提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果的新技术

为了提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果,研究了大流量透气砖底吹不对称供气技术。采用水模试验方法,底吹气量按3.3:1分两路供气,每隔1炉交换一次·试验结果表明,供气强度在0.2Nm~3/t.min时,透气砖侵蚀速度与单根毛细管的气体流量成正比。毛细管根数增加1倍,透气砖的供气能力提高1倍。采用大流量大尺寸透气砖不对称交错供气的技术,可使透气砖的侵蚀速度减少50%,寿命提高1倍。转炉炼钢的熔池混匀时间缩短19.2%,铁水脱磷预处理熔池混匀时间缩短63%,复吹转炉的冶金效果得到明显改善。与复吹转炉预埋透气砖和更换透气砖的方法相比,可以更有效的提高转炉的复吹炉龄和冶金效果。     

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。     

复吹转炉底吹非均匀供气对熔池搅拌混匀的影响

摘要：为了强化转炉熔池的搅拌,在200t复吹转炉1∶12的模型进行物理模拟试验,研究了底吹非均匀供气对转炉复吹和纯底吹熔池的搅拌混匀效果;采用数学模拟的方法计算了纯底吹条件下,转炉采用底吹非均匀供气时的熔池流体流动。研究结果表明,在所研究的不同的底吹非均匀供气方案中,与底吹均匀供气方案相比,线性底吹非均匀供气方案有利于改善转炉熔池搅拌效果,最佳的底吹非均匀供气方案的混匀时间比均匀供气降低了19%～25%。复吹时底吹非均匀供气的混匀时间降低程度要比纯底吹的非均匀供气大,即复吹条件下,底吹采用非均匀供气更有利于熔池搅拌混匀。采用线性底吹非均匀供气方案时,在熔池内形成了明显的大循环非对称流动,有利于整个熔池内的对流传质,从而缩短了混匀时间。     

复吹转炉底吹非均匀供气对熔池搅拌混匀的影响

为了强化转炉熔池的搅拌,在200 t复吹转炉1∶12的模型进行物理模拟试验,研究了底吹非均匀供气对转炉复吹和纯底吹熔池的搅拌混匀效果;采用数学模拟的方法计算了纯底吹条件下,转炉采用底吹非均匀供气时的熔池流体流动。研究结果表明,在所研究的不同的底吹非均匀供气方案中,与底吹均匀供气方案相比,线性底吹非均匀供气方案有利于改善转炉熔池搅拌效果,最佳的底吹非均匀供气方案的混匀时间比均匀供气降低了19%～25%。复吹时底吹非均匀供气的混匀时间降低程度要比纯底吹的非均匀供气大,即复吹条件下,底吹采用非均匀供气更有利于熔池搅拌混匀。采用线性底吹非均匀供气方案时,在熔池内形成了明显的大循环非对称流动,有利于整个熔池内的对流传质,从而缩短了混匀时间。     

新型转炉炉衬综合砌筑的优化研究

介绍了传统转炉炉衬综合砌筑主要存在的问题,重点对熔池圆弧过渡、炉帽、底吹透气砖、炉底砖厚度设计进行了分析。通过对新型转炉炉衬综合砌筑的优化研究,对熔池圆弧过渡、炉帽、底吹透气砖、炉底砖厚度进行进一步优化,保证了转炉炉帽、圆弧过渡、透气砖、炉底等区域均衡侵蚀,实现转炉炉型的良好控制,提高了转炉各部位耐侵蚀的能力,降低了吨钢耐材消耗,保证了复吹冶金效果。     

100 t顶底复吹转炉水力学模型研究

利用100t顶底复吹转炉进行水力学模型实验,研究纯底吹条件下不同底吹供气元件布置方案对熔池搅拌效果的影响,在此基础上,设计正交试验,分别研究复吹条件下底吹流量、顶吹流量和枪位对熔池混匀时间、冲击直径及冲击深度的影响.研究结果表明:底吹供气元件布置方案对熔池混匀效果影响很大;在顶底复吹条件下,顶吹流量对熔池混匀效果影响最大,且对于熔池冲击直径和冲击深度,顶吹流量和枪位起主要作用,底吹流量对其影响不大.     

转炉提钒复吹长寿技术研究与应用

针对转炉复吹提钒存在供气能力不足,复吹寿命短,冶金效果不好等问题,开展了底吹透气砖结构优化、底吹供气系统优化设计、复吹提钒工艺及透气砖维护等技术的研究与应用.研究及大量的应用结果表明:采用新技术后可使提钒转炉底吹供气强度提高到0.10 m3/(min·t)以上,提钒复吹长寿化,复吹炉龄大幅提高到7455炉,复吹比100...     

