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高炉出铁沟作为高炉生产的一部分,是铁水从炉内经铁口流向铁水罐的必要通道,因此出铁沟的使用寿命直接关系到高炉生产能否正常有序的进行。出铁沟沟衬损坏的原因有很多,其中主要包括沟衬的材质和铁水对铁沟的冲刷。 本文以鞍钢10号高炉出铁沟为原型,建立了1/20有机玻璃模型,用水模拟铁水对铁沟的冲击和铁水在铁沟内的流动状态。在模拟实验中,根据现代高炉出铁沟类型,通过调整铁沟坡度,分别对贮铁式、半贮铁式和非贮铁式铁沟进行水模实验,比较不同出铁沟的不同特点。 通过铁沟内残留铁水量的替换时间研究,得出了出铁过程中不同坡度铁沟内残留铁水的替换时间,坡度愈小,替换时间愈长,铁沟的温度变化愈小,因温度变化对铁沟的损坏愈小。 测量了出铁过程中铁水在铁沟上的落点和范围,并对铁沟底部的垂直冲击速度进行了计算,得出不同类型铁沟被铁水冲击的情况,分析了铁沟内铁水的循环流对铁沟内衬的冲刷作用。 通过对铁沟内铁水停留时间分布曲线的测定和计算,分析了铁沟内铁水流动规律,即铁沟内存在活塞流区、死区和循环流区,并计算得出了这些区域各自所占的体积分数,并与观测到的现象进行对比分析。