30t转炉用集束射流氧枪的基础研究

研究了一种应用于转炉炼钢生产的新型集束射流氧枪,氧枪在主氧的外层加了一圈保护气体,使射流集中,具有极强的穿透金属熔池的能力,增加了氧气对钢水的搅拌强度,在促进钢渣反应、减少喷溅、提高氧气利用率、提高金属收得率方面,比传统超音速氧枪有更大优势.利用软件FMJENT对转炉炼钢氧枪在集束射流和普通射流两种状态下的射流情况进行了数值模拟,并在安阳钢铁公司第二炼钢厂30 t转炉进行了使用及效果分析,通过结果对比,论证了集束射流氧枪的优越性.     

电炉炼钢集束射流氧枪的数值模拟及在通钢的应用

用软件CFX5.7.1对电弧炉炼钢用集束射流氧枪射流特征进行了数值模拟,结果表明,集束射流氧枪射流长,射流集中衰减慢.分析了北京科技大学集束供氧系统工艺流程及主要工艺参数,及其在通化钢铁公司的使用情况.通过使用USTB集束供氧系统,通化钢铁公司第一炼钢厂的电弧炉平均电耗由370 kW·h/t降低到190 kW·h/t,冶炼周期从65 min缩短到49 min,电极消耗从1.5 kg/t减少到1.3 kg/t,氧气消耗从42 m3/t增加到65 m3/t,碳粉消耗从4.5 kg/t增加到14.5 kg/t.     

承钢提钒氧枪的数值模拟

研究了转炉氧枪喷头参数对熔池中钢液流场及炉衬侵蚀的影响.考察的工艺参数为喷孔夹角,考察指标为射流宽度、钢液流场和炉衬附近钢液流动方向与炉衬的夹角.利用Gambit和Fluent软件采用数值计算方法进行了实验模拟研究.结果表明,喷孔夹角增大,射流的宽度增加;喷孔夹角从10°增加到13°,熔池中钢液流场发生了不同的变化,当夹角为11°时,炉衬附近的钢液流动方向与炉衬夹角最小,对炉衬冲击最轻.将研究结果应用于承钢生产,取得了较好的效果,炉龄突破17000炉,提钒周期成功缩短至12 min,比原工艺缩短了0.3 min,半钢余钒降低至0.04%以下,氧耗每炉降低23 m3.     

250 t转炉二次燃烧氧枪射流特性

氧枪喷嘴的超音速射流特性对熔炼有重要影响。本工作结合某钢厂250 t转炉实际,运用Fluent软件建立三维模型,对比分析了周边5孔加中心单孔的普通氧枪与单流道二次燃烧氧枪的射流特性,通过VOF多相流模型对气-液-渣三相之间相互作用进行模拟研究,并开展了工业试验研究。结果表明,相比于普通氧枪,因一侧副孔流股快速汇入中心孔射流而使二次燃烧氧枪有更大的径向横截面积,且其中心孔射流速度大,故二次燃烧氧枪具有更大的冲击面积和冲击深度。通过气-液-渣三相模拟研究可知,由于表面波的传播,钢-渣-气的空腔剖面和界面保持不稳定,且随着时间的推移,炉壁处的渣层较为平静,表明无论是普通氧枪还是二次燃烧氧枪,都不存在冲刷炉壁现象。其中二次燃烧氧枪最大冲击直径和冲击深度为2461和358 mm,分别是普通氧枪的1.16倍和1.19倍。工业试验表明,与普通氧枪相比,二次燃烧氧枪可以提高熔池温度27.2℃,使供氧时间缩短78 s。     

顶吹起泡氧枪用耐火材料的开发

本文叙述了顶吹起泡氧枪用耐火材料的开发过程。通过试验确认铝镁质浇注料耐用性有了大幅度提高。     

基于副枪控制技术的转炉模型炼钢

安阳钢铁股份有限,公司第二炼轧厂150t转炉采用副枪及模型炼钢控制技术,在不中断吹炼情况下从转炉中获取钢液成分和温度信息,实现转炉自动控制炼钢。     

基于副枪控制的转炉炼钢技术

从副枪控制系统的配置、功能实现入手,重点介绍其高度的精确控制、强大的DIRC处理功能以及静动态炼钢模型（SDM）系统,确保基于副枪控制的转炉炼钢技术在安钢第二炼轧厂的实现。     

辊道窑烧成带富氧燃烧及火焰空间数值模拟

采用FLUENT软件对气烧明焰陶瓷辊道窑烧成带的火焰空间进行数值模拟研究,并对不同氧气浓度下以天然气和炉煤气为燃料时辊道窑烧成带的燃烧特性进行对比.数值模拟结果表明:当燃料种类和燃料量一定时,富氧燃烧可以提高燃烧的火焰温度,随氧气质量分数百分比增加,平均温度呈上升趋势,但35%时有所减少;随氧气质量分数百分比增加,以发生炉煤气为燃料时炉内CO浓度逐渐减少,而采用天然气时,CO浓度逐渐增加;相同气氛下,以天然气为燃料时炉内温度高于发生炉煤气,CO浓度较低.本文结果为辊道窑的富氧燃烧运行提供了有益的参考.     