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。     

转炉底吹供气方式对熔池混匀效果的数值模拟

通过数值模拟的手段,以北方某钢厂300 t转炉为原型,建立了转炉底吹的三维模型。研究了在非均匀供气制度下转炉底吹氩气对转炉混匀效果的影响,优化了设计方案。结果表明,随着底吹氩气流量的增加,熔池内平均流速和平均湍动能均增加,弱流区比例减小,但死区比例降低的幅度不大。单个透气砖氩气流量为440 m3/h时,流量分配比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的平均速度分别0.189、0.204、0.167和0.168 m/s,死区比例分别为17.5%、11.60%、23.53%和20.23%。流量分配比为2∶1时转炉混匀效果最好,1∶1时次之,4∶1时再次,分配比为3∶1时混匀效果最差。     

底吹喷枪异常堵塞时复吹转炉的熔池搅拌

根据重庆钢铁股份公司复吹转炉生产过程中实际结构尺寸和改造设计的特点,设计制作了复吹转炉冷态模型.针对实际生产过程中转炉底吹喷枪可能出现的异常堵塞情况,研究了底吹喷枪正常、部分堵塞或全部堵塞等不同工况下,复吹转炉熔池内的搅拌混匀时间与底吹供气强度的关系.     

300 t复吹转炉底吹系统优化模拟

 顶底复合吹炼转炉炼钢法是当下主流的炼钢方法,底部供气元件的种类、支数、排布方式和底吹供气强度直接影响着转炉熔池的混匀效果,合理的流场不仅可以降低生产成本,更能缩短冶炼周期,增加企业效益。基于冷态水模拟以及CFD数值模拟手段各自的研究特点,以某钢厂300 t转炉为原型,将不同底吹条件下熔池的混匀时间、死区以及弱流区体积作为评判依据,对300 t转炉的底枪排布方式、底吹供气模式(非均匀供气和均匀供气)以及底吹供气强度进行了系统研究,研究结果表明,当底枪排布位置由0.3D(D为炉底直径)到0.5D,底吹系统对炉壁处钢液的搅拌能力明显增强,但熔池内死区以及弱流区体积却会明显增加,使得整个熔池混匀时间增长;在对适宜底吹强度研究发现,当熔池底吹强度的临界值为0.28 m3/(t·min),此底吹强度下对熔池的搅拌效果最好;底吹系统对熔池的搅拌效果会随着供气模式的不同而改变,当底吹流量分配为2:1时,底吹系统对熔池的搅拌效果最佳,均匀供气模式(1:1)次之,而当分配比为3:1和4:1时,由于熔池的大流量侧供气强度相对较大,会极大影响底吹系统对熔池的搅拌效果。     

长寿复吹转炉工艺技术开发

介绍了长寿复吹转炉在武钢二炼钢80t转炉上应用的基本工艺和冶金效果。通过溅渣，控制底吹喷嘴表面生长炉渣－金属蘑菇头的内部结构、生长高度和供气面积，不仅可保证良好的底部供气功能，而且有效地保护底吹喷嘴不受熔蚀，形成永久性蘑菇头。使底吹喷嘴的一次寿命与溅渣后转炉炉龄同步，并创造了22766炉的世界复吹转炉炉龄纪录。复吹比100％，始终保持良好的复吹冶金效果。     

顶底侧吹转炉炼钢新技术开发研究

在顶底复吹转炉熔池侧壁上安装侧吹枪,形成顶底侧吹转炉。通过实验室物理模拟研究了顶底侧吹条件下转炉熔池的混匀行为;在工业试验中,对比了顶底侧吹转炉和顶底复吹转炉炼钢的冶金效果。实验室研究结果表明,顶底侧吹技术可以显著提高转炉熔池的搅拌能力,大幅度降低转炉熔池的混匀时间,存在一个临界侧吹气量,当侧吹气量大于该临界值后,熔池混匀时间变化不大。工业试验结果表明,转炉采用顶底侧吹技术,可以降低钢铁料消耗,吨钢石灰消耗可降低将近3kg,提高了转炉的脱磷能力,降低炉渣和钢水的氧化性,平均出钢碳氧积为0.0025×10-4,钢水氧化性的降低提高了合金收得率。     

