120t钢包底吹氩工艺优化水模型研究

以钢厂120 t钢包为研究对象,对相似原理为基础,建立几何比例1:3的水模型,通过测定单、双透气砖最低吹氩条件(透气砖位置,吹气量0.4~2.0 m~3/h等)对混匀时间的影响,确定钢包的底吹工艺。实验结果表明,单孔布置时,透气砖距离钢包0.63R(R为钢包底半径)时混匀时间最短;双孔布置时,增大两透气砖之间的距离有利于缩短混匀时间,双孔180°夹角0.6R布置方式效果最好,混匀时间最短;在等气量下,双透气砖效果明显优于单透气砖。     

150t钢包双透气砖底吹氩优化与工业试用

通过水模型研究了国内某厂150t钢包双透气砖底吹氩位置及流量对钢液混匀时间的影响,利用优质真空泵油模拟钢包顶渣,对不同吹气位置及吹气流量下钢液裸露面积进行了比较。结果表明,双孔夹角180°、吹气孔位于各自半径0.6R圆周上(吹气孔11和15)时混匀时间短且钢液裸露面积小,同时对包壁冲刷更小。钢包改造后工业试用表明,通过优化钢包透气砖位置及钙处理后钢液软吹氩流量及时间,钢液钙处理增氧质量分数降低28×10-6,降幅达78%;钢液出LF全氧质量分数降低34×10-6,降幅为45%,全氧含量控制水平明显提高。     

150t 钢包底吹氩喷嘴布置优化的水模型研究

针对钢厂150 t底吹氩钢包于0.2R圆周上成90°布置的双孔吹氩,钢水成分和温度均匀性较差的问题,进行了几何相似比1:4,双孔吹氩位置0.2~0.8 R,夹角45°~180°。吹气量54.6~491.4 L/h(相当于150 t钢包吹气量50~450 L/min)的水模型试验。试验结果表明,最优方案为双孔半径0.6 R圆周,夹角180°,每孔流量382.2 L/h(相当于150 t钢包350 L/min),混匀时间比原钢包的喷嘴布置减少28.6%。     

150t钢包底吹氩位置的优化研究

根据相似原理,对兴澄特钢150 t钢包建立几何比例为1∶3的水力学模型,通过测定不同底吹条件下钢包的混匀时间,确定最佳的底部透气砖位置及吹气流量。研究表明：原型双孔吹气方案下混匀效果欠佳,较大气量下气流股会对包衬造成冲刷侵蚀。优化后得到最佳方案为：双孔在1/2 R圆周上,成135°布置,吹气量控制在550～600 L/min,可获得最短的混匀时间为53 s。     

120 t钢包底吹氩工艺水模型研究

研究了钢厂即将投产的120 t钢包底部最佳透气砖位置,在实验室以1:3建立钢包水模型进行模拟试验,得出最佳透气砖位置及吹气方式。实验表明,越靠近包壁的透气砖,其混匀效果越好,但对包壁的冲刷也越严重。在相同喷吹位置的情况下,双透气砖方案比单透气砖方案混匀效果好,且大角度(≥90°)的双透气砖方案比小角度双透气砖方案好。本实验的最佳吹气方案为离包底中心0.60R(半径)处,夹角为120°的双孔底吹气方式。     

90 t钢包底吹氩水模型与数值模拟

 为了获得90 t钢包最佳底吹氩位置,采用1[∶]4水模型试验和数值模拟对透气砖位于钢包底部不同位置时的均混时间进行了研究。结果表明,在单吹情况下,透气砖位于[1/2R]圆周上的[P5]点时,钢包内钢液具有较快的流动速度,均混时间最短;在双吹情况下,夹角为180°的组合式底吹搅拌效果较好,均混时间较低。通过对比分析得出,在相同气体流量条件下,单吹与双吹最优方案下的均混时间相差不大。     

250 t钢包精炼底吹氩吹孔位置优化的水模型试验

采用几何相似比1:3水模型,对250 t钢包底吹氩位置优化进行模拟试验,用电导法测定了单孔喷吹、双孔夹角90°和180°对称喷吹在至钢包中心不同距离处(0.37~0.61 R)采用不同吹气量(5~25 m³/h)时钢水的混匀时间。试验结果表明,单孔底吹氩,吹孔距钢包底部中心0.61 R(R为钢包底部半径)时混匀时间最短;双孔喷吹对称分布的混匀时间比单孔喷吹的混匀时间短;当双孔喷嘴0.61 R对称分布时,混匀时间最短,死区最小,且双孔喷嘴间距由0.37 R增至0.61 R时混匀时间明显减小。     

