高压底吹条件下钢液流动模拟研究

高压底吹条件下钢液流动运动行为复杂,采用数值模拟分析了压力、底吹流量、底吹位置及钢液面高度对熔池内钢液流动的影响。模拟结果表明:高压条件下,随着压力的增加,熔池内的速度分布均匀,梯度减小程度小。钢液的平均速度随底吹流量的增加而增加。随底吹喷孔位置向熔池壁靠近,主循环回路变长。随着熔池液面高度的上升,气液两相区的径向范围变广,速度梯度减小,熔池内死区比例降低;达到一定高度后,氮气到达熔池液面时速度变小。研究高压底吹条件下钢液的流动行为,对钢包内钢液底吹精炼具有指导意义。     

30 t VOD钢包冶炼不锈钢钢液流动模拟研究

以西宁特钢30 t VOD冶炼不锈钢为工艺背景,采用数值模拟与物理模拟相结合的研究方法,研究了顶底复吹条件下30 t VOD钢包精炼过程中钢液流动及混匀特性。水模拟实验分析了钢包在底吹及复吹条件下的钢液混匀特性,数值模拟分析了不同复吹条件下钢液的流场特征。研究结果表明:当钢包底吹位置为1/4R(R为钢包底部半径)时,钢液既有最佳的复吹混匀效果,又有较好底吹混匀效果,其混匀时间相比中心位置分别降低46%、14%;钢液流场及湍流动能分析结果表明,当底吹位置1/4R时,在熔池液面区,顶吹与底吹二者作用于钢液形成流动的方向吻合程度较好,且熔池内部钢液活跃体积比高于其他吹气位置,其横截面活跃面积可达47%,结合实际冶炼效果对比,钢包底吹位置1/4R处为VOD钢包的最佳吹气位置。     

功率超声结合吹氩操作对钢液中夹杂物的去除效果

将超声波直接引入高温钢液,研究了超声波结合吹氩处理的不同方式对钢液中夹杂物去除效果的影响规律,即钢液预吹氩后再进行超声处理和吹氩与超声同时处理两种方式。实验结果表明,吹氩处理和随后的超声处理均能够去除低碳钢液中的Al2O3夹杂物,夹杂物总的去除率较高,而超声和吹氩同时处理时,夹杂物的去除率比前者低。     

LF炉精炼AISI410不锈钢吹氮合金化研究

研究了40 t LF炉精炼AISI410不锈钢时,在常压下吹氮气增氮工艺(吹氮流量、吹氮时间及钢液温度)对AISI410不锈钢氮含量的影响,建立了AISI410不锈钢氮溶解度热力学计算模型。结果表明:钢中氮含量随着吹氮时间、氮气流量的增加而增大;常压下吹氮10 min,钢液含氮量可达到0.05%;随着氮流量增加钢液达到饱和的时间缩短,氮的溶解度随着钢液温度的降低而升高。应用热力学模型进行了分析,不同吹氮条件下氮溶解度实测值与热力学模型计算值较吻合。为LF炉精炼含氮不锈钢控制氮含量提供了理论依据。     

CAS OB喷粉精炼粉剂配料计算模型

提出CAS OB喷粉精炼工艺,通过向钢液中喷吹铝、氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝等粉剂,在原有钢液升温、脱氧、合金化、吹气去除夹杂物等精炼功能的基础上,增加了钢液脱硫和夹杂物变性处理功能。作为此项工作的第1步,考虑了钢液带渣的改质、钢液脱硫、钢液升温等过程的影响,建立了精炼过程喷吹粉剂的配料计算模型。     

钢包软吹氩对钢中夹杂物去除效果的研究

针对首秦公司炼钢厂100 t钢包进行了钢包底部软吹氩工艺对钢液中夹杂物去除效果的研究。结果表明,在软吹氩前钢中平均总氧质量分数为16 10-6,钢液中夹杂物尺寸基本在20μm以下的条件下,80~110 L/min的软吹氩气流量、15 min以上的软吹氩气时间可以有效地去除钢液中的非金属夹杂物,钢中夹杂物洁净度指数可保持在0.97以上,而软吹氩气流量大于120 L/min或小于60 L/min时夹杂物洁净度指数都比较低,表明钢液中夹杂物没有得到有效去除。     