复吹转炉顶吹枪位与非均衡底吹搅拌的水模拟

为优化120 t复吹转炉冶炼效果，通过水模型试验，模拟研究了复吹转炉底吹强度、顶枪枪位、底吹排布方式和流量分配比对渣 钢间传质效果和熔池混匀时间的影响。研究表明，在相同底吹条件下，顶枪低枪位操作时渣 钢间传质系数比高枪位操作时渣 钢间传质系数大，且随着底吹流量分配比增大，渣 钢间传质系数先增大后减小。在相同顶枪枪位操作条件下，底吹元件间隔排布时，渣 钢界面传质效果总体优于连续排布。随着底吹流量分配比增大，高枪位和低枪位混匀效果变化趋势近似相反。在高枪位下，底吹元件连续排布混匀时间总体少于底吹元件间隔排布时对应的混匀时间；在顶枪低枪位操作条件下，底吹元件连续排布混匀时间总体大于间隔排布混匀时间。通过顶枪枪位、底吹排布和流量分配比的合理匹配，较传统均衡流量底吹模式，传质系数可提高30%～125%，混匀时间可减少8.6%～51.5%。     

基于石灰窑回收CO2用于炼钢的关键技术分析

针对CO2在首钢京唐300 t转炉的成功试验，分析了从石灰窑回收CO2用于炼钢的关键技术，重点讨论了从石灰窑回收CO2的工艺路线选择、石灰窑烟气CO2提浓技术、石灰窑烟气的预处理技术、提纯技术、存储输送技术、转炉顶吹O2 CO2混合喷吹技术和底吹CO2技术等。并通过试验验证了CO2用于转炉冶炼，不仅可以提高炼钢冶金效果，而且可以增加转炉煤气回收量。认为该工艺的开发可形成石灰窑与炼钢之间的碳素流循环，有利于节能减排，降低碳排放。     

复吹转炉底吹氧气和石灰粉水模拟

 为了考察复吹转炉底吹氧气和石灰粉过程中的熔池特性,建立复吹转炉底吹喷石灰粉的水模型,用水模拟铁水,用空心玻璃微珠模拟石灰粉。利用图像处理法研究了底吹氧气和石灰粉时粉剂分布情况及熔池搅拌情况。采用熔池电导率法考察了相同条件下底吹喷粉与不喷粉时的混匀时间。研究结果表明,喷粉能够促进熔池搅拌,且粉剂扩散速度随底吹载气流量增大而增大;未喷粉时,混匀时间随载气流量增大而减小;在相同底吹载气流量条件下,喷粉时熔池的混匀时间明显低于未喷粉时的混匀时间,且在试验范围内,混匀时间在底吹载气流量为2 m3/h(标准态)时出现极小值。     

180 t转炉聚合射流流场的水力学模型的实验研究

采用几何相似比1∶10水模型对180 t顶底复吹转炉内射流与熔池相互作用进行模拟试验,研究了在最佳枪位(150 mm)时氧气流量(38~42 m³/h)对均混时间的影响以及最佳顶枪流量(39 m³/h)下聚合射流氧枪枪位(40~150 mm)对均混时间的影响。结果表明,聚合射流氧枪对熔池的搅拌效果完全能达到顶底复吹的搅拌效果,如能在转炉冶炼工艺中应用,可取消底吹系统,简化转炉设备,提高转炉炉龄。     

Physical and mathematical models of gas‐liquid fluid dynamics in LD converters

Fluid dynamics of gas‐liquid interactions in a LD converter to refine steel was physically and mathematically simulated. Using a water model three cases of gas supply were considered, top blowing, bottom injection and combined process top blowing‐bottom injection. Mixing time in top blowing increases with bath height and the distance between the lance of the gaseous jet and the bath surface. The jet penetration was found to be dependent on the modified Froude number. The unstable and unsteady behaviour of the bath topography, as affected by the gaseous jet, was well simulated through a multiphase momentum transfer model. In top blowing, three zones of liquid splashing were found, penetration with low splash, heavy splash and dimpling with low splash intensity. These zones depend on the gas flow rate and the distance from the lance to the bath surface. During bottom injection mixing times decrease with the number of tuyères, increases of bath height and gas flow rate. In a combined process mixing time decreases considerably due to the recirculating flow formed by the action of the top jet and the submerged jets. When a submerged jet is located just below the top jet the mixing time does not decrease as compared with the separated processes either top blowing or bottom stirring.     

复吹转炉底吹透气性维护技术研究

研究与实践证明,为确保复吹转炉底部供气在整个炉役过程中的最佳冶炼效果,可灵活调整底部供气参数,保证底吹供气元件透气性非常重要。本钢炼钢厂采用钢铁研究总院开发的底吹专利技术后,共同对确保转炉生产过程中炉底供气元件的透气性进行了深入研究。在底吹供气元件的维护上,采取先进的设备保障、坚持合理的维护制度,保证底吹供气元件寿命与炉龄同步,炉底供气元件在全炉役可见,获得了复吹工艺良好的冶金效果。