210 t钢包底吹工艺优化物理模拟

 为研究钢包底吹孔布置对钢液混匀时间及液面波动的影响,确定钢包最优底吹工艺,以某厂210 t钢包为原型,根据相似原理建立钢包物理模型,模拟钢包底吹氩工艺。通过研究不同底吹孔位置与角度对混匀时间和液面波动的影响,确定钢包最优底吹工艺。结果表明,最优底吹位置为底吹孔位于距钢包底部圆心距离为[0.60R/0.60R,]夹角为100°。底吹孔在[0.40R]的位置,两气柱会相互影响;底吹孔在[0.60R]的位置是较理想的位置;底吹孔在[0.79R]的位置,气流对包壁冲刷严重。     

150 t钢包底吹氩工艺优化

对梅山钢铁公司150 t钢包建立水力学模型,试验研究不同喷嘴布置方式(单喷嘴、双喷嘴90°夹角布置和双喷嘴 180°夹角布置)、布置位置(喷嘴距包底中心0.40R、0.55R、0.70R)和吹气量(35～60m3/h)对钢包内钢液混匀时间及卷渣的影响,得出150 t钢包底吹氩的优化工艺参数为单喷嘴0.55R布置,吹气量控制在45 m3/h.应用生产后,单包钢水在中间包两次测温的平均温差仅2.66℃,吹氩处理前后夹杂物含量下降了30.1%,Al收得率较工艺优化前提高了50%.     

透气砖布置和吹氩流量对钢包内钢液流动行为的影响

针对攀钢200t钢包,采用物理模拟与数值模拟相结合的方式,研究了透气砖布置方式和吹氩流量对钢液流动行为的影响规律。结果表明,当两透气砖呈120°布置在距包底中心0.62R(R为包底半径)处时,钢液的平均流速和平均湍动能大,"死区"范围小,混匀时间短,是合理的透气砖布置方式,其临界吹氩流量为27m3/h;与单透气砖相比,双透气砖喷吹的能量利用率高,"死区"范围小,单透气砖的吹氩流量需控制到45m3/h才能达到与双透气砖吹氩流量为27m3/h时相同的搅拌效果。实践证明,研究得到的透气砖布置方式和吹氩流量能保证熔池的搅拌效果,使转炉钢水经吹氩处理后,钢包不同位置温差小于10℃,Δw[C],Δw[Si],Δw[Mn]小于0.03%;在一定的软吹氩流量条件下,吹氩时间大于等于8min,可以使钢中wT[O]小于25×10-6。研究表明,用离散相模型对钢包底吹氩过程进行数值模拟,可以得到与物理模拟试验和生产实践较为吻合的结果。     

钢包底吹氩过程数学物理模拟研究

以130t钢包为研究对象建立水力学模型,以电导法测定了底吹氩钢包内钢液的混匀时间,讨论钢包底吹氩工艺中透气元件不同布置方式以及不同吹气量对钢液混匀时间的影响。同时用数值模拟的方法,对钢包内流场进行计算,探讨各种情况下钢包内流场变化,提出最佳底吹气搅拌位置及吹氩制度。     

偏心底吹氩钢锭流场及混合特性数值模拟

针对钢锭模内钢液流场及混匀特性,提出钢锭偏心底吹工艺,以某厂40 t钢锭为研究对象,采用Fluent软件研究了底吹流量、底吹位置对锭模内钢液流场及混合特性的影响规律。结果表明,偏心底吹氩钢锭内形成非对称循环流,气-液两相流在到达冒口区之前,两相区在径向不断扩大;其到达冒口区后,两相区变小。当底吹气量(氩气流量)小于40 L/min时,锭模内尚未形成明显的完整循环流;当气量增至60 L/min时,锭模内才形成完整循环流。整体上,混匀时间随气量增加呈减小趋势,但存在一个最佳混匀气量;随着底吹位置距锭底中心距离增加,混匀时间呈减小趋势。根据本研究,最佳的混匀底吹位置为距锭底中心1/2半径处。     

宝钢300 t LF物理模型的试验研究

针对宝钢300 t LF精炼过程进行了水力模型试验,得到了钢水混匀时间和吹氩量等关系式,为LF实际过程的吹氩流量和吹氩方式的选择提供了参考.     

