蘑菇头对铜底吹炉内气液流动影响数值模拟研究

氧气底吹熔池熔炼过程中,高温熔体会逐渐在氧枪口周围形成蘑菇状的疏松多孔介质区,称为"蘑菇头",合适大小的蘑菇头,既不妨碍送气量,又可保护氧枪,但蘑菇头的存在也会对气体喷吹和气液流动产生影响。本文首先基于水模实验和热平衡理论计算的方法得到蘑菇头尺寸,随后基于VOF模型对存在蘑菇头时底吹炉内的流动状况进行模拟研究,研究蘑菇头存在情况下气泡上升过程形貌变化、上升时间以及蘑菇头的存在对炉内气液流动的影响。     

铜底吹炉氧枪出口端蘑菇头生成过程水模实验研究

氧气底吹熔池熔炼过程中,高温熔体会逐渐在氧枪出口周围形成蘑菇状的疏松多孔介质区,称为蘑菇头。大小合适的蘑菇头,既不妨碍送气量,又可保护氧枪。本文以铜底吹炉为原型,基于相似原理搭建水力模型试验平台,模拟得到蘑菇头的生成过程。蘑菇头的生成需要满足一定热力学条件,主要与低温气体温度和气体流量有关,稳定蘑菇头生成过程可以分为生成-破碎-生成反复阶段和稳定蘑菇头生成阶段,蘑菇头的尺寸、孔隙率以及生成稳定蘑菇头所需时间受气体流量的影响较大,而受氧枪倾角的影响较小。随着气体流量增加,稳定蘑菇头尺寸和孔隙率都会变大,生成稳定蘑菇头所用的时间则缩短。     

钒钛矿冶炼炉内泡沫渣产生的原因及配矿消泡原理的探讨

本文对高炉冶炼钒钛矿时炉内泡沫渣产生的原因及配加钒钛富块矿的消泡原理进行了讨论。指出不可忽视炉内泡沫渣的存在及其影响。炉内泡沫渣中气泡的形成及释放过程如下:铁珠穿过渣层及在渣铁界面都会发生渣铁间的交互反应而放出CO气体,它们首先在渣铁界面和铁珠周围形成细小气泡。此外,渣焦间的反应也会产生小气泡。这些气泡合并长大,上升聚合成渣液中的大气泡,最后突破渣面而逸出。配加钒钛富块矿,由于抑制了钛的过还原,因而能够减轻炉内、炉外泡沫渣的生成。     

罩式炉内保护气体流场测试与分析

通过对罩式炉内保护气体的流动静压和动压的测量,计算出了炉内保护气体的流场分布,分析了引起罩式炉内保护气体流态不稳定、流场分布不均匀的原因,提出了改善炉内保护气体流动状态和流场分布的具体措施,为改善冷轧钢卷罩式炉退火质量提供参考.     

罩式炉内保护气体流场测试与分析

通过对罩式炉内保护气体的流动静压和动动压的测量，计算出了炉内保护气体的流场分布，分析了引起罩式炉内保护气体流态不稳定、流场分布不均匀的原因，提出了改善炉内保护气体流动状态和流场分布的具体措施，为改善冷轧钢卷罩式炉退火质量提供参考。     

气体流量对底吹炼铜炉吹炼过程的影响

首先利用Fluent软件对底吹炉用的氧枪内气体流动过程进行模拟研究,分析了三种工况下进口参数与气体流量的对应关系,给现场进行流量调节提供了理论依据。然后以氧枪出口气体的流动参数作为边界条件,利用VOF模型对底吹炉渣、铜锍、粗铜、空气四相流动过程进行模拟研究。研究了不同流量下的熔体流动规律,包括熔池内的密度分布、熔池平均速度、液面波动状况以及喷溅量等。当气体流量为0.43kg/s时,熔池内的平均速度较高,混合强度大,但是也会造成液面波动和喷溅量过大的现象,严重时会导致下料口堵塞,影响正常生产过程。     

