炼钢过程系统保温技术的研究开发与应用

通过建立炼钢过程保温系统传热数学模型,分析了钢包、中包、覆盖剂的材质及厚度对钢水热损失与钢水温降速度的影响,提出了降低炼钢过程钢水热损失及钢水温降的途径。生产实践表明,提高钢包烘烤温度、降低钢包绝热导热系数或增加其厚度、中包砌筑保温层、降低覆盖剂导热系数等,炼钢过程钢水热损失大幅降低,转炉出钢温度降低5．4℃。     

210t钢包钢水温降规律的数值模拟

通过建立钢包有限元传热数学模型,模拟钢包传热过程的瞬态温度场.分别采用代表值法和能量守恒法分析重庆钢铁股份公司炼钢厂210 t钢包不同烘烤温度、不同绝热层材质对钢水温降的影响,预测了不同工况的钢水温降速率,并与实测值进行了对比.结果表明:钢包烘烤温度对钢水温降影响很大;钢水浇铸过程中温降速率比静置时要大;实测的温降速率...     

钢包钢水温降及其影响因素的模拟

通过有限元方法建立了120 t钢包的传热模型,计算分析了钢包在使用过程中的传热行为,研究了钢包内衬及厚度对钢水温降的影响.结果表明:使用导热系数较低的保温材料,在传统钢包内衬中添加绝热层能显著提高钢包的保温效果,减低钢水温降速率;改变工作衬厚度对钢水温降速率的影响较小.     

酒钢CSP 120 t精炼钢包过程控制研究

本文通过对酒钢CSP钢包过程控制研究表明:静置钢包内壁温降1℃/min,外壁温降0.4℃/min;钢包内外壁的温差为:包底>包壁>渣线;随钢包的综合包龄、一次性包龄的增加,钢水的温降越大;缩短钢包的循环周期,减少周转钢包的数量,利于钢包的循环、管理。     

钢包钢水保温技术效果对比

降低钢包钢水温降有利于降低冶炼成本、提高铸坯质量。针对敬业钢铁有限公司一炼钢厂80 t转炉出钢后钢包散热快的问题,在80 t小钢包上分别试验了出钢10 min后,钢包纳米绝热板、钢包覆盖剂、钢包加盖以及3种保温技术联合应用时对钢水的保温效果。结果表明:采用纳米绝热板的钢包较普通钢包包壳温度降低26℃;使用SiO_2-Al_2O_3-CaO覆盖剂的钢包钢水温降比使用碳化稻壳覆盖剂少6℃;钢包全程加盖钢水温降比未加盖时少14℃;3种保温技术联合应用时钢水温降较使用碳化稻壳覆盖剂的普通钢包少23℃。钢包保温技术在小钢包上的保温试验取得了满意的效果,促进了企业节能环保工作的开展,同时取得了可观的经济效益。     

薄带连铸钢包对钢水温度影响因素研究

针对薄带连铸使用的钢包,结合其工序运转情况,建立了钢包及钢水的耦合传热模型。传热模型详细分析了预热、装钢、静置、吹氩及浇铸时钢包内衬温度的变化情况。在该模型中,利用变形几何(移动网格)技术考察了钢水液位下降过程中钢水对内衬传热的变化。此外,钢包吹氩模型中,综合考虑了氩气吸热和吹开表面形成裸露圆时形成的散热情况。在对比参数中,考虑了不同预热温度、转炉出钢温度、吹氩量、浇铸时间下,钢包内钢水及包衬的变化情况。从结果来看,吹氩量对温降的影响显著。     

节能型加盖钢包钢水热耦合数值模拟研究

以钢厂生产用100 t钢包为研究对象,对静置过程的耦合场进行数值模拟研究,运用Fluent软件对钢包静置过程的温度场进行数值模拟计算,得到钢包加盖前后的温降变化曲线,分析包盖对钢包温度场的影响;设置钢包静置时间分别为10 min和60 min,分析静置过程包衬温度变化曲线。结果表明:钢包在前10 min温降比较快,而随着静置时间的延长,钢包温度下降的趋势变缓。钢包全程加盖技术节能效果显著,转炉出钢温度损失平均减少15℃,每吨钢成本降低0.8元以上。     

