底吹气体参数对透气砖侵蚀速度的影响

为了研究底吹气体喷吹参数(压力、流量、喷孔直径等)对透气砖侵蚀速度的影响,对比了食盐、硼砂、碳酸钠和不同比例的食盐与碳酸钠的混合物在水中的溶解速度,选定天然盐砖来模拟透气砖材质进行侵蚀水模拟试验。以水模拟钢水,在1∶10的有机玻璃模型中喷吹压缩空气,改变喷吹参数(压力、流量和喷吹时间),测量喷吹前后透气砖喷孔尺寸的变化,计算喷孔的侵蚀情况(径向侵蚀速度、轴向侵蚀速度和侵蚀角),构建气体的喷吹参数与透气砖侵蚀速度之间的关系。根据喷孔尺寸、气体的喷吹参数和无量纲数(修正的弗劳德数、雷诺数和表观马赫数等),对喷吹气体进入熔池中的流动状况进行分析,如气流中气泡的当量体积和当量直径、喷吹过程中所形成的气柱高度、气泡流和喷射流的转变等。研究结果表明,透气砖喷孔的轴向侵蚀和径向侵蚀速度均随底吹供气流量提高而增大,侵蚀角受喷孔直径、气体流量的影响很小,采用直径较小的喷孔,可以提高底吹气体对熔池的搅拌效果。研究结果对复吹技术的提高具有参考意义。     

提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果的新技术

为了提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果,研究了大流量透气砖底吹不对称供气技术。采用水模试验方法,底吹气量按3.3∶1分两路供气,每隔1炉交换1次。结果表明,供气强度在0.2m~3/(t·min)时,透气砖侵蚀速度与单根毛细管的气体流量呈正比。毛细管根数增加1倍,透气砖的供气能力提高1倍。采用大流量、大尺寸透气砖不对称交错供气的技术,可使透气砖的侵蚀速度减少50%,寿命提高1倍。转炉炼钢的熔池混匀时间缩短19.2%,铁水脱磷预处理熔池混匀时间缩短63%,复吹转炉的冶金效果得到明显改善。与复吹转炉预埋透气砖和更换透气砖的方法相比,可以更有效地提高转炉的复吹炉龄和冶金效果。     

提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果的新技术

为了提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果,研究了大流量透气砖底吹不对称供气技术。采用水模试验方法,底吹气量按3.3:1分两路供气,每隔1炉交换一次·试验结果表明,供气强度在0.2Nm~3/t.min时,透气砖侵蚀速度与单根毛细管的气体流量成正比。毛细管根数增加1倍,透气砖的供气能力提高1倍。采用大流量大尺寸透气砖不对称交错供气的技术,可使透气砖的侵蚀速度减少50%,寿命提高1倍。转炉炼钢的熔池混匀时间缩短19.2%,铁水脱磷预处理熔池混匀时间缩短63%,复吹转炉的冶金效果得到明显改善。与复吹转炉预埋透气砖和更换透气砖的方法相比,可以更有效的提高转炉的复吹炉龄和冶金效果。     

钢包底吹氩均混时间及临界流量水模型实验

针对钢包底吹氩工艺,通过改变透气砖数量、单透气砖吹气位置、双透气砖夹角、喷吹气体流量、渣厚等参数,对钢包的均混时间进行了水模型实验研究.提出临界流量的概念,发现吹气量超过临界流量后均混时间明显减小.结果表明:单透气砖喷吹时,相同吹气量下偏心喷吹时的均混时间比中心喷吹时短,临界流量小;双透气砖喷吹时,透气砖夹角越大,均混时间越短,临界流量越小.     