全氧燃烧玻璃窑炉火焰空间的数值模拟

利用CFD软件FLUENT,通过加载k-ε湍流模型、渦耗散反应模型与DO辐射模型,采用数值模拟的方法对一座全氧燃烧玻璃窑炉的火焰空间进行计算,从而获得了实际工况下火焰空间的温度场、速度场及压力场.分析表明,喷枪口的错排有利于火焰空间温度场的均匀分布,适当抬高火焰空间碹顶的高度可以降低烟气对碹顶的冲刷.同时,降低火焰空间水蒸气的浓度,可以有效延长窑炉的使用寿命.     

锥形装药形成射流的数值模拟

利用AN SY S/LS-DYNA 3D有限元分析软件,对两种装药(TATB和TNT)两种不同锥角(53°和43°)药型罩的形成射流分别进行了数值模拟与对比分析。结果表明,53°锥角药型罩产生的射流短而粗,43°锥角产生的射流细而长,高能炸药产生的射流速度高,这与现已成熟的理论相吻合,验证了该数学模型和状态方程所选用参数的正确性,为设计或研发新型锥形装药产品有效降低试验成本并缩短研发时间提供了依据。     

玻璃熔窑0#氧枪节能实践

玻璃行业是能源消耗大户,熔窑、锡槽、退火窑是三大热工设备,特别是玻璃熔窑耗能更是占生产总能耗的90%以上。因此每项针对玻璃熔窑的节能技改项目对行业提高能源效率、降低能源消耗都具有重要意义。中国建材洛阳浮法玻璃集团作为中国浮法玻璃工业的开创者,近年来针对行业能源消耗持续进行节能实践和探索,加快节能技术的开发、示范和推广。     

射流泵湍流场的数值模拟与实验研究

采用k-ε湍流模型和非等间距加密网格,对射流泵流场进行了数值模拟和分析,并对相应的流场进行了实验研究.结果表明,流场轴向速度剖面在扩散管段具有较好的自相似性,而在喉管段则不然;这种速度剖面变化的转折点与喉管的长度有关;流场的湍动能分别在喷嘴出口与扩散管入口处产生峰值,并且前者远大于后者,可见射流泵流场中,湍流主要发生在喉管入口处,湍动能的不平衡将导致额外的能量损失.本研究结果对工程应用有指导意义.     

某成型装药射流的数值模拟与射流转化率

应用LS-DYNA及示踪点处理技术,对某一球锥罩成型装药结构的射流形成过程及射流侵彻靶板过程进行了研究,获得了有效射流沿其运动方向的速度分布、头部速度、侵彻孔几何描述等多项评估射流微元性能的重要参数。计算结果表明,对于普通强度钢质目标靶,在射流侵彻靶板过程中,常规小锥角药型罩产生的有效射流为2000m/s以上的射流段,杆式射流的临界侵彻速度值为1400m/s,从而进一步得到其射流转化率为29.65%。     

氧气射流作用下的电弧炉熔池两相流数值模拟

建立了单氧枪供氧强度为3000 m3/h时炉壁氧气射流冲击电弧炉熔池的三维两相流数值模型. 流体动力学数值模拟结果表明,在超音速射流作用下,熔池中形成的涡流促进了钢液循环流动,涡流中心位置处于液面下0.3 m、距熔池中心1.6 m处,位于氧枪轴线上、涡流中心以下的钢液流的速度呈分段线性分布. 竖直方向每降低1 cm,熔池中下部的钢液速度降低0.0015~0.002 m/s,靠近炉底的钢液速度降低0.006~0.007 m/s. 熔池表层钢液直接受射流的冲击作用,在喷吹初期钢液速度即可达0.1~0.5 m/s,之后基本不变;熔池中下部和偏心炉底区钢液速度最低,速度随喷吹时间增加而增加.     

钨铜粉末药型罩形成聚能射流的数值模拟

利用LS-DYNA3D软件对钨铜粉末药型罩聚能射流的形成过程进行了数值模拟,采用多物质ALE算法,模拟了钨铜聚能射流的形成过程,并与实验结果进行了对比。结果表明,随着药型罩密度的增加,射流直径变细,头部速度降低,数值模拟结果与实验结果较一致。     

负氧平衡发射药膛口燃烧流场的数值模拟

采用多组分ALE( Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方程组对含有高速运动弹丸的负氧平衡发射药膛口射流燃烧流场进行了数值模拟.分别用HLLC格式和基元反应模型处理对流项和化学反应项,用网格局部重构的动网格技术处理因弹丸大位移动边界造成的网格变形,并基于非结构动网格和分区算法开发了并行程序,对膛...     

一种截顶线性聚能装药射流特性的数值模拟

为了得到特性更好的线性聚能射流,设计了一种截顶线性药型罩加矩形辅助药型罩的新型装药结构,利用ANSYS/LS-DYNA3D有限元程序对6组新型装药结构及传统装药结构进行了模拟计算,分析了矩形辅助药型罩宽度和截顶间隙长度对线性射流特性的影响。结果表明,该新型结构形成的线性射流的头部最大速度总体较传统线性聚能射流高,形成的线性射流形态更细更长,并且杵体相对较少,药型罩质量利用率较高。在6组方案中,矩形辅助药型罩宽度为1.0cm、截顶间隙为0.4cm时,该结构形成的线性聚能射流头部速度最大,为3.58km/s,连续性较好,有效宽度最大。