炼钢过程系统保温技术的研究开发与应用

通过建立炼钢过程保温系统传热数学模型,分析了钢包、中包、覆盖剂的材质及厚度对钢水热损失与钢水温降速度的影响,提出了降低炼钢过程钢水热损失及钢水温降的途径。生产实践表明,提高钢包烘烤温度、降低钢包绝热导热系数或增加其厚度、中包砌筑保温层、降低覆盖剂导热系数等,炼钢过程钢水热损失大幅降低,转炉出钢温度降低5．4℃。     

转炉出钢温度控制技术的研究与实践

钢水热损失主要为钢水的辐射散热、对流传热和钢包、中间包耐火材料的吸热。分析了转炉出钢温度过高的危害及原因。通过提高合金烘烤温度,开发应用新型保温覆盖剂,采用钢包综合砌筑技术、智能吹氩和中间包保温等措施,有效降低了转炉出钢温度,平均出钢温度降低10℃以上。炼钢系统低温均衡可控,产品质量提升,并且冶炼成本降低。     

150t钢包包壁稳态传热计算分析

针对某钢厂150t钢包热循环过程中钢水温降问题,建立了基于传热微分方程的Turbo-C程序数学模型。通过该模型的对比计算分析认为,钢水通过包壁的热损失最大,钢包其他各层的材质对降低钢水和钢包包壳温度有一定影响,但其厚度对热损失的影响不大,并就此提出了相应的改进措施。     

连铸钢包热循环模型研究

从炼钢炉出钢到浇注结束,钢水在传递过程和在钢包内停留期间因散热而降温。钢包的热状态对浇注温度有重要影响。本研究所建立的钢包热循环数学模型经过验证是可行的。利用此模型结合工厂连铸生产实际可找出,钢包热周转的最佳途径,从而减少热损失,保证中间包浇注温度,得以降低转炉出钢温度。     

覆盖剂和保温层对钢包钢水温降影响的数值模拟

通过建立数学模拟研究了添加覆盖剂和保温层对钢包静置过程中钢水温降的影响。结果表明:钢包静置过程中,钢水通过其上表面及钢包的包衬向外界传递热量,钢水温度下降。添加保温覆盖剂可使钢水上表面热损失大幅度下降,从而有效减小钢水温降。添加保温层可有效减小钢水通过钢包包衬向外界环境散失的热量,从而有效减小钢水温降。     

钢包保温层优化及应用

原复合反射绝热板热导率系数值较大,钢包包壳温度较高,在使用过程中钢水温度损失大;而新型气凝胶绝热板是以纳米材料为主,主要材质为SiO₂气凝胶,具有导热系数低、耐高温、密度小、抗压强度高等优越性能。某钢厂120 t钢包保温层用新型气凝胶绝热板替代原复合反射绝热板的效果表明,钢包包壳表面温度平均下降59～73 ℃;通过两种钢包包壳温度计算得出,在生产中,钢包每周转一次,可节省钢水温损9.88 ℃,钢水温降速率降低0.11 ℃/min;通过实测LF炉软吹结束钢水温度及铸机开浇时钢水温度,钢水温降速率降低0.12～0.13 ℃/min,实际钢水温降速率与钢包包壳节省温度计算的钢水温降速率基本吻合,成本下降2.7元/t(钢),取得了良好的试验效果,为新型气凝胶绝热板在钢厂其他保温设备上的应用提供了重要的参考价值。     

转炉炼钢各工序温降因素及其控制措施

分析转炉炼钢过程中钢水温降及其影响因素:出钢温度、钢包运行时间、合金、辅料加入量及吹氩喂线操作等是影响钢水过程温降的主要因素。通过对钢水温降规律的研究,掌握了钢水全流程温度变化规律,并通过对影响钢水过程温降的因素进行研究,提出了降低出钢温度、加强钢包管理等减少钢水过程温降的措施,缩短了炼钢全流程物流时间,降低了钢水过程温降,中包温度合格率大幅度提高,中包温度合格率提高后浇注更加稳定,铸坯质量合格率也有明显的提高。     

钢包全程加盖技术在梅钢的应用实践

分析了钢包的热损失途径及其对冶炼过程的影响,阐述了钢包全程加盖技术的特点和工艺过程。钢包全程加盖技术在梅钢的应用说明该技术能够有效降低热损失,并且保证生产过程中的热状态趋于稳定,为准确控制钢水温度和温降创造了条件,还对节约能耗,降低炼钢成本,提高经济效益有着重要作用。     

降低终点温度实现"低温快注"生产

通过对钢水过程温度变化及盛钢容器的热损失分析后提出,加强对钢包和中间包的管理和采取措施,可使转炉终点温度降至 1 650 ℃～ 1 690 ℃,实现"低温快注"生产.     