LF钢包流场数值模拟及应用

应用Fluent软件对某钢厂80t精炼钢包流场进行数值模拟,分析了不同透气砖布置和不同氩气流量对钢包流场及钢液混匀效果的影响。结果表明,底吹氩钢包透气砖采用0．5R-0．67R-60°的布置方式可以减少卷渣,减少混匀时间。应用表明,改造后的钢包缩短钢液混匀时间10s,软吹10min后夹杂物总量减少1800个（50个视场）,明显提高了精炼效果。     

180 t钢包底吹氩过程钢液流场特性数值模拟

为增强钢厂180 t钢包底吹氩过程搅拌效果,根据模型设计参数建立了底吹氩数学模型,运用CFD软 件fluent对钢包底吹氩过程流场进行数值模拟。基于流体力学理论,计算并分析了底吹氩过程中心间距1/3R, 1/2R和2/3R和底吹氩气流量300～1000 L/min对钢包内流场、“死区”比例及混匀时间等的影响规律。结果表明在钢包底吹氩过程中,当两透气砖距离钢包底部中心为1/2R,底吹流量为600 L/min时,混匀时间195 s,钢液搅拌效果最佳。     

转炉底吹氮氩切换对氮质量分数影响

为了研究转炉底吹气体对钢水终点氮质量分数影响，研究了迁钢210 t顶底复吹转炉底吹模式对转炉终点氮质量分数的影响，并基于钢液脱氮和吸氮理论对试验结果进行了分析。应用实践结果表明，随着铁水碳质量分数增加以及终点氧质量分数降低，终点氮质量分数逐渐降低；在铁水条件、副原料、转炉终点、底吹流量以及过程操作一致条件下，随着氮氩切换时间节点延长，钢液增氮量逐渐增加。当切换时间节点为吹氧比56%以内，底吹氮氩切换对终点钢水氮质量分数影响较小，当切换时间节点为吹氧比高于56%时，终点钢水氮质量分数增幅较大。     

110t不锈钢钢包炉底吹氩水模拟

依据相似原理建立钢包的物理模拟体系,采用水模型对110t LF钢包底吹氩过程进行研究,分析了吹气量、吹氩位置、钢包覆盖渣和钢包液面高度对钢包混匀的影响,并进行了相应的试验验证。研究结果表明：水模型试验结果和大工业应用具有较好的一致性,验证了水模型的可行性;钢包液面高度越高,混匀时间越长;吹气量越大,混匀时间越短;相同的液面高度和吹气量下,底吹氩最佳位置为0.33r 附近;钢包覆盖渣较黏时会使钢液流动显著减慢,增大吹气量容易产生卷渣现象。     

钢包精炼炉(LF)钢液流动的数学物理模拟与优化

应用相似原理和流体力学理论,利用电导率法和PHOENICS平台对钢包精炼炉(上、下口直径分别为2 310 mm和1 984 mm,内腔高2 620 mm,透气砖直径104 mm)钢液流动状态进行了水模拟和数学模拟,由实验和计算结果得出,离钢包底中心520 mm的2^#底吹位置比离中心354 mm的1^#位置获得的流场和均匀时间更合理,在≤300 L/min时,随吹气量增大,混匀时间减少,但>300 L/min时,继续增大吹气量,混匀时间不再变化。40 t BOF-LF-CC生产结果表明,采用优化工艺后,钢中全氧量降低2×10^-6,达到15.2×10^-6,钢中夹杂物也显著减少。     

Research on molten flow simulation of 30t VOD ladle smelting stainless steel

30tVOD ladle smelting stainless steel was used as the process background, and the numerical and physical simulations were applied to investigate the flow and mixing characteristics of molten steel during the 30tVOD refining process. The cold experiment was employed to investigate the mixing behaviors of molten steel under the bottom and combined blowing systems. The flow features of molten steel were analyzed by numerical simulation with different blowing conditions. The results show that when the plug position of the ladle is located on 1/4R(R is the radius of ladle bottom), whether top- bottom blowing or bottom blowing, the molten steel is mixed well, and mixing time compared to the central position is reduced by 46% and 14% respectively. In addition, the comparison of flow field and turbulent kinetic energy of the molten steel show that when the bottom blowing position is 1/4R, the flow direction of the molten steel caused by the top blowing and the bottom blowing is better near the bath surface, and active volume ratio of molten steel is higher than that of other blowing positions. Current results were validated in industrial VOD furnace, which indicates that 1/4R is regarded as the optimum injection position for combined stirring.