KR法铁水脱硫过程铁水混合现象的水模型

摘要：为了优化铁水脱硫操作工艺,利用水模型研究搅拌桨转速和浸入深度对搅拌效果的影响。针对210t的铁水包,建立1∶7的比例模型,研究示踪剂注入位置、搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间的影响,用混匀时间实验衡量液相混合效果。结果表明,随着搅拌桨转速从110r/min增加310r/min,混匀时间缩短了45%,浸入深度为229mm时有利于液相混合。对于210t的实际铁水包,KR搅拌的最佳操作参数是搅拌桨转速100r/min,浸入深度1600mm。     

KR法铁水脱硫过程铁水混合现象的水模型

为了优化铁水脱硫操作工艺,利用水模型研究搅拌桨转速和浸入深度对搅拌效果的影响。针对210 t的铁水包,建立1∶7的比例模型,研究示踪剂注入位置、搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间的影响,用混匀时间实验衡量液相混合效果。结果表明,随着搅拌桨转速从110 r/min增加310 r/min,混匀时间缩短了45%,浸入深度为229 mm时有利于液相混合。对于210 t的实际铁水包,KR搅拌的最佳操作参数是搅拌桨转速100 r/min,浸入深度1 600 mm。     

KR过程铁水包底部倾斜对铁水混匀现象影响的水模型研究

以210 t铁水包为原型建立1∶7的水模型，研究底部倾斜对KR过程铁水混匀现象的影响。研究了铁水包底部倾斜时搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间、漩涡、液相中粒子分散和扭矩的影响，并与平底铁水包进行了对比。结果发现，包底倾斜17.5°时，混匀时间较平底时减少30.6%。搅拌桨转速为110 r/min时，浸入深度增加会导致液相中粒子分散变差，倾底铁水包中粒子分散程度优于平底铁水包。搅拌桨转速为160 r/min时，平底铁水包中粒子分散程度优于倾底铁水包。将平底改为倾底后，同工况下扭矩大幅增加。     

KR法脱硫搅拌桨叶几何结构优化

KR(kanbara reactor)法是铁水预处理阶段稳定深度脱硫的首选工艺，广泛应用于现代炼钢工业，其通过浸入铁水中的桨叶搅拌带动铁水与脱硫剂混合，因而具有良好的动力学特性。然而，搅拌过程中桨叶附近存在强制涡流区，脱硫剂在参与反应前大量凝并导致利用率较低。因此，设计了2种简便易行的新型搅拌桨(错位式搅拌桨、高低式搅拌桨),旨在通过相邻桨叶的高度差强化桨叶附近的轴向流动，破坏强制涡流区流动特征，增强铁水微元间的相对流动，进而减少强制涡流区对KR法脱硫混匀效果的不利影响，提高铁水与脱硫剂的混合效果。采用VOF(volume of fluid)和DPM(discrete phase model)建立了KR法搅拌过程的三维瞬态数学模型，对比分析了传统四叶桨及2种新型结构搅拌桨的铁水流动、颗粒分散程度、死区范围及液面以下颗粒比例等的影响。数值模拟结果表明，新型桨叶相比传统桨叶供给铁水更多的轴向速度。错位式桨叶和高低式桨叶强化了脱硫剂分散程度，其量化颗粒分散程度Sigma值分别低于传统四叶桨约9.49%、14.18%,脱硫后脱硫剂平均粒径相比传统桨叶工况分别降低约14.91%、13.38%。使...     

KR法脱硫搅拌转速对流场影响的数值分析

以铁水罐实际尺寸建立物理模型,通过CFD软件,应用VOF多相流模型和标准k-ε湍流模型对KR法脱硫在不同搅拌转速下的流场进行了数值模拟。数值模拟的漩涡高度与公式计算结果吻合较好,从而验证了本模拟的正确性。通过比较不同转速下铁水罐内的速度场与湍动能,找到了铁水罐内的流动死区,增大转速可以有效地减小死区大小。当搅拌转速由60 r/min增大到120 r/min时,死区大小由27.1%减小到17.2%。考虑到实际情况,最佳搅拌转速取120 r/min。     

