流固热耦合模拟研究钢包透气砖温度场和应力场

为了对透气砖的设计制作及实际操作应用提供一些参考,利用ANSYS软件对透气砖体与氩气进行共轭传热计算,得到在钢包运行中透气砖内的温度变化及应力分布。研究结果表明:装钢过程中透气砖轴线上距底面150 mm以下的位置,温度基本不变;吹氩时砖体温度迅速下降,轴线上最大温降超过800℃;整个精炼过程中等效应力最大值出现在吹氩结束时刻的工作面处,为381 MPa,而远离工作面位置的点在装钢运输结束时刻等效应力最大。内圈狭缝靠近中心轴一端的等效应力最大,约为中心轴上的2.5倍,是外圈狭缝的1.5倍。     

狭缝对透气砖热应力影响的模拟研究

对透气砖吹氩时热应力模拟计算,探索狭缝对透气砖热应力影响,寻求合理的狭缝布置提高透气砖使用寿命.首先,在保持固定的狭缝尺寸与位置的前提下建立径向与切向两种狭缝布置形式钢包透气砖物理模型,然后设置合适的边界条件,计算在吹氩时两种模型整体应力及轴向不同位置路径热应力分布.研究发现:两种狭缝形式的透气砖在工作面附近都有明显应力梯度;狭缝径向布置与切向布置时轴中心区域在相同路径上应力最大值比较,前者是后者的3到6倍;切向狭缝截面中心呈现较低应力,狭缝至截面边缘的区域应力较高,而狭缝径向布置时截面上狭缝之间的位置呈现出一个应力较高的环形区域.     

钢包透气砖服役过程中应力分布研究

利用Ansys有限元分析软件对钢包透气砖服役过程中的应力分布进行了研究。结果表明:透气砖在服役过程中,吹氩阶段所受热应力最大,在吹氩结束的瞬间达到最大值,此时透气砖工作面主要受径向和周向的压应力,透气砖内部主要受径向、周向和轴向的拉应力;透气砖损毁主要出现在两个部位,一是工作面狭缝周围由于压应力大易产生裂纹或者剥落,二是在距透气砖工作面74 mm的位置由于拉应力大易发生横断损毁。     

狭缝型透气砖在30tVOD钢包上的应用

狭缝型透气砖在３０ｔＶＯＤ钢包上的应用以往，３０ｔＶＯＤ精炼钢包均采用国产镁质、刚玉质等弥散型透气砖，使用寿命为两次，累计吹氩时间为１６０～２００ｍｉｎ。１９９３年，我厂从德国引进刚玉质狭缝型透气砖及配套砖和不定形材料，使用寿命最高可达１０次，累计吹...     

吹氩期间狭缝数量和尺寸对透气砖热梯度应力的影响

为提高透气砖的使用寿命,对其因吹氩而产生的热梯度应力场进行了模拟分析,以确定狭缝的合理尺寸及数量.首先根据研究目的和透气砖工作特点,在适当简化其结构和边界条件的基础上,建立了它的二维平面应变有限元模型.然后在保持透气砖尺寸和狭缝分布形式一定的前提下,研究了狭缝尺寸和数量变化对透气砖热梯度应力场的影响.研究结果表明:(1)热梯度应力仅在狭缝附近有剧烈变化,且狭缝尺寸及数量变化对最大拉应力影响不大;(2)狭缝越长,透气砖的整体热应力越大;(3)狭缝宽度变化对透气砖整体热应力分布影响不大;(4)对于本次分析来讲,狭缝最佳条数为20条.     