VD过程钢液氮含量控制工艺研究与实践

对某厂230 t VD处理过程的氮含量控制进行了研究。分别从真空度、底吹强度、真空处理时间等工艺参数及硫、氧等钢液成分对VD脱氮的影响进行了分析。分析表明:降低钢液初始氮含量,严格控制钢中的硫、氧含量,增强底吹强度,延长高真空保持时间对生产低氮钢有利;对VD破真空后钢液增氮的原因进行了分析,并提出:适当改变破真空操作制度、调整软吹流量,可以减少钢液增氮。     

Research and practice on control of nitrogen contents during VD process

对某厂230tVD处理过程的氮含量控制进行了研究。分别从真空度、底吹强度、真空处理时间等工艺参数及硫、氧等钢液成分对VD脱氮的影响进行了分析。分析表明：降低钢液初始氮含量,严格控制钢中的硫、氧含量,增强底吹强度,延长高真空保持时间对生产低氮钢有利;对VD破真空后钢液增氮的原因进行了分析,并提出：适当改变破真空操作制度、调整软吹流量,可以减少钢液增氮。     

底吹氩VD钢包炉流场优化的数值模拟研究

以某钢厂150 t VD钢包炉为研究对象,采用商业软件Ansys-Fluent,建立钢包底吹氩气模型,结合正交设计方法,模拟了不同钢液量,两个吹氩口不同吹氩量工艺条件下钢包内流场和流速变化,同时考虑了静置10 min后钢包炉内钢液流动情况。所有试验均监测钢包下部同一位置的速度大小,通过正交设计方法选择最优的生产方案。研究结果表明:钢包内钢液量和底吹氩气量在小范围内变动对钢包内钢液流场和流速影响不大,且钢液量和氩气口吹氩量对静置10 min后钢液内流场流速的影响可以忽略不计。吹氩量过大会导致渣眼开度较大引起卷渣和吸气现象,吹气量过小钢液流速较低则导致形成稳定循环流场所需时间较长。最终通过对比分析得出在钢液高度选用3 590 mm,1#和2#氩气口流量均采用0.9 m~3/h时钢包炉内综合流动效果较好,减少了钢水受污染程度,提高了生产效率。     

溶解氧对钢液吸氮影响的研究

研究了经脱氧与不经脱氧钢液在裸露底吹氮条件下钢液吸氮情况。结果表明，底吹氮条件下，经脱氧钢液氮含量迅速增加，而不经脱氧钢液氮含量基本不变。     

气体增氮法冶炼钒氮微合金钢

从理论上分析了钢液增氮的热力学、动力学影响因素,进行了BOF＋RH双联吹氮冶炼钒氮钢试验。结果表明,转炉底吹、RH喷吹均能有效增加钢液氮含量。RH真空度两段式控制既能满足控氢要求又能实现钢液搬出时较高的氮含量。BOF＋RH双联吹氮气工艺可以不加含氮合金冶炼钒氮微合金钢。     

在RH上用多功能喷枪的脱S试验研究

1前言 作为在RH上进行钢液二次精炼的脱S工艺，已提出了研究报告的，有从钢包钢液内浸渍管下部吹人脱S熔剂，从真空槽下部喷嘴吹人熔剂和从真空槽顶部插入喷枪向钢液面喷吹熔剂等方式。无论是哪种工艺，都会因向钢液供给的脱S熔剂熔化而吸热，使钢温降低。如熔剂单耗为5kg／t钢时，钢液温降约为100℃。     

偏心底吹氩钢包三维流场的特性

模拟研究了偏心底吹氩钢包内钢液流场，并分析了该流场的主要特点。结果表明在偏心底吹氩钢包中，钢液形成一个三维流动体系，纵向形成了以沿气液均相区、钢液表面、包壁、包底为轨迹的大循环流场，横向形成了以喷嘴所在直径为轴的一个对称循环流场。在吹气量一定的情况下，底吹喷嘴位置对流场有较大影响。     

