日本釜石1号高炉出铁口采用新开发的Al_2O_3—C—SiC砖

日本高炉出铁口以往大多采用粘土砖或硅线石砖,开炉数年后,出铁口被严重侵烛(如名古屋1号高炉开炉2年后,出铁口砖仅剩200～300mm),侵蚀部位被炮泥及炉内物质所置换。为确保出铁口深度,防止漏煤气,并延长出铁口砖的使用寿命,开发了一种新型出铁口砖——Al_2O_3—C—SiC砖(其性能见附表)。新日铁釜石1号高炉出铁口已采了这种砖(其出铁口构造见附图),开炉     

高炉铁口孔道侵蚀过程的模拟

从流体动力学的角度出发,建立高炉出铁口处流动的数学模型.基于对孔口出流出口处流线公式的推导并作适当修正,计算出铁时铁口孔道的侵蚀形状,并描述了侵蚀过程.通过水模型实验和模拟计算的方法分别模拟出侵蚀过程.实验与模型假设较为符合,可以为铁口区的维护以及推荐适宜的打泥量提供参考.     

炉缸内流动传热特性与侵蚀监测模型

 为了分析实际工况下高炉炉缸内流动与换热特性并对炭砖内侵蚀线进行预测,运用了计算流体力学(CFD)和二维快速反推算法的方法对炉底进行了数值仿真计算。研究结果表明,全尺寸炉底CFD模拟较好地展示了炉底流固区域的温度场和流场特征,测点温度与历史热电偶测温值小于5.2%,吻合效果较好;当炉体内存在气隙时,气隙左右分别形成极热区与极冷区,这与历史数据中热电偶温度骤变的现象吻合,且气隙厚度分别为10、20、30 mm时气隙左右温差相对于无气隙分别为原来的14.7、18.9、21.4倍;二维快反计算推演出了“象脚型”侵蚀的形状,最大侵蚀的位置在铁口下方1~3 m内,最小残余厚度与实际测值误差为13.5%,这与高炉实际侵蚀情况十分吻合。     

莱钢3^#高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟

莱钢3^#高炉的结构设计采用“陶瓷杯＋热模压小块碳砖”相结合的复合炉缸炉底结构,炉底采用低导热系数的陶瓷材料,炉缸侧壁为较薄的陶瓷杯＋UCAR／小块碳砖结构＋铜冷却壁结构。通过对炉缸炉底温度场及热应力计算可知,1150℃与870℃等温线处于陶瓷层内,减小了发生“蒜头状”侵蚀及碳砖脆化的可能;使用陶瓷材料也避免了热应力对炉缸炉底的侵蚀破坏。     

高炉出铁过程中铁水非稳态流动对炉缸炉底侵蚀的影响

基于有效容积为1 750m3的高炉炉缸在实际生产过程中受损状况,利用Fluent软件VOF方法建立高炉炉缸出铁过程的非稳态数学模型,探究铁水流动对炉缸侵蚀的影响。结果表明,死料柱沉底时底部压力较大;剪应力在出铁口的底部、炉缸炉底与死料柱边缘的交线处较大。死料柱浮起时底部所受压力比沉底小,炉底中心的压力较小,而边缘位置则出现负压,剪应力在炉底中心、出铁口的底部等位置较大。无论死料柱沉底与否,出铁口附近的炉壁剪应力在垂直方向上距离出铁口越近则越大,而且出铁口下侧的剪应力高于上侧的剪应力。     

基于有限元法的高炉炉缸炉底侵蚀模型的研究及应用

采用有限元法求解高炉炉缸炉底侵蚀模型,利用边界单元变形方式模拟侵蚀边界,采用最小二乘法将参考点温度计算值与实际测量值的离差平方和最小值作为优化判据,修正侵蚀边界的方向及幅度,从而快速逼近实际侵蚀线位置。该模型用于推定高炉炉缸炉底1 150℃等温线的位置和形状,以便了解和分析高炉炉缸炉底侵蚀情况。模型应用结果表明,采用有限元法计算高炉炉缸炉底温度场分布,具有计算速度快、计算结果精确可靠等优点。     

