150t 钢包底吹氩喷嘴布置优化的水模型研究

针对钢厂150 t底吹氩钢包于0.2R圆周上成90°布置的双孔吹氩,钢水成分和温度均匀性较差的问题,进行了几何相似比1:4,双孔吹氩位置0.2~0.8 R,夹角45°~180°。吹气量54.6~491.4 L/h(相当于150 t钢包吹气量50~450 L/min)的水模型试验。试验结果表明,最优方案为双孔半径0.6 R圆周,夹角180°,每孔流量382.2 L/h(相当于150 t钢包350 L/min),混匀时间比原钢包的喷嘴布置减少28.6%。     

钢包底吹氩水模实验研究

采用水力学模型试验方法研究了不同底吹孔位置、不同底吹气量、不同顶渣厚度和粘度时对钢液混匀时间的影响.结果表明:结合此实验条件,钢包的单点偏心喷吹位置距钢包底约1/3半径处为宜;随着底吹气量的增大,均混时间明显缩短;渣层越厚,均混时间越长,渣层粘度对均混时间的影响不是很明显,但总的来说,渣层粘度越大,均混时间越长.     

150 t钢包底吹氩的水模型研究

采用几何相似比1∶4.5的水模型对150 t钢包底吹氩的工艺参数进行模拟试验,研究了喷孔圆周(0.40 ～0.70 R)、同圆周夹角(60°～120°)流量(189～378L/h)对混匀时间的影响,测定吹氩流量与表面流速的关系以及分析了不同流量下的卷渣现象.结果表明,最佳的底吹方案是120°夹角,0.7R双孔同圆周,流量378 L/h(对应实际流量600 L/min);最佳喂线位置为0.4R;软吹时临界卷渣流量为110 L/h(对应实际流量175 L/min).     

钢包底吹氩搅拌卷渣机理的水模型研究

针对炼钢工业中广泛采用的钢包底吹氩搅拌工艺，在水模型试验的基础上，得出了在不同渣厚下的临界吹氩量的大小；并进一步定量研究了钢包卷渣现象的过程和机理，推导了发生卷渣现象的临界界面流速和破碎颗粒的大小，为实际生产严格控制吹氩制度打下了理论基础。     

45t钢包底吹氩钢液流动的水模拟研究

以国内某钢厂45t钢包为研究对象,在相似原理的基础上建立了钢包吹氩水模型(模型与原型的几何比为1∶2.5),研究了吹氩孔的位置和吹氩流量对钢液混匀特性的影响。实验发现:无论是单孔吹氩还是双孔吹氩都存在一个临界流量,在临界流量时钢液混匀特性最好。其中对于单孔吹氩工艺,吹氩位置在距离钢包底部中心0.5R(钢包底半径)处较合理,模型临界流量为0.35m3/h;对于双孔吹氩工艺,两孔位置在0.5R、角度为45°较理想,模型临界流量为0.40m3/h。工业试验表明,改进后的吹氩方案在降低总氧和夹杂物方面均优于改进前的吹氩方案。     

钢包底吹氩水模实验研究

采用水力学模型实验方法研究了不同示踪剂加入位置、不同透气砖布置方式以及不同送气量对钢液混匀时间的影响.结果表明:示踪剂偏向中心位置加入,混匀时间较短;对于同样的底部送气量,两块透气砖对称分布在同一直径上时,混匀时间较短;混匀时间随气体流量的增大而减少.     

100 t底吹氩钢包插入浸渍管对钢液流场影响的数值模拟

以100t单孔底吹氩钢包为原型,应用三维连续性方程、动量N-S方程及湍流κ-ε双方程模拟了底吹氩过程中钢包内的钢液流动状态。利用Mixture多相流模型对单孔吹氩（0~700 L/min）过程进行数值模拟,对比分析插入直径691.05 mm,深650 mmn浸渍管前后钢包内的流动状态和钢液表面的卷渣。结果表明,无浸渍管时,临界卷渣吹气量为102 L/min,插入浸渍管后,临界卷渣吹气量增大到217 L/min。插入浸渍圆筒可以在增加吹氩量的条件下提高钢液搅拌效果,加速钢液混匀。     

130 t钢包底吹氩喷嘴布置模式优化的水模型试验

通过建立的130t钢包水力学模型，用电导法测定了单喷嘴、双喷嘴垂直分布和对称分布时不同供气量下钢水混匀时间。结果表明，双喷嘴喷吹的混匀时间较单喷嘴的混匀时间短，搅拌效果优于单喷嘴。单喷嘴底吹氩，喷嘴距钢包底部中心0．55R（钢包底半径）时混匀时间最短；双喷嘴间距由0．40R增至0．70R时混匀时间明显减少。     

底吹氩钢包内钢液流动与合金扩散的数值模拟

运用商业软件Ansys-Fluent,建立了1t钢包底吹氩与合金熔化扩散数值模型,其中钢包吹氩模型通过Wood′s Metal物理试验验证,吻合很好。研究采用数值模拟与现场试验相结合的方法分析了钢包内流场与合金加入的位置及方式对合金在钢包内扩散的影响。结果表明:260L/min吹氩流量过大,且吹氩时间过长(120s),建议使用100L/min的吹氩流量,加合金前吹氩时间30s,使Al块熔化与混均,保护合金,加合金后吹氩30s,降低合金的烧损。合金采用加入棒固定,在吹氩口上方加入后保持3~5s,熔化时间能由6.2s降低至2.0s,混匀时间能由35s降低至23s。另外,在降低烧损的同时,减少吹氩量和温降,起到节能减排的作用。     