铁水脱硫偏心搅拌的模拟研究

以铁水罐实际尺寸为基础,按一定比例建立物理模型,对KR法脱硫偏心搅拌进行物理模拟。利用CFD软件,结合VOF多相流模型、标准k-?湍流模型和多重参考系法(MRF)对偏心搅拌铁水脱硫过程进行数值模拟。研究发现,偏心搅拌时漩涡形状呈倒锥形,漩涡深度极大值位于搅拌槽中心位置。搅拌轴距侧壁较近处流体运动强烈,且沿上下两个方向运动;较远处流体运动缓慢,搅拌桨末端流体平均速度约为较远处的2倍。偏心搅拌能改变搅拌器底部流体运动状态,减少“死区”。当搅拌转速由120 r/min增加到200 r/min时,流体平均速度约增加68%,高速流体体积占比略有降低,从60.4%降至57.9%。偏心搅拌易于在工业上实现,转速增加有利于脱硫剂的扩散,但最佳转速应考虑经济性与安全性。     

KR铁水脱硫剂逸散及搅拌器黏渣分析

 为进一步提高KR机械搅拌铁水脱硫效率,对KR机械搅拌铁水脱硫时脱硫剂加入过程中的逸散和搅拌器叶桨上方黏结渣块产生原因进行分析。结果表明,脱硫剂粒度和成分、加料方式、铁水带渣是引起加料逸散和搅拌器黏结渣块的主要原因。采取控制脱硫剂粒度小于0.1 mm的比例小于10%、控制加料时的搅拌速度不大于40 r/min、优化萤石粒度避免脱硫剂中局部CaF₂质量分数高、采取脱硫前扒除铁水带渣等方法,有效改善脱硫剂逸散和搅拌器黏渣,进而提高脱硫剂的利用率和铁水脱硫率。     

响应曲面法分析和优化铁水KR法脱硫工艺

运用响应曲面法（RSM-response surface method）统计分析和研究了脱硫剂（/%:80.55Ca,0.04S,0.01P,4.34SiO_2,6.06CaF_2,0.05H₂O）加入量（650~950 kg）,搅拌时间（7~11 min）,搅拌桨转速（90~110 r/min）,搅拌桨插入熔池深度（850~1 150 mm）等参数对115~117 t铁水（0.03%~0.06%S,1 250~1 350℃）KR法脱硫效率的影响,并得出回归模型方程。结果表明,采用脱硫剂加入量820 kg、搅拌9 min、搅拌桨的转速101 r/min、搅拌桨插入熔池的深度985 mm的优化工艺参数,进行铁水KR预脱硫,脱硫效率预测值为91.99%,实际值为90.18%,相对误差为2.0%;优化后脱硫工艺所使用的脱硫剂消耗有所降低,且产品的一次合格率从88.35%提高到95.88%。     

KR法铁水预脱硫工艺优化试验研究

通过对KR脱硫操作和工艺参数的试验,分析研究了KR铁水预脱硫的影响因素。试验结果表明,脱硫前铁水包中的高炉渣量、搅拌桨插入深度、搅拌时间、搅拌速度、搅拌桨质量对铁水脱硫率影响明显。制定了脱硫前扒渣和控制搅拌桨插入深度1.0 m左右、搅拌时间10～14 min、搅拌速度80 r/min等改进措施,取得了提高脱硫率的应用效果。     

100t铁水罐下KR搅拌法脱硫流场的数值模拟

基于Fluent软件对直径2.8 m、搅拌桨高0.75 m、铁水高度3.1 m的100 t铁水罐KR脱硫进行数值模拟,得到铁水罐内铁水的流动状态及速度分布。通过对搅拌桨直径0.7～1.1 m,浸入深度1.00～1.34 m和搅拌转速60～140 r/min下的流场和湍动能进行对比分析,得出最佳的工况为:搅拌转速120 r/min、浸入深度1.34 m、搅拌桨直径0.9 m。通过工艺实践,铁水脱硫率达到96%以上。     

含钒页岩浸出槽搅拌速度优化的数值模拟

含钒页岩浸出槽是钒页岩湿法提钒浸出段的主要操作单元,存在固相分布不均、槽底矿物易沉积等问题。通过数值模拟研究来对比分析搅拌桨叶双层同速以及异速方案下对搅拌浸出槽内固液两相流搅拌功率和效率的影响。结果表明,当搅拌桨叶双层同速由1.3 r/s改变至1.7 r/s时,死区由5.02 m³减少至2.03 m³,混匀时间由1 501 s降低至1 116 s,近自由液面平均速度也由0.32 m/s增大至0.56 m/s,因此搅拌桨转速选择1.7 r/s更为合适;搅拌桨叶双层异速可以得到与双层同速情况下基本一致的搅拌效果,当上层桨叶转速由1.5 r/s改变至1.7 r/s时,死区由2.95 m³减少至2.33 m³,混匀时间由1 261 s降低至1 146 s,近自由液面平均速度也由0.44 m/s增大至0.54 m/s。因此搅拌桨转速选择上层1.7 r/s、下层1.5 r/s能在保持较低的搅拌功率同时能得到较好的搅拌效率。     

