大型底吹炉气含率的数值模拟

利用数值模拟的方法,以大型底吹炉的气含率为参考指标,对气流入口速度、氧枪直径和熔池深度进行研究.结果表明：随着入口速度的降低,气含率的波动范围逐渐缩小;随着入口速度的增加,气含率逐渐增大,当入口速度超过270 m/s时,气含率增加幅度变小;气含率在较大的氧枪直径下波动范围更大,当直径达到60 mm时,瞬时气含率最大值可达6%;熔池深度在1.7～1.9 m处的气含率最大值均超过了4%,随后气含率逐渐减小,在熔池深度2.1 m处达到最小值,之后随着熔池深度的增加而逐渐增大.综合考虑,工艺参数优化区间为入口速度260～270 m/s,氧枪直径55～60 mm,熔池深度2.3～2.5 m.     

VD炉钢包底吹氩的物理模拟

针对一重VD钢包进行物理模拟,通过使用电导仪、浪高仪等实验设备,从混匀时间、液面扰动对钢包内流体流动特性进行研究。实验研究得出VD炉真空脱气、深脱硫、去夹杂的底吹氩参数分别为600、200、150 L/min时,可以达到良好的脱气、脱硫和去除夹杂的效果,这为实际生产提供了理论依据。     

90 t钢包炉底吹氩工艺优化的水模拟试验研究

采用1:2.5几何相似比的水模型,试验研究了钢厂90 t钢包炉(LF)透气砖位置、数量和底吹供气量对钢包内流体混匀时间的影响。结果表明,优化后的钢包透气砖位于高位料仓下料位置的下方,渣料和合金能够直接加在裸露区,熔化速度快,合金收得率高;底吹气体流量23.89 L/min时钢包流体混匀时间最短,有利于钢水深脱硫。     

底吹喷枪异常堵塞的复吹转炉熔池内的搅拌研究

根据重钢转炉生产过程中实际结构尺寸和改造没计的特点，设计制作了复吹转炉冷态模拟模型，针对实际生产过程中转炉底吹喷枪可能出现异常堵塞，实验研究了底吹喷枪正常、有部分堵塞或全部堵塞时，复吹转炉熔池内的搅拌混匀时间与底吹供气强度的关系。     

不同底吹位置对VD精炼脱碳过程的影响

采用数值模拟方法研究了VD精炼过程中不同底吹位置对钢液流场及脱碳过程的影响。研究结果表明:双底吹脱碳效果最好,偏心底吹次之,中心底吹最差;在偏心底吹下,当底吹位置距钢包中心0.4R～0.5R时脱碳效果最好,终点碳的质量分数最低为39×10-6;在双底吹条件下,当底吹位置距钢包中心0.50R～0.65R时脱碳效果最好,终点碳的质量分数最低为25×10-6;与偏心底吹相比,采用双底吹时终点碳的质量分数可降低18%～45%。     

底吹氩VD钢包炉流场优化的数值模拟研究

以某钢厂150 t VD钢包炉为研究对象,采用商业软件Ansys-Fluent,建立钢包底吹氩气模型,结合正交设计方法,模拟了不同钢液量,两个吹氩口不同吹氩量工艺条件下钢包内流场和流速变化,同时考虑了静置10 min后钢包炉内钢液流动情况。所有试验均监测钢包下部同一位置的速度大小,通过正交设计方法选择最优的生产方案。研究结果表明:钢包内钢液量和底吹氩气量在小范围内变动对钢包内钢液流场和流速影响不大,且钢液量和氩气口吹氩量对静置10 min后钢液内流场流速的影响可以忽略不计。吹氩量过大会导致渣眼开度较大引起卷渣和吸气现象,吹气量过小钢液流速较低则导致形成稳定循环流场所需时间较长。最终通过对比分析得出在钢液高度选用3 590 mm,1#和2#氩气口流量均采用0.9 m~3/h时钢包炉内综合流动效果较好,减少了钢水受污染程度,提高了生产效率。     

LF炉135t钢包底吹氩的水模拟实验

针对135 t LF炉钢包进行了水模型物理模拟,就钢包内流体混匀时间、液面波动及夹杂上浮时间等流动特性进行了研究。结果表明:在一定的吹氩流量控制范围内,加大钢包底吹Ar搅拌流量,可达到快速脱S的目的,并使软吹达到较好的去除夹杂物效果。     

