炼钢 精炼 连铸过程钢包热状态测试研究

测试了宝钢炼钢厂炼钢 精炼 连铸过程钢包的热状态;研究了钢包在各个周转阶段的包衬温度分布及其变化规律。测试结果表明,在钢包的第1和第2个周转过程包衬吸热和蓄热明显,该阶段应考虑钢水温降的热补偿。在钢包的第3和第4个周转过程中,包衬各点的温度变化较为平缓,表明从第4个周转开始,包衬温度变化处于一种动态平衡的循环过程。     

基于传热反问题的钢包热状态跟踪模拟

现代化高效连续炼钢的关键是钢水温度控制,钢包热状态是钢包周转过程中钢水温降的重要影响因素,因而烘烤结束时的钢包热状态至关重要.由于钢包内部温度较高,生产场地布局复杂,电子原件的使用寿命较短等原因,传统的实测法和数值模拟等方法都无法实现包衬内部实时接触式测温.针对上述情况,文章运用有限差分法正向求解包衬温度场,再建立非稳态的钢包传热一维数学模型,采用Fluent软件模拟火焰温度场,用传热反问题研究方法以钢包易测量的包壳温度为已知条件,对包衬温度分布进行数学反演,并通过计算机C#语言对210t钢包烘烤过程进行智能化模拟追踪,编写了烘烤过程的温度场实时监控软件,为钢包调度和编制合理的烘烤制度提供了一个切实可行的新方法.      

钢包绝热层厚度对钢水温降影响模拟研究

钢包绝热层直接影响钢包热状态,进而影响钢水温降。文章建立了基于ANSYS软件的钢包传热有限元模型,模拟计算了钢包周转过程中,无绝热层、绝热层厚度分别为8mm、16mm和24mm时钢包传热温降及包衬温度的分布规律。利用现场实测数据进行验证,证明模拟结果的可靠性。     

浅谈钢包加盖系统改造

介绍了转炉炼钢开放式钢包在周转时进行的全程加盖系统改造,使得钢水浇注过程温降减少,钢包在浇注结束至再次受钢时,包衬温度仍可保持在较高温度以上,转炉出钢温度降低10℃以上,可大大降低工序成本及工序能耗.     

浅谈钢包加盖系统改造

介绍了转炉炼钢开放式钢包在周转时进行的全程加盖系统改造,使得钢水浇注过程温降减少,钢包在浇注结束至再次受钢时,包衬温度仍可保持在较高温度以上,转炉出钢温度降低10℃以上,可大大降低工序成本及工序能耗.     

钢包吹氩引起的钢水温降分析

通过现场实验测试，认为钢包炉吹氩搅拌过程中，氩气升温吸热对钢液温降的影响极少，分析认为钢液产生较大温降主要原因是包衬蓄热和吹氩过程中形成的钢液裸露面对外散热，同时指出钢包内钢液温度的分层可减少通过包衬散热所带来的热损。     

蓄热式烘烤对160 t钢包衬温度均匀性的影响

通过160t钢包蓄热式烘烤实验和数值模拟，得出在给定烘烤时间内，当气体不经预热时包衬平均烘烤温度为1220K，包衬圆周温差大于80K；空气-煤气预热至1273K时，钢包烘烤温度可达1300K，包衬圆周温差小于20K。采用助燃空气和煤气双预热蓄热式燃烧技术有利于提高钢包烘烤效率和包衬温度。     

基于排队论的炼钢-连铸区段在线钢包数量优化

 炼钢-连铸区段是钢铁制造流程最重要的界面之一。钢包作为炼钢-连铸区段钢水的承载容器,其周转时间的长短对钢水温度产生重要影响。应用运筹学的排队论理论对炼钢-连铸区段在线钢包周转过程进行了分析,将钢包周转过程抽象为转炉出钢、钢水精炼、钢水浇铸、空包热修等排队系统,并建立了相应的排队论模型。最后,结合某企业的生产实际,计算出钢包的理论周转时间,进而提出理论最少在线钢包个数,为企业的钢包管理提供了攻关目标和理论依据。     