新型弥散式透气砖的性能及应用

为了提高精炼钢包底吹氩透气砖的使用寿命、底吹效果和安全可靠性,研制了一种采用透气内芯与致密高强材料组合的新型弥散式透气砖。通过其在150 t钢包中的使用情况表明,与目前使用的狭缝式透气砖相比,研制的新型弥散式透气砖有以下优势:1)透气性稳定,可有效防止钢水渗钢;2)在浇钢结束后不进行吹扫或者间歇式吹扫就能达到透气要求,显著降低了工人的劳动强度,同时也降低了部分能耗;3)使用寿命明显提高,而且提高了透气砖使用安全系数。     

用后钢包透气砖显微结构分析

对60 t LF VD精炼钢包用刚玉-尖晶石透气砖和45 t LF精炼钢包用铬刚玉-尖晶石透气砖用后残砖进行了显微结构分析。结果表明:LF精炼工艺用透气砖狭缝及裂纹有明显的渣侵蚀和渗透,LF VD精炼工艺用透气砖狭缝和裂纹有钢液渗透。在周期性操作过程中,狭缝口部的扩大和热震造成的裂纹会使钢液或渣液的渗透侵蚀作用加剧并导致剥落现象的发生。透气砖狭缝堵塞直接影响吹通率和使用寿命,所以,要优化狭缝尺寸,提高材料的抗热震性。     

提高精炼钢包吹成率的措施

钢包底吹氩是炉外精炼工艺的关键 ,底吹透气砖是这一工艺最为关键的功能元件。底吹透气砖使用寿命及吹成率对品种钢的质量、生产节奏的安排及生产成本等都有直接影响 ,因此其使用寿命和吹成率是重要的考核参数。而透气砖的使用寿命和吹成率与透气砖本身的材质、气道结构、使用维护及冶炼钢种 ,钢包中钢水高度 ,炼钢工艺要求的钢水温度 ,吹氩压力、流量等因素有直接关系 ,为了提高其寿命和吹成率 ,底吹透气砖必须具备良好的抗侵蚀性、抗热震性及高强度、操作稳定、透气性好、安全可靠等特点。要提高精炼钢包的吹成率 ,需分析影响底吹透气砖的…     

MgO-Cr_2O_3质狭缝式透气砖

狭缝式透气砖因具有抗侵蚀性好 ,可自由调节透气量等优点而代替普通透气砖广泛用于ＬＦ或ＶＯＤ钢包精炼的底吹。由于精炼温度的提高及精炼周期的延长 ,原用的高铝质材料已不能满足要求 ,为此研制了由ＭｇＯ -Ｃｒ2 Ｏ3 质浇注料制成的ＭｇＯ -Ｃｒ2 Ｏ3 质狭缝式透气砖。为防止ＭｇＯ -Ｃｒ2 Ｏ3 质材料中的ＭｇＯ发生水化 ,加入了一种特殊添加剂。研究了原料及其颗粒尺寸分布、特殊添加剂的添加量对透气砖性能的影响。制成的试样经干燥后于隧道窑中烧成。新开发的ＭｇＯ -Ｃｒ2 Ｏ3 质透气砖的指标为 :ＭｇＯ5 5 .0 % ,Ｃｒ2 Ｏ3 2 6 .0 %…     

钢包底吹氩去除钢中夹杂物的数值模拟

采用数值模拟方法,研究了某钢厂60 t钢包透气砖狭缝长度和条数及吹氩流量和时间对夹杂物去除的影响.结果表明,不同长度的狭缝都存在利于夹杂物去除的临界吹氩流量,狭缝长度从10 mm增到30 mm,临界吹氩流量由125 L/min增至225 L/min,夹杂物去除率由65%增至76%;夹杂物去除主要发生在前12 min,狭缝数为16条时,夹杂物去除率最大;其他条件一定时,吹氩量过大反而不利于夹杂物去除.工业实践表明,数学模型能很好地模拟钢中夹杂物的去除.     

透气砖在超高功率电炉上的应用

透气砖是超高功率电炉底吹技术的关键元件,本文介绍了国产透气砖在超高功率电炉上的应用情况.结果表明,国产透气砖具有优异的抗侵蚀性能、良好的高温力学性能和透气可调性,完全满足超高功率电炉底吹工艺的生产需要.     

