烧结布料和烧结燃烧行为是烧结工序中两个重要的环节,通过烧结布料,使料层沿着厚度方向上呈现出小颗粒的质量分数逐渐减小而大颗粒的质量分数逐渐增加的趋势,有利于提高整个烧结过程中料层的透气性,避免因温度分布不均匀而导致上部欠烧,下部过烧的现象。焦炭的燃烧是整个烧结过程主要热量来源,通过模拟研究烧结燃烧过程,了解整个烧结过程的温度分布,弥补了实际生产过程中因烧结台车“黑箱”特点而不知其内部温度分布的缺陷,本文的研究内容及结果以上两部分为主。第一部分,以首钢2号烧结机为研究对象,建立九辊烧结布料模型,定义偏析程度(SD)和偏析方向(ST)来表征三元颗粒的粒径偏析行为,主要的结论有:(1)监测四个区域内三种粒径颗粒的质量分数随时间的变化,其质量分数经过前期的波动后会达到一个稳定的数值,且四个区域内三元颗粒的质量分数与实际生产中所测得结果基本吻合。(2)基准案例中料层顶层部的SD较初始状态大0.147,中间层和底层的SD基本与初始状态相差不大。ST的结果表明大粒径的颗粒主要分布下部料层中,小粒径的颗粒主要分布上部料层中,中颗粒则均匀分布,大颗粒和小颗粒ST值最大分别可达0.347和0.178,主要是由颗粒离开1号辊后大、中、小颗粒的水平速度值依次减小造成,大颗粒比小颗粒的水平速度大0.3m/s左右,而垂直方向上的三种颗粒的速度则均在-1.7m/s左右。(3)随着布料九辊转速增加,料层顶层和底层的SD呈现出相反的变化趋势,顶层SD值分别减小到0.295,底层增加到0.256;而中间层的变化则不是很明显。三种颗粒的ST在顶层和底层中呈相反的变化趋势,大颗粒的偏析程度在顶层得到改善,ST值由-0.175增加到-0.121,在底层中ST值则增大到0.238,小颗粒在顶层中ST值减小了0.054,在底层中则在0左右波动。(4)随着颗粒与墙的摩擦系数增加,料层顶层和底层的SD受影响最为明显,前者随着摩擦系数的增大而减小,最小值为0.116;后者则相反,最大值可达0.473;中间两层的SD也表现出增大的变化趋势。ST的结果表明随着摩擦系数的增大,各层中的大颗粒的质量分数均增大,而小颗粒则逐渐变小,且上下层的大小颗粒的质量分数差也随之增大,ST差值最大可达0.732。第二部分,以实验室烧结杯为研究对象,建立了一维的烧结模型,通过流体力学软件Fluent软件模拟了整个烧结过程中的燃烧过程,主要的结论有:(1)料层的温度在水平方向上均匀分布,在垂直方向上料层的最高温度随着时间的延长而逐渐的升高,最大可达1621K,大于1373K区域厚度增加到8cm左右。同一深度处料层的温度随着时间先增大后减小,高温区域持续之间增加。烧结台车断面的温度分布云图明显地分为烧结完成区,燃烧区和未反应区三个区域。通过与实验所测得的结果进行对比,模拟与实验所得的结果基本上吻合。(2)随着配碳量的增加,整个料层温度随之增加,当配碳量为3.5%时,料层的极值温度可达1707K,且温度分布云图的高温区域的时间也随之增加;随着点火温度升高,上部料层的温度受影响较大,而下部料层的温度较小,温度分布云图基本上保持不变;随着料层的孔隙率的增加,整个料层的极值温度增加,最高可达1801K,但高温持续时间缩短,整个燃烧过程缩短。(3)厚料层烧结模拟结果表明料层的极值温度增加到1697K,烧结时间延长,相对的生产效率提高了13.08%。将模型上部变宽,整个料层温度在水平方向上呈现出中间低两边高的特点。将模型上部变为不同角度的梯形,随着梯形角增大,边缘极值温度逐渐变大,且达到极值温度的时间逐渐延长;中心处达到极值温度的时间缩短,极值温度降低,边缘达到极值温度的时间延长,温度升高,中心温度与边界温度的差不断的变大。