浸入式喷吹气体的流体力学

此文介绍冶金过程中向熔池喷吹气体的水力学方面的研究.主要谈到的是气体喷嘴浸入液相的喷吹情况.水平气体喷吹有很多研究工作是关于单相气体喷射的问题.shalygin和Meyerovich研究过水平喷嘴的气体压力对工业炼钢转炉后墙使用状态的影响,指出当空气压力较低时,气体流股穿透液体金属的距离很小,因此氧化过程发生在喷嘴附近.事实上,当空气压力低于一定程度,喷入熔池的气体会形成一个冲向后墙的流股,因而转炉喷嘴上部的后墙被侵蚀得很     

连铸浸入式水口中的钢水流动特性

连铸结晶器中钢水流动的控制会直接影响板坯和产品的表面和内部质量。虽然结晶器中的钢水来源于浸入式水口,但着眼于浸入式水口中液流方面的研究却很少。本研究借助于液态合金模型与钢流模型,通过透明的浸入式水口现场观察了浸入式水口中的钢水流动情况。随后又在工业连铸机上测量了结晶器弯月面处排出的氩气。在液态合金模型试验中,势流和活塞流的形成取决于氩气流量、金属流量以及水口直径。减少氩气流量、增加金属流量以及缩小水口直径都会导致水口中弯月面高度的升高。通过透明的石英玻璃水口观察钢流。势流与活塞流的出现也都取决于氩气流量。根据从结晶器弯月面处测量的氩气净流量,发现从上滑板中吹入的氩气有20％左右被带入水口中。根据这些试验结果可以得出以下结论：在平常操作过程中,传统板坯连铸机的浸入式水口内充满钢水,钢流类似活塞流。     

喷气封堵液态金属可行性实验研究

为了实现气体对液态金属的封堵约束, 分别进行了喷吹气体封堵容器中水和水银侧向流出的实验.考察了喷吹气体量、喷吹距离等参数对封堵液体高度的影响.结果成功封堵水和水银,发现随喷吹气体流量的加大和喷口距离的缩短,封堵液体高度迅速增加.另外,通过回归实验数据得到封堵液体高度的经验公式.     

向冶金熔池中心底吹惰性气体的两相流流场

为了适应浸入式喷嘴(风眼、多孔物)喷吹技术的发展和应用,在前人研究熔池中气体喷吹现象的基础上,采用二维两相流均流模型,对喷吹冶金熔池的两相流进行了研究。     

RH-MFB真空精炼过程中循环流量的物理模拟研究

在120 t RH-MFB多功能真空精炼装置1∶5.45比例的水模型上,采用毕托管测定下降管内钢水流速,从而测定循环流量的方法,研究了真空循环精炼过程中钢液的环流特性.考察了该冶金反应器主要结构参数和工艺操作因素,包括插入管内径、驱动气体流量、驱动气体用喷嘴个数及其布置、驱动气体引入位置(气泡行程)、插入管浸入深度、钢水处理容量等对循环流量的影响关系.结果表明,循环流量随插入管内径、驱动气体流量、驱动气体用喷嘴个数、气泡行程、插入管浸入深度的增加而加大.     

底吹气体参数对透气砖侵蚀速度的影响

为了研究底吹气体喷吹参数(压力、流量、喷孔直径等)对透气砖侵蚀速度的影响,对比了食盐、硼砂、碳酸钠和不同比例的食盐与碳酸钠的混合物在水中的溶解速度,选定天然盐砖来模拟透气砖材质进行侵蚀水模拟试验。以水模拟钢水,在1∶10的有机玻璃模型中喷吹压缩空气,改变喷吹参数(压力、流量和喷吹时间),测量喷吹前后透气砖喷孔尺寸的变化,计算喷孔的侵蚀情况(径向侵蚀速度、轴向侵蚀速度和侵蚀角),构建气体的喷吹参数与透气砖侵蚀速度之间的关系。根据喷孔尺寸、气体的喷吹参数和无量纲数(修正的弗劳德数、雷诺数和表观马赫数等),对喷吹气体进入熔池中的流动状况进行分析,如气流中气泡的当量体积和当量直径、喷吹过程中所形成的气柱高度、气泡流和喷射流的转变等。研究结果表明,透气砖喷孔的轴向侵蚀和径向侵蚀速度均随底吹供气流量提高而增大,侵蚀角受喷孔直径、气体流量的影响很小,采用直径较小的喷孔,可以提高底吹气体对熔池的搅拌效果。研究结果对复吹技术的提高具有参考意义。     

