高炉无料钟炉顶布料轨迹的计算

D0I:10.13374/j.issnl(001053x.1980.03.009 北京钢铁学院学报 1980年第3期 高炉无料钟炉顶布料轨迹的计算 冶金机械教研室严允进 摘 要 本文简要說明无料钟炉顶布料轨迹的计算步骤，根据散 体力学和理论力学的方法给出各个阶段的计算公式。 前 言 无料钟炉顶布料时，原料从料仓放料闸门放出，经过集中漏斗和中心喉管，落到旋转溜 槽上，然后由旋转溜槽布入炉内。 为了计算布料轨迹，必须从放料闸门开始，逐步算出各转折点的速度（图1），然后求 出炉料离开溜槽后的轨迹。在整个计算中，最复杂的是原料在旋转溜槽内的运动，另文〔1) 单独进行计算，这里着重说明整个系统的计算步骤和求得溜槽在不同倾角下的布料轨迹。 一、原物从节流閥閘门放出的速度 原料从料仓节流阀扇形闸门放出时的速度可以采用存仓装置的经验公式〔2)计算： V。=入sin av3.2gR。 (1) 式中 V。一原料通过排料口最窄断面时的速度，米/秒 入一散体物料的流动系数，0.4~0.8， a:一排料口中心线与水平线的夹角（图1）， g一重力加速度，9.81米/秒2， R。一排料口的水力半径，米。 水力半径由下式计算： F R。=L (2) 式中一排料口的面积，米2， L一排料口的周边长度，米。 在运川上述经验公式时，值得注意的是流动系数入。由于各种散体物料的流动系数变化 范围较人，影响因素较多，计算不易准确。一般说来，对于干态原料，球团矿的流动性能最 好，可以取较大的流动系数，如入=0.8左右。烧结矿和干态块矿次之，入=0.6左右。焦炭 71

北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 第 期 高 炉 无 料 钟 炉 顶 布 料 轨 迹 的 计 算 冶金机械教研 室 严 允进 摘 要 本文 简要 貌 明无 料钟炉谭 布料轨迹 的计算 步探 ， 根据散 体力学和 理 论 力学的方法给 出各 个阶段 的计算公 式 。 前 、 口 目户 价 无 料钟炉顶 布料 时 ， 原料从料 仓放料闸门放 出 ， 经 过 集中漏 斗和 中心喉 管 ， 落到旋转溜 槽 上 ， 然后 由旋 转溜槽布入炉内 。 为了计 算布 料轨迹 ， 必须 从放料闸 门开 始 ， 逐步算出 各转折点的逮度 图 ， 然后求 出炉料 离开溜槽 后 的轨迹 。 在 整个计 算中 ， 最 复杂 的是原 料在旋 转溜槽 内的运动 ， 另文 〔 〕 单独进 行计 算 ， 这 里 着重说 明整个系统 的计 算步骤和 求得 溜槽在不 同倾角下 的布料轨迹 。 一 、 原 物从 节流 阴闹门放 出的速度 原料从料仓节 流 阀扇形 闸门放 出时 的速度可 以采 用存 仓装置的经验 公 式 〔幻计 算 。 入。 侧 了乏班丁 式 中 。 — 原料通过排料 口 最窄断 面时 的速度 ， 米 秒， 入— 散体物料的流动 系数 ， 。 ， — 排料 口 中心线 与水 平线 的夹 角 图 ， — 重 力加速度 ， 米 秒 “ ， “ — 排料 口 的水力半径 ， 米 。 水力半径 由下式计 算 式中 — 排料 口 的面 积 ， 米 ，， — 排料 口 的周 边长度 ， 米 。 在运 用上述经 验 公式时 ， 值得 注 意的是 流 动系数 入 。 由于 各种 散体物料的 流动 系数变化 范 围较 大 ， 影 响因素较多 ， 计 算不 易准确 。 一 般说 来 ， 对 于干态 原料 ， 球团矿的流动性能最 好 ， 可 以 取 较大 的 流动 系数 ， 如 入 左右 。 烧 结矿和 干态 块矿次之 ， 入二 左右 。 焦炭 DOI ：10．13374／j ．issn1001—053x．1980．03．009

