铁钢界面铁水转运过程温降研究

作     者：安洪宝 

作者单位：内蒙古科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵增武;黄军

授予年度：2022年

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

主      题：铁钢界面 鱼雷罐 铁水包 温降预测 数值模拟 

摘      要：鱼雷罐与铁水包转运铁水是连接高炉与转炉的重要工序,两种容器转运过程中铁水的温降将直接影响后续工作的进行。如果能够预测鱼雷罐与铁水包内铁水的温降规律,建立铁水温降预测模型,优化转运过程的调度工作,将会大大降低能源的消耗。铁钢界面铁水转运过程中,存在较多影响铁水温降的因素,因此本文从鱼雷罐和铁水包散热角度建立起环境、容器、转运时长等多因素对铁水温度的影响,进而获取铁水温降预测模型。本研究考虑到鱼雷罐和铁水包运输时间较长,容器的热周转过程对铁水温降有较大影响,通过APDL法建立一维的鱼雷罐与铁水包耐火材料散热模型,获取铁水在不同时长、不同容器热周转条件、不同容器间的定量散热数据,通过热平衡的思想考虑其他因素对铁水传热的影响,获取铁水转运过程中的铁水温降。根据现场生产条件,鱼雷罐考虑了空罐时间、重罐时间、铁水初始温度、鱼雷罐周转次数以及环境温度等因素,铁水包考虑了空包时间、重包时间以及铁水包周转次数等因素,模拟工况超过了3500种。然后通过控制变量的方法研究了各个因素对温降的影响规律以及影响的大小,找出各个变量与温降的关系,最终确定铁水温降预测模型的方程形式,利用编程方程形式对数据进行多因素拟合,得出铁水温降预测模型。研究结果表明,鱼雷罐铁水温降主要与空罐时间、重罐时间、铁水初始温度以及鱼雷罐周转次数有关,其中重罐时间对铁水温降影响最大,其次是空罐时间,铁水初始温度和鱼雷罐周转次数的影响相对较弱,环境温度对鱼雷罐铁水温降的影响较小。重罐时间每增大1小时,温降会增大21℃左右;空罐时间每增大1小时,温降会增大11℃左右;铁水初始温度每增大100℃,重罐过程中铁水温降会增大5.7℃左右。铁水包铁水温降主要与空包时间、重包时间以及铁水包周转次数有关,其中重包时间对铁水温降影响最大,其次是空包时间、铁水包周转次数。其中空包时间每增大1分钟,铁水温降增大0.4℃左右,重包时间每增大1分钟,铁水温降增大0.6℃左右。通过铁水转运过程铁水温降研究,获知铁水转运过程中的关键环节,可以开展有针对性的保温提升措施;获取的铁水温降预测模型,对铁钢界面能效提升、合理提高铁水转运效率具有重要的意义。