65 t顶底复吹转炉快速降低炉底高度的生产实践

针对马鞍山钢铁股份有限公司65t顶底复吹转炉炉底上涨问题,分析了其产生原因并提出了具体的解决措施。生产实践表明:利用铁水与氧气反应,通过对氧枪枪位、氧气累计量以及浸泡侵蚀时间的合理控制,达到快速降低转炉炉底高度的目的,由于炉底超上限值造成吹炼困难引发喷溅率由0.63%下降至0.31%,钢铁料消耗降低4.16kg/t,为转炉炼钢生产安全提供了有力的保障。     

底吹炉喷枪出口处“蘑菇头”对气体行为影响的模拟研究

依据热量平衡原理,计算得到了某种气体喷吹流量下形成的"蘑菇头"直径为60.2mm。使用商业软件FLUENT将"蘑菇头"区域设置为多孔介质,利用VOF模型模拟了"蘑菇头"存在时气泡的产生、生长、直至破裂的过程。对比没有"蘑菇头"时气泡的变化,模拟发现,"蘑菇头"的存在对流动过程的影响较大。"蘑菇头"的存在使气泡体积与表面积更大,形状更接近球形,且在炉内停留时间更长,有利于炉内气体与熔体的流动与充分反应。     

底枪支数和布置对复吹转炉熔池混匀的影响

在200 t复吹转炉的1∶12缩小模型进行了物理模拟试验,研究了4～12支底枪不同的布置方案对复吹转炉熔池混匀的影响。复吹条件下,在所研究的气体流量范围,4支底枪不同布置方案的混匀时间变化范围较大,混匀时间在20～49 s;6支底枪不同布置方案的混匀时间在18～42 s;而8～12支底枪不同布置方案的混匀时间在14～38 s;4,6,8,10,12支底枪的混匀时间小于27 s的底枪布置方案占对应试验总布置方案的比例分别为14%、13%、33%、44%、67%,有较多的8～12支底枪布置方案的混匀时间小于27 s,在转炉冶炼的一个炉役内可供吹炼选择的底枪布置方案较多。复吹时,当底枪支数由4支增加到8支,不同底吹方案的混匀时间平均值下降较为明显,当底枪支数由8支增加到12支,对于0.57 m~3/h的底吹气体流量,混匀时间平均值有所降低,而底吹气量为2.29 m~3/h时,混匀时间平均值变化不大。     

大型富氧底吹炉熔炼渣含铜的研究及控制

结合中原冶炼厂大型富氧底吹炉生产运行数据,研究分析渣含铜的主要影响因素,并制定相应调控措施。通过工艺参数优化,底吹炉熔炼渣含铜从6%以上降至3.32%,解决了底吹炉在高处理能力情况下的渣含铜偏高问题,为类似企业提供技术借鉴。     

不同钢包底吹氩模式对钢液精炼效果的影响

以180 t双孔底吹氩钢包为研究对象,对6种钢包底吹氩模式进行数值模拟,并结合现场试验与当前采用的吹氩模式进行对比。研究发现：（1）钢液的混匀时间随吹氩量的增加而减少,吹氩量一定时,差流量吹氩模式对钢液的搅拌强于等流量吹氩模式。（2）不同的钢包底吹氩模式,渣眼形成的位置不同,渣眼面积也不同。总流量一定时,差流量吹氩模式钢液面最大流速大于等流量吹氩模式,易发生钢液卷渣。（3）差流量吹氩模式渣线处渣层厚度的波动大于等流量吹氩模式,且流量差值越大,波动越剧烈。（4）差流量吹氩模式通过“强-弱”流股的配合,进一步强化了钢包底吹氩的钢液精炼效果。工业试验表明,采取等流量吹氩模式（500 L/min—500 L/min）,钢中的较大夹杂物的数目明显多于差流量吹氩模式（400 L/min—600 L/min）。     

130t和160t钢包炉(LF)底吹氩的水模拟研究

根据相似原理采用一重130 t、160 t钢包1:5和1:5.5比例的水模型,研究了底吹流量对混匀时间、液面扰动、液面亮圈直径和夹杂物上浮时间等钢包内流体流动特性的影响。结果表明,对130 t钢包加热化渣、脱硫-脱氧、合金化及软吹的最佳吹氩流量(L/min)分别为200、600、400、150;而对160 t钢包则分别为300、500、500、200。     

