基于数值模拟的110t复吹转炉氧枪优化研究

针对优化前后种顶吹氧枪参数及枪位特点,结合VOF多相流模型对转炉复吹熔池流场进行了三相流模拟,并将模拟结果进行对比分析,以确定最佳顶吹氧枪结构方案。模拟结果表明,优化后氧枪对转炉熔池冲击与搅拌效果明显优于原氧枪,但其加速了钢渣截面处炉衬侵蚀程度。工业试验结果表明,转炉平均供氧时间缩短1.5 min,吨钢氧耗降低1.33 m3/t(标准),终点压枪时冷却水温满足安全生产要求,因此优化后氧枪结构可为转炉冶炼提供了良好的动力学条件。     

水口结瘤对板坯连铸结晶器钢水行为影响的数值模拟

以230 mm×1 600 mm板坯连铸机结晶器为研究对象,采用CFD数值模拟的计算方法,建立了VOF模型,研究了连铸水口结瘤对钢渣界面波动与钢液流动行为的影响。研究结果表明,当水口无结瘤时,结晶器内流场为典型的双环流形貌。当水口有结瘤时,结晶器内水口两侧会出现严重的非对称流,结瘤侧流股范围小,非结瘤侧流股范围大。水口不结瘤一侧动能增大导致结晶器下涡心位置下降,会使钢液冲击深度增大;水口结瘤一侧水口因涡心位置较高,加剧了弯月面处的波动和钢渣表面的波动紊乱。结瘤情况下的钢液波动较大,最大波动差为4.03 mm;不结瘤情况下钢液波动较平稳,最大波动差为1.4 mm。     

主盐浓度对化学镀Ni-Fe-P合金性能的影响

研究了镀液中主盐浓度对铜基体化学镀的影响,通过测定镀速、硬度、镀层形貌、自腐蚀电位,以确定主盐的最佳使用浓度.结果表明当主盐的浓度为25 g/L时,镀速、耐腐蚀性、硬度适宜,镀层分布均匀、紧凑、颗粒细小.     

六孔氧枪喷射对转炉流体流动影响的数值模拟研究

以某钢厂300t转炉为研究对象,运用Ansys-Fluent建立三维数学模型,通过VOF方法将多个超音速射流冲击到由转炉熔融炉渣和金属组成的熔池的自由表面上。研究了冶炼过程中不同操作压力对射流速度,射流干扰性,射流对熔池的冲击面积与深度,射流对熔池流场分布的影响规律。模拟结果显示,氧枪操作压力提高,氧枪射流对熔池的冲击强度明显增强,射流强度利用率提高;熔池流动死区位置从熔池中部转移至熔池两侧炉壁附近;冲击面积随着喷枪压力的增加而增大,冲击深度不随着操作压力的增大而增大。操作压力高于设计压力5%时干扰性消失,使钢液冲击面积增大。     

异型截面喷管优化设计及数值模拟

提出了一种圆角矩形喷管的设计方法,并通过数值模拟软件对圆角矩形、椭圆、矩形以及轴对称喷管流场进行了对比分析。数值计算表明:在相同的入口条件和出口面积条件下,圆角矩形喷管和椭圆喷管均可获得较大的总温总压均匀区,马赫数略高于矩形喷管,均能提高设备能量利用率,但圆角矩形喷管结合了轴对称喷管和矩形喷管的优势,可获得更好的试验均匀区,边角处温度和压力梯度较小。圆角矩形喷管较大的侧壁平面也为氧化烧蚀试验中平板材料的固定提供了一定的便捷性。     

南钢110 t转炉顶吹氧枪喷吹特性模拟与应用研究

本研究利用Fluent软件对南钢110 t转炉顶吹氧枪喷头参数对超音速射流流场分布特性影响进行三维数值模拟,并将研究结果应用到南钢110 t转炉常规冶炼过程。研究结果表明,13.5°四孔氧枪在1.7 m处(理论枪位)保持较高的射流速度,且射流有效冲击半径最大。即13.5°四孔氧枪可有效提高氧气与熔池的接触面积,提高氧气利用效率。基于412炉次冶炼数据结果发现,相比于原氧枪,在采用设计流量为24 000 m3/h,喷孔夹角13.5°的优化后氧枪时,在相同冶炼条件下,110 t钢水的平均冶炼时间及终点碳氧积分别减小1.5 min及0.000 3,熔池脱磷率提高4.1%,终渣TFe含量下降1.7%。     

转炉氧枪超音速射流特性的数值模拟研究

运用Fluent模拟计算软件,并与工业实验相结合,对150 t提钒转炉用氧枪所产生的超音速氧气射流特性进行综合研究。通过对数值模拟与实验数据的分析,研究了马赫数、设计流量对氧枪射流长度、径向速度、动压分布及湍动能分布的影响,以此优选氧枪的设计参数,并将该优选氧枪应用于实际提钒转炉的冶炼过程中。工业实验结果表明:马赫数2.0,设计流量20000 m³/h(标准)的氧枪,在实际生产过程中能有效改善转炉内渣钢的流动特性,提高枪头寿命,并将半钢平均冶炼时间缩短42 s。     

210t转炉非均匀底吹供气模式的水模拟研究

利用水力学模拟实验，对210 t转炉非均匀供气模式对熔池混匀时间的影响展开研究。结果表明，调整两个底吹元件对应的非均匀底吹供气模式有利于底吹流股对熔池的搅拌，并且此影响与两个底吹元件的相对位置存在一定的关系；将非均匀底吹供气模式应用于实际转炉冶炼过程中，试验发现，当采用非均匀底吹供气模式时，脱碳效率与脱磷效率均较常规工艺有所增大，碳氧浓度积有所降低，其中调整对角线两个底吹元件对应方案变化最为明显，其脱碳效率与脱磷效率分别为常规工艺的1.07倍与1.06倍，碳氧浓度积较常规工艺减小10.54%。