钢包底吹氩搅拌卷渣机理的研究

本文针对炼钢工业中广泛采用的钢包底吹氩搅拌工艺,定性描述和定量研究了钢包卷渣现象的过程和机理,推导出了发生卷渣现象的临界界面流速和破碎颗粒的大小,为在实际生产中严格控制吹氩制度打下了理论基础。     

电磁搅拌对钢包精炼炉内金属液行为的影响

以侧壁配备电磁搅拌系统的钢包精炼炉为背景,分别利用多普勒超声波测速仪以及激光液位仪对几种电磁搅拌方式下金属液的内部流动以及表面波动状况进行了测定及分析。研究发现,电磁搅拌可以有效促进金属液的内部流动以及表面波动,从而显著改善金属液内部的动力学条件,是提高钢包精炼效率的有效手段;不同电磁搅拌方式对金属液的内部动力学条件影响的差异明显,在不同的精炼工艺要求下,可以考虑采用不同的电磁搅拌方式。     

钢包弱搅拌水模拟实验研究

通过对江阴兴澄钢铁有限公司100 t钢包弱搅拌进行水模拟实验研究,比较了不同吹氩方式和不同喷吹气体流量条件下钢水混匀、夹杂物上浮和流场分布三方面的特征.结果表明:双孔喷吹比单孔喷吹效果好;在相互垂直的1/2R上采用双孔喷吹较合理;在一定的时间内周期轮流喷吹搅拌有益.     

Physical and Mathematical Modeling of Flow Structures of Liquid Steel in Ladle Stirring Operations

Metallurgical and Materials Transactions B - Flow structures of liquid steel during stirring operations with argon injection in a ladle are studied using physical and mathematical models. Emphasis...     

钢包底吹氩位置对钢水去夹杂影响的水模型研究

基于相似理论,利用1:9水模型研究了钢包吹氩钢水中夹杂物的物理行为,试验了不同底吹位置下吹气时间2～28 min、吹气量(1.19～4.75)×10^-2m³/h对夹杂物去除行为的影响。结果表明,较小吹气量在8 min内可将绝大部分的模拟夹杂物去除,而较大吹气量时,中心和偏心喷吹方式分别需要20 min和16 min;不管中心还是偏心喷吹方式,去夹杂效果均随吹气量的增加先增大后减小,且存在一个最佳去夹杂吹气量;较小吹气量范围内,偏心喷吹方式的去夹杂效果要优于中心喷吹方式,而较大吹气量范围内则相反。     

钢包底吹气液两相流结构研究

通过水力学模型方法，对弥散型、直通多微孔型和狭缝型３种类型的透气砖底吹时在熔池中所产生的气液两相流结构进行了研究。结果表明，弥散型与直通多微孔型透气砖底吹所产生的气泡行为很接近，而与狭缝型透气砖却有所不同。弥散型和直通多微孔型透气砖底吹时，在熔池中开始产生大气泡，并使流股偏离底吹位置而摆动时的临界流量值高于狭缝型透气砖；弥散型和直通多微孔型透气砖底吹产生的气液两相流扩张角基本一致，而在一定的气体流量下，其扩张角明显大于狭缝型透气砖。     

兴澄特钢新型钢包钢液流动物理模拟研究

通过几何相似比1:3.4的水模型对41～45 t原有圆形钢包和新型钢包冶金特性进行了对比,并得出最佳吹Ar的位置。结果表明,原有圆形钢包高径比比较大、混匀时间较长并且工艺稳定性不高;新型钢包降低了高径比,混匀时间显著缩短。同时发现新钢包底部使用单透气砖吹气比双透气砖吹气效果更好。生产实践表明,新型钢包加碳粉后混匀时间从原来的8～10 min减少到4 min,水口自动开浇率由80%提高至95%以上,钢材中大颗粒夹杂出现率由原来的3%降至1.5%以下。     

CAS-OB钢包底吹排渣效果的实验研究

在CAS－OB工艺中,下罩前底吹排渣面积直接影响钢水处理的可靠性,作采用水力学模型实验对300t钢包底吹排渣效果进行了研究,主要考察了底吹气体流量和顶渣层厚度对排渣效果的影响,同时测试了底吹位置对排渣直径的影响程度,结果表明：底吹气体流量和渣量对排渣效果有显影响。     

钢包钢水保温覆盖剂的开发

研制了钢包钢水新型保温覆盖剂，主要成分为（%）；15-25C，20-35SiO2,10-20Al2O3,2-5Fe2O3,15-25CaO,2-5MgO，新覆盖剂铺展性与保温性能良好。经转炉钢水160t钢包生产使用，统计数据表明，镇静15min后钢水降温速度由原碳化稻壳覆盖剂1.33℃/min降低到0.93℃/min。     

40t钢包底吹优化物理模拟研究

通过建立相似比为1∶3钢包物理模型及与原型相同孔隙率的透气砖模型,研究不锈钢偏心吹氩工艺;对钢液混匀时间、钢液面流速及渣眼等软吹工艺参数进行优化。试验结果表明,钢液混匀底吹气量在103.1 L/h(现场流量2.1 m3/h)以上时,混匀时间比达到50%以上。钢液表面流速表明在液面隆起边缘处(渣眼边缘)容易发生卷渣。渣眼直径受到吹气孔位置影响,底吹气孔越靠近钢包包壁,渣眼直径越小。距圆心1/2R及2/3R处进行软吹搅拌,可保证渣眼面积比分别小于12.4%及10.5%。优化后的钢包流场可以有效减少静吹氩过程中产生的二次氧化现象。