。910· 北京科技大学学报 第31卷 2.0 死料堆刚好保持浮起状态的最小死铁层深度的计算 1.6 h-0.78H+0.45 公式.通过实际数据验证，结果表明公式可靠 12 (2)利用获取的实际数据对某高炉保持死料柱 一直浮起的死铁层深度进行了计算，得出该高炉的 0.8 最小死铁层深度为091m.表明该高炉设计死铁层 0.4 深度(0.304m)太浅.初期阶段死料柱沉坐炉底：后 0.5 1.0 1.51.652.0 期炉底被侵蚀。死铁层加深，死料柱开始浮起 液面高度，H/m (3)采用推导出的两个公式（式(12）和式(16)) 图5死料柱浮起高度与炉渣液面的关系 得出的计算结果基本相同，而且一般条件下的计算 Fig.5 Relat ion betw een deadman floating height and liquid slag sur 公式有更加广泛的使用价值：从该高炉解剖数据可 face 以推算出炉役后期保证死料柱一直浮起的最小死铁 0.45m,相当于图4(a)的情形：铁口以上的渣铁全 层深度约为0.95m,虽然与炉役后期的理论计算值 部排出，死料柱浮起0.45m.根据前面讨论的炉役 (0.89m)有6.3%的误差，但依然可以说明该计算 后期料柱状态，如果打开铁口排放掉全部的炉渣 方法是有效、可靠的. (0.9m深)，死料柱浸入铁水的深度会加深至0.95 (4)死料柱浮起高度与炉渣液面高度为线性关 m.此时炉缸死铁层为1.35m,死料柱会浮起0.40 系，不同的高炉其斜率基本相同，但根据高炉参数不 m;如果使用估算最小死铁层公式(12)计算，死料柱 同，直线上移或者下移.如果知道了炉渣液面在高 浸泡在铁水中的深度应该为0.89m,估算的浮起高 炉治炼过程中的变化，就可以利用式(16)推算出死 度为0.46m,与式(16)的计算结果基本一致. 料柱随着时间变化在炉内运动的情况，这必将为高 (3)式(16)比式(12)的实用性更广，不仅可以 炉操作提供理论指导. 用来计算一般情形下的料柱浮起程度（但计算的浮 起值小于等于0时，表示料柱沉坐炉底)，而且还可 参考文献 以替代式(12)来估算最小死铁层深度，判断死料柱 【刂Zhao M G.Study n Physical and Numerical Simulationo时 的沉坐、浮起状态. Flow and Heat Transfer in Blast Furnace Hearth and Bottom (4)式(16)表明死料柱浮起高度与炉渣液面高 Dissertation].Beijing:Uriversity of Science and Technology Beijing.2006:54 度为线性关系，不同的高炉其斜率基本相同，但根据 (赵民革.高炉炉红炉底流动及传热物理与数值模拟研究学 高炉参数不同，直线上移或者下移（图6）：若死铁层 位论刘.北京：北京科技大学，2006.54) 深度过浅，液面上升时，料柱一直沉坐，浮起高度为 [2 Zhao M G.Sun T L.Cheng S S et al.Numerical simulation of 0(图6中情形(3)，当液面足够高时开始浮起.但 fluid flow in blast furnace hearth.J fron Steel Res Int,2005.12 是，炉渣液面高度在一个出铁周期内上升有限，而且 (6):5 最高不能超过风口，所以对于某些高炉来说死料柱 [3 Standish N.Campebell P J.Analysis of liquid flow in blast fur nace hearths.Trans ISI,1984.24:709 有可能在整个治炼过程中一直沉坐炉底， 4 Kurita K.A stuly of wear profile of blast furnace hearth affected 2.0 by fhid flow ad heat transfer /Proceedings of the Ist Interna- 浮起(1) timnal Congress of Science and Techmology of Iron-making. 1.6 刚好浮起 Sendai:ISIJ.1994:284 1.2 ◆(2) [5 Dash S K.Jha D N.AjmaniS K.Optimization of taphole argle 0.8 to minimize flow induced wall shear stress on the hearth.Iron 沉坐3) making Steelmaking.2004 31(3):207 [6 SilvaS N.Vernill F.Justus S M.Wear mechanism for blast fur 0.5 10 1.5 2.0 nace hearth refractory lining.Ironmaking Steelmaking,2005, 液面高度.Hm 32(6):459 [n Blast Furnace Phenomeron and Modeling.The Iron and Steel 图6不同高炉的死料柱浮起高度 Institute of Japun 1987:395 Fig 6 Deadman fbating height of different BFs I8 Zhu Y X.Calculation m ethod of blast furnace salamander depth. 3结论 Iron making,2005.24(2):21 (朱远星.关于高炉死铁层深度的计算方法.炼铁2005,24 (1)根据死料柱受力分析，得出了保证出铁后 (2):21)图 5 死料柱浮起高度与炉渣液面的关系 Fig.5 Relation betw een deadman floating hei gh t and liquid slag sur￾face 0.45 m , 相当于图 4(a)的情形:铁口以上的渣铁全 部排出,死料柱浮起 0.45 m .