。1056 北京科技大学学报 2006年第11期 3.3挂渣环境 面温度到底为多少，和不同高炉以及操作参数有 图9为煤气温度为1150℃时各种温度随渣 很大关系，在不同时期也会有波动 皮厚度的变化曲线.在没有渣皮时热电偶温度为 (2)熔融渣铁.有足够的熔融渣铁对于生成 130.4℃，这就是本文取130℃为判断渣皮脱落后 渣铁壳是必要条件，而渣铁壳对于铜冷却壁又是 重新生成周期的原因，这个标准根据不同冷却壁 至关重要的，其一可以减少热损失，其二使铜冷却 参数、热电偶安装位置以及操作条件不同会有变 壁免受固体炉料的冲刷磨损.在炉温低于 化.在实际应用的高炉中，由于冷却壁参数和热 1150C的高炉部位，不可能有足够的熔融渣铁存 电偶安装都己固定，所以只需考虑如冷却水温度、 在，这就决定了铜冷却壁必须使用在高热负荷区 冷却水流速、煤气温度等变化因素的影响.即使 域，而且必须在湿区.在炉温较低的时候，可以在 在有90mm渣皮覆盖时，热面温度仍只有 布料时适当提高边缘炉料的焦炭比率，从而提高 984.6℃依然低于通常认为的渣铁凝固温度 透气性，发展边缘气流，提高铜冷却壁处的煤气温 1150℃，这再次证明了铜冷却壁具有很强的挂渣 度，提供足量的熔融渣铁. 能力 (3)煤气温度.由对熔融渣铁的讨论得出， 1000 为了满足生成渣皮的条件，和铜冷却壁接触的煤 800 热面温度 (50.883.4) 气温度下限为渣铁凝固温度1150℃此时才具有 P600 提供熔融渣铁的环境.若同时考虑铜的力学性 幽 400 铜热面温度 能，铜冷却壁热面最高温度不超过250℃则可计 200 ≤热电得湿度 (50.61.3) 算出煤气温度的上限为1743℃此结论是稳态计 102030405060708090 算结果.如果在冷却壁温度升高的时间内能及时 法皮厚度/mm 生成渣铁壳，那么在没有达到煤气温度所对应的 图9各种温度随渣皮厚度的变化 稳态热面温度时开始有渣铁壳生成，铜冷却壁热 Fig.9 Changes of the important temperatures with slag skin 面温度就己开始降低.渣铁壳对铜冷却壁有很好 thickness 的保护作用，本文的讨论结果显示，在长时间没有 另一方面，当铜冷却壁裸露时，如图8所示， 渣铁壳保护的环境中，铜冷却壁安全工作所能承 热电偶温度很多时候远远大于130.4℃如实际 受的上限煤气温度仅为1743℃. 测到的最高温度己达203℃，这种现象的出现说 (4)渣铁的粘结性能.这个因素和动态边界 明，虽然铜冷却壁具有很强的挂渣能力，但在实际 的冲刷因素共同影响了渣皮厚度动态平衡时的热 生产中，其表面的渣皮波动和裸露时的温度由挂 面温度.粘结性能和热面温度有关，在有足够熔 渣环境决定. 融渣铁的环境中，热面温度越低，越容易形成渣 (1)上升煤气和下降炉料的冲刷.在相对静 皮.另外，这个因素和炉料的质量息息相关.粒 止的环境中，如果熔融渣铁到了凝固温度 度较小的炉料和强度较低而容易变成粒度较小的 1150℃，自然会堆积凝固在炉墙上（比如在高炉 炉料，更容易黏附在高温渣皮上，但却降低炉料的 炉底，即使会有一定程度的流动冲刷，还存在两项 透气行，影响高炉顺行，并且使得煤气温度降低 区的减速作用)，可是在有动态边界冲刷的环 破坏渣铁的粘结性.炉料中含碱、锌等碱性物质 境中，凝固的渣铁在粘结成为渣皮的过程中，必然 可以增加渣铁的粘结性，但这些物质很容易聚集、 要受到动态边界的影响，而且就炉腹、炉腰及炉身 固结引起炉墙结厚，而且它的膨胀、脱落很容易出 下部而言，不可能存在两项区来抑制动态边界的 现成块现象，从而引起铜冷却壁温度的剧烈波动. 冲刷作用，这就要求有更低的冷却壁热面温度和 这两种现象都对高炉操作有害，稳定的高炉操作 更好的熔融渣铁粘结性能.上升煤气和下降炉料 必须要以高质量的炉料为前提. 的影响使得渣皮厚度平衡时的热面温度不再是渣 (5)内型.平滑的内型对高炉顺行很重要 铁的凝固温度1150℃而要小于此温度 而内型和冷却壁热面几何形状有很大的关系，只 在图8凸)中，渣皮厚度稳定时热电偶温度稳 要是非突兀的铜冷却壁热面几何形状，在动态形 定在62℃；从图9中看，此时约有50mm的渣皮， 成渣铁壳后内型都能基本保持平滑.带凸台的冷 对应的热面温度为883.4℃而并不是1150℃ 却壁被证明是不好的设计就有这方面的因 这就是利态环境造成的系于渣克厚度平衡时热ePu素品House,.Allrights reserved..http://www..cnki.ncet 刻213.3 挂渣环境 图9 为煤气温度为 1 150 ℃时各种温度随渣 皮厚度的变化曲线.