180 t转炉底吹气体与熔池相互作用的水模型实验

通过10:1水模型研究了转炉底吹流量0.55～0.75 m3/h和底吹喷嘴4孔对称、2孔对称、2孔不对称分布以及喷嘴位置d/D=0.1～0.9(d-喷嘴所在同心圆直径,D-转炉熔池直径)对熔池均混时间的影响.结果表明,d/D=0.3,底吹流量0.70 m3/h,4孔对称底吹时熔池搅拌效果最佳;2孔不对称喷吹时,最佳流量为0.60～0.70m3/h,最佳喷嘴位置d/D=0.3～0.5;2孔对称喷吹时最佳流量与喷嘴位置分别为0.65 m3/h和d/D=0.7.     

钢包底吹氩位置对钢水去夹杂影响的水模型研究

基于相似理论,利用1:9水模型研究了钢包吹氩钢水中夹杂物的物理行为,试验了不同底吹位置下吹气时间2～28 min、吹气量(1.19～4.75)×10^-2m³/h对夹杂物去除行为的影响。结果表明,较小吹气量在8 min内可将绝大部分的模拟夹杂物去除,而较大吹气量时,中心和偏心喷吹方式分别需要20 min和16 min;不管中心还是偏心喷吹方式,去夹杂效果均随吹气量的增加先增大后减小,且存在一个最佳去夹杂吹气量;较小吹气量范围内,偏心喷吹方式的去夹杂效果要优于中心喷吹方式,而较大吹气量范围内则相反。     

RH循环流量水模实验研究

通过物理实验模拟考察了RH精炼过程中吹气量、吹气方式、真空度、气体行程等参数对循环流量的影响,并对实验结果进行了分析和论述,得出结论,吹气量低于120 m3/h时,循环流量随吹气量的增大而提高,多孔吹气、真空度升高及增加气体行程均有利于循环流量的提高。     

210t RH精炼过程夹杂去除和卷渣的物理模拟

通过几何相似比1:4的水模型,研究了钢厂210 t RH精炼的处理时间、驱动气体流量、真空度、气孔数和浸入深度对夹杂物去除的影响以及底吹方式和气体流量对卷渣量的影响.模拟试验结果表明,处理24 min可去除约90％夹杂物,真空室下降时双透气砖短时间底吹氩气可明显减少钢液卷渣量.得出210 t RH精炼合适的工艺参数为驱动气体流量164.2 m3/h,气孔数8个,浸入深度500 mm,真空室绝对压力4 000 Pa;双透气砖吹氩总流量为90 m3/h.     

RH精炼底吹工艺优化的物理模拟

为了提高RH精炼效率,缩短精炼时间。以某钢厂150 t RH真空精炼装置为原型,建立相似比为1∶4的水模型,研究底吹孔个数与底吹流量的影响。结果表明,实施底吹工艺后,RH循环流量和混匀时间相较无底吹时都有明显改善。相同底吹流量情况下,单孔底吹对循环流量提升效果明显优于双孔底吹工况,如当底吹流量为90 L/min时,单孔底吹工况相较于无底吹工况循环流量增加34%,而双孔底吹工况只增加13%。底吹流量小于90 L/min时,单孔底吹和双孔底吹工况下混匀时间相差不大。底吹流量大于90 L/min时,双孔底吹工况下混匀时间反而有所增加。建议生产现场采用单孔底吹工艺,如采用双孔底吹工艺时,底吹流量应小于90 L/min。     

RH脱气时加速脱碳的方法

本文介绍了向RH真空室内喷吹氩气以提高脱碳速率的最新措施。最初是在150kg真空感应炉内试验,观察吹氩对脱碳的影响。研究发现,吹氩能够提高脱碳速率,而且双孔喷嘴比单孔喷嘴达到的脱碳速率视在系数要大。然后做了水模试验。为了模拟脱碳速率,测定了CO_2的解吸率。喷嘴安装在真空室侧壁上,喷嘴的数目有1个、8个或16个不等。此外也进行了传统的无气体喷吹试验,以进行对比。试验表明,向真空室内吹入气体提高了CO_2的解吸率,特别是在总进气量恒定的情况下,增加喷嘴数量会更加有效地促进气泡的扩散。水模试验后即进行了工业性试验。喷嘴的布局与水模试验中8个喷嘴的布局相同。循环气体流量为2500Nl/min,吹入真空室的气体流量为800Nl/min。喷嘴内径为2mm。试验结果表明,RH从开始脱气后10min内就可将终点碳含量降到10ppm。由于平均脱碳速率上升,就有可能将RH处理时间缩短3～6min。研究中估算了真空室内碳的传质系数和反应界面的面积,结果证明:吹氩扩大了界面面积,因而能有效地提高脱碳速率。     