根据前面讨论的炉役 后期料柱状态 , 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 ,死料柱会浮起 0.40 m ;如果使用估算最小死铁层公式(12)计算 ,死料柱 浸泡在铁水中的深度应该为 0.89 m , 估算的浮起高 度为 0.46 m ,与式(16)的计算结果基本一致 . (3)式(16)比式(12)的实用性更广 , 不仅可以 用来计算一般情形下的料柱浮起程度(但计算的浮 起值小于等于 0 时 ,表示料柱沉坐炉底), 而且还可 以替代式(12)来估算最小死铁层深度, 判断死料柱 的沉坐、浮起状态. (4)式(16)表明死料柱浮起高度与炉渣液面高 度为线性关系, 不同的高炉其斜率基本相同, 但根据 高炉参数不同, 直线上移或者下移(图 6);若死铁层 深度过浅 ,液面上升时 , 料柱一直沉坐, 浮起高度为 0(图 6 中情形(3)),当液面足够高时开始浮起.但 是,炉渣液面高度在一个出铁周期内上升有限 ,而且 最高不能超过风口, 所以对于某些高炉来说, 死料柱 有可能在整个冶炼过程中一直沉坐炉底 . 图 6 不同高炉的死料柱浮起高度 Fig.6 Deadman floating height of different BFs 3 结论 (1)根据死料柱受力分析, 得出了保证出铁后 死料堆刚好保持浮起状态的最小死铁层深度的计算 公式.通过实际数据验证 ,结果表明公式可靠 . (2)利用获取的实际数据对某高炉保持死料柱 一直浮起的死铁层深度进行了计算, 得出该高炉的 最小死铁层深度为 0.91 m .表明该高炉设计死铁层 深度(0.304 m)太浅, 初期阶段死料柱沉坐炉底;后 期炉底被侵蚀,死铁层加深 ,死料柱开始浮起. (3)采用推导出的两个公式(式(12)和式(16)) 得出的计算结果基本相同 ,而且一般条件下的计算 公式有更加广泛的使用价值 ;从该高炉解剖数据可 以推算出炉役后期保证死料柱一直浮起的最小死铁 层深度约为 0.95 m ,虽然与炉役后期的理论计算值 (0.89 m)有 6.3 %的误差 , 但依然可以说明该计算 方法是有效 、可靠的. (4)死料柱浮起高度与炉渣液面高度为线性关 系 ,不同的高炉其斜率基本相同 ,但根据高炉参数不 同 ,直线上移或者下移.如果知道了炉渣液面在高 炉冶炼过程中的变化 ,就可以利用式(16)推算出死 料柱随着时间变化在炉内运动的情况, 这必将为高 炉操作提供理论指导. 参 考 文 献 [ 1] Zhao M G .S tu dy on Physical and Nu merical S im ulation of F low and Heat Tra nsfer in Blast Furnace Hearth and Bottom [ Dissert ation] .Beijing :Uni versit y of Science and Technology Beijing , 2006:54 (赵民革.高炉炉缸炉底流动及传热物理与数值模拟研究[ 学 位论文] .北京:北京科技大学, 2006:54) [ 2] Zhao M G , S un T L , Cheng S S , et al.Numerical simulation of fluid flow in blast furnace hearth.J Iron S teel Res Int , 2005 , 12 (6):5 [ 3] St andish N , Campebell P J.Analysis of liquid flow in blast fur￾nace hearths.Trans IS IJ , 1984 , 24:709 [ 4] Kurit a K .A study of w ear profile of blast furnace hearth affected by fluid flow and heat transf er ∥Proceedings of the 1st Interna￾tiona l Congress of S cience and Technology of Iron-making . Sendai:ISIJ, 1994:284 [ 5] Dash S K , Jha D N, Ajmani S K.Optimization of taphole angle to minimize flow induced w all shear stress on the hearth.Iron￾making S teelmaking , 2004 , 31(3):207 [ 6] Silva S N , Vernilli F, Justus S M .Wear mechanism for blast fur￾nace hearth refractory lining .Ironmaking St eelmaking , 2005 , 32(6):459 [ 7] Blast F urnace Phenomenon an d Modeling.The Iron and S teel Institute of Japan , 1987:395 [ 8] Zhu Y X .Calculation m ethod of blast furnace salamander depth. Iron making , 2005 , 24(2):21 (朱远星.关于高炉死铁层深度的计算方法.炼铁, 2005 , 24 (2):21) · 910 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