底吹气体参数对透气砖侵蚀速度的影响

为了研究底吹气体喷吹参数(压力、流量、喷孔直径等)对透气砖侵蚀速度的影响,对比了食盐、硼砂、碳酸钠和不同比例的食盐与碳酸钠的混合物在水中的溶解速度,选定天然盐砖来模拟透气砖材质进行侵蚀水模拟试验。以水模拟钢水,在1∶10的有机玻璃模型中喷吹压缩空气,改变喷吹参数(压力、流量和喷吹时间),测量喷吹前后透气砖喷孔尺寸的变化,计算喷孔的侵蚀情况(径向侵蚀速度、轴向侵蚀速度和侵蚀角),构建气体的喷吹参数与透气砖侵蚀速度之间的关系。根据喷孔尺寸、气体的喷吹参数和无量纲数(修正的弗劳德数、雷诺数和表观马赫数等),对喷吹气体进入熔池中的流动状况进行分析,如气流中气泡的当量体积和当量直径、喷吹过程中所形成的气柱高度、气泡流和喷射流的转变等。研究结果表明,透气砖喷孔的轴向侵蚀和径向侵蚀速度均随底吹供气流量提高而增大,侵蚀角受喷孔直径、气体流量的影响很小,采用直径较小的喷孔,可以提高底吹气体对熔池的搅拌效果。研究结果对复吹技术的提高具有参考意义。     

底吹转炉熔池内气泡特性的连续测定

底吹转炉熔池内气泡特性的连续测定［日］井口学等１前言近年来，钢铁冶炼不但积极地采用了气体喷吹技术，而且利用在较低温度下易处理的水、水银及伍德易熔合金等对熔池内气泡特性、流动特性以及均匀混合时间等进行了基础研究。有关吹入气体产生的气泡行为的冷模实验结果...     

连铸板坯结晶器浸入式水口试验研究

结合某厂两种断面的结晶器内腔尺寸,采用１：０．６水模型研究方法,系统地研究了浸入式水口结构参数,吹气量、拉速等工艺操作参数同结晶器液面波动、流股对结晶器窄面的冲击力及涡心高度之间的关系,得出了适用于两种断面的合理的凹型浸入式水口,并利用水模拟实验和工厂试验进行了对比研究,结果表明,应用凹型浸入水口取得了良好的效果。     

氩气泡对浸入式水口附近弯月面影响的水模试验

为弄清楚浸入式水口附近钢液弯月面的行为规律，本文进行了水模试验弯月面被沿浸入式水口上升的大的氩气泡所影响。水、硅油和空气用于模型代替钢液、保护渣和氩气，圆柱形棒当做浸入式水口。通过调整具防水涂层圆柱形棒，使水与圆棒的润湿角和钢液与浸入式水口的润湿角相近。一定体积的单个气泡通过罩形容器释放到圆棒底部，用高速摄像机观察了气泡通过水与硅油界面处时硅油在水槽内的聚集行为。     

喷吹冶金中的若干理论问题

一、喷吹装置中粉气流的状态现有冶金工业中的喷吹装置,大多是从化工等行业的气力输送设备演变而来,其理论基础是控制气流速度以达到所需要的粉气流股的形态。不同气体流速下,典型的流股形态有以下四种:: ①受阻气体流动:当气体流速很低时,气体通过粉料间隙流动受到一定阻力,粉料不     

宽板坯连铸结晶器内钢液流动的数值模拟

结合水模型实验,应用商业软件Phoenies模拟230 mm×2 000 mm连铸坯结晶器内钢液流场。研究了浸入式水口底型、插入深度、出口倾角等工艺参数对钢液面波动及流股对结晶器窄面冲击力的影响,并用水模型实验进行验证。结果表明,合理的浸入式水口结构尺寸和工艺参数为:凹底结构、插入深度120 mm、倾角15°。     

浸入式水口的连铸水模试验

为获得良好的连铸大板坯表面质量和内部结构组织,我们用相似法进行了浸入式水口等有关计算和用正交设计法进行了水模试验,并取得了如下试验结果。(1)水从不同型式结构的浸入式水口中流入结晶器内的流动形式是按以下顺序接近于均匀(柱塞)流:直水口→两孔向下30°→两孔向下20°→两孔向下10°→两孔水平。(2)实机最好采用两孔水平至两孔向下10°之间的浸入式水口结构,适当控制其它工艺参数,最佳流股接近于均匀流,就能得到满意的表面质量和内部结构良好的大板坯。     