RH精炼钢包底吹工艺优化物理模拟研究

为提高RH精炼效率,针对某钢厂120 t RH精炼装置进行了RH精炼钢包底吹位置以及流量对精炼效果影响的物理模拟研究。首先根据原型的水模拟确定了较为合适的工艺参数,其中提升气体流量为1 408 L/min、浸渍管深度为540 mm。然后该研究相对于上升管以及下降管的位置设置了3种不同底吹孔的位置,其分别为单孔在上升管的正下方、双孔连线与上升管和下降管的连线垂直以及平行,通过混匀时间、循环流量及流场速度3个指标研究发现,添加底吹时单孔的精炼效果较双孔的好,双孔垂直位置较平行位置精炼效果好,故建议采用单孔底吹工艺。     

复吹转炉底吹喷粉实验研究

在1:6物理模型上,通过水模实验对复吹转炉底吹喷粉时熔池搅拌情况进行了研究.结果表明:喷粉对熔池搅拌有明显的促进作用.喷粉条件下,均混时间随顶吹气体流量的增加存在最小值,最佳顶吹气体流量为117.0 m3/h,增加底吹气体流量对降低均混时间有利.在本实验范围内最佳顶吹流量为117.0 m3/h、最佳底吹流量为2.36 m3/h.     

单管RH精炼过程钢液流场的水模型实验

采用物理模拟方法对单管 RH 真空精炼过程流场的循环流动、混合特性等进行了研究,建立与 RH 真空精炼装置原型相似比为1∶5的水模型,研究了不同工艺参数对单管 RH 装置内钢液循环流动的影响。对比实验测量数据发现,增大吹氩量和浸渍管插入深度以及浸渍管有效横截面有利于提高循环流量,减小均混时间;在相同的实验条件下,椭圆形浸渍管 RH 比传统浸渍管 RH 的循环流量要大15％以上,单管 RH 的均混时间比传统RH 可以缩短20％;单管 RH 钢包底部吹氩位置位于距钢包中心0.4R(R 是钢包半径)处时,均混时间最短。     

RH精炼循环流量优化的水模型研究

以70 t钢包RH精炼装置为原型建立了1:3.27水模型,用流速法测量RH循环流量。分析了实际工艺条件下钢水的RH循环流量以及上升管吹气量、吹气孔内径、吹气孔高度、浸渍管插入深度等参数对RH循环流量的影响,并得出优化工艺参数。70 t钢包RH精炼实验结果表明,当上升管吹气量1 200 L/min,吹气孔内径3 mm时,轴承钢平均[O]比原工艺降低3×10^-6;超低碳钢碳含量可降低到0.002%以下,脱碳时间比优化前明显减少。     

180 t转炉底吹和顶-底复吹射流与熔池作用的水模型研究

根据180 t转炉的实际生产情况,以修正的Froude准数为相似准数,建立几何相似比10 ： 1水模型,进 行了四孔对称单纯底吹试验,并在最佳的底吹工艺参数下(底吹最佳位置为喷嘴所在同心圆直径:转炉熔池直径= 0. 3处;最佳流量为0. 7 m³/h,均混时间18. 2 s),通过改变顶吹氧枪的气体流量和吹炼枪位进行了顶底复吹转炉射 流与熔池作用的试验。结果表明,在底吹条件下,增加顶吹工艺(最佳枪位150 mm,最佳流量39 m³/h),熔池平均 的均混时间减少了 5.6 s, 180 t转炉顶底复吹可显著提高经济效益。     

100t RH顶吹氧去除真空室内壁冷钢的数值模拟和应用

对钢厂100 t RH将原天然气烘烤改为顶吹氧去除真空室内壁冷钢工艺改造进行了研究。对5.5~7.5m氧枪位置及750~1300m³/h氧气流量下的速度场进行了数值模拟,根据计算确定了在枪位为5.5~6.5m,氧气流量为900~1200m³/h时RH顶吹氧去除冷钢是可行的。工业生产应用结果表明,采用该顶吹氧去除冷钢工艺,明显提高了RH的连续处理能力,RH月处理能力由不到28.5%提高到36.0%左右,单月RH处理能力最高比例达到48.8%。     