工艺参数对转底炉冶炼能耗的影响

针对转底炉生产存在产品金属化率低、冶炼能耗高、烟气含尘量大、生产效率低等问题.通过建立转底炉冶炼数学模型,计算了不同工艺参数对转底炉冶炼能耗的影响规律.结果表明:转底炉产品金属化率与烟气对含碳球团的二次氧化有关,增大还原区煤气供应量,可以减少含碳球团二次氧化,提高产品金属化率;助燃风预热温度和富氧率对冶炼能耗影响显著,提高助燃风预热温度和富氧率可以降低燃烧消耗,提高冶炼效率.助燃风预热温度每提高100℃,煤气消耗可以减少75 m3;助燃风富氧率达到20％时,煤气消耗量减少50％,烟气量减少57％.     

炼铅底吹炉烟灰中镉的回收工艺研究

本文介绍了铅富氧熔炼过程产出的底吹炉烟灰中镉的回收工艺,烟灰经过水浸、中和沉淀等工艺过程,富集回收了铅、镉.试验结果:Cd的浸出率88.51%,回收率88.47%,氢氧化镉产品镉含量达到70%以上.     

EBT区域底吹流量变化对电弧炉炼钢的影响

 电弧炉底吹是加速熔池流动、减少EBT区域死区、改善炼钢反应的重要手段,底吹流量变化会影响电弧炉熔池流动和冶金效果。利用Fluent软件研究了100 t电弧炉EBT区域附近不同底吹流量的熔池流动特性,发现当EBT区域底吹流量从100增加至150 L/min时,熔池平均流速提高18.03%,死区面积减少22.06%;当进一步增加至200 L/min时,熔池流速和死区面积变化幅度降低。在此基础上,通过100 t电弧炉炼钢试验研究了不同底吹条件下的冶金效果,发现底吹可显著降低电弧炉钢铁料消耗和石灰消耗,缩短冶炼周期,降低炉渣FeO质量分数和钢液碳氧浓度积;随着EBT区域底吹气体流量从100增加至150 L/min,冶金效果进一步得到改善。     

RH精炼钢包底吹工艺优化物理模拟研究

为提高RH精炼效率,针对某钢厂120 t RH精炼装置进行了RH精炼钢包底吹位置以及流量对精炼效果影响的物理模拟研究。首先根据原型的水模拟确定了较为合适的工艺参数,其中提升气体流量为1 408 L/min、浸渍管深度为540 mm。然后该研究相对于上升管以及下降管的位置设置了3种不同底吹孔的位置,其分别为单孔在上升管的正下方、双孔连线与上升管和下降管的连线垂直以及平行,通过混匀时间、循环流量及流场速度3个指标研究发现,添加底吹时单孔的精炼效果较双孔的好,双孔垂直位置较平行位置精炼效果好,故建议采用单孔底吹工艺。     

底吹对转炉溅渣护炉的影响

采用水力学模型的研究方法,针对马钢５０ｔ复吹转炉溅渣护炉工艺进行了冷态模拟实验,分析底部吹气流量对溅渣护炉效果的影响,得出的优化工艺参数为：高温溅渣,枪位为１８００ｍｍ左右,喷吹氮气的流量在１１５００Ｎｍ＾３／ｈ以上,压力为１．０ＭＰａ底吹流量控制在４０～８０Ｎｍ＾３／ｈ。     

底吹喷枪结构对熔池搅拌效果的影响特性研究

针对目前底吹熔池熔炼过程中,如何改变喷枪结构起到强化搅拌目的的难题,采用数值模拟的方法建立了底吹熔池熔炼炉多相流非稳态数学模型,构建了多层栅栏结构的氧枪模型。计算结果表明,氧气底吹过程具有周期性,可分割成大气泡形成、气流柱形成和气流冲破熔池液面三个过程,并对有无栅栏喷枪结构在这三个过程下的相图、面平均湍动能、平均压力进行比对分析,结果表明多层栅栏枪口结构有助于强化熔池内部搅拌。     

60 t LF钢包底吹氩行为的物理模拟

基于相似原理和莱钢60 t LF钢包,建立了一套水模拟试验装置,水模型和钢包原型的几何相似比例为1∶4,用该装置进行了钢包底吹氩行为的物理模拟研究.结果表明,底吹气体流量越大,混匀时间越短;吹气流量对混匀时间的影响程度远远大于透气砖位置的影响.60 t钢包适宜采用单透气砖,其硬吹气体流量应>0.133 m3/h,软吹气体流量应<0.02 m3/h.