降低转炉出钢温度的实践

钢水过程热损失主要为钢水的辐射散热,对流传热和钢包、中间包耐火材料的吸热。为了减少钢水的过程温降,相应采取了一系列措施：优化钢包保温层,降低包衬的导热系数,减轻包衬的热损失;对脱氧合金化用合金进行烘烤,提高合金加入钢水前的温度;大包加保温盖,实施全程保护浇注等。改进后,平均出钢温度降低20℃以上。     

转炉炼钢出钢过程的数值模拟

不同直径的出钢口决定转炉出钢流场的分布,从而影响出钢过程的钢水温降,而钢水温降直接影响转炉出钢温度以及炼钢生产节奏。为掌握出钢过程中的温降规律以及设计合理的出钢口参数,利用Ansys软件包建立三维转炉及钢包模型,借助数值模拟方法,研究得到200 t转炉在不同尺寸出钢口下的出钢流场数据,进而针对出钢过程中的钢水注流,研究出钢口尺寸及钢包内壁温度对注流温降的影响规律。研究发现,钢水注流的温降与注流比表面积成正比;另外在出钢早期,内壁温度每提升100 K,注流温降平均减小0.4~0.7 K。后续将继续开展出钢过程中钢包及合金辅料对钢水温降影响规律的研究,以期为转炉出钢工艺提供数据支撑。     

转炉炼钢出钢过程的数值模拟

不同直径的出钢口决定转炉出钢流场的分布,从而影响出钢过程的钢水温降,而钢水温降直接影响转炉出钢温度以及炼钢生产节奏。为掌握出钢过程中的温降规律以及设计合理的出钢口参数,利用Ansys软件包建立三维转炉及钢包模型,借助数值模拟方法,研究得到200 t转炉在不同尺寸出钢口下的出钢流场数据,进而针对出钢过程中的钢水注流,研究出钢口尺寸及钢包内壁温度对注流温降的影响规律。研究发现,钢水注流的温降与注流比表面积成正比;另外在出钢早期,内壁温度每提升100 K,注流温降平均减小0.4~0.7 K。后续将继续开展出钢过程中钢包及合金辅料对钢水温降影响规律的研究,以期为转炉出钢工艺提供数据支撑。     

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。     

高炉- 转炉区段铁水运输温降综述

节能降耗是钢铁企业长期发展的核心内容,高温铁水作为冶炼过程中能量流的载体,铁水温度始终是降低钢铁生产成本、保障钢铁产品质量的关键因素之一。综述了高炉- 转炉区段铁水热量损失的主要方式和影响因素,分析了铁水运输过程温降的关键问题,指出了新型界面技术——“一包到底”模式,是铁水运行周期短、温降小的基本保障。钢铁企业还可以通过研制铁水覆盖剂,减小铁水面散热;优化铁水包保温结构,包括增设绝热层和保温盖等措施,有望为进一步减小铁水温降提供参考和依据。     

210t铁水包静置温降过程的数值模拟

通过数值模拟方法,研究了210 t铁水包静置温降过程中铁水包包盖和铁水液位对铁水温降速率的影响.模型中使用S2 S辐射传热模型来考虑渣层与包盖间的辐射传热,并分析了不考虑铁水自然对流对计算结果的影响.结果表明:铁水静置过程计算中,考虑铁水自然对流现象能够明显提高铁水温度的均匀性,并提升计算结果的准确性.使用包盖能够有效...     