的流动系数较小，入=0.4~0.5左右。对于湿态具有粘泥的天然矿，流动系数显著降低，并 且不易取得准确。此外，料仓放料口的尺寸大小对流动系数也有影响。例如15到110的模 型，入值应取较小值，大致为上述数值的70%左右。最可靠的方法是计算出的数值经过投产 试生产时测定后再加以修正。 料仓 巢中漏斗 中心喉管 布料溜槽 图1溜槽布料轨迹计算总图 二、原科在中心喉管入口处的速度 原料从放料闸门排出后，沿集中漏斗的倾斜面滑行至中心喉管入口处中点时的速度为： Vo=v2g1(sin a:-ficosa:)+V, (3) 式中 V。一原料滑行至中心喉管入口处中点时的速度，米/秒， 1一原料滑行长度，图1中A、B两点之间的距离，米多 α2一原料滑动方向与水平面的夹角， 「，一原料与集中漏斗内壁之间的摩擦系数。 原料进入中心喉管入口垂直向下的速度Vc为： Vc=VoBina2 (4) 三、原料落到布料溜槽上的速度 原料进入中心喉管后，按自由落体落到溜槽底面，这时的速度V:为… 72

的流动系数较小 ， 入二 。 。 左右 。 对于湿态具有粘泥的天 然矿 ， 流动系数显著降低 ， 并 且不 易取得 准确 。 此外 ， 料 仓放料 口 的尺 寸大小对流动 系数也有影响 。 例如 到 的模 型 ， 入值应 取 较小值 ， 大致 为上述数值的 左右 。 最可靠的方法是计算出的数值经 过 投产 试生产时 测定后 再加 以修正 。 图 溜 槽布 料轨迹 计算 总图 二 、 原 料在 中心 喉 管入 口 处 的速 度 原料从放料 闸门排 出后 ， 沿集中漏 斗的倾斜 面滑行至 中心喉 管入 口 处中点时 的 速度为 。 侧而 而 一 ， 万 式 中 。 — 原料滑 行至 中心喉 管入 口 处中点时 的速度 ， 米 秒 — 原料滑 行长度 ， 图 中 、 两 点之 间的 距 离 ， 米 ， — 原 料滑 动方 向与水平 面的夹 角， — 原 料 与集中漏斗 内壁之 间的摩擦 系数 。 原料进 入 中心 喉 管入 口 垂 直 向下 的速度 。 为 。 。 颐 三 、 原 料 落 到布料 溜槽 上 的速度 原料进入 中心喉 管 后 ， 按 自由落体落到溜槽底面 ， 这时 的速 度 为 二

V。=5/Ve2+2gh (5) 式中 ξ一考虑到喉管内壁对原料落下时的阻力系数，0.7~1 h-一中心喉管入口至溜槽底面碰撞点的高度，米。 由图1知，h为： h=hi+sina (6) 式中 1一中心喉管入口到溜槽驱动轴之间的高度，米影 。 a一溜槽驱动轴回转中心垂直于溜槽底面的距离，米， α一溜槽底面与高炉中心线之间的夹角，即溜槽倾角。 原料沿溜槽方向滑动的初速度V。为 V。=Va cos a (7) 四、原料离开溜槽后的运动軌迹 由(7)式求得初速度V。后，根据文献〔1)求得原料离开溜槽时的相对速度V,和偏心角 0。然后求原料离开溜槽后的轨迹。为此，设xoy座标如图2示。 01 d● 9 图2原料离开溜槽后的轨迹计算图 原料在炉喉空间降落时，煤气阻力只有重力的千分之几，可以忽略不计。因此，原料的 运动轨迹可以用抛射体方程计算： gx 2 y=xctga+2V,isina (8) 利用上式求得x和y的轨迹后，再转换成x:o,y:座标，因此有 X 1=X +xo (9) y i=y yo 73

