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。     

80t LF钢包底吹氩行为的数值模拟

在物理模拟的基础上,利用Fluent软件对某钢厂80tLF钢包底吹氩行为进行数值模拟计算,分析了不同喷嘴布置条件下钢包的流场和混匀效果。结果表明:对不同喷嘴布置条件下的流场进行数值模拟的结果与物理模拟结果相吻合,且可以弥补物理模拟不容易得到精确流场的不足;采用两喷嘴分别在距中心0.5R(R为钢包内径)处,夹角45°的布置方案,钢包混匀时间最短,该方案为最优。     

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）。     

100 t底吹氩钢包流场数值模拟及现场实践

为了研究国内某钢厂100 t双孔底吹氩钢包的流场现状,针对此钢包精炼过程流量200 L/min(方案1)和300 L/min(方案2)的钢水流动行为进行了数值模拟与现场实践。结果表明,每个吹氩流股均会在钢包形成两个循环流,分别位于流股与钢包壁之间和两个流股之间;方案2比方案1混匀时间缩短36 s,渣眼平均直径增大 0.055 m,耐火材料侵蚀加重。数值模拟通过现场实践验证了其正确性,为现场生产提供了有效指导。     

底吹氩钢包内钢液流动和混合数值模拟的应用

通过编制用户自定义函数的方法用FLUENT软件对某厂100 t钢包的流场进行了数值模拟.结合生产应用的结果表明,在喷嘴位于距包底圆心2R/3位置时,中等搅拌时采用0.5 m3/min流量为宜,0.2～0.3 m3/min的流量适合于成分和温度的均匀化,采用0.1m3/min的流量可以有效地去除夹杂物.     

底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明：废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m²·m^–3的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^–1,熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm³·s^–1,熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm³·s^–1,熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^–1时,比表面积为120、130.22和160.81 m²·m^–3的废钢熔化时间分别由44减小到35 ...     

钢包底吹氩过程数学物理模拟研究

以130t钢包为研究对象建立水力学模型,以电导法测定了底吹氩钢包内钢液的混匀时间,讨论钢包底吹氩工艺中透气元件不同布置方式以及不同吹气量对钢液混匀时间的影响。同时用数值模拟的方法,对钢包内流场进行计算,探讨各种情况下钢包内流场变化,提出最佳底吹气搅拌位置及吹氩制度。     

110t不锈钢钢包炉底吹氩水模拟

依据相似原理建立钢包的物理模拟体系,采用水模型对110t LF钢包底吹氩过程进行研究,分析了吹气量、吹氩位置、钢包覆盖渣和钢包液面高度对钢包混匀的影响,并进行了相应的试验验证。研究结果表明：水模型试验结果和大工业应用具有较好的一致性,验证了水模型的可行性;钢包液面高度越高,混匀时间越长;吹气量越大,混匀时间越短;相同的液面高度和吹气量下,底吹氩最佳位置为0.33r 附近;钢包覆盖渣较黏时会使钢液流动显著减慢,增大吹气量容易产生卷渣现象。     

钢包底吹氩过程夹杂物去除数值模拟研究

以LF炉底吹氩气钢包为原始模型,选择Al2O3为夹杂物颗粒参照物,通过使用Fluent商业软件,进行合理假设后,建立离散相数学模型(DPM),研究不同夹杂物粒径为过程中的运动及去除情况。计算结果表明,钢包内夹杂物运动比较复杂,钢包各区域的夹杂物去除时间不同,双孔对称面附近的夹杂物较难去除,该处流场存在较大漩涡,漩涡内部的夹杂物运动呈二维流动。     

45t直筒型钢包底吹氩物理模拟研究

在相似原理的基础上,以45t直筒型精炼钢包为研究对象,建立1：2．5的水力学物理模拟模型,考察钢包底吹精炼过程中喷吹位置、喷吹量对混匀效果的影响。研究结果表明,随着底吹气量的增大,混匀时间减小,当气体流量超过临界流量90L／min,减小幅度减弱;底吹透气砖布置在距包底中心1／2处时,混匀效果最好。     

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.     

底吹钢包内流动及混合的两相流数值模拟

应用欧拉-欧拉模型建立了钢包内钢液流动及混合过程的数学模型,考察了吹气量对中心底吹及偏心底吹钢包内流场及均混时间的影响。计算结果表明,钢包底部四周为流动缓慢区域;吹气量越大,一方面可以降低均混时间,另一方面会导致钢包自由液面的钢液流速增大,从而容易造成卷渣;从缩短混合时间,提高生产效率考虑,偏心底吹更为有利。     