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。     

精炼钢包底喷粉透气砖的研制与实验研究

针对传统钢包喷粉工艺的不足，开发了从钢包底部喷吹的喷粉型狭缝式透气砖。这种带锥形流化室的透气砖，既可用于钢包底吹气又可用于钢包底喷粉，在冷热态条件下进行了实验并获得成功。     

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。     

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0.4R-0.6R,气体流量为500~700 L/min时,混匀时间由大到小的双孔角度为双孔135°＞双孔90°≥双孔120°;相同吹气量条件下单孔透气砖布置比双孔透气砖引起的钢渣卷入深度更大,深度差距基本为20~70 mm,而引起的渣眼面积大小则为双孔大于单孔。综合考虑混匀时间和钢渣覆盖情况,最优的透气砖布置和工况参数为双孔120°-0.4R-0.6R、气体流量500~600 L/min。     

高压底吹条件下钢液流动模拟研究

高压底吹条件下钢液流动运动行为复杂,采用数值模拟分析了压力、底吹流量、底吹位置及钢液面高度对熔池内钢液流动的影响。模拟结果表明:高压条件下,随着压力的增加,熔池内的速度分布均匀,梯度减小程度小。钢液的平均速度随底吹流量的增加而增加。随底吹喷孔位置向熔池壁靠近,主循环回路变长。随着熔池液面高度的上升,气液两相区的径向范围变广,速度梯度减小,熔池内死区比例降低;达到一定高度后,氮气到达熔池液面时速度变小。研究高压底吹条件下钢液的流动行为,对钢包内钢液底吹精炼具有指导意义。     

基于氧枪喷头磨损的熔池搅拌特性

研究氧枪喷孔出口磨损程度对射流动力学参数及熔池搅拌效果的影响可以为氧枪喷头设计和冶炼工艺优化提供理论支持。建立了0°、10°和20°磨损角度氧枪自由射流几何模型,分析了喷孔出口磨损程度对射流轴向和径向动力学参数分布的影响,发现入口压力相同时,喷孔出口磨损程度增大,射流速度、动压和马赫数衰减加快,射流聚合程度增强。在喷孔出口0.18 m范围内,磨损后氧枪的湍动能大于未磨损氧枪,且磨损程度越大,射流湍动能越大。超过此范围后,未磨损氧枪湍动能大于磨损后氧枪。在喷孔出口1 000 mm处,射流径向最大速度、动压、马赫数和湍动能均随着喷孔出口磨损程度的增大而减小。建立了120 t转炉和5孔氧枪1∶4水力学试验模型,研究了枪位和气体流量变化对不同磨损程度氧枪冲击效果和混匀时间的影响,分析了枪位和气体流量相同时氧枪喷孔出口磨损对熔池流场的影响。发现气体流量相同时,随着枪位升高,熔池冲击深度减小,冲击直径增大,混匀时间增大。枪位相同时,随着气体流量增大,熔池冲击深度和冲击直径增大,混匀时间减少。枪位和气体流量相同时,喷孔出口磨损程度增大,冲击深度和冲击直径减小,混匀时间增大,高锰酸钾溶液完全扩散时间增...     

200t提钒复吹转炉氧枪喷头优化

 针对攀钢西昌钢钒200 t提钒复吹转炉在底吹布置一定的条件下,通过优化顶吹氧枪喷头的结构来增加熔池搅混能力的问题,采用物理模拟的方法在顶吹流量一定的条件下优化了氧枪喷头尺寸参数(包括喷孔夹角、喷孔数和马赫数Ma),并进行了工业性应用。结果表明,反映熔池搅拌能的混匀时间随喷孔夹角减小先减小后增大,在喷孔夹角为12°时最小;反映熔池液面活跃度的1/3大波波高随喷孔夹角减小先增大后减小,在喷孔夹角为12°时最大。5孔喷头混匀时间比4孔减小1.88%,波高减小3.35%,熔池中死区增大。Ma数为2.10和2.20的喷头比Ma数为1.99的喷头混匀时间分别减小7.36%和14.31%,波高分别增加8.68%和14.57%。3种参数对熔池搅拌影响程度的排序为Ma数>喷孔夹角>喷头孔数,且在底吹流量低时更为显著。工业应用结果表明,底吹效果差时优化喷头(4孔喷孔夹角为12°,Ma数为2.10)的应用加强了熔池反应的动力学条件,使半钢残w(［V］)降低18.8%,残钒合格炉次(不大于0.05%)比例提升26.7%,钒渣w((V2O5))增加了6.5%,w((TFe)) 降低了6.6%,达到了良好的冶金效果。     

