150 t钢包底吹氩卷渣行为的物理模拟

针对钢厂150 t双孔底吹氩钢包,根据相似原理建立几何比例为1:5的水力学模型,得出对应实际氩流量260~600 L/min时原型钢包及优化后钢包的液面裸露面积及渣钢卷混情况的变化规律和临界卷渣气量。研究结果表明,原型方案下两透气砖分别位于距钢包中心0.64 R和0.76 R处,两孔成90°(0.64 R+0.76 R,90°),临界卷渣气量为550 L/min;对于两个优化方案,双孔分别位于1/3 R和0.64 R,两孔成180°(1/3 R+0.64 R,180°)以及双孔位于0.5 R圆周上,两孔成135°(0.5 R+0.5 R,135°),临界卷渣气量分别为550 L/min与600 L/min。     

邢钢钢包底吹卷渣模拟研究

根据钢包底吹气量与钢渣界面流速的关系计算出钢水卷渣的临界值,按照相似原理用混合油模拟渣层、水模拟钢水进行水模试验,考察了吹气量、单双孔底吹透气砖对钢水卷渣行为的影响,单孔吹气量小于450L/min、双孔吹气量小于400L/min可避免卷渣。     

梅钢250 t钢包浇铸过程旋涡卷渣行为研究

钢包浇铸末期旋涡卷渣严重影响钢水洁净度和金属收得率。利用钢包渣示踪法研究了上海梅山钢铁股份有限公司250 t钢包浇铸过程卷渣行为。通过在中间包注流区采集钢样,基于含Ba夹杂物成分、尺寸和形貌研究卷渣形成的夹杂物特性,并通过夹杂物中平均Ba含量变化来判断旋涡卷渣发生的程度。结果表明:卷渣形成的夹杂物普遍尺寸较大、形貌呈球形,在钢包余钢量不低于15～18 t的时候便开始出现旋涡卷渣。为了抑制旋涡卷渣,针对梅钢250 t钢包的实际工况,提出了一种新的出水口结构,并利用物理模拟试验对比了常规出水口和新出水口的旋涡特性,采用新的出水口可以显著降低钢包的起旋高度和贯通高度。     

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。     

模拟氩气搅拌钢包中的渣眼面积

通过录像摄影测量了在轴对称氩气搅拌钢包水模中的渣眼面积,其与气体流速、液体深度、渣层厚度以及不同类型的上部相液体呈函数关系。试验结果表明：除了重要操作参数（也就是,气体流速,液体深度和炉渣数量）、覆盖相的物理性质,特别是运动粘度和密度对渣眼的形成有相当影响。根据我们的试验观察说明：现存的关系式不能建立一个充分可靠的基础,用以预测炼钢钢包中的渣眼面积。因此通过对大量试验数据的量纲分析提出了一个用公式表达渣眼面积的新型关系式,根据对不同体积和上部相液体综合分析推导。多项式回归表明：借助弗鲁德数（UP2/gH）、密度比、（RL／△Q）和雷诺数、（HUp／vs）,通过下面等式表示无量纲渣眼面积,（hH/Aes）=3.25（gH/U^p）1.28（△ρ/ρL）0.55（HUp/vs）-0.05。此处Aes为渣眼面积,H为渣层厚度,h为液体深度,up为平均流股上升速度。随后应用其它研究者报道的有关水模以及工业用气体搅拌钢包系统试验数据证实提出的关系式准确性和适用性。同时也检验了偏心气体喷吹以及与厚渣层的关系式外推的可能性,其在钢包冶金炼钢中更典型。     

钢包卷渣临界底吹流量规律的水力学模拟研究

用水模拟钢水、油模拟钢渣,通过水力模型研究了底吹钢包中的临界卷渣流量.结果表明,临界卷渣流量随渣层厚度的增加而减小,随粘度的增加而增大,通过分析渣-钢界面的速度分布和能量平衡,对以临界流量作为卷渣发生的判定条件的准确性进行了检验.采用因次分析得到了底吹钢包临界卷渣流量的无因次表达式Qcr∝(Δρσ/ρ2s)0.35(μs/μm)0.3(Hs/Hm)-0.42,利用该表达式计算了实际钢包卷渣的临界流量,分析了影响因素,建议110 t钢包进行钢水弱搅拌净化操作时最大底吹流量为QN＝240 L/min.     