设计涡流浸人式水口以得到最佳的中间包和结晶器之间水口压差损耗

在浸入式水口内部形成涡流的技术是控制连铸结晶器内部流动模式的有效措施。为了提高生产效率以及板坯和镀锡板的表面质量，日本技术学院、大阪大学、九州耐火材料和Sumitomo金属工业之向共同并发了在板坯铸机生产中，带有涡流叶片的浸人式水口产生的涡流流动。在浸入式水日内部的涡流叶片可导致在其内部形成漩涡流，并且消耗了在中间包和结晶器之向的势能。因此，设计涡流叶片和浸入式水口的内部形态时，应考虑水口处的流速以及在中间包和铸机结晶器之间的水口压差，因为其可以决定漩涡流速。在带有满刻度的水模试验基础上，我们得到了经验方程，根据流速、水口内部形状和漩涡叶片的特征，估算在中间包和结晶器之间所需要的水口压差，然后，我们根据水模试验结果得到的经验方程以及水口处的涡流数值分析，研究了产生涡流的能量效率。所得到的经验方程对于设计漩涡流浸入式水口具有重大的意义，这些水口可用于不同浇铸条件的生产工艺中。     

熔池中气粉流穿透行为的试验研究

用高速摄影法测定了钢包水模型浸入式顶吹气粉流的最大透深度、扩张角及气泡流／射流转变行为。实测穿透深度与理论模型计算值基本相符，根据实测的扩张角可以确定紊流卷吸系数，并分析了气粉流在熔池中从气泡流向射流转变的行为。     

金属带钢连续退火炉的新加热法

“金属带钢连续退火炉的新加热法”其优点概括起来主要有以下2点:其一:实施金属带钢连续退火之际,可按其加热周期、流程速度、板厚和板宽等设定变化,利用置于辐射发热管间的气体射流喷嘴,将调节温度、流量用气体喷于金属带钢上进行加热;其二:实施金属连续退火之际,借助蓄热器及其旁通管道调节喷射气体温度、流量,继而对金属带钢进行加热.欲问目前金属带钢连续退火炉状况,日本三菱重工业株式会社原田昌博说,当今,世界冶金行业对冷轧钢板、镀锡钢板等金属带     

浸入式水口烘烤的温度场分析

分析了不同烘烤装置和烘烤方法对浸入式水口预热的影响,运用有限元技术对浸入式水口抽风式预热烘烤的瞬态传热过程进行了研究,得出了水口预热后的温度场云图和水口关键点的温度.研究表明,当烘烤装置取小型尺寸,抽风口处于高位,加大抽风流量,中间包加热30 min后打开塞棒,能有效提高浸入式水口预热温度.     

浸入式水平喷吹复合粉剂在熔池中偏析的研究

通过浸入式喷吹混合粉剂颗粒进入金属熔池后的受力分析，建立了描述浸入式水平喷吹复合粉剂在熔池中运动轨迹的表达式，在此基础上讨论了引起复合粉剂偏析的原因以及解决偏析的对策，最后针对石灰、烧结矿两种粉剂进行了计算。     

侧吹AOD转炉的流体流动及气力穿透物理模拟研究

用物理模拟的方法研究了侧吹转炉中的主要流体流动模式。实验采用了粘度大致与钢液基本相同的水,在容器中的对称位置,用多普勒激光测速仪测定不同位置的水流速率。将三种不同熔池高度与四种不同气体流量组合进行了实验。结果显示,随着气体流量的加大,气股在风口平而及熔池液面处的穿透深度都增大了。同时,增大气体流量对气股在风口平面及熔池液面处穿透深度的影响比增大熔池高度所产半的影响大。最后,通过改变熔池高度和气体流量建立了系统的总体流动模式。     

KR搅拌技术的水模型实验研究

铁水炉外脱硫是现代化炼钢优化生产工艺流程不可缺少的环节,目前以KR法为代表的机械搅拌法脱硫和喷吹法脱硫是铁水脱硫的两种主要手段.本文根据宝钢鱼雷罐和铁水包喷粉脱硫的具体生产情况,对钢包单吹金属镁精炼过程中钢液的流动和混合特性作水模型研究.以130 t钢包为原型,设计、加工和建成了几何相似比为1:6的水力学模拟系统.利用相似原理进行KB过程水模型研究,以得到最佳的搅拌参数,指导现场操作.本实验中,采用安装有搅拌桨的浸入旋转喷嘴,设计有多个气体吐出口的浸入旋转喷嘴,以及在旋转搅拌桨的斜下方设置的浸入喷嘴等各种形式的喷嘴,向铁水内吹入镁蒸汽及输送气体的混合气,促进气泡微细化.通过这样的方法,即使使用少量的输送气体,对低的硫、氧浓度的铁水,也可以维持镁的精炼反应的高效率.