炉前作业对高炉炉缸侧壁剪切应力的影响

采用数值模拟方法对不同出铁操作条件下炉缸内铁水流动特征进行了定量解析,考察了出铁操作,包括铁口深度、铁口倾角及铁口直径对铁水环流诱导剪切应力沿炉缸圆周方向及纵向分布规律的影响。结果表明,在与铁口夹角0°~20°周向炉缸区域,侧壁剪切应力值较大,炉缸侧壁最大剪切应力出现在铁口平面以下约1.5 m处;随铁口深度增加,侧壁剪切应力减小,且最大剪切应力出现位置下移;铁口倾角对侧壁最大剪切应力出现位置无明显影响,而铁口直径增加则侧壁剪切应力明显增大。对宝钢3号高炉而言,最佳铁口倾角约为13°,铁口直径以不超过130 mm为宜。     

热处理工艺对TC4钛合金大规格棒材组织及性能的影响

研究了不同热处理工艺对TC4钛合金棒材的显微组织和力学性能的影响。结果表明:TC4合金普通退火在空冷条件下为等轴组织,初生α含量占60%~70%;固溶时效后的组织为双态组织,初生α含量占35%~50%。拉伸试验研究表明,采用960℃/1h/水冷+730℃/2h/空冷条件下,可实现合金强度、塑形、韧性的较好匹配,获得优良的综合性能。     

邯钢8号高炉炉缸侧壁温度升高的原因及治理北大核心

邯钢8号高炉1号铁口下方炉缸侧壁热电偶温度开始升高,最高达到1 047℃,严重威胁高炉的安全生产。分析认为内衬侵蚀、焦炭质量下滑、出铁质量不高及炉缸窜煤气是此次炉缸侧壁温度升高的主要原因。通过采取适当降低冶炼强度、提高入炉钛负荷、发展中心气流、改善出铁方式及加强铁口冷却与监控等一系列治理措施,8号高炉炉缸侧壁温度得到了良好的控制,高温点的温度已降至200℃左右,各检测温度也降至安全生产状态。     

兴澄3号高炉炉缸破损调查及机理分析

对兴澄3号高炉炉缸炭砖宏观破损状况及微观形貌进行调查研究,绘制炉缸侵蚀内型,分析炉缸破损的主要原因及侵蚀机理。调查结果表明:3号高炉经过一代炉龄的生产,炉缸侵蚀为"宽脸"型侵蚀,侵蚀严重区域主要位于铁口下方1.35m～1.85m,侵蚀最严重区域主要集中在1#和3#铁口区域;碳不饱和铁水对炭砖的熔蚀和有害元素侵蚀是3号高炉炭砖破损的主要原因。     

首钢京唐5 500 m3高炉出铁过程铁水温降规律

 为了研究大型高炉出铁过程铁水温降规律,对首钢京唐5 500 m3高炉出铁过程中铁水沟和炉下铁水罐内的铁水温度进行了现场实测。结果表明,高炉铁水沟中铁水温度呈周期性波动,堵口过程中铁水沟残铁温度以0.92 ℃/min的速率逐渐降低,铁口打开后铁水沟温度需40 min逐渐回升并稳定在1 475 ℃左右。尾罐是影响铁水罐受铁结束时罐内铁水温度的关键因素,尾罐比普通罐装满铁水时罐内铁水温度低25 ℃。尾罐装满铁水时罐内铁水温度与第一次受铁量有关,将尾罐放在高炉下次出铁的第二罐受铁有利于提高罐内铁水平均温度。     