LF精炼过程100 t钢包底吹氩卷渣水模拟研究

以钢厂100 t钢包为原型,根据相似原理模型与原型1:3.5的比例建立水模型。试验了对应实际吹气量31~237 L/min不同位置单喷嘴和双喷嘴吹气对卷渣情况的影响,发现原吹气孔位置(距钢包中心约0.45R)单喷嘴、距钢包中心0.6R位置单喷嘴、原吹气孔位置(约0.45R)双喷嘴和距中心0.6R位置双喷嘴吹气临界卷渣气量分别为113、93、31、82 L/min,因此实际精炼时软吹采用单喷嘴吹气,合金化阶段用双喷嘴吹气为宜。回归分析得出,单喷嘴吹气时裸露区直径D(/mm)与底吹气量Q/(L·min^-1)的关系式D=43.333Q+47.5(0.6相似文献   

底吹钢包中钢-渣间传质的物理模拟

利用苯甲酸在水-油之间的传质模拟底吹钢包中冶金反应的传质过程,研究了渣中传质为速度限制环节时底吹流量、渣量、底吹位置对传质速度的影响.研究结果表明,传质速度随底吹流量的增加而增大,超过某一临界流量时速度增加更快,实验中苯甲酸的传质在低流量时kA∝Q0.20,在高流量时kA∝Q0.80,传质速度的突然加快是由于大量渣滴被卷入水中使渣钢接触面积变大;钢-渣间传质速度随渣量的增加而增加;中心底吹比偏心底吹传质速度更快,钢包优化底吹位置的确定应该综合考虑熔池的混匀时间和渣钢间的传质速率.     

钢包底吹氩钢渣界面卷渣现象的水力学模拟

为研究钢渣界面卷渣现象,采用水力学模拟实验,对底吹条件下卷渣过程进行了分解,对油滴形成原因及形成过程进行阐述.并通过改变油厚、黏度进行了实验,研究其对渣滴的影响,发现临界卷渣吹气流量与炉渣黏度之间近似满足y=0.00165x+0.72581的线性关系.且对于同一黏度条件,随着吹气流量的增大,生成油滴的最小直径逐渐减小;而对于不同黏度,随着硅油黏度的逐渐增大,生成的最大、最小油滴直径逐渐增大.而随着油层厚度的增加,临界卷渣气量呈y=1.2-0.2x的线性规律下降.      

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。     

包钢90t钢包渣线喷补工艺的应用研究

本文对包钢90t钢包渣线，透气砖等部位的喷补工艺进行了研究，结果表明该技术可提高包的使用寿命，减轻工人的劳动强度，且经济效益显著。     

120 t钢包底吹氩气物理模拟

为了优化国内某钢厂钢包的底吹位置和气体流量等工艺参数,更好地提高钢水洁净度,对120 t钢包建立1∶3水模型,模拟研究了底吹位置和气体流量对钢液混匀时间和钢渣覆盖情况的影响.结果表明,底吹位置不同时,混匀时间存在明显差异;随着气体流量增大,钢包混匀时间整体呈下降趋势,但减小幅度越来越小,吹气流量有最佳值;底吹位置为0....     

100t钢包吹氩精炼过程的物理模拟

针对某电炉厂在冶炼轴承钢过程中,钢包底吹精炼混匀效果和去夹杂效果不佳的问题进行了水模型研究.实验结果表明：钢包原型底吹位置由于两气柱间距离较近,在大气量下气柱产生偏移和叠加,造成钢液流场不稳定.根据实验结果建议：底吹位置应位于0.5R-0.5R-135°（R为钢包底部半径）;该方案临界卷渣气量为0.24m³·h^-1.     

钢包粘渣原因分析及措施

针对梅山钢铁股份有限公司在钢包使用中出现的粘渣问题,通过对铝脱氧和铝硅脱氧钢种的转炉渣以及钢包顶渣、钢包内壁粘结物的化学组成和使用后的耐火砖物相的分析,结果表明,脱氧方式、钢包状态、保温剂是影响粘渣的主要因素.采取了相应措施,取得了很好的效果.     

铁水包吹气排渣过程的模拟

设计喷枪置于铁水包后部(相对于扒渣嘴),在扒渣开始前,通过此喷枪向铁水内喷吹气体,气体上浮后排开一定面积渣层,使表面渣向扒渣嘴方向聚集,为下一步扒渣机的操作提供便利条件,从而减少扒渣次数,提高效率,降低铁损.使用1:3.5比例设计铁水包水模型,模拟不同工况下,气体排渣的效果.同时采用数值模拟的方法验证水模实验结果.实验表明喷枪浸入深度从200mm变到400mm,无渣比(无渣区域占总面积的百分比)从10%增加到30%;气体流量从4m³·h^-1变到6m³·h^-1,无渣比从30%增加到37%.说明浸入深度越大,吹气量越大,排渣的效果越好.数值模拟与水模型符合较好.     

