复吹转炉底吹喷粉实验研究

在1:6物理模型上,通过水模实验对复吹转炉底吹喷粉时熔池搅拌情况进行了研究.结果表明:喷粉对熔池搅拌有明显的促进作用.喷粉条件下,均混时间随顶吹气体流量的增加存在最小值,最佳顶吹气体流量为117.0 m3/h,增加底吹气体流量对降低均混时间有利.在本实验范围内最佳顶吹流量为117.0 m3/h、最佳底吹流量为2.36 m3/h.     

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。     

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.     

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%。     

转炉采用石灰石造渣水模拟试验研究

为研究复吹转炉采用石灰石造渣过程中的熔池特性,建立了石灰石造渣时CO_2释放的水模型,用水模拟铁水,用干冰模拟石灰石。采用熔池电导率法考察了不同条件下的混匀时间。研究结果表明,顶吹气体和底吹气体是熔池搅拌的主要动力,增加供气流量能缩短熔池混匀时间;混匀时间随枪位的提高逐渐增长。通过增加顶吹气体流量及氧枪枪位,可使火点区凹坑面积增大,而增加底吹气体则起到相反的作用。石灰石加入熔池后释放CO_2气体,向熔池中加入适量的石灰石,能降低熔池的混匀时间。     

120t复吹转炉底吹供气优化的模拟研究

针对天津钢铁集团有限公司120t复吹转炉,通过水力学物理模拟对转炉底吹供气进行了优化研究,寻求合理的底吹供气模式并进行生产实践。结果表明：转炉底吹对转炉熔池搅拌有很大的影响,喷嘴数目增加,熔池混匀时间有减小的趋势,与喷嘴流量均分模式相比,流量直线模式和“V”型模式混匀时间都得到改善,直线模式更有利于熔池的搅拌;优化后转炉冶炼有较大幅度的改善,转炉终点命中率提高,碳氧积更稳定,达到了强化转炉冶炼的目的。     

260吨转炉底吹性能优化的实验研究

良好的转炉底吹元件的布置方式有利于熔池搅拌,加快炉内反应进行。以某钢厂260吨复吹转炉为研究对象,基于相似原理建立底吹物理模型。通过水模型实验测得不同底吹布置在各工况下的混匀时间,考察底吹喷孔之间角度、距离及底吹流量对熔池混合效率的影响。结果表明：随着底吹流量增加,混匀时间整体出现降低趋势;随着外侧底吹孔逐渐远离炉底中心,喷孔间15°布置在0.4-0.7D时混匀时间先降低后升高,而当底吹孔间30°布置时混匀时间则持续升高。15°布置方案熔池的混合效果整体好于30°布置方案;底吹孔之间15°布置在0.6D上的A2布置方案混匀时间最短,更利于整个熔池的搅拌。     

150t转炉喷粉提钒的水模拟研究

利用水模拟试验,将转炉提钒喷粉过程的气粉混合物近似看作一种密度较大的气相流,通过测定电导率对比不同喷粉流量和喷粉位置混匀时间的变化,研究150t提钒转炉喷粉的搅拌效果和冲击特性。研究发现:采用底吹喷粉时,容易发生钢水倒灌堵塞喷粉枪;采用低于熔池液面300mm转炉侧部30°喷吹时,混匀时间仅为54.5s;侧吹30°下部关于轴A的对称位置应为最佳喷粉位置,有利于增强提钒熔池搅拌能力,促进提钒反应进行,为实现转炉喷粉高效提钒提供理论支撑。     

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。     

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。     

Bath mixing behaviour in top–bottom–side blown converter

Abstract

The influence of blowing process parameters on bath stirring was investigated in a model of a top–bottom–side blown converter using physical modelling experiments. It was shown that the side blowing gas flowrate has an important influence on bath mixing time which decreases as side tuyere gas flowrate increases up to a critical flowrate and then plateaus. Bottom gas injection is favourable for bath mixing for top–bottom–side blown converters; however, top lance height, top gas flowrate and bath level have little influence.     

模拟转炉底吹氧气和石灰粉的冷态及热态试验

为了研究转炉底吹氧气和石灰粉的冶炼工艺,进行了冷态和热态模拟试验.冷态模拟试验通过改变气源压力的方法,基本实现了对石灰粉流量的控制.喷粉罐的中路气流和下路气流发挥了主要作用.在内径6mm的输粉管和喷粉枪内径5mm的条件下实现了5min之内喷吹石灰粉6～9kg的目标.平均粉气比为11.2～23.3 kg/m3,输粉气平均...     

重钢复吹转炉熔池内的搅拌和冲刷作用的模拟研究

针对重钢顶吹转炉 (铁水装入量 85t)改造成顶底复吹转炉钢液和渣液深度及炉子结构、尺寸和改造设计的特点 ,设计制作了复吹转炉冷态模拟模型 ,实验研究了流股对熔池冲击作用效果 ,转炉不同炉役期熔池的搅拌混匀特性 ,熔体对炉壁的冲刷作用。实验结果得出重钢转炉在整个役期内合理的底吹供气强度为0.06～0.11 m³/min·t;顶底复吹时 ,基本枪位下操作对熔池搅拌混匀时间最短     

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.     

180 t转炉底吹和顶-底复吹射流与熔池作用的水模型研究

根据180 t转炉的实际生产情况,以修正的Froude准数为相似准数,建立几何相似比10 ： 1水模型,进 行了四孔对称单纯底吹试验,并在最佳的底吹工艺参数下(底吹最佳位置为喷嘴所在同心圆直径:转炉熔池直径= 0. 3处;最佳流量为0. 7 m³/h,均混时间18. 2 s),通过改变顶吹氧枪的气体流量和吹炼枪位进行了顶底复吹转炉射 流与熔池作用的试验。结果表明,在底吹条件下,增加顶吹工艺(最佳枪位150 mm,最佳流量39 m³/h),熔池平均 的均混时间减少了 5.6 s, 180 t转炉顶底复吹可显著提高经济效益。     

180 t转炉超音速射流和聚合射流与炼钢熔池作用的水模型实验研究

以鞍钢180 t顶底复吹转炉为原型,设计超音速氧枪喷头进行了复吹转炉传统射流与聚合射流对熔池相互作用的水力学模型实验。超音速射流水模实验确定最佳的均混时间为12.6 s;在保持最佳顶吹气体流量的条件下,以降低枪位模拟聚合射流对熔池的相互作用。结果表明:当氧枪枪位下降到40 mm时,均混时间为11.8 s,这说明聚合射流完全可以达到传统射流对熔池的搅拌效果,可取消底吹系统,简化转炉设备和提高转炉炉龄。