底吹炉氧枪喷口形式对气泡形态及混合状况的影响

针对4种不同的氧枪喷口结构进行了冷态试验研究，采用高速相机获得了不同喷口下的炉内气泡形态，采用电导率法测试了不同喷口下炉内流体的混合状况。试验结果表明，在相同的气体流量下，不同的气体喷口时炉内气泡的形态十分相似，当采用结构最复杂的喷口时，炉内的混合状态是最好的，结构最简单的喷口混合效果最差，其最小响应时间较最复杂喷口增加约11%，均混时间增加约4.7%。     

双预热蓄热式加热炉减小炉压的研究与应用

蓄热式加热炉与传统加热炉相比,因预热方式不同,存在燃烧、排烟等方式不同,炉内气体流动方式亦不同,普遍存在炉压大,易冒火,炉况较难控制的通病.笔者通过对蓄热炉的设计与应用经验,阐述了解决这一问题的方法.     

RH真空室内气泡行为的研究

Ruhrstahl-Hereaeus (RH)上升管内的气液两相流是整个装置的重要动力源,并对钢液的流动、混匀及精炼过程有重要影响.上升管及真空室内的气液两相流决定了钢包内钢液的流动状态,为了研究真空室及上升管内气液两相流,通过1:6的300 t RH的物理模型模拟了RH上升管及真空室内气泡行为过程,并测量了RH循环流量的变化用于计算上升管内含气率以及气泡运动速度最终得到气泡在真空室内的停留时间,同时记录了气泡在真空室内的存在形式.气泡在真空室的存在形式的主要影响因素为提升气体流量,研究发现了气泡从规则独立的大气泡经历聚合长大,碰撞破碎成小气泡,最后变成小气泡和不规则大气泡共存的现象.液面高度达到80 mm之后,气泡在真空室内的停留时间达到一个平衡值,不再随真空室液面高度的增加而发生改变.当提升气体量达3000 L·min-1,气泡停留时间减小趋势弱,对应3000 L·min-1情况下,真空室内气泡开始聚合长大.研究认为对于300 t RH的真空室液面高度应为80 mm,提升气体量应在3500 L·min-1左右,优化后,脱碳时间由原工艺的21.4 min缩短至现工艺的17.5 min.      

基于CFD的大型底吹炉内熔体气动搅拌二维分析

在大型铜熔炼底吹炉冶炼过程中,气动搅拌对熔体混合和反应速率起着重要作用。为研究高温、密闭的大型底吹炉内熔体搅拌现象,采用计算流体力学(CFD)方法,建立了与实际装备相对应的等效几何模型,并通过数值模拟计算分析了大型底吹炉内气动搅拌机理。结果表明：气泡是大型底吹炉气动搅拌的基本单元,气泡周期性的生长脱离、上升形变、熔体表面破裂过程,将自身动能传递给熔体,促进熔池内成分均一化。持续产生的气泡对熔体做功,为熔池和入炉物料提供了充足的搅拌能。熔池内部形成核心搅拌区和澄清区,为铜冶炼过程的反应和分离提供了良好条件。研究得出的气动搅拌机理对今后大型底吹炉优化设计和工程应用起到了指导作用。     

艾萨炉水模型内气泡运动的模拟

根据相似原理制作艾萨炉水模型,采用计算流体力学(CFD)中的VOF模型对水模型内气泡运动进行数值模拟研究,模拟结果与实验结果吻合良好。研究显示:从喷枪喷出的高速气流在熔池中形成气泡,膨胀、上浮至液面处破裂,熔池内的液体在气泡周围做环流运动,气泡频率随气体流量的增加而减小。通过膨胀-脱离模拟并结合气泡受力情况,进一步验证了模拟结果的合理性。     

混合烧嘴多段步进式加热炉内燃烧与流动的数值研究

针对具有混合烧嘴的八段步进式加热炉,应用fluent软件建立了炉内燃烧与流动的数学模型。对加热炉内加热特性进行了数值分析。计算模型中包含钢坯和梁,炉内气体的流动和辐射状况更加复杂,符合炉内真实情况。当炉内各个位置的平均温度不改变,认为计算收敛和停止。应用上述模型和算法得到了炉内详细的温度与速度分布。     