高炉操作对炉缸侵蚀的影响

 沙钢宏发炼铁厂1号高炉因炉缸侵蚀于2011年1月进行大修。炉缸内第6、7层碳砖侵蚀最严重,呈异常三角形侵蚀。通过对炉缸碳砖的分析和操作条件的模拟,发现高炉锌负荷过高和铁水环流是加剧炉缸侵蚀的主要原因。宏发高炉的锌负荷偏高,使ZnO在炉缸第6、7层碳砖中严重富集,导致碳砖导热系数下降,热膨胀系数增加,加剧碳砖的熔蚀和热应力引起的侵蚀。另外,由于原料质量和操作原因,使得宏发高炉的铁口长度较短、无焦区偏小和死料柱的透气透液性有时较差,加剧了铁水环流对炉缸的侵蚀。可以通过控制入炉锌负荷,延长铁口长度、控制死料柱的尺寸、提高焦炭质量和控制合适的喷煤比来改善炉缸的侵蚀。     

3D打印一体化制备阴极热子组件研究

基于增材制造的技术特点, 设计完成了适用于3D打印的阴极热子组件模型, 并通过选择性激光熔融技术一体化3D打印完成了直径为3 mm和5 mm的样品, 并对样品展开了相应的后处理工艺研究, 包括去除支撑结构、热子绝缘防护和浸渍发射盐等。结果表明, 新型组件的热子能够将阴极加热至900~1100℃的工作温度范围; 在水冷阳极二极管中测试, 1100℃下阴极拐点发射电流密度达到7.94 A·cm-2。     

冶炼过程钢包温度场和钢水温降的研究

采用有限差分法,建立了钢包的传热物理模型和耐火材料层的温度分布模型,研究炼钢过程中钢包包衬温度场分布和钢水温降的影响.结果表明热态空包每多停留1 min,后续钢水温降增加约0.26℃;空包停留1 h后进行1 h的离线烘烤,后续出钢阶段钢水降温约12℃;永久层导热系数越小,永久层的温度梯度会越大,隔热效果会越好,工作层宜...     

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。     

65Mn钢控碳工艺调整

65Mn钢碳成分的精确控制难度较大,唐山国丰钢铁有限公司第一炼钢厂针对转炉出钢温度偏低影响碳粉熔化、在后续LF炉精炼过程中调碳时机不合适容易造成碳成分不符合要求的问题,通过提高转炉出钢温度20~30℃、延长转炉出站吹氩气时间1~2 min、在LF化渣后进行调碳,使碳成分得到了精确控制。     

水钢1350m^3高炉炉缸侧壁温度升高的治理实践

水钢1350m^3高炉大修后,经2年强化冶炼,炉缸西铁口下方侧壁温度上升至623℃,通过控制冶炼强度、钛矿护炉、休风堵风口、降低生铁锰、改变出铁方式,炉缸灌浆等措施,侧壁温度得到有效控制,并降低至500℃以下。侧壁温度稳定后,采取坚持钛矿护炉,逐步加氧强化冶炼,实现技术指标改善,侧壁温度稳定在安全水平,最大限度实现安全生产、增产降耗的目标。     

六流小方坯连铸中间包结构优化仿真

以鞍钢六流小方坯T型中间包为对象设计了中间包结构优化方案,应用数值模拟方法研究不同方案的中间包钢液流动状态和温度场情况。模拟结果表明,中间包纵向侧壁钢液液面高度处内部宽度为463 mm时的优化效果最佳。结构优化后的中间包用于浇铸高碳钢,各流钢水出口最大温差降低了7℃,塞棒侵蚀减轻,单中包浇铸由12罐提高到17~18罐。     

转炉炉后合金烘烤炉应用实践

合金烘烤效果对转炉出钢温度要求、合金收得率具有直接影响。针对水钢原有合金烘烤方式复杂,工作量大及烘烤效果差等问题,通过合金烘烤炉优化改造,优化烘烤方式以提升烘烤效果,提高合金温度,进而降低出钢温降,有利于减轻炉衬侵蚀、提高脱磷率、降本增效。结合水钢生产实践,烘烤炉优化后,出钢温降降低约5℃,达到预期优化效果,提高了合金收得率。