300 t复吹转炉底吹系统优化模拟

 顶底复合吹炼转炉炼钢法是当下主流的炼钢方法,底部供气元件的种类、支数、排布方式和底吹供气强度直接影响着转炉熔池的混匀效果,合理的流场不仅可以降低生产成本,更能缩短冶炼周期,增加企业效益。基于冷态水模拟以及CFD数值模拟手段各自的研究特点,以某钢厂300 t转炉为原型,将不同底吹条件下熔池的混匀时间、死区以及弱流区体积作为评判依据,对300 t转炉的底枪排布方式、底吹供气模式(非均匀供气和均匀供气)以及底吹供气强度进行了系统研究,研究结果表明,当底枪排布位置由0.3D(D为炉底直径)到0.5D,底吹系统对炉壁处钢液的搅拌能力明显增强,但熔池内死区以及弱流区体积却会明显增加,使得整个熔池混匀时间增长;在对适宜底吹强度研究发现,当熔池底吹强度的临界值为0.28 m3/(t·min),此底吹强度下对熔池的搅拌效果最好;底吹系统对熔池的搅拌效果会随着供气模式的不同而改变,当底吹流量分配为2:1时,底吹系统对熔池的搅拌效果最佳,均匀供气模式(1:1)次之,而当分配比为3:1和4:1时,由于熔池的大流量侧供气强度相对较大,会极大影响底吹系统对熔池的搅拌效果。     

转炉复吹用等截面有摩擦绝热管流属性研究

摘要：为了优化氧气转炉复吹技术,有必要了解等截面管有摩擦绝热流的空气动力学性质。采用钢管束测量气流的关键参数(压力P、流量Q和推力F等）,结合理论分析,得到表征沿管道流动方向和管道出口的有摩擦绝热管流的性质的数据（马赫数M、速度V、温度T、密度ρ、弗鲁德准数Fr、熵增ΔS、喷吹效率η和边界层厚度δ等）。测量的主要参数和所用钢管可满足转炉透气砖的设计。研究底吹气流与熔池作用和制定复吹工艺制度,为发展复吹技术提供了必要的基础数据。本实验是国内首次系统、全面地对透气砖用等截面管有摩擦绝热流进行研究,所采用的管束方法可以简化实验设备和减少测试数据的系统误差。同时提出了根据钢管尺寸和等截面绝热流的喷吹效率来计算边界层厚度的公式。     

不锈钢冶炼底吹CO2对熔池动力学条件影响

 近年来,CO₂在钢铁行业的资源化利用技术被广为开发,研究表明CO₂在不锈钢冶炼中的应用颇具潜力。通过建立底吹CO₂气泡反应动力学模型并结合水力学模拟试验研究,量化研究不锈钢冶炼条件下底吹CO₂对熔池动力学条件的影响。由于CO₂脱碳导致气体体积增加会造成气泡膨胀或分裂的情况不明确,假设两种极端条件,即条件a,CO₂反应气泡体积增大后只膨胀不分裂;条件b,CO₂反应气泡体积增大后只分裂不膨胀,并取某厂70 t不锈钢炉冶炼中期工艺参数对两种条件下CO₂气泡反应动力学进行计算。结果表明在本研究条件下,不锈钢冶炼底吹CO₂反应后气体增加无论是导致气泡膨胀或者分裂,反应平衡时气泡最终体积约为初始体积的1.3倍,并且气泡体积随反应时间的变化呈线性关系。水力学模拟研究发现,相对于对照组试验,条件a和条件b下熔池的混匀时间分别缩短16.5 s和8.4 s,因此得出实际底吹CO₂在反应后会使熔池混匀时间缩短8.4~16.5 s,使熔池的动力学条件得到显著改善。此外,通过墨水示踪剂观察底吹CO₂对熔池流场变化的影响,发现底吹CO₂反应后导致气泡膨胀会促进熔池的溶质向横向扩散,相对抑制溶质在纵向的扩散速度;相反地,CO₂反应后导致气泡分裂会促进熔池的溶质向纵向扩散,相对抑制溶质在横向的扩散速度。     

Study on Mass Transfer Characteristics in an AOD Converter Bath under Conditions of Combined Side and Top Blowing

