第7期 朱进锋等：高炉炉缸死焦堆受力分析与计算 ·909。 验证前面推导的计算公式的准确性， 理论计算结果与实际解剖推算值的误差为6.3%， 图3表明，炉役后期死料柱浸泡在渣层中的深 说明该计算方法是比较可靠的. 度为0.9m,浸泡在铁层中的深度为0.6m,且死料 2.2一般情况下高炉料柱状态判断 柱浮起0.6m.如果打开铁口排放掉全部的炉渣 通过获取高炉的设计参数和操作数据，可以利 (0.9m深)，死料柱浸入铁水的深度会加深至0.95 用式(12)来判断死料柱在高炉出铁完毕后死铁层深 m.此时炉缸死铁层为1.35m,深度足够使死料柱 度是否足以使其浮起.为了更加准确地描述一般状 浮起（浮起0.4m).可见炉役后期要使死料柱刚好 态下死料柱在炉缸中的状态，以及与之对应的炉渣 浮起，最小炉缸死铁层深度为095m.按照炉役后 液面高度，在上述模型的基础上建立了一般条件下 期炉形尺寸计算得到的最小死铁层深度为089m, 的死料柱受力模型，模型如图4所示. 风口早一士 风口早一士 中心线 中心线 ● 00 ● 渣+焦炭 ● 铁口 泥包 铁口、 ● ● 泥包 ● 铁水+焦灵 铁水+焦灵 铁水 佚水 D D (a) (b) 图4一般情况下死料柱受力模型.(a)出铁结束：(b)开铁口前 Fig.4 Force analysis model of deadman under the general condition:(a)tapping ending:(b)before tapping 如果不考虑出铁时炉渣滞留炉缸和出铁时渣铁 Pmg△V-P-f 液面的弯曲，认为铁口打开后渣铁液面水平下降. L=gA(k.+9)1-a)+ 观察一个出铁周期，在出铁结束时，炉渣全部排出， 铁水液面到达铁口平面无法再排出，铁口来风堵口 h。2h+品 ko+ (图4(a):在堵上铁口后，炉内开始积聚渣铁，铁水 令 液面开始超过铁口中心线，炉渣位于铁层上方，也按 a= emgAv-p-fPch-(00c)h 一定速度上升，直至开铁口前（图4）). gA(kP+Pi)(1-Ed) kos+Pi 将死料柱浸入铁水与炉渣中的深度分别代入炉 kP.十9 λ=(0-P)(k+1) 渣、铁水浮力计算公式后，得炉渣浮力： 可以得到一般情况下死料柱浮起高度： F3=PgAKLi(1-Ed) (13) he=AH-ha (k+1) (16) 铁水浮力： 式中，H,为炉渣液面距离铁口的高度，m;a为与高 Fi=PigA (h+Li-he)(1-ea) (14) 炉设计参数和实际操作数据有关的常数，m;入为与 整个料柱重力G的计算公式调整为： 高炉炉况相关的常数：h为设计死铁层深度，m. G=Pmg△V+Peg[VH+A(h-he】(1-ea) 从式(16)可以得出以下结果. (15) (1)对于某一特定高炉，参数α仅与高炉设计 式中，L:为死铁层上方铁层深度，m;h。为死料柱浮 参数和实际操作数据有关，且是一常数.一旦炉况 起高度，m,h。正值表示浮起负值表示料柱沉坐炉 一定，只要测出了炉渣液面距离铁口的高度H,就 底：c为炉渣，铁水深度比，K=y合Y为渣比。 可以估算出死料柱浮起高度h。,通常炉渣液面高度 H,是可知的. 由死料柱浮起时受力平衡得到G=P+∫十F,十 (2)将某高炉炉役后期炉形参数与操作参数代 F,并将各项的表达式代入可得到死铁层上方铁层 入式(16)，浮起高度与炉渣液面高度的关系如图5. 深度Li: 从图5可以看出，当H,为0时，浮起高度为验证前面推导的计算公式的准确性 . 图 3 表明, 炉役后期死料柱浸泡在渣层中的深 度为 0.9 m ,浸泡在铁层中的深度为 0.6 m , 且死料 柱浮起 0.6 m .