。 二 七侧 万户下而 目 式中 七— 考虑 到喉管 内壁对 原料落下 时 的 阻力系数 ， 。 ， — 中心喉 管 入 口 至 溜槽底两碰撞点的高度 ， 米 。 由图 知 ， 为 十 一 。 二‘ 式中 — 中心喉 管入 口 到溜槽驱 动轴之 间的高度 ， 米， — 溜槽驱 动 轴 回转中心 垂 直 于溜槽 底面的距 离 ， 米， — 溜槽 底面 与高炉中心线 之 间的夹 角 ， 即 溜槽 倾 角 。 原 料 沿 溜槽方 向滑 动 的初速度 。 为 。 四 、 原料离 开 溜槽 后的运 动 轨迹 由 式 求得 初速度 。 后 ， 根 据文 献 〕求得原料 离开溜槽时 的 相对速 度 和偏 心 角 。 然后 求原料 离开溜 槽 后 的轨迹 。 为此 ， 设 座标如 图 示 。 图 原 料 离开 溜 槽后 的软迹 计算 图 原料在 炉喉 空 间降落时 ， 煤 气 阻力只 有重 力的千 分之 几 ， 可 以 忽 略不计 。 因此 ， 原料 的 运 动轨迹 可 以 用抛射 体方 程计算 ， “ 日 利用 式 求得 和 的轨迹 后 ， 再 转换 成 。 ，座 标 ， 因此有 一

式中x,和y。是xoy座标原点o在x1o1y1座标系内的座标(x,y)。 为了求出x。和yo,先计算O点在溜槽端面上的投影位置e和f(图2)， e=d cosa =r(1-cos0)cosa (10) f=d sina=r(1-cos0)sina 式中 日一原料离开溜槽端面时的偏心角影 a一溜槽倾角影 r一半园形溜槽的半径，米。 因此有： xo=(L-a.ctga)sina +e=(L-a.ctga)sina +r(1-cog0)cosa (11) yo=asin a Lcosa-f=asin a+Lcosa-r(1-cos0)sina 式中符号见图2。 利用上述各式，可以算出溜槽在各种布料倾角下的布料轨迹，然后画出轨迹图（图3）。 根据料线高度，画出各条轨迹和料线的交点，就可以了解溜槽不同倾角下在炉喉料面上的布 料位置。 图3布料轨迹曲线与料面的交点位置 参考文献 〔1)严允进：高炉无料钟炉顶布料溜槽内物料的运动，本刊63页。 〔2)An中epon K.B.ByHKepHhe ycTaHoBkn,1955,32。 74

式中 。 和 。 是 座标原点 。 在 座 标系内的座 标 。 ， 。 。 为了求出 。 和 。 ， 先计 算 点在溜槽端面上的投影位置 和 图 日 一 。 日 加 一 。 。 声了 ，又 、 、、 式 中 — 原料 离开溜槽端面时 的偏 心 角， — 溜槽倾角， — 半园形溜槽 的半径 ， 米 。 因此有 一 助 二 一 苗 一 帕 帕 。 苗 一 二 日 一 一 仙几 沙 厂 式 中符号见图 。 利用上述 各式 ， 可 以 算出溜槽在 各种布料倾角下 的布料轨迹 ， 然后画 出轨迹 图 图 。 根据料线 高度 ， 画 出各条轨迹 和料线 的交点 ， 就 可以 了解 溜槽不 同倾 角下在 炉喉料面上 的布 料 位置 。 图 布 料轨 迹 曲线与料面 的 交 点位置 参考文 献 〔幻 严 允进 高炉无 料钟炉 顶布料 溜槽 内物料 的运 动 ， 本刊 页 。 〔幻 。 中 二 ‘ 。 ， 三，