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法搅拌脱硫数值模拟技术研究

为了提升莱钢150t铁罐KR脱硫技术的高效化及工艺稳定性,通过对KR脱硫工艺建立数学模型,研究搅拌工艺对自由液面特征的影响、搅拌工艺对搅拌槽内流场的影响以及搅拌工艺对脱硫剂颗粒运动行为的影响,摸索现场KR搅拌脱硫工艺参数,指导现场进行工艺参数修正,从而达到提高KR搅拌脱硫的的应用效果.     

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...     

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%。     

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。     

KR预处理工艺参数对脱硫剂分散行为的影响

为了优化KR脱硫效率,建立了气-液-液三相VOF模型,模拟研究了脱硫剂在铁水中的分散行为.数学模型经过水模型实验验证后,重点考察了搅拌桨转速、浸入深度和脱硫剂添加量对脱硫剂分散行为的影响.研究结果表明,在开始搅拌到形成拟稳态过程中,脱硫剂的卷入可以分为3个阶段:非分散阶段、过渡阶段和动态平衡阶段.研究也发现操作参数对脱...     

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。     

武钢KR脱硫工艺改进

介绍了武钢炼钢总厂二分厂KR脱硫工艺的改进。通过优化了脱硫剂的成分,使脱硫效果得到明显改善,脱硫剂单耗大幅降低;优化了搅拌、扒渣工艺并采取底吹技术,大幅减少了扒渣过程中的金属损失;改进了搅拌器形状和制作工艺,提高了搅拌器寿命,并减少了修补料消耗;开发了脱硫自动控制模型,提高了生产效率,改善了操作环境。     

包钢150 t转炉配套铁水脱硫工艺及设备的选择

结合包钢150 t转炉炼钢车间的具体情况,从脱硫剂选择、配合炼钢冶炼周期、铁水罐的匹配、脱硫效果、运行成本和投资等方面,深入比较和评价KR机械搅拌法和喷吹法两种铁水脱硫工艺特点。最终确定以KR机械搅拌法作为该车间脱硫的主工艺。生产实践证明,该铁水脱硫工艺及设备的选择是成功的。     

不同铁水脱硫工艺方法的应用效果

介绍了武钢在提高铁水脱硫预处理能力过程中的基本情况及对KR机械搅拌法、鱼雷罐喷吹法、铁水罐喷吹法处理工艺的优化和降低生产成本等方面达到的效果,介绍了这几种工艺方法使用CaO、CaC2、CaO Mg粒、纯Mg粒等不同脱硫剂及新型脱硫剂试验的情况,分析了各种方法的优缺点。机械搅拌法动力学条件好,较容易实现深脱硫;鱼雷罐喷吹适用于大批量的铁水预处理;纯镁铁水脱硫工艺脱硫剂单耗低,喷吹过程平稳。     

KR搅拌法铁水预处理工艺简介

文章对KR搅拌法铁水预处理工艺进行了描述,讨论了搅拌法脱硫的原理和机制,并对该方法的脱硫效果和优缺点进行了描述,并且讨论了该方法的操作过程和工艺时序,使用该工艺需要注意的问题以及对国内普遍采用的铁水脱硫方法进行工艺技术比较。     

KR法铁水脱硫主体设备介绍及有关计算

结合宝钢集团公司一钢不锈钢现代化改造工程 ,比较并评价了 KR法脱硫和喷吹法脱硫的特点 ,介绍 KR法铁水脱硫主体设备结构原理 ,同时提供了搅拌功率的计算方法和实例。     

桨叶形状对KR法脱硫混合行为影响的数值模拟

为了改善KR搅拌法脱硫剂浪费严重的问题，开发3种新型搅拌桨改善铁水和脱硫剂的混合效果。应用CFD技术，以速度场、湍动耗散率和混匀时间为特征，描述液面的卷入能力和内部混合能力。通过对比3种桨形与传统桨形（A桨）的铁水流动结构，分析结构参数和操作参数之间的影响规律。研究结果表明，方形桨（B桨）卷入脱硫剂的能力和改善混合效果强于其他3种桨形，随转速从60r/min增加到80r/min，柱状回转区体积减小60%，死区体积减小67%，混匀时间缩短52%；D桨的下倾角和径向斜边改善了搅拌桨下方死区混合效果，随转速从60r/min增加到80r/min，死区体积减小51%，混匀时间缩短48%；C桨的卷入能力和混合效果介于D桨和B桨之间；A桨效果最差。     

KR脱硫渣矿物学特征及渣中硫行为

为提高KR脱硫渣的资源化利用水平,利用XRF、XRD、SEM+EDS对某厂KR脱硫渣的矿物学特征进行研究,并用热力学软件FactSage对渣中硫的赋存形式及析出规律进行研究。结果表明,采用石灰系脱硫剂的KR脱硫渣,渣中的主要矿物相为钙铝硅酸盐相、硅酸钙相以及尖晶石相。钙铝硅酸盐相为连续延伸的无定形状,表面光滑平坦,无孔隙和裂纹;硅酸钙相为无规则形状,且表面较为粗糙,有较多的孔隙和裂纹;尖晶石相尺寸大小不一,形状多呈不规则多边板形,少量? 欢ㄐ巫础５蔽露雀哂?220℃时,试验KR脱硫渣中的硫会以SO2的形式存在,CaS约在1220℃时开始析出,CaSO4在1160℃时开始析出,约在1100℃时,CaS和CaSO4的析出量不再随温度的降低而变化,且最终渣中析出CaSO4的较CaS高。     

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。     

夹杂物形貌对卡车车轮疲劳性能的影响

采用三种不同炼钢工艺,得到卡车车轮用钢中夹杂物的不同形貌特征。通过卡车车轮的弯曲、径向疲劳试验,验证了不同夹杂物形貌对卡车车轮疲劳性能的影响。研究表明：采用KR脱硫＋改进后的LF精炼＋氩气保护浇铸工艺,可以得到理想的夹杂物形貌特征。此外,提出了卡车车轮钢夹杂物控制的要求。     

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。     

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。     

KR脱硫渣的综合利用现状及其氧化去硫研究进展

KR脱硫的渣资源化利用有利于促进钢铁企业的绿色化发展.KR脱硫渣中主要成分为CaO,且含有质量分数为1.0％～2.5％的硫,直接将K R脱硫渣回用于冶炼工艺会导致钢液增硫.若能将渣中的硫脱出,可有效促进KR脱硫渣在钢铁冶炼工艺的资源化利用.因此,针对当前KR脱硫渣综合利用存在的问题,总结分析有关CaS氧化过程的热力学和...