PDF《冶炼钒钛磁铁矿高炉的铜冷却壁挂渣分析》

1 所示. 由图

1 可知,两种终渣的荷重软化性能存在明 显差距. 普通终渣在

865 益 开始软化,10% 软化温 度为

876 益,889 益 时试样收缩 40% . 含钒钛高炉 渣终渣开始软化温度与普通终渣基本相同;

10% 软 化温度为

884 益,比普通终渣高

8 益. 当温度升到

900 益,试样收缩 17% . 当温度继续上升时,含钒钛 高炉渣终渣未出现明显收缩. 可以认为,随着钒钛 含量升高,炉渣抵抗变形能力也相应上升. 由此推 断:与普通矿冶炼相比,钒钛磁铁矿冶炼时在炉腰、 炉腹处渣皮同样具有较强的抗变形能力. ・

6 5 ・ 摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇钢铁钒钛摇 摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2012 年第

33 卷摇 图 1摇 终渣荷重软化曲线 Fig. 1摇Curve for refractoriness under load of final slag 摇摇在传热模型中,渣皮表面温度较高的部分将脱 落或流失,其热面温度视为挂渣温度[1] . 本次研究 中通过提高炉内挂渣温度来描述钒钛磁铁矿冶炼这 一特性,普通矿冶炼挂渣温度取

1 100 益,钒钛磁铁 矿冶炼的挂渣温度假设为

1 150 益. 3摇 计算结果与讨论 摇摇利用有限元软件 ANSYS 进行传热模型的有限元 计算,对比分析钒钛磁铁矿与普通矿冶炼时冷却壁及 渣皮状态. 计算条件:炉气温度

1 200 ~

1 600 益,冷 却水速度 2.

3 m/ s, 冷却水温度

40 益, 渣皮内铁 珠体积分数 15% ( 普通矿) 及30% ( 钒钛磁铁 矿), 挂渣温度为

1 100 益(普通矿)及1150 益(钒 钛磁铁矿). 3. 1摇 铜壁温度 在普通矿和钒钛磁铁矿冶炼时, 铜冷却壁的铜 壁温度如图

2 所示. 由图

2 (a) 可知, 随着炉气 温度上升, 铜壁温度不断升高. 在相同的炉气温度 条件和冷却条件下, 钒钛磁铁矿冶炼时铜壁温度较 低. 与普通矿冶炼相比, 含钒钛高炉渣抗变形能力 高、 挂渣能力较强, 与炉气接触的渣皮热面温度 高, 在相同炉气条件下炉气散热热量降低, 铜壁温 度相应下降. 图 2摇 铜冷却壁温度 Fig. 2摇Temperatures at copper cooling stave 摇摇由图 2(b) 可知,由于铜具有良好的导热能力, 在两种炉料结构下,铜壁最高温度与热电偶测量温 度之间的对应关系几乎没有变化. 在炉气温度

1 200 ~1

600 益范围内,钒钛磁铁矿冶炼时铜壁热电 偶测量点温度

45 ~

92 益,最高温度为

48 ~

123 益. 铜壁温度低于

150 益 的安全工作温度. 同样,在普 通矿冶炼时铜冷却壁也处于安全范围内. 3. 2摇 渣皮厚度 普通矿与钒钛磁铁矿冶炼时铜冷却壁表面渣皮 厚度的变化情况如图

3 所示. 由图 3(a)可知,随着 炉气温度上升,两种炉料结构的渣皮厚度都呈现下 降趋势. 但是,渣皮厚度的变化程度存在明显差异. 在相同炉气温度和冷却条件下,与普通矿相比, 钒钛磁铁矿冶炼时渣皮厚度明显较高. 尤其在低温 区,两者差距非常明显. 在计算条件内,普通矿渣皮 厚度为 12.

5 ~ 78.

9 mm,钒钛磁铁矿渣皮厚度为 19.

4 ~ 242.

1 mm. 钒钛磁铁矿渣皮内铁珠含量较 高,渣皮整体导热性强,使渣皮厚度相应增加. 同时,由于钒钛磁铁矿渣皮表面温度高,在低温区内与 炉气温度比较接近,挂渣条件更加有力,导致渣皮厚 度急剧上升. 铜冷却壁冷却能力强,表面渣皮较厚,对冷却壁 ・

7 5 ・ 摇第1期摇 摇摇摇摇摇摇摇摇摇计秀兰等:冶炼钒钛磁铁矿高炉的铜冷却壁挂渣分析摇 摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇形成有效保护. 但是,过厚的渣皮导致渣皮经常脱 落,引起炉况波动. 由计算结果可以看出,钒钛磁铁 矿冶炼时渣皮稳定性下降,尤其在炉气温度较低时 更容易脱落,这与承钢高炉实际情况基本相符. 在 高炉操作中,可以适当发展边缘,提高铜冷却壁附近 的炉气温度,降低渣皮厚度,增加渣皮稳定性. 图 3摇 渣皮厚度 Fig. 3摇Slag skull thickness 摇摇在实际操作中,经常采用铜壁热电偶测量温度 来判断挂渣情况. 图3(b) 显示了普通矿冶炼与钒 钛磁铁矿冶炼时渣皮厚度与铜壁热电偶测量点温度 之间的关系. 由图 3(b)可知,渣皮厚度与铜壁温度 之间的关系受到炉料结构的显著影响. 在相同的铜 壁温度下,冶炼钒钛磁铁矿时渣皮厚度普遍较厚. 在低温区两种差距非常明显,随着炉气温度上升,差 距逐渐减小. 在铜壁热电偶测量温度