桨叶结构对KR脱硫搅拌效果影响的数值模拟

摘要：相较于喷吹法,KR机械搅拌法在铁水脱硫稳定性方面具有显著优势。KR铁水脱硫采用的搅拌桨结构不同,其脱硫效果也不尽相同。基于多重参考系法（MRF）模型,对使用不同搅拌桨的流场进行数值模拟,模拟结果与水模型实验结果较为吻合,最大误差为9.20%。模拟研究了传统四叶桨、螺旋三叶桨,双层四叶桨,双层三叶桨叶对铁水及脱硫剂的搅拌效果。结果表明：使用单层三叶螺旋桨的铁水涡旋高度落差最大。使用双层三叶螺旋桨时的底部区域脱硫剂体积分数为7.89%,与传统桨叶和单层三叶螺旋桨相比,分别增加了175.87%和61.22%。在200t规模的铁水脱硫工业实验表明,与传统四叶桨相比,使用单层三叶桨在深脱硫后铁水中［S］无痕迹率提高10%。     

210t转炉底吹供气参数优化模拟研究

为优化某厂210t转炉底吹供气效果,利用气-液两相流相互作用数值模拟方法,研究了底吹元件数量、布置方式和供气强度变化对熔池搅拌效果的影响.通过对8支、10支、12支底吹元件数量下的作用效果分析,得出12支底吹元件布置在0.63D(D为熔池直径)的同心圆上时,熔池内钢液流动相对较稳定,"死区"比例最低,混匀时间最短.随着...     

130 t直流电弧炉喷吹过程的优化模拟

在当今经济健康发展的背景下,电弧炉炼钢凭借其污染小、流程短和产品多样的特点,已逐渐成为各大钢铁企业大力发展的对象,在整个钢铁生产的地位比以往的每个时候都要重要,而电弧炉熔池的流动状态会直接影响电弧炉的冶炼效果,这主要与氧枪喷吹强度和布置方式有关.为研究不同工况条件下电弧炉流场的变化,为大型电弧炉选取最合适的工艺参数,以...     

Numerical simulation and water model experiment of gas- liquid two- phase flow in KR desulphurization

The gas- liquid two- phase flow in the KR method of hot metal desulfurization was simulated by the standard k- ?? turbulence model and the VOF multiphase flow model in the CFD software Fluent. The immersion depth and stirring speed of the agitator were studied for the vortex and liquid phase flow fields. The numerical simulation results are basically consistent with the water model test results. The results show that the vortex depth increases with the increasing of stirring speed, and the immersion of the stirrer is too shallow to cause ??cuffing?? phenomenon. When the stirring speed is increased from 120r/min to 200r/min, the average speed of molten iron increases by about 83%, the irregular flow inside the molten iron forms, and the axial flow is obviously enhanced. When the immersion depth of the stirrer is 187. 5mm, the difference in the average axial velocity of the molten iron is 0. 132m/s. The large speed difference is beneficial to the entrapment of the desulfurizer. When the stirring speed is 160r/min, volume ratio of the high- flow molten iron is large.     

唐钢新区铁水KR高效脱硫的工业试验研究

通过在唐钢新区200 t铁水包中取样,研究了KR脱硫过程中铁水中[S]和脱硫渣中(S)含量的变化规律。结果表明,在KR 10 min的机械搅拌过程中,铁水硫从初始0.038%下降到0.002%,脱硫渣(S)从初始0.028%上升到3.28%。脱硫率从初始68%下降到33%。KR脱硫的限制性环节在后期的7～10 min,这是目前仍尚未明确的问题。为了提高KR处理过程末段脱硫效率,采用了阶跃式变化搅拌速度的工艺思路,并开展工业试验,在不增加搅拌时间的情况下,搅拌速度从90～110 r/min降低至45～90 r/min,脱硫剂用量从8～10 kg/t降至4.0～6.5 kg/t。阶跃控制搅拌速度的KR脱硫模式,在实际生产中具有较强的应用价值。     

喷嘴结构对铁水脱硫气泡微细化的影响

针对铁水预处理镁蒸气脱硫的气泡微细化问题,本文通过水模型实验,研究了喷嘴结构对气泡在熔池中的分散、CO_2吸收速率和利用率以及均混时间的影响规律.结果表明:使用SSB-D桨,搅拌转速200 r/min,通气流量为1.0 m~3/h,偏心度0.4,浸入深度250 mm时,透气砖结构的喷嘴可以使熔池内的气泡分布"死区"减小,同时缩短了均混时间,提高了镁蒸气的容积传质系数和利用率.