在没有渣皮时热电偶温度为 130.4 ℃,这就是本文取 130 ℃为判断渣皮脱落后 重新生成周期的原因 , 这个标准根据不同冷却壁 参数、热电偶安装位置以及操作条件不同会有变 化.在实际应用的高炉中, 由于冷却壁参数和热 电偶安装都已固定, 所以只需考虑如冷却水温度、 冷却水流速、煤气温度等变化因素的影响.即使 在有 90 mm 渣皮 覆 盖时 , 热 面温 度 仍只 有 984.6 ℃, 依然低于通常认为的渣铁凝固温度 1 150 ℃,这再次证明了铜冷却壁具有很强的挂渣 能力 . 图 9 各种温度随渣皮厚度的变化 Fig.9 Changes of the important temperatures with slag skin thickness 另一方面,当铜冷却壁裸露时, 如图 8 所示, 热电偶温度很多时候远远大于 130.4 ℃, 如实际 测到的最高温度已达 203 ℃,这种现象的出现说 明,虽然铜冷却壁具有很强的挂渣能力 ,但在实际 生产中 ,其表面的渣皮波动和裸露时的温度由挂 渣环境决定. (1)上升煤气和下降炉料的冲刷 .在相对静 止的 环 境 中, 如 果 熔 融 渣 铁 到 了凝 固 温 度 1 150 ℃,自然会堆积凝固在炉墙上(比如在高炉 炉底 ,即使会有一定程度的流动冲刷,还存在两项 区的减速作用[ 7] ), 可是在有动态边界冲刷的环 境中 ,凝固的渣铁在粘结成为渣皮的过程中, 必然 要受到动态边界的影响, 而且就炉腹、炉腰及炉身 下部而言, 不可能存在两项区来抑制动态边界的 冲刷作用, 这就要求有更低的冷却壁热面温度和 更好的熔融渣铁粘结性能 .上升煤气和下降炉料 的影响使得渣皮厚度平衡时的热面温度不再是渣 铁的凝固温度1 150 ℃, 而要小于此温度. 在图 8(b)中, 渣皮厚度稳定时热电偶温度稳 定在 62 ℃;从图 9 中看 ,此时约有 50 mm 的渣皮, 对应的热面温度为 883.4 ℃, 而并不是 1 150 ℃. 这就是动态环境造成的 ,至于渣皮厚度平衡时热 面温度到底为多少 , 和不同高炉以及操作参数有 很大关系 ,在不同时期也会有波动 . (2)熔融渣铁 .有足够的熔融渣铁对于生成 渣铁壳是必要条件 , 而渣铁壳对于铜冷却壁又是 至关重要的,其一可以减少热损失 ,其二使铜冷却 壁免 受 固体 炉料 的冲 刷磨 损.在炉 温 低于 1 150 ℃的高炉部位 ,不可能有足够的熔融渣铁存 在,这就决定了铜冷却壁必须使用在高热负荷区 域,而且必须在湿区.在炉温较低的时候 ,可以在 布料时适当提高边缘炉料的焦炭比率 , 从而提高 透气性,发展边缘气流,提高铜冷却壁处的煤气温 度,提供足量的熔融渣铁 . (3)煤气温度.由对熔融渣铁的讨论得出, 为了满足生成渣皮的条件 ,和铜冷却壁接触的煤 气温度下限为渣铁凝固温度 1150 ℃,此时才具有 提供熔融渣铁的环境.若同时考虑铜的力学性 能,铜冷却壁热面最高温度不超过 250 ℃, 则可计 算出煤气温度的上限为 1743 ℃,此结论是稳态计 算结果.如果在冷却壁温度升高的时间内能及时 生成渣铁壳 ,那么在没有达到煤气温度所对应的 稳态热面温度时开始有渣铁壳生成, 铜冷却壁热 面温度就已开始降低 .渣铁壳对铜冷却壁有很好 的保护作用,本文的讨论结果显示 ,在长时间没有 渣铁壳保护的环境中 , 铜冷却壁安全工作所能承 受的上限煤气温度仅为 1 743 ℃. (4)渣铁的粘结性能.这个因素和动态边界 的冲刷因素共同影响了渣皮厚度动态平衡时的热 面温度.粘结性能和热面温度有关 , 在有足够熔 融渣铁的环境中, 热面温度越低 , 越容易形成渣 皮.另外 ,这个因素和炉料的质量息息相关 .粒 度较小的炉料和强度较低而容易变成粒度较小的 炉料 ,更容易黏附在高温渣皮上,但却降低炉料的 透气行, 影响高炉顺行, 并且使得煤气温度降低, 破坏渣铁的粘结性 .炉料中含碱、锌等碱性物质 可以增加渣铁的粘结性, 但这些物质很容易聚集、 固结引起炉墙结厚, 而且它的膨胀 、脱落很容易出 现成块现象,从而引起铜冷却壁温度的剧烈波动. 这两种现象都对高炉操作有害, 稳定的高炉操作 必须要以高质量的炉料为前提 . (5)内型.平滑的内型对高炉顺行很重要, 而内型和冷却壁热面几何形状有很大的关系, 只 要是非突兀的铜冷却壁热面几何形状 , 在动态形 成渣铁壳后内型都能基本保持平滑 .带凸台的冷 却壁 被证 明是 不好的 设计 就有这 方面 的因 素[ 1-2] . · 1056 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2006 年第 11 期