非稳态浇铸对结晶器卷渣定量影响的大涡模拟

 基于实际板坯连铸结晶器建立了耦合大涡模拟(LES)湍流模型和VOF多相流模型的三维数值模拟模型,讨论了不同结晶器浸入水口(SEN)结瘤程度和SEN未对中分布对结晶器内瞬态多相流场及卷渣行为的影响。通过用户自定义程序成功实现了不同工况下结晶器内卷入渣滴数量、大小、空间分布等信息的定量化预测,并得到了弯月面不同位置处发生卷渣的概率分布。结果表明,水口顺时针旋转5°的未对中分布下由于钢液射流更多地撞击宽面,导致弯月面近窄面处液位分布有轻微降低,液位波动也从理想状态下的±(6~7) mm降低至±5 mm以内。SEN结瘤对弯月面液位波动有较大影响,SEN左侧完全堵塞、右侧未堵塞情况下液位波动增大至±11 mm左右,而SEN左侧堵塞2/3且右侧堵塞1/3情况下弯月面液位波动则增大至±15 mm左右。理想工况下净卷渣速率为0.0130 kg/s,卷渣主要发生在弯月面四周以及流股碰撞处。SEN未对中布置工况下净卷渣速率轻微降低至0.009 3 kg/s,但宽面附近卷渣概率明显增大。SEN左侧完全堵塞且右侧未堵塞和SEN左侧堵塞2/3且右侧堵塞1/3情况下净卷渣速率则分别增大至0.045 5 kg/s和0.0670 kg/s;卷渣主要由过大的钢液流速对弯月面的剪切作用造成,且主要位于水口至1/4结晶器宽度的范围内。水口结瘤后不对称流动造成的旋涡增加,由此引起的卷渣也相应增加。     

基于数值模拟的结晶器卷渣在线预测方法

 结晶器保护渣卷入到钢液中后容易被生长的凝固坯壳捕获,最终在冷轧板上形成由卷渣引起的表面缺陷,会严重恶化钢产品的质量。结晶器液面卷渣现象受到钢液成分、温度、流动方式和吹氩流量的影响。结晶器表面钢液流速大小是反映钢渣界面是否发生卷渣的重要参数,但在实际浇铸过程中,不能在线预测不同拉速、吹氩流量和水口浸入深度下结晶器表面钢液的最大速度。提出一种基于板坯连铸结晶器内多相流动数值模拟的结晶器卷渣在线预测方法。首先,建立结晶器内三维多相流动数学模型,模拟不同拉速、吹氩流量和水口浸入深度下的钢液流动行为;其次,对计算得到的表面钢液流速的最大值进行拟合,得到固定浇铸断面下结晶器表面最大流速的预测公式;最后,通过某钢厂的插钉板工业试验验证了所提方法的准确性。研究发现,不同浇铸参数下表面钢液流速沿结晶器宽度方向呈现先增加再减小的变化趋势,在结晶器宽度1/4位置具有最大值。钢液流速在较小和较大拉速下分别在窄面和水口附近具有较大值;在较小和较大吹氩流量下分别在水口和窄面附近具有较大值;随着水口浸入深度增加,钢液流速在水口和窄面附近变化较小。基于拟合的钢液流速公式,通过比较最大钢液流速与钢渣界面发生卷渣的临界流速,实现了结晶器卷渣的在线预报。     

210 t钢包底吹工艺优化物理模拟

 为研究钢包底吹孔布置对钢液混匀时间及液面波动的影响,确定钢包最优底吹工艺,以某厂210 t钢包为原型,根据相似原理建立钢包物理模型,模拟钢包底吹氩工艺。通过研究不同底吹孔位置与角度对混匀时间和液面波动的影响,确定钢包最优底吹工艺。结果表明,最优底吹位置为底吹孔位于距钢包底部圆心距离为[0.60R/0.60R,]夹角为100°。底吹孔在[0.40R]的位置,两气柱会相互影响;底吹孔在[0.60R]的位置是较理想的位置;底吹孔在[0.79R]的位置,气流对包壁冲刷严重。     

150t钢包精炼过程的物理模拟

在相似原理的基础上,对天津钢管公司150t钢包精炼吹氩过程进行了水模拟实验(模型、原型几何比例为1:4).实验发现,原型钢包吹氩位置不尽合理,透气砖顶面面积偏小,吹氩流量偏大.通过对以上三指标的优化,确定合理的吹氩工艺参数为:将吹氩孔位置由原来的距钢包底中心分别为0.555R和0.634R移动到1/3R处,将透气砖顶面直径由原来的16mm扩大到35mm,吹氩流量减少到0.44m³·h^-1.水模拟实验为原型钢包的工艺改进提供了依据.     

碳脱氧在钢包顶渣改质中的应用

 为了进一步降低夹杂物缺陷并提高产品质量,基于碳脱氧进行了钢包顶渣改质的研究。冷轧产品的生产工艺为铁水预处理→转炉→RH精炼→连铸,为减少钢中夹杂物质量分数,需要进行钢包顶渣改质,同时降低钢包顶渣TFe质量分数。采用粒碳部分替代铝渣球的方法进行基于碳脱氧工艺的钢包顶渣改质,试验结果表明,顶渣改质效果良好,在顶渣TFe质量分数、中间包钢水游离氧明显降低的同时铸坯中Al₂O₃夹杂物得到优化;“30 kg粒渣+铝渣球”工艺降低生产成本5.16元/t(钢)。