现代大型高炉布料理论与操作

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本书以作者二十多年对高炉布料过程炉料运动及分布规律机理研究、试验研究和开炉检测为基础，系统分析了现代大型高炉串罐式和并罐式无钟炉顶高炉装布料特点，对无钟炉顶设备和工艺进行了较为详细的研究，旨在更为清晰、准确及完整地解析现代大型高炉装布料规律，从而为现代大型高炉精准智能控制装布料操作提供基础。

本书对高炉操作制度之一的布料制度进行了系统性研究，分析了冶金炉料的一些基础性能参数，介绍了无钟炉顶布料的发展历程、装备概况以及布料方式等。在布料规律方面，对布料过程建立了三维综合数学模型，并运用数值仿真技术分析了布料设备参数和高炉操作参数对布料过程的影响，并对布料批重影响进行了理论分析。另外，本书结合国内诸多高炉开炉布料测试结果，对无钟炉顶布料过程的检测进行了研究。

目录

1 布料基础知识

1.1 颗粒的有关物理参数

1.2 高炉原料简介

1.3 我国部分大高炉焦炭指标

1.4 国内外无钟炉顶设备的发展状况

1.5 无钟炉顶高炉布料设备的组成

1.6 无钟炉顶布料设备的优缺点

1.7 无钟炉顶布料操作方式

1.8 布料的重要性

1.9 小结

2 炉缸活跃性及圆周工作均匀性

2.1 风速对燃烧带深度（炉缸中心活跃性）的影响

2.2 炉缸直径对燃烧带深度（炉缸中心活跃性）的影响

2.3 风口大小对软熔带（高炉圆周均匀性）的影响

2.4 风口倾斜角度对燃烧带深度的影响

2.5 风口长度对燃烧带深度的影响

2.6 死焦堆温度的影响因素

2.7 高炉炉缸煤气流分布

2.8 高炉局部悬料、管道及崩料机理

2.9 料柱压差的影响因素

2.10 大型高炉软熔带形状讨论

2.11 高炉料面形状的讨论

2.12 高炉布料模式

2.13 原料冶金性能对透气透液性的影响

2.14 小结

3 无钟高炉布料过程炉料运动数学模型

3.1 节流阀处炉料流速数学模型

3.2 节流阀至溜槽间炉料颗粒运动数学模型

3.3 多环布料过程溜槽内炉料运动数学模型

3.4 炉顶空区内炉料运动数学模型

3.5 料面上炉料落点分布及瞬时流量数学模型

3.6 料面形状数学模型

3.7 数学模型试验验证

3.8 高炉布料过程炉料运动预测系统开发

3.9 小结

4 无钟炉顶设备结构及操作参数对炉料运动的影响

4.1 无钟炉顶形式对布料过程的影响

4.2 中心喉管内径对并罐式高炉布料过程的影响

4.3 溜槽悬挂点高度对布料过程的影响

4.4 溜槽倾动距对布料过程的影响

4.5 溜槽长度对布料过程的影响

4.6 溜槽截面形状对布料过程的影响

4.7 不同种类炉料布料过程运动及分布规律

4.8 “倒罐”模式对并罐式高炉布料过程的影响

4.9 节流阀开度对并罐式高炉布料过程的影响

4.10 溜槽倾角对布料过程的影响

4.11 溜槽转速对布料过程的影响

4.12 溜槽旋转方向对并罐式高炉布料过程的影响

4.13 料线高度对炉料分布的影响

4.14 炉顶煤气流速对布料过程的影响

4.15 小结

5 无钟炉顶布料批重的研究

5.1 批重计算数学方程

5.2 炉料临界批重与平台宽度的关系

5.3 焦炭批重特征数

5.4 矿石批重特征数（二次料面炉料堆角小于原始料面炉料堆角）

5.5 炉料堆角的试验验证

5.6 现代大型高炉布料批重的调整

5.7 小结

6 料层透气性影响研究

6.1 布料制度对块状带透气性的影响

6.2 高炉分级布料制度及炉顶设备选择

6.3 单粒级炉料分布及透气性研究

6.4 多粒级炉料分布及透气性研究

6.5 无钟布料协同性理论

6.6 小结

7 炉顶设备结构对料面炉料分布的影响离散元仿真

7.1 并罐式高炉无钟炉顶受料斗设备

7.2 并罐式高炉无钟炉顶料罐

7.3 皮带夹角对料面炉料分布的影响

7.4 料罐结构和换向溜槽倾角对料面炉料分布的影响

7.5 中心喉管直径对料面炉料分布的影响

7.6 溜槽结构对料面炉料分布的影响

7.7 插入件对料罐和炉喉内炉料分布的影响

7.8 小结

8 装布料过程炉料运动及偏析研究

8.1 并罐式高炉装料过程炉料运动及偏析分布研究

8.2 串罐式高炉装料过程炉料颗粒运动及偏析分布研究

8.3 小结

9 大比例球团布料过程离散元仿真

9.1 计算条件

9.2 计算结果及讨论

9.3 球团矿比例对综合炉料冶金性能的影响

9.4 小结

10 1∶1并罐无钟炉顶高炉布料试验测试

10.1 试验目的

10.2 试验意义

10.3 试验内容

10.4 试验装置

10.5 试验方法

10.6 试验结果及分析

10.7 小结

11 高炉布料对煤气流分布的影响

11.1 CFD在高炉的应用

11.2 高炉煤气流模型

11.3 布料参数对煤气流分布影响研究

11.4 炉顶实际煤气流分布对空区内颗粒运动轨迹的影响

11.5 小结

12 高炉炉料非稳态运动过程数学模型

12.1 高炉炉料运动一维非线性数学模型建立

12.2 方程的归一化及6个准数的导出

12.3 与前人工作的比较

12.4 临界煤气流速度及临界压力

12.5 数学模型的数值模拟及结果分析

12.6 小结

13 基于图像的矿石粒度测量技术研究

13.1 图像预处理算法

13.2 图像分割

13.3 矿石参数计算

13.4 硬件系统与软件设计

13.5 小结

14 高炉三维料面重建

14.1 料流轨迹和料面测量理论基础

14.2 料流轨迹模型验证

14.3 料面形状模型检测

14.4 高炉布料溜槽倾角的测量

14.5 小结

15 高炉智能监测与诊断系统简介

15.1 皮带机原燃料粒级实时分析系统

15.2 高炉布料过程炉料运动预测系统

15.3 高炉红外炉顶成像在线监测系统

15.4 高炉风口燃烧带温度场智能监测与诊断系统

15.5 高炉冷却壁热流强度智能监测与诊断系统

15.6 高炉冷却壁挂渣状态智能监测与诊断系统

15.7 高炉炉缸炉底工作状态智能监测与诊断系统

15.8 高炉铁水连续测温在线监测系统

15.9 小结

参考文献