钢包用刚玉-尖晶石透气砖的研制与应用

研究了基质中MgO含量对以电熔刚玉、尖晶石为主要原料制成的刚玉 -尖晶石透气砖 (砖芯 )性能的影响 ,并比较了刚玉 -尖晶石砖与传统铬刚玉砖的性能。结果表明 :刚玉 -尖晶石砖热震稳定性优于铬刚玉砖 ,但其体积稳定性不如铬刚玉砖 ,生产中不易控制 ;工业试验表明 ,刚玉 -尖晶石透气砖 (砖芯和座砖 )优于传统铬刚玉透气砖。     

供气元件在炼钢工艺中的应用

对炼钢生产的整个过程中使用的供气元件进行了全面介绍。由于使用条件不同 ,各工艺使用的供气元件的种类、结构、材质等也呈现不同的特点 :目前转炉底吹用透气砖多为镁炭质高压成型分段组合式透气砖 ,以满足高寿命要求 ;电炉底吹系统存在直接搅拌与间接搅拌两种形式 ;供气元件在钢包中的应用最广泛 ,为铬刚玉质和刚玉 -尖晶石质及非氧化物结合刚玉质狭缝型或芯板组装式透气砖。此外 ,供气元件在中间包、鱼雷罐车及连铸水口上的应用也日趋广泛 ,并将随着钢铁工业技术的进步得到更广泛的应用     

精炼条件对狭缝式透气砖使用效果的影响

对狭缝式透气砖在大型精炼钢包中的损毁原因进行了分析,热应力和强大的冲刷磨损作用是两个主要因素.对狭缝式透气砖使用中影响其透气性能的各种因素加以分析后认为,除了透气砖本身狭缝的尺寸、钢水温度、钢水种类外,操作过程和使用中受保护的程度也是影响透气性能的重要因素.     

新型长寿命低温处理透气砖的研制及应用

本文研制了一种新型低温处理透气砖,该透气砖在传统的刚玉.尖晶石体系中引入了2%～4%的单斜ZrO2,明显改善了材料的高温强度和抗侵蚀性能,尤其是材料的抗热震性明显优于烧成刚玉.尖晶石透气砖.该透气砖在生产过程中省略了高温生成工艺,能耗低于烧成透气砖,节约了能源,降低了生产成本.低温处理透气砖在60 t以下中小钢包上,使用次数可以达到128次,优于烧成刚玉-尖晶石质透气砖,在90 t以上大型钢包精炼上使用效果略优于刚玉-尖晶石透气砖.     

环形狭缝式透气砖的研制与应用

以板状刚玉为主要原料,纯铝酸钙水泥为结合剂,研究了尖晶石细粉、活性Al2O3微粉、Cr2O3微粉对透气砖性能的影响,并研究了不同材质,狭缝形式、狭缝长度和狭缝厚度对钢水渗入狭缝的影响。结果表明:适量的活性Al2O3微粉可提高透气砖浇注料的流动性和体积密度;尖晶石可显著改善试样的抗热震性能,但加入量过大会影响材料的高温体积稳定性,并恶化抗渣性能;Cr2O3微粉对材料的流动性和抗热震性能影响不显著,但可提高其抗渣性能。透气砖材质、狭缝形式和狭缝长度对狭缝渗钢的影响不明显,但狭缝厚度会显著影响钢水在狭缝中的渗透行为。与条形缝相比,环形缝可改善透气砖的透气性能,提高透气砖的使用寿命,吹通率达到了100%。     

Ongoing Technology and Developing Trend of Ar-blowing Purging Plug

An introduction of the ongoing technology of ar-gon-blowing purging plugs in China was presented in this work.Gel powders were used as starting materials to enhance the high temperature mechanical properties of the purging plugs.Composite purging plug adopting ex-trusion formed gas-purging bar and slit had its surface structural design improved,which enhanced the resist-ances to thermal shock and molten steel penetration,prolonging the service life.In addition,the safety Was greatly improved by upgrading the framework and pro-duction process,enhancing the resistance to breakout.It is indicated that the developing trend is to produce pur-ging plugs of longer service life and better gas purging rate with different starting materials and structure de-signs to meet the requirements of various metallurgical processes.