RH精炼过程中吹氧量对IF钢洁净度的影响

无间隙原子钢（IF钢）主要用于汽车、家电等行业,除需要极低的C、N含量外,对最终产品的表面质量也有严格要求。钢中O含量和夹杂物对产品的表面质量影响很大。快速降低钢中C含量、同时保证钢的高洁净度是非常重要的。为此,通过在Ruhrstahl Hereaeus（RH）精炼?连铸过程密集取样,采用ASPEX扫描电镜详细研究了RH吹氧强制脱碳工艺下吹氧量对IF钢洁净度的影响。结果表明,本实验条件下,吹氧量对精炼?连铸过程中夹杂物的类型和形貌没有影响。吹氧量对RH精炼前期（加Al后4 min内）钢液洁净度影响较大,而对后期生产过程中钢液的洁净度影响不大;精炼前期,吹氧量高,钢液中总氧（T.O）含量和夹杂物的量增加。簇群状夹杂物主要出现在RH破空之前,真空精炼结束后钢液中很难发现簇群状夹杂物。中间包钢液洁净度与RH吹氧量相关性不大,而与加Al脱氧前钢液中O含量相关性很大,加Al脱氧前钢液中O含量高,中间包钢液洁净度差;为提高中间包钢液的洁净度,应尽量减少加Al脱氧前钢液中的O含量。随着生产的进行,钢液中T.O含量、夹杂物的量呈下降趋势,洁净度逐渐提高。      

不同钢包底吹氩模式对钢液精炼效果的影响

以180 t双孔底吹氩钢包为研究对象,对6种钢包底吹氩模式进行数值模拟,并结合现场试验与当前采用的吹氩模式进行对比。研究发现：（1）钢液的混匀时间随吹氩量的增加而减少,吹氩量一定时,差流量吹氩模式对钢液的搅拌强于等流量吹氩模式。（2）不同的钢包底吹氩模式,渣眼形成的位置不同,渣眼面积也不同。总流量一定时,差流量吹氩模式钢液面最大流速大于等流量吹氩模式,易发生钢液卷渣。（3）差流量吹氩模式渣线处渣层厚度的波动大于等流量吹氩模式,且流量差值越大,波动越剧烈。（4）差流量吹氩模式通过“强-弱”流股的配合,进一步强化了钢包底吹氩的钢液精炼效果。工业试验表明,采取等流量吹氩模式（500 L/min—500 L/min）,钢中的较大夹杂物的数目明显多于差流量吹氩模式（400 L/min—600 L/min）。     

气幕挡墙对中间包内钢液流场影响的数值模拟

根据实际中间包的操作工艺参数,采用欧拉-欧拉两流体模型,用数值模拟法模拟计算了中间包底吹对钢液流动的影响.结果表明,底吹改变了中间包内钢液的流动状态,在气幕挡墙的两侧分别形成了方向相反的回流区.底吹气体流量对钢液流动状态、气泡分布影响显著,底吹气体流量太大或太小都不利于改善钢液的流动状态.     

VOD精炼316L不锈钢吹氮合金化的研究

用0.8 kg钢水石墨坩埚的硅钼棒炉研究了常压下氮气分压(33～100 kPa) 、吹氮时间(0～50 min) 、吹氮流量(0.3 L/min) 、钢液温度(1 773～1 833 K)对316L钢(%:0.031C、16.13Cr、10.12Ni、2.12Mo、0·028N)中氮含量的影响,并试验了在前期真空条件下1 853～1 833 K吹氮40 min、2 kPa、0.1 L/min,中期吹氮40 min、100 kPa、0.3 L/min,后期吹氮50 min、100 kPa、自然冷却至1 773 K时316L钢水的增氮行为。结果表明,钢中氮含量随着吹氮时间、氮分压的增加而增大,常压下吹氮10 min,钢液含氮量即可超过0.10%,随吹氮流量增加钢液达到饱和的时间缩短,氮的溶解度随着钢液温度的降低而升高。应用热力学和动力学模型进行了分析。     

钢包吹氩引起的钢水温降分析

通过现场实验测试，认为钢包炉吹氩搅拌过程中，氩气升温吸热对钢液温降的影响极少，分析认为钢液产生较大温降主要原因是包衬蓄热和吹氩过程中形成的钢液裸露面对外散热，同时指出钢包内钢液温度的分层可减少通过包衬散热所带来的热损。     

150t椭圆型钢包吹氩精炼优化研究

利用相似原理建立了实际生产中钢包的物理模拟系统，通过向模型中加入示踪剂，测其电导率变化的方法，研究了不同吹氩模式对钢包内钢液混匀效果的影响，进行了顶吹与底吹的比较，并对底吹钢液的流场进行了数值模拟计算。     

柳钢RH真空精炼氮合金化生产实践

冶炼含氮Ti-IF钢时,在钢液脱碳阶段,加铝脱氧阶段,加钛后分别对钢液吹氮合金化,测定转炉终点、RH精炼脱碳结束、钛合金化前后钢中氮含量,试验结果表明:钛合金化后,钢液吹氮平均增氮速率为每分钟4.8×10~(-6),满足试验钢种氮成分的控制目标。