The mass transfer characteristics in a steel bath during the AOD refining process with the conditions of combined side and top blowing were investigated. The experiments were conducted on a water model unit of 1/4 linear scale for a 120‐t combined side and top blowing AOD converter. Sodium chloride powder of analytical purity was employed as the flux for blowing, and the mass transfer coefficient of solute (NaCI) in the bath was determined under the conditions of the AOD process. The effects of the gas flow rates of side and top blowing processes, the position arrangement and number of side tuyeres, the powdered flux particle (bubble) size and others on the characteristics were examined. The results indicated that, under the conditions of the present work, the mass transfer coefficient of solute in the bath liquid is in the range of (7.31×10^?5‐3.84×10^?4) m/s. The coefficient increases non‐linearly with increasing angle between each tuyere, for the simple side blowing process at a given side tuyere number and gas side blowing rate. The gas flow rate of the main tuyere has a governing influence on the characteristics, and the gas jet from the top lance decreases the mass transfer rate, the relevant coefficient being smaller than that for a simple side blowing. Also, in the range of particle (bubble) size used in the present work and with all other factors being constant, raising particle (bubble) size increases the coefficient. Excessively fine powder particle (bubble) sizes are not advantageous to strengthening the mass transfer. With the oxygen top blowing rate practiced in the industrial technology, the side tuyere arrangements of 7 and 6 tuyeres with an angular separation of 22.5° and 27° between each tuyere, as well as 5 tuyeres with an angle of 22.5° between each tuyere can provide a larger mass transfer rate in the bath. Considering the relative velocity of the particles to the liquid, the energy dissipation caused by the fluctuation in the velocity of the liquid in turbulent flow and regarding the mass transfer as that between a rigid bubble and molten steel, the related dimensionless relationships for the coefficient were obtained.     

复吹转炉钢-渣间容量传质系数的水-油模型

在熔池直径880mm、深258mm的冷态模型中，利用水模拟钢水、机油模拟渣、苯甲酸模拟钢-渣间传输物质来研究熔池直径5285mm、深1545mm的复吹转炉吹炼工艺参数对钢-渣间容量传质系数的影响。结果表明，枪位350mm，顶吹流量117m^3/h，底吹流量1．68m^3/h至2．36m^3/h时，传输物质苯甲酸的容量传质系数变化最显著，在采用枪位350mm，顶吹流量140m^3/h，底吹流量1．68m^3/h，底枪布置方式为8孔对称布置在0．66直径的圆上时，传输物质的容量传质系数最大。     

浇注钢包环出钢口四孔透气塞吹氩控制下渣工艺北大核心CSCD

针对浇注钢包环出钢口四孔透气塞吹氩控制下渣工艺,建立了某钢厂130 t钢包三维DPM-VOF耦合数学模型以计算浇注钢包下渣过程,并通过冷态实验验证了该模型的有效性。利用该模型研究了不同偏心率对下渣行为的影响,揭示了该工艺控制下渣的行为规律,并分析了吹氩流量对控制下渣的影响。结果表明,随着偏心率的增大,不同浇注高度下的最大切向速度减小,汇流漩涡临界高度降低。环出钢口四孔透气塞吹入氩气后,气泡流股的汇聚有效地减弱了水口上方钢液的周向旋转速度,大幅降低了汇流漩涡下渣临界高度。4个气泡流股的气液两相流会抑制流向水口钢液的径向流动速度,由排流沉坑引起的下渣也得到明显抑制。随着吹氩流量的增加,下渣临界高度呈降低趋势。就本研究而言,控制下渣的最佳吹氩流量为30 L/min。     

150t转炉喷粉提钒的水模拟研究

利用水模拟试验,将转炉提钒喷粉过程的气粉混合物近似看作一种密度较大的气相流,通过测定电导率对比不同喷粉流量和喷粉位置混匀时间的变化,研究150t提钒转炉喷粉的搅拌效果和冲击特性。研究发现:采用底吹喷粉时,容易发生钢水倒灌堵塞喷粉枪;采用低于熔池液面300mm转炉侧部30°喷吹时,混匀时间仅为54.5s;侧吹30°下部关于轴A的对称位置应为最佳喷粉位置,有利于增强提钒熔池搅拌能力,促进提钒反应进行,为实现转炉喷粉高效提钒提供理论支撑。