新型纳米级微孔隔热材料在炼钢生产中的应用

唐山中厚板材有限公司针对炼钢生产中钢水热量损失过大问题,在转炉、钢包和中间包上,系统采用了新型WDS纳米级微孔隔热材料,提高了耐火衬的蓄热量,在不影响耐火材料使用寿命的情况下,转炉的终点温度提高了7℃,从转炉、钢包到LF炉过程温降速度减小了0.3℃/min,采取降低LF炉出站温度5℃的方式,中间包后期钢水温度仍然能够满足连铸工艺需要,达到了节能降耗的目的,可以产生综合经济效益1480万元/a。     

钢包保温层优化及应用

原复合反射绝热板热导率系数值较大,钢包包壳温度较高,在使用过程中钢水温度损失大;而新型气凝胶绝热板是以纳米材料为主,主要材质为SiO₂气凝胶,具有导热系数低、耐高温、密度小、抗压强度高等优越性能。某钢厂120 t钢包保温层用新型气凝胶绝热板替代原复合反射绝热板的效果表明,钢包包壳表面温度平均下降59～73 ℃;通过两种钢包包壳温度计算得出,在生产中,钢包每周转一次,可节省钢水温损9.88 ℃,钢水温降速率降低0.11 ℃/min;通过实测LF炉软吹结束钢水温度及铸机开浇时钢水温度,钢水温降速率降低0.12～0.13 ℃/min,实际钢水温降速率与钢包包壳节省温度计算的钢水温降速率基本吻合,成本下降2.7元/t(钢),取得了良好的试验效果,为新型气凝胶绝热板在钢厂其他保温设备上的应用提供了重要的参考价值。     

Transient flow and heat transfer in a steelmaking ladle during the holding period

Transient, turbulent flow and heat transfer in a ladle during the holding period are numerically investigated. The ladle refractories including the working lining, safety lining, insulation layer, and steel shell have been simultaneously taken into account. No assumptions are made for the heat transfer between the liquid steel and the inside ladle walls. Both the initial ladle heating and the heat loss from the slag surface are changed to examine their effect on thermal stratification in molten steel. A simplified model for the heat loss from the molten steel to the refractory is proposed. Correlations for the history of mean steel temperature, thermal stratification, and heat loss rate are obtained, which can be easily applied for industrial operations. Predictions are compared with experimental data in an industrial ladle and a pilot plant ladle, and those from previous studies.     

钢包包衬侵蚀对内衬温度和钢水温降的影响

为了研究包衬侵蚀对钢水温降的影响规律,通过ANSYS有限元软件以及ParaMesh网格随移技术建立了考虑包衬侵蚀的钢包传热计算模型,研究并分析了包衬侵蚀对包衬及钢水温度的影响规律。结果表明,包衬侵蚀对包衬温度影响较大,在相邻两个修包周期内,包衬侵蚀造成渣线和包壁的包衬内部(工作层与永久层交界处)温差为14～114 K;包衬侵蚀导致包壳外表面温度升高,包壳向外散热增加,与此同时,包衬受侵蚀变薄,蓄热减少,两者同时作用导致包衬侵蚀对钢水温降影响不大,最高不超过1 K,在实际生产中可以适当地忽略钢包侵蚀对钢水温降的影响。     

多功能铁水包加盖保温效果分析

 为了减小运输过程中铁水温降以及降低钢铁生产成本,对铁水包加盖的综合保温效果进行了定量分析。通过建立相应数学模型和数值计算,分别对加盖和不加盖的230 t铁水包进行5 h的空包运输过程模拟,以及加盖和不加盖的满包铁水包1 h模拟。模拟结果显示,在5 h空包运输阶段加盖,能有效改善接铁前的空包热状态,减少下次接铁时铁包耐材所需的蓄热量,且铁包上部包沿处温度提高最大为194 K,上下部温差减小140 K,降低热应力所导致的耐材损坏;在1 h满包运输阶段,全程周转增设保温盖能减小铁水温降约13 K。最后,将模拟试验结果与现场实测数据结果进行分析比较,相对误差值小于5%,验证了模型的准确性。