底吹喷枪出口端蘑菇头形成机理及模拟研究

本文以水力学模型实验研究了底吹喷枪出口端蘑菇头的形成机理及控制模型。直接观察了蘑菇头的形成过程；研究了水在底吹喷枪出口端开始结晶和形成蘑菇头的条件：底吹喷枪出口端温度与水溶池温度、底吹气体温度及流量、底吹喷枪内径之间的关系。还观察到有无蘑菇头时底吻气体冷却特性的差异；最后，提出了与蘑菇头形成及熔化有关的底吻参数的控制模型。     

钢包长水口内小气泡形成的研究现状与展望

钢液中微小夹杂物在连铸节奏时间内通过浮力自然上浮难以去除,利用高速流动的钢液将气体打碎成小气泡是去除钢液中微小夹杂物的一种可选措施。综述了钢包长水口内小气泡形成的研究现状及存在的问题,并利用化工领域对气泡在湍流液体中破碎与合并的相关研究成果,将其用于分析长水口内小气泡的形成过程。指出了最初气泡在长水口内高湍流区停留时间短是制约长水口内小气泡形成的主要因素,并对长水口内小气泡形成的控制方法进行了展望。     

底吹转炉熔池内气泡特性的连续测定

底吹转炉熔池内气泡特性的连续测定［日］井口学等１前言近年来，钢铁冶炼不但积极地采用了气体喷吹技术，而且利用在较低温度下易处理的水、水银及伍德易熔合金等对熔池内气泡特性、流动特性以及均匀混合时间等进行了基础研究。有关吹入气体产生的气泡行为的冷模实验结果...     

RH上升管喷嘴数量及其布置对流动、混合与传质的影响

通过物理模拟测定了RH精炼过程的循环流量、钢包的均混时间、真空室内物料的平均停留时间及容量传质系数,重点分析了RH上升管内的提升气体用喷嘴个数及其布置对上述4个方面特性的影响．结果表明,提升气体用喷嘴个数及其布置对RH内钢水流动有很大的影响,循环流量随喷嘴个数和气泡行程的增加而增大,但均混时间、平均停留时随喷嘴个数和气泡行程的增加而减小．     

水力模型试验中的流动显示方法

引 言 水力模型试验是研究流体流动现象的重要手段。例如,火焰炉内气体的运动规律、燃烧装置的特性、冶金生产过程中熔融金属液的运     

T-6热处理炉气流分布的数值模拟

利用大型计算软件建立辊底式热处理炉均热段流场的数学模型,采用k-ε紊流模型数值模拟炉内的湍流流动,获得炉内冷态条件下的气体流动、流速的分布规律,并根据不同的炉子结构尺寸以及边界条件下得出的流场分布图,对该类炉型进行结构优化及操作改良,从而调整了炉内的气流分布,使炉内流场分布更加均匀,同时大大减小了能耗,降低了机械磨损.     

高炉内部气体流动与传热的模拟分析

分别建立了高炉内气体流动、传热的二维和一维数理模型,对高炉煤气流的流场、压力场和温度场进行了数值模拟,基于一维模拟温度结果预测了炉内气体成分变化,并分析了燃烧温度和鼓风速率对煤气流动及温度的影响。研究结果表明：简化的一维模型可适用于高炉煤气温度轴向变化的预测：鼓风速率和燃烧温度的变化影响软熔带的位置、炉内压力损失及炉顶煤气温度。在高炉实际操作中,合理的鼓风速率和燃烧温度是高炉炉况顺行的保障。     

干熄炉内流动与传热过程数学模型的研究

根据多孔介质理论,采用非局域热平衡法,建立了干熄炉内流动与传热过程的一维在线控制数学模型,并采用数值计算方法对干熄炉内循环气体和焦炭温度沿炉高的分布规律进行了仿真计算,在验证数学模型正确可信的基础上,对干熄炉在不同产量条件下满足工艺要求的最佳气料比进行了数值仿真计算,所得结论对干熄炉的实际生产有重要的参考价值。