透气砖布置和吹氩流量对钢包内钢液流动行为的影响

针对攀钢200t钢包,采用物理模拟与数值模拟相结合的方式,研究了透气砖布置方式和吹氩流量对钢液流动行为的影响规律。结果表明,当两透气砖呈120°布置在距包底中心0.62R(R为包底半径)处时,钢液的平均流速和平均湍动能大,"死区"范围小,混匀时间短,是合理的透气砖布置方式,其临界吹氩流量为27m3/h;与单透气砖相比,双透气砖喷吹的能量利用率高,"死区"范围小,单透气砖的吹氩流量需控制到45m3/h才能达到与双透气砖吹氩流量为27m3/h时相同的搅拌效果。实践证明,研究得到的透气砖布置方式和吹氩流量能保证熔池的搅拌效果,使转炉钢水经吹氩处理后,钢包不同位置温差小于10℃,Δw[C],Δw[Si],Δw[Mn]小于0.03%;在一定的软吹氩流量条件下,吹氩时间大于等于8min,可以使钢中wT[O]小于25×10-6。研究表明,用离散相模型对钢包底吹氩过程进行数值模拟,可以得到与物理模拟试验和生产实践较为吻合的结果。     

Transient Flow and Inclusion Removal in Gas Stirred Ladle during Teeming Process

A water model of a typical 150t ladle was designed and constructed to determine the flow characteristics. A kind of organic emulsion was selected to model nonmetallic inclusion particles with the purpose of studying the inclusion removal effect under gas blowing in a teeming ladle. The presented modeling method for inclusion particles in the teeming process is different from those under steady condition. The numerical simulation was performed by using commercial software with the Eulerian‐Eulerian multiphase model applied to a model gas blown through a ladle. The numerical component of this study was conducted aiming at exploring the transient flow characteristics in teeming ladle corresponding to the physical experimental condition. Under the present conditions the authors came to the conclusion that soft gas blowing (2.7～4.0 × 10^?6 m³/s) was favourable to float inclusion particles into the slag layer. It is suggested to end the gas blowing when the drainage percentage reaches 50%.     

钢包吹氩工艺的优化与完善

重点介绍钢包底吹氩工艺,并对钢包吹氩原理及吹氩工艺过程中的几个关键工艺参数的选取加以分析论述。从而优化工艺参数,提高产品的内在质量。     

LF钢包流场数值模拟及应用

应用Fluent软件对某钢厂80t精炼钢包流场进行数值模拟,分析了不同透气砖布置和不同氩气流量对钢包流场及钢液混匀效果的影响。结果表明,底吹氩钢包透气砖采用0．5R-0．67R-60°的布置方式可以减少卷渣,减少混匀时间。应用表明,改造后的钢包缩短钢液混匀时间10s,软吹10min后夹杂物总量减少1800个（50个视场）,明显提高了精炼效果。     

Study of Open Eye Formation in an Argon Stirred Ladle

Two cold models were employed to simulate the formation of open‐eyes in a gas stirred ladle. In the first model, water and silicon oils were employed to simulate liquid steel and slag respectively. In the second one, liquid Ga‐In‐Sn alloy was used to simulate liquid steel, while 12% hydrochloric acid simulated the top slag. The experimental results indicated that the gas flow rate, height of the lower liquid and height of the top liquid had a strong impact on the open‐eye size. On the other hand, the viscosity of the top liquid and the interfacial tension between the two liquids had only little effect on the open‐eye size. A semi‐empirical model was developed to describe the size of open‐eye as a function of the heights of the two liquids and the gas flow rate. The two sets of parameters obtained for the water and Ga‐In‐Sn models were very different. Industrial trials were also conducted to examine the applicability of the models. The model developed based on the Ga‐In‐Sn model could well predict the formation of an open‐eye during ladle treatment. The model could be adopted by the industry to estimate the real gas flow rate by measuring the size of the open‐eye online. On the other hand, the mathematical model based on water model experiments was unsatisfactory when applied to the industrial ladle process.     

蓄热式钢包烘烤的数值模拟

为了对钢包的烘烤温度进行在线预测,笔者耦合了流体流动、燃烧和换热过程,建立了多入口、多出口的三维非稳态钢包烘烤数学模型。利用计算流体力学软件CFX4．3,采用有限差分方法和修正的速度一压力耦合算法SIMPLEC,计算了某厂蓄热式钢包内衬的温度分布,重点分析了不同气体预热温度下钢包内衬温度的变化规律,并进行了实验验证。结果表明,采用助燃空气一煤气双预热的蓄热式燃烧技术能够有效地提高钢包的烘烤速度和加热均匀性;气体预热温度越高,包衬终点温度越高,温度均匀性也越好。计算结果与实验及工程现象基本吻合,证明该模型对指导现场生产具有重要意义。     

钢包烘烤温度场的数值仿真与优化

 为优化某厂的钢包烘烤制度,耦合了烘烤过程中流体流动、燃烧和换热过程,建立了用于数值计算的三维数学模型,利用计算流体力学软件FLUENT,采用有限差分方法和修正的速度-压力耦合算法SIMPLEC,计算了钢包内的燃烧现象,重点分析了不同煤气流量下钢包内煤气燃烧温度场的变化规律,并进行了试验验证。结果表明,煤气流量800 m3/h时,烘烤温度较为理想,并且烘烤均匀性好,是提高炉壁温度的最佳流量,计算结果与试验结果基本吻合。提出了可供现场参考的烘烤工艺参数。