高炉装料制度是四套日常操作制度之一。高炉装料制度直接影响着炉料在炉喉内的初始分布。炉料的初始分布决定着高炉上部块状带的透气性、煤气流分布、气-固两相的化学反应,而块状带的透气性和化学反应是影响煤气利用率、铁水质量和产量、高炉顺行和稳定的主要因素。因此通过高炉布料的主要规律,建立起高炉装料制度和炉料初始分布之间关系的模型是有很强的现实意义。本文针对无料钟串罐式高炉装料系统,利用无料钟高炉布料经验,结合物理运动学知识、数学知识、高炉工艺知识以及计算机技术,建立了无料钟高炉布料数学模型,并针对一座无料钟2500 m3级高炉的装料系统和高炉上部,建立起一个1/15的缩小物理模型,就数学模型中的主料流轨迹进行了验证。论文的主要研究内容包括以下几部分:(1)首先提出了课题的学术背景及意义,阐明了高炉布料模型对高炉生产的重要意义,对相关领域的国内外研究现状以及发展趋势做了综述,并指出了本文的主要研究内容和创新点。(2)详细地介绍了炉顶设备发展的历程和无料钟高炉布料方式的多样性,对无料钟炉顶布料的过程进行了系统的解析,分析了影响无料钟布料各方面的因素。(3)从炉料离开料罐后的行径建立模型,分别建立了节流阀与料流速度的模型、炉料在溜槽上的运动模型、料流轨迹模型、料面形状模型、料面下降对料面形状的修正模型、混合层对料面形状的修正模型和矿焦比预测模型等七个数学模型,并针对一座串罐式2500 m3级高炉的一套具体装料制度进行了仿真,不但可以得到每个溜槽倾角下的料面形状和整个炉喉半径上的炉面形状,而且可以得到径向上的矿焦比。(4)针对一座串罐式2500 m3级高炉的装料系统和高炉上部,建立起一个1/15的缩小物理模型。首先是对所选用的原料粒度问题进行了研究,然后测量了所选用原料的相关物理性质,最后对数学模型中的料流轨迹进行了验证。实验有利地说明了所建数学模型中料流轨迹模型的正确性。(5)最后对本课题所做的工作进行了系统总结,并根据当前的研究状况对高炉布料模型的进一步研究的前景做了展望。