如果打开铁口排放掉全部的炉渣 (0.9 m 深),死料柱浸入铁水的深度会加深至 0.95 m .此时炉缸死铁层为 1.35 m , 深度足够使死料柱 浮起(浮起 0.4 m).可见炉役后期要使死料柱刚好 浮起 ,最小炉缸死铁层深度为 0.95 m .按照炉役后 期炉形尺寸计算得到的最小死铁层深度为 0.89 m , 理论计算结果与实际解剖推算值的误差为 6.3 %, 说明该计算方法是比较可靠的. 2.2 一般情况下高炉料柱状态判断 通过获取高炉的设计参数和操作数据, 可以利 用式(12)来判断死料柱在高炉出铁完毕后死铁层深 度是否足以使其浮起.为了更加准确地描述一般状 态下死料柱在炉缸中的状态 ,以及与之对应的炉渣 液面高度 ,在上述模型的基础上建立了一般条件下 的死料柱受力模型 ,模型如图 4 所示 . 图 4 一般情况下死料柱受力模型.(a)出铁结束;(b)开铁口前 Fig.4 Force analysis model of deadman under the general condition:(a)t apping ending ;(b)bef ore t apping 如果不考虑出铁时炉渣滞留炉缸和出铁时渣铁 液面的弯曲, 认为铁口打开后渣铁液面水平下降 . 观察一个出铁周期 , 在出铁结束时, 炉渣全部排出 , 铁水液面到达铁口平面无法再排出 ,铁口来风堵口 (图 4(a));在堵上铁口后 ,炉内开始积聚渣铁, 铁水 液面开始超过铁口中心线 ,炉渣位于铁层上方 ,也按 一定速度上升, 直至开铁口前(图 4(b)). 将死料柱浸入铁水与炉渣中的深度分别代入炉 渣、铁水浮力计算公式后 ,得炉渣浮力: F s =ρsgAκLi(1 -εd) (13) 铁水浮力 : Fi =ρigA(h +Li -hc)(1 -εd) (14) 整个料柱重力 G 的计算公式调整为 : G =ρmg ΔV +ρcg[ V H +A(h -hc)] (1 -εd) (15) 式中, Li 为死铁层上方铁层深度, m ;hc 为死料柱浮 起高度 , m , h c 正值表示浮起, 负值表示料柱沉坐炉 底;κ为炉渣 、铁水深度比 , κ=γ ρi ρs ;γ为渣比. 由死料柱浮起时受力平衡得到 G=P +f +F s + F i ,并将各项的表达式代入可得到死铁层上方铁层 深度 Li : Li = ρm g ΔV -P -f gA(kρs +ρi)(1 -εd)+ ρch H -(ρi -ρc)h kρs +ρi + ρi -ρc kρs +ρi hc . 令 a = ρm gΔV -P -f gA(kρs +ρi)(1 -εd) + ρchH -(ρi -ρc)h kρs +ρi , λ= kρs +ρi (ρi -ρc)(k +1), 可以得到一般情况下死料柱浮起高度 : hc =λHs -λa(k +1) (16) 式中, Hs 为炉渣液面距离铁口的高度 , m ;a 为与高 炉设计参数和实际操作数据有关的常数, m ;λ为与 高炉炉况相关的常数;h 为设计死铁层深度, m . 从式(16)可以得出以下结果 . (1)对于某一特定高炉 , 参数 a 仅与高炉设计 参数和实际操作数据有关 , 且是一常数 .一旦炉况 一定, 只要测出了炉渣液面距离铁口的高度 Hs , 就 可以估算出死料柱浮起高度 hc , 通常炉渣液面高度 Hs 是可知的. (2)将某高炉炉役后期炉形参数与操作参数代 入式(16),浮起高度与炉渣液面高度的关系如图 5 . 从图 5 可以看出, 当 Hs 为 0 时, 浮起高度为 第 7 期 朱进锋等:高炉炉缸死焦堆受力分析与计算 · 909 ·