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。     

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.     

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。     

透气元件气道结构和材质对热应力的影响

为了降低透气元件热应力,以狭缝型透气元件为分析对象,采用ANSYS分析了吹氩结束时狭缝宽度、狭缝厚度、内外圈狭缝距中心距离、材质热导率、弹性模量、热膨胀系数对透气元件中心轴线及狭缝最大热应力的影响。结果表明:狭缝宽度和厚度增加,透气元件狭缝处最大热应力降低;狭缝与透气元件顶面中心的距离对狭缝热应力影响很小,对透气元件中心轴线上的热应力有一定影响;提高透气元件材料热导率,降低材料弹性模量或者热膨胀系数,均可降低透气元件的最大热应力。     

钢包透气砖在精炼条件下的应力场分布研究

利用ANSYS有限元分析软件对钢包透气砖在精炼奈件下(不同吹氩压力、精炼温度)的应力场分布进行了计算研究.结果认为,铝镁质透气材料结构应力与其热膨胀系数成正比变化;透气砖工作面狭缝尖端处应力最大,是其非工作底面的6.62倍,并且从非工作底面到工作面狭缝尖端应力增加最快;吹氩压力对透气材料应力的影响可忽略不计;精炼温度提高50℃,工作面狭缝各部位应力相应增加1%～2%.     

120t精炼钢包底吹氩物理模拟

以120t精炼钢包为原型,利用相似原理建立了钢包的物理模拟系统,模拟钢包底吹氩工艺.通过测定不同的底吹条件对钢包混匀时间的影响,确定120t钢包底部透气砖位置和底吹工艺.研究发现,采用5#,6#位置的单透气砖或1#5#,2#6#位置的双透气砖进行钢包底吹氩,均有利于缩短钢包的混匀时间.底吹气量小于0.30Nm3/h时,最佳位置的6#单透气砖的混匀时间比最佳位置的2#6#双透气砖的短,而底吹气量大于0.30Nm3/h后,这两个位置的单透气砖和双透气砖的混匀时间很接近.喷吹夹角小的双透气砖比夹角大的双透气砖搅拌钢液的效果好,靠近钢包壁布置透气砖不利于底吹气体搅拌钢液.对于2#6#双透气砖供气,在D1方向的A,B,C3个位置喂线有利于获得短的混匀时间.     

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...     

100t钢包底吹氩工艺优化研究

针对涟钢100t钢包底吹氩搅拌过程中钢液喷溅所造成的钢液二次氧化以及对渣线砖区域包壁腐蚀严重的现象,在实验室以1:3建立钢包水模型进行模拟研究,考察其底吹透气元件的个数及布置方式、吹氩流量对搅拌效果和侧壁冲刷的影响.结果表明,透气元件越靠近包壁,搅拌效果越好,但对包壁冲刷越严重.在相同喷吹位置的情况下,采用双透气元件吹氩可以有效的减小钢液对包壁的冲刷,且搅拌效果也优于单透气元件.     

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.     

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.     

电熔镁砂加入量对钢包用铝镁质透气砖性能的影响

为了实现钢包用透气砖的无铬化,以板状刚玉(6～3、3～1、≤1mm)为骨料,板状刚玉细粉(≤0.044mm)、α-Al2O3微粉(≤5μm,d50=2.01μm)、镁铝尖晶石细粉(≤0.044mm)、电熔镁砂细粉(≤0.044mm)为基质,以纯铝酸盐水泥为结合剂,将骨料和基质的质量比固定为70:30,通过研究电熔镁砂细粉加入量(其质量分数1％、2％、3％、4％、5％)对铝镁质透气砖性能的影响,研制了铝镁质透气砖,与铬刚玉质透气砖的性能进行了对比.结果表明:加入质量分数2％的电熔镁砂细粉,试样的力学性能提高,抗热震性增强;进一步增大电熔镁砂细粉的加入量,由于原位镁铝尖晶石的生成量过多,微裂纹发展成为破坏性裂纹,试样的强度急剧降低,体积密度下降,试样的加热永久线变化增大,抗热震性先增强后减小,高温抗折强度下降.通过铬刚玉质透气砖和铝镁质透气砖性能及现场试用情况的对比,认为铝镁质透气砖可代替铬刚玉质透气砖使用,实现透气砖的无铬化.     

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。     

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     

Progress and Developing Trend of Purging Plugs for Refining Ladle

Damage reasons of purging plugs for refining ladle and research progress on thermal shock resistance of corundum- spinel purging plugs were summarized. Research achievements and application results of nonoxides bonded corundum purging plugs for refining ladle were briefly reviewed. The further research and developing trend of purging plugs was proposed.     

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.     

急倾斜厚煤层综放工作面矿压规律数值模拟研究

急倾斜厚煤层采用综放开采时,其巷道布置形式有错层位和同层位两种,两者工作面的矿压显现规律、顶煤冒放性和回采巷道矿压显现差异较大。通过UDEC4.0数值模拟分析了错层位布置和同层位布置时首采和下临近工作面的两侧支承压力分布规律、上覆顶煤岩运移规律和回采巷道顶板冒落规律,研究结果表明,首采工作面错层位顶煤冒放性优于同层位,但前者下部支承压力大于后者;错层位首采面回风巷和运输巷压力大,巷道维护困难,而下临近工作面上顺槽矿山压力小,有利于巷道的维护。     

催化裂化沉降器新型高效旋流快分器内气固两相流动

用CFX软件对催化裂化沉降器新型旋流快分器的气相流场进行了三维模拟,湍流模型采用雷诺应力输运方程模型.计算结果与用五孔探针测试的气相流场实验结果吻合很好.采用离散轨道模型对该旋流快分器内颗粒的运动情况进行了计算,并由此估算了旋流快分器的分级效率和总分离效率.模拟结果表明：该新型旋流头可消除现有旋流头喷出口附近的短路流,更有利于提高旋流快分器的效率.两种结构形式的旋流快分器分离效率的计算对比说明：在旋流头处加入一个内构件,是很有价值的改进.     

Chinese Standards on Refractories Purging Plugs and Well Blocks for Refining Ladle

1 Scope This standard specifies the classification,technical requirements,test methods,inspection rules,marking,packing,transportation,storage and quality certificate of purging plugs and well blocks for refining ladle. This standard is applicable to the directional slit purging plugs and well blocks for refining ladle.