沙钢5800m3高炉精准布料的分析及研究-1

沙钢5800m3高炉精准布料的分析及研究

刘建波赵华涛杜屏丸岛弘也

（沙钢（江苏）钢铁研究院，炼铁研究室，张家港，215625）

摘要：布料精准直接关系到高炉上部调剂，本文围绕设备、工艺等技术层面全面分析高炉布料的落点，对沙钢5800m3高炉布料方式进行总结，以提高布料的精确性。

关键词：布料矩阵重量旋转速度倾动速度精准

布料的精确性直接关系到高炉上部调剂，通过调整炉料在炉喉的分布，达到煤气流的合理分布，提高煤气利用率。沙钢5800m3高炉，是全国最大的高炉，对于原料质量和布料的精确性要求更高。本文从技术层面上对5800m3高炉布料方式进行分析和研究，用以提高布料的准确性。

1.影响精确布料的因素

1.1 转动速度

转动速度是布料溜槽沿圆周运动方向的角度，沿圆周运动方向转360°为一环，因此正转、反转转速相同且转速平稳直接影响布料环数的精确性，是在各环位上布料均匀的先决条件。

1.2倾动速度

倾角是布料溜槽仰俯角，快速精确的找到设定的角度，是保障布料落点准确，形成合理煤气流分布的重要因素。倾动速度精确到0.1°，对设备和工艺的要求非常高。

1.3原料条件

入炉原料重量的准确稳定，是保证布料圈数精确的重要基础之一；高炉生产要求原燃料粒度稳定、均匀。粒度变化，不仅影响炉内的煤气分布和透气性等，还影响布料稳定。如原燃料的粒度变化，导致同重量下体积变化，从而影响放料圈数。

1.4料流阀开度

料流阀用以控制炉料流量，是多环布料的关键设备之一。它的稳定性和精确性对料罐布料的精度影响重大。可以根据上一批料料罐料流阀开度值和实际布料圈数，修正出料流阀所需要的准确开度。

2.5800m3高炉无料钟布料落点的计算

沙钢5800m3高炉采用PW新型并罐无料钟炉顶。新型的并罐无料钟炉顶与传统的并罐无钟炉顶比较，下密封阀和料流调节阀采用模块化设计，不仅减轻了设备重量，而且更易于安装和检修、维护；两个称量罐上方采用液压摆动翻板溜槽，溜槽角度可调，这样可以调整炉料在料罐内的落点，减轻料罐内衬的磨损，延长料罐的寿命。布料溜槽传动采用加强型传动齿轮箱，齿轮箱采用工业净化水进行闭路循环冷却。

2.1 旋转溜槽的整体描述

图 1 旋转溜槽的结构

由图1可知道，炉料流过溜槽的长度l β随β角的变化而改变如公式（1）：

0tan l l e ββ=- （1）

l β——溜槽有效长度，即炉料通过溜槽的实际长度，m ；

0l ——溜槽长度，m ；

e ——溜槽倾动距，是溜槽倾动轴到溜槽底面的垂直距离，m ；

β ——布料溜槽角度，（指溜槽与水平面的夹角）； 由图可看出：

00/tan sin l h e l h βββ+=++ （2）

h ——料线的深度，m ；

0h ——炉料从溜槽末端到料面的垂直距离，m ，

2.1 炉料进入旋转溜槽的速度

炉料进入旋转溜槽沿溜槽方向的初速度0C 决定于心喉管的长度。

0c o s C β

= (3) 0C ——炉料进入溜槽沿溜槽方向的初速度，m/s ；

f h ——中心喉管顶端到炉料进入溜槽的落点之间的距离，m ；

g ——重力加速度，9.8m/s2； 2.2 炉料离开溜槽时的速度

炉料在溜槽上所受的力有：重力、惯性离心力、溜槽对炉料的反作用力、炉

料与溜槽间的摩擦力、惯性科氏力、还有因为溜槽旋转而产生的炉料与溜槽侧向的摩擦力和溜槽侧向对炉料的作用力。根据牛顿定律，可求的速度：

2

1)C = (4) ω——溜槽转速，圈/s ； μ——摩擦系数；

1C ——炉料离开溜槽时的速度，m/s ；

炉料在溜槽上运动，即在运动坐标系'''Ox y z 中运动，炉料各方向的分速度分

别为：

'

1c o s x C C β= (5)

'x C ——炉料在溜槽末端的'x 方向的分速度，m/s ；

'02cos y C l πωβ= (6)

'y C ——炉料在溜槽末端的'y 方向的分速度，m/s ；

'1sin z C C β= (7)

'z C ——炉料在溜槽末端的'z 方向的分速度，m/s ； 2.3 炉料落到料面时的速度

炉料离开溜槽后落入空区，除受重力的作用外，还受到上升的煤气的阻力的作用。料线深度为h,炉料离开溜槽到料面的时间为2t ,则炉料在Z 方向上的速度为： '2z z Q P

C C t m

-=+

(8) Q ——炉料的重力，N ； P ——上升煤气的阻力，N ；

2t ——炉料离开溜槽到料面的时间，s ；

炉料从溜槽末端到料面的路程为0h ,则： '2

0222z Q P h C t t m

-=+

(9) 2.4 炉料在X 、Y 方向上移动的距离并测定堆尖位置

炉料从溜槽末端落到料面，沿X 方向移动x L m,炉料下落的时间是2t ，则：

212c o s x x L C t C t β== (10)

x L ——炉料在X 方向移动的距离，m ； 可以得到

221cos tan }x mC L Q P ββ=- (11) m ——炉料的重量，Kg ；

同理，可以得到：

210cos 2tan }y mC L l Q P βπωβ=- （12）

炉料在XY 平面上的分布，是以z 轴为中心，以n 为半径的一个圆周,如图

2

图2 炉料在XY 平面的分布

得到

n = (13)

n ——炉料的堆尖距高炉中心线的距离，m ；

3. 结果与分析

5800m3 高炉的旋转溜槽的几何尺寸

溜槽角度θ 15°

0l

4.388m

ω

0.13 e

1.056m