110t钢包砌筑优化实践

通过钢包水力学物理模型结合生产实际对现有钢包透气砖安装位置进行了研究,发现最优的透气砖安装位置为下透气砖距中心0.63?R,上透气砖距中心0.55?R,两透气砖夹角154°。在优化钢包透气砖安装位置的基础上,改进保温层、永久层材质和钢包壁砌筑方法,实际应用效果表明,优化后的钢包能有效降低钢水的温度损失,提高钢包包龄,增加合金收得率和LF炉电弧热效率。     

钢包钢水温降及其影响因素的模拟

通过有限元方法建立了120 t钢包的传热模型,计算分析了钢包在使用过程中的传热行为,研究了钢包内衬及厚度对钢水温降的影响.结果表明:使用导热系数较低的保温材料,在传统钢包内衬中添加绝热层能显著提高钢包的保温效果,减低钢水温降速率;改变工作衬厚度对钢水温降速率的影响较小.     

钢包吹氩引起的钢水温降分析

通过现场实验测试，认为钢包炉吹氩搅拌过程中，氩气升温吸热对钢液温降的影响极少，分析认为钢液产生较大温降主要原因是包衬蓄热和吹氩过程中形成的钢液裸露面对外散热，同时指出钢包内钢液温度的分层可减少通过包衬散热所带来的热损。     

Transient flow and heat transfer in a steelmaking ladle during the holding period

Transient, turbulent flow and heat transfer in a ladle during the holding period are numerically investigated. The ladle refractories including the working lining, safety lining, insulation layer, and steel shell have been simultaneously taken into account. No assumptions are made for the heat transfer between the liquid steel and the inside ladle walls. Both the initial ladle heating and the heat loss from the slag surface are changed to examine their effect on thermal stratification in molten steel. A simplified model for the heat loss from the molten steel to the refractory is proposed. Correlations for the history of mean steel temperature, thermal stratification, and heat loss rate are obtained, which can be easily applied for industrial operations. Predictions are compared with experimental data in an industrial ladle and a pilot plant ladle, and those from previous studies.     

新型纳米级微孔隔热材料在炼钢生产中的应用

唐山中厚板材有限公司针对炼钢生产中钢水热量损失过大问题,在转炉、钢包和中间包上,系统采用了新型WDS纳米级微孔隔热材料,提高了耐火衬的蓄热量,在不影响耐火材料使用寿命的情况下,转炉的终点温度提高了7℃,从转炉、钢包到LF炉过程温降速度减小了0.3℃/min,采取降低LF炉出站温度5℃的方式,中间包后期钢水温度仍然能够满足连铸工艺需要,达到了节能降耗的目的,可以产生综合经济效益1480万元/a。     

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...     

预热温度对钢包盛钢时的内衬温度及应力影响

为了确定合适的钢包烘烤预热温度,以某钢厂90t整体铝镁浇注料钢包为原型进行数值模拟,利用有限元分析软件ANSYS,采用间接耦合法进行计算,得出了不同烘烤预热温度工况下,钢包盛钢时的内衬温度变化及应力分布。结果表明:提高钢包预热温度可以降低钢包内衬的温升及钢液温降幅度,减小钢包内衬的温度梯度,减少内衬材料受热应力所引起的热震破坏,从而延长钢包使用寿命。综合考虑钢包内衬水分排除、节能及热应力分布等因素,钢包预热温度取1 173~1 273K最佳;钢包底部的烘烤预热温度应提高到1 373K。     

基于传热反问题的钢包热状态跟踪模拟

现代化高效连续炼钢的关键是钢水温度控制,钢包热状态是钢包周转过程中钢水温降的重要影响因素,因而烘烤结束时的钢包热状态至关重要.由于钢包内部温度较高,生产场地布局复杂,电子原件的使用寿命较短等原因,传统的实测法和数值模拟等方法都无法实现包衬内部实时接触式测温.针对上述情况,文章运用有限差分法正向求解包衬温度场,再建立非稳态的钢包传热一维数学模型,采用Fluent软件模拟火焰温度场,用传热反问题研究方法以钢包易测量的包壳温度为已知条件,对包衬温度分布进行数学反演,并通过计算机C#语言对210t钢包烘烤过程进行智能化模拟追踪,编写了烘烤过程的温度场实时监控软件,为钢包调度和编制合理的烘烤制度提供了一个切实可行的新方法.      

多功能铁水包加盖保温效果分析

 为了减小运输过程中铁水温降以及降低钢铁生产成本,对铁水包加盖的综合保温效果进行了定量分析。通过建立相应数学模型和数值计算,分别对加盖和不加盖的230 t铁水包进行5 h的空包运输过程模拟,以及加盖和不加盖的满包铁水包1 h模拟。模拟结果显示,在5 h空包运输阶段加盖,能有效改善接铁前的空包热状态,减少下次接铁时铁包耐材所需的蓄热量,且铁包上部包沿处温度提高最大为194 K,上下部温差减小140 K,降低热应力所导致的耐材损坏;在1 h满包运输阶段,全程周转增设保温盖能减小铁水温降约13 K。最后,将模拟试验结果与现场实测数据结果进行分析比较,相对误差值小于5%,验证了模型的准确性。