145 t RH真空精炼装置内钢液循环流动特性的水模型研究

基于相似原理,建立几何相似比1:7水模型研究了145t RH真空精炼装置内钢液循环流动行为,研究了提升气量(60~140 m³/h) 、浸渍管浸渍深度(400~600 mm) 、真空室液面高度(426~526 mm)对钢水循环流量和混匀时间的影响。结果表明,循环流量随提升气量增加而增大且呈近似线性关系,混匀时间随提升气量增加而呈非线性减小;500 mm的浸渍管浸渍深度和526 mm的真空室液面高度下均出现较理想的循环流量;130 m³/h提升气量、600 mm浸渍管浸渍深度和526 mm真空室液面高度可获得最佳循环流动特性。     

RH-PTB真空精炼装置内粉剂混合特性的水模型研究

根据相似理论,用1∶9水模型钢包(直径0.43m,水面高度0.45m)模拟RH-PTB真空精炼水冷顶枪喷粉技术,研究顶枪气量、上升管提升气量、顶枪枪位高度对粉剂混均时间的影响。结果表明,随顶枪气量增加,粉剂在液体中均混时间增加,并具有最大值;随提升气量增加,均混时间迅速减少,但当提升气量≥15L/min时,均混时间不再继续减少;顶枪枪位对均混时间有一定影响,实际操作中,应根据具体情况,调整顶枪枪位,以减少粉剂均混时间。     

RH真空精炼用顶枪枪头扩张角的浅析

RH真空室是RH真空精炼冶金反应的熔池,RH真空精炼脱碳反应的反应速度与RH真空精炼用顸枪枪头参数的设定有密切关系。借助商业软件GRAFTOOL3．0对R．H真空精炼用顶枪扩张角大小进行流场数值模拟,分析了不同扩张角角度下的射流状态,对R．H吹氧脱碳提供了重要科学依据,验证了最佳扩张角角度。     

100 t单咀真空精炼炉底吹位置的优化

结合钢厂100 t单咀真空精炼炉相关参数,运用数值模拟的方法对脱气时单咀炉内的钢液流场进行了仿真计算,分析单咀炉内钢液流动的基本特征,研究了距底部圆心0.1～0.424 m吹气位置对钢液流场、钢液循环流量和混匀时间的影响。结果表明,原吹氩位置(距底部中心0.424 m),大部分氩气没有进入浸渍管,为避免氩气逸出,吹气孔距圆心应≤0.3 m;随吹气位置至圆心距离增大,钢水混匀时间减小,综合考虑钢液脱气效果和浸渍管寿命,最佳吹气位置应为距底部中心0.25～0.3 m处。     

Modeling of Liquid Level and Bubble Behavior in Vacuum Chamber of RH Process

In the Ruhrstahl-Heraeus (RH)refining process,liquid steel flow pattern in a ladle is controlled by the fluid flow behavior in the vacuum chamber.Potassium chloride solution and NaOH solution saturated with CO 2 were respectively used as a tracer to investigate the liquid and gas flow behaviors in the vacuum chamber.Principal compo-nent and comparative analysis were made to show the factors controlling mixing and circulation flow rate.The liquid level and bubble behavior in the vacuum chamber greatly affect fluid flow in RH process.Experiments were per-formed to investigate the effects of liquid steel level,gas flow rate,bubble residence time,and gas injection mode on mixing,decarburization,and void fraction.The results indicate that the mixing process can be divided into three re-gions:the flow rate-affected zone,the concentration gradient-affected zone,and their combination.The liquid steel level in the vacuum chamber of 300 mm is a critical point in the decarburization transition.For liquid level lower than 300 mm,liquid steel circulation controls decarburization,while for liquid level higher than 300 mm,bubble behavior is the main controlling factor.During the RH process,it is recommended to use the concentrated bubble injection mode for low gas flow rates and the uniform bubble injection mode for high gas flow rates.     

180 t转炉聚合射流流场的水力学模型的实验研究

采用几何相似比1∶10水模型对180 t顶底复吹转炉内射流与熔池相互作用进行模拟试验,研究了在最佳枪位(150 mm)时氧气流量(38~42 m³/h)对均混时间的影响以及最佳顶枪流量(39 m³/h)下聚合射流氧枪枪位(40~150 mm)对均混时间的影响。结果表明,聚合射流氧枪对熔池的搅拌效果完全能达到顶底复吹的搅拌效果,如能在转炉冶炼工艺中应用,可取消底吹系统,简化转炉设备,提高转炉炉龄。