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在高炉生产中,延长高炉寿命是降低生铁成本、提高技术指标、优化经济效益、确保均衡生产的重要措施之一。炉缸内因为周期性的聚集和排出渣铁而承受强烈的物理和化学破坏,成为限制高炉寿命的关键,其中铁口区域尤甚。近年来,随着出铁时间增加,高炉铁口区的侵蚀情况更加严重,加大了该区域维护的难度。
由于铁口区被泥包保护着,良好的泥包能保证渣铁顺利的排放并保护该区域,但泥包在出渣铁及堵口时的变化情况至今没有确切地描述,这给铁口区域维护带来一定的困难,为此本文将从以下两个方面分别予以研究。
一方面是对出铁过程中孔道侵蚀情况进行研究。本文首先根据资料中对出铁时泥包末端流动情况的描述,将其流动近似为小孔口流动,利用水模型进行模拟实验,观察模型中孔道的变化。结果显示:孔道入口处的侵蚀剧烈,并很快被侵蚀成流线形,以后整个孔道在保持形状不变的情况下扩展。然后结合流体动力学分析,认为由于流线的连续性,在孔道入口处产生漩涡区加速了侵蚀,但形成流线形入口后则因流线与壁面一致,消除了漩涡区,使各处的侵蚀相同。最后推导出侵蚀形状公式,经过验证,公式计算的侵蚀曲线与实验较为符合。另外根据公式,侵蚀形状取决于铁口孔道直径,但堵口时铁口直径无法直接测量,因此又提出了求此时直径的计算方法。
另一方面是研究堵铁口后形成的新泥包形状。本文将新泥包分为两个部分,一部分为在铁口孔道内形成的新泥包,可由孔道形状确定,另一部分为在孔道末端推开一定空间形成的泥包。对于第二部分采用缩小比例实验的方法,将玻璃胶通过孔道挤入填满焦炭的容器中来模拟堵铁口过程,观测新形成的“泥包”形状。结果显示:新泥包呈椭球形,其竖直方向上的长半轴与水平方向上的短半轴之比例在1.5~1.7。
通过上述的研究,为了方便应用,以visual basic编程,创建可视化界面,以便于更加直观地显示侵蚀过程和根据铁口深度计算打泥量,方便了铁口区域的维护。