缸側(cè)壁及爐底剪切應(yīng)力值均逐漸減小，增加鐵口深度可以減輕鐵水對爐缸側(cè)壁的沖刷。
　　(4)死料柱沉坐爐缸底部條件下，不同出鐵口傾角時爐缸側(cè)壁剪

4、切應(yīng)力值沒有明顯變化;死料柱漂浮條件下，出鐵口角度為12°時，爐缸側(cè)壁剪切應(yīng)力值最小。
　　(5)隨鐵水流量的增加，爐缸側(cè)壁及爐底剪切應(yīng)力值逐漸增大。因此，適當減小鐵口、延長時間出鐵，可以減輕鐵水環(huán)流對爐缸側(cè)壁及爐底的沖刷。
　　(6)隨中心死料柱空隙度變大，爐缸側(cè)壁及爐底剪切應(yīng)力值逐漸減小。改善中心死料柱的透液性，可以減輕鐵水對爐缸側(cè)壁及爐底的沖刷侵蝕。
　　(7)采用雙鐵口同時出鐵時，對比單鐵口出鐵，爐缸側(cè)壁及爐底