40 t钢包双透气砖底搅拌物理模拟研究与应用

以40 t双透气砖钢包为原型,基于相似原理建立模型与原型尺寸比为1∶2的钢包底吹氩物理模拟系统,研究吹气流量、双透气砖位置对钢包混匀时间的影响规律,以便提升钢包搅拌效率。研究表明,双透气砖最佳吹气位置为0.70R-0.70R(R为钢包半径),当双透气砖支路吹气流量相等时,钢包混匀时间随双透气砖与包底中心距离的增加而缩短,随吹气流量的增大而逐渐减少;当模型吹气量超过56 L/min(原型吹气量达到112 L/min)后,混匀时间随吹气量的增加并未减少,反而有所增加;当吹气总流量相等但双透气砖支路流量不同时,支路流量比为1∶3的混匀时间比支路流量比为1∶1的混匀时间长。工业试验表明,通过优化脱氧制度、改进底搅拌工艺以及采用氩气保护浇注等技术,可降低轴承钢氧含量,其中轴承钢氧的质量分数为7×10~(-4)%以下炉数占比达60%以上,氧的质量分数10×10~(-4)%以下炉数占比达100%,提升了夹杂物控制水平和产品品质。     

40t钢包底吹优化物理模拟研究

通过建立相似比为1∶3钢包物理模型及与原型相同孔隙率的透气砖模型,研究不锈钢偏心吹氩工艺;对钢液混匀时间、钢液面流速及渣眼等软吹工艺参数进行优化。试验结果表明,钢液混匀底吹气量在103.1 L/h(现场流量2.1 m3/h)以上时,混匀时间比达到50%以上。钢液表面流速表明在液面隆起边缘处(渣眼边缘)容易发生卷渣。渣眼直径受到吹气孔位置影响,底吹气孔越靠近钢包包壁,渣眼直径越小。距圆心1/2R及2/3R处进行软吹搅拌,可保证渣眼面积比分别小于12.4%及10.5%。优化后的钢包流场可以有效减少静吹氩过程中产生的二次氧化现象。     

210t钢包底吹气过程传输现象的水模型研究

通过建立1∶5水模型对某厂210 t钢包底吹过程流场、混匀时间和渣眼分布进行了研究，讨论对比了不同钢包底部吹气流量、吹气位置和吹气孔夹角的影响。结果表明，吹气孔径向位置越靠近壁面，钢包内流体流动速度越大。混匀时间整体上随着吹气流量的增大而减小，并且在小吹气流量情况下混匀时间下降幅度较大，而在大吹气流量情况下混匀时间下降幅度较小；吹气孔间夹角不变时，混匀时间随着吹气位置离钢包中心的距离增加而减小；大吹气流量下吹气孔间的夹角的变化对钢包内流体混匀时间影响较小；通过不同吹气孔径向位置及夹角流场PIV测量及混匀时间试验得出的最佳吹气分布位置为(0.80R,0.80R,110°)。相较于吹气孔位置的影响，吹气流量是决定渣眼面积大小的关键因素。渣眼面积随着吹气流量的增大而增大，但当吹气流量大于12.6 L/min后，渣眼面积的变化趋于平缓。     

90 t钢包炉底吹氩工艺优化的水模拟试验研究

采用1:2.5几何相似比的水模型,试验研究了钢厂90 t钢包炉(LF)透气砖位置、数量和底吹供气量对钢包内流体混匀时间的影响。结果表明,优化后的钢包透气砖位于高位料仓下料位置的下方,渣料和合金能够直接加在裸露区,熔化速度快,合金收得率高;底吹气体流量23.89 L/min时钢包流体混匀时间最短,有利于钢水深脱硫。     

60 t LF钢包底吹氩行为的物理模拟

基于相似原理和莱钢60 t LF钢包,建立了一套水模拟试验装置,水模型和钢包原型的几何相似比例为1∶4,用该装置进行了钢包底吹氩行为的物理模拟研究.结果表明,底吹气体流量越大,混匀时间越短;吹气流量对混匀时间的影响程度远远大于透气砖位置的影响.60 t钢包适宜采用单透气砖,其硬吹气体流量应>0.133 m3/h,软吹气体流量应<0.02 m3/h.     

100t钢包底吹氩混匀时间与卷渣水模拟

基于相似原理,按照1∶4对某钢厂100 t底吹氩钢包建立水模型,研究不同底吹位置、吹氩流量对混匀时间和卷渣行为的影响。研究表明:单喷嘴底吹氩,喷嘴位于钢包底部中心0.5R(钢包半径)至0.65R位置时的混匀时间较短;双喷嘴距钢包底部中心0.5R,夹角为180°时的混匀时间较短;相同流量下,单吹混匀时间稍低于双吹;为减轻包壁的侵蚀,喷嘴距包底中心距离最好小于0.65R。在试验条件下得出的最佳吹氩流量是426 L/min,单吹临界卷渣流量为142 L/min,双吹临界卷渣流量为213 L/min,有利于渣钢界面反应的流量应大于284 L/min。     

钢包底吹氩均混时间及临界流量水模型实验

针对钢包底吹氩工艺,通过改变透气砖数量、单透气砖吹气位置、双透气砖夹角、喷吹气体流量、渣厚等参数,对钢包的均混时间进行了水模型实验研究.提出临界流量的概念,发现吹气量超过临界流量后均混时间明显减小.结果表明:单透气砖喷吹时,相同吹气量下偏心喷吹时的均混时间比中心喷吹时短,临界流量小;双透气砖喷吹时,透气砖夹角越大,均混时间越短,临界流量越小.     

40t钢包渣线侵蚀研究与改进

Mg-C砖是耐高温、抗渣性强、抗热震稳定以及高温蠕变低的耐火材料,主要用于钢包渣线部位。在40 t钢包冶炼过程中,渣线部位常因钢液与炉渣的混合侵蚀而损坏严重。研究表明,40 t钢包渣线侵蚀主要与单透气砖位置、双透气砖夹角、氩气流量、钢液温度、电极位置、钢种及炉渣碱度等因素相关。当单透气砖位置控制在0.67 R(R为钢包底部半径)以内,或双透气砖的两块透气砖之间的夹角控制在120°~150°,精炼处理过程中,三相电极对准钢包中心位置,钢液温度≤1 685℃,炉渣碱度适当降低,氩气流量根据钢液不裸露在空气中为准来控制,可有效提升钢包使用寿命。     

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。     

底吹钢包用圆孔透气砖冶金效果的水模型

采用水力学模型方法对钢包底吹氩工艺进行了实验研究,对比分析了圆孔型透气砖与狭缝式透气砖对冶炼效果的影响,并研究了圆孔透气砖的孔角和孔径对混匀时间、夹杂物去除率和渣眼面积的影响规律.结果表明:当吹气流量相同时,使用圆孔斜通透气砖时,钢包的混匀时间、夹杂物去除率和渣眼面积均优于狭缝式透气砖;相比于圆孔直通透气砖的钢包,使用圆孔斜通透气砖的钢包混匀时间更短,去除夹杂物效果佳,但渣眼面积略大;对于圆孔斜通透气砖,其孔径越小,钢包混匀时间越短,夹杂物去除率越高,渣眼面积越小.