炼钢厂钢包管控研究现状与趋势

总结了钢包管控涉及的钢包周转过程控制、钢包周转过程仿真、钢包周转过程热行为和钢包周转过程跟踪技术等方面的研究现状,指出钢包管控实践中存在的问题,并展望了钢包管控的未来发展趋势。     

预热烘烤对钢包热行为的影响研究

结合H钢厂的实际情况,采用有限元分析法对新钢包温度场进行研究,进而采用ANSYS数值模拟软件对钢包从烘烤至周转过程进行了数值模拟,重点分析了预热烘烤对新钢包热状态及钢水温度的影响,并进行了试验验证。结果表明:新钢包预热烘烤25 h虽然达到红包状态,且包壁温度趋于热饱和,但是包底仍有蓄热升温空间,周转后钢包造成钢水的最大温降约10℃;预热烘烤55 h后,钢包整体趋于热饱和,周转后钢包造成钢水温降不到1℃,因此可知理想的预热烘烤时间为55 h,为炼钢厂钢包烘烤制度及出钢温度制度的制定提供了参考。     

预热温度对钢包盛钢时的内衬温度及应力影响

为了确定合适的钢包烘烤预热温度,以某钢厂90t整体铝镁浇注料钢包为原型进行数值模拟,利用有限元分析软件ANSYS,采用间接耦合法进行计算,得出了不同烘烤预热温度工况下,钢包盛钢时的内衬温度变化及应力分布。结果表明:提高钢包预热温度可以降低钢包内衬的温升及钢液温降幅度,减小钢包内衬的温度梯度,减少内衬材料受热应力所引起的热震破坏,从而延长钢包使用寿命。综合考虑钢包内衬水分排除、节能及热应力分布等因素,钢包预热温度取1 173~1 273K最佳;钢包底部的烘烤预热温度应提高到1 373K。     

连铸用钢包的耐火内衬优化及疲劳寿命预测

摘要：连铸技术对钢包的性能要求越来越高，而传统钢包炉衬构件普遍存在使用寿命短、消耗高等问题。通过研究耐火材料特性，优化内衬结构布置，设计出一种长寿命、超保温的新型钢包，并基于数值模拟技术，对新型钢包与传统钢包在典型工况下的温度与应力进行对比分析。温度场模拟结果表明，新型钢包在保温性能上有较大的提升，钢包壳最高温度较传统钢包降低54℃。同时，应力场结果表明，新型钢包壳的最大应力减小了66.7MPa且整体应力分布更加均匀。最后将温度场和应力场的分析结果反馈到钢包的生产、制造、维护上，并进行实验验证。实验结果表明，新型钢包在保温与长寿等性能方面表现更好，内衬寿命提高了119炉次，达到了钢包设计、制造、维护一体化的效果。     

钢包钢水温降及其影响因素的模拟

通过有限元方法建立了120 t钢包的传热模型,计算分析了钢包在使用过程中的传热行为,研究了钢包内衬及厚度对钢水温降的影响.结果表明:使用导热系数较低的保温材料,在传统钢包内衬中添加绝热层能显著提高钢包的保温效果,减低钢水温降速率;改变工作衬厚度对钢水温降速率的影响较小.     

钢包包衬侵蚀对内衬温度和钢水温降的影响

为了研究包衬侵蚀对钢水温降的影响规律,通过ANSYS有限元软件以及ParaMesh网格随移技术建立了考虑包衬侵蚀的钢包传热计算模型,研究并分析了包衬侵蚀对包衬及钢水温度的影响规律。结果表明,包衬侵蚀对包衬温度影响较大,在相邻两个修包周期内,包衬侵蚀造成渣线和包壁的包衬内部(工作层与永久层交界处)温差为14～114 K;包衬侵蚀导致包壳外表面温度升高,包壳向外散热增加,与此同时,包衬受侵蚀变薄,蓄热减少,两者同时作用导致包衬侵蚀对钢水温降影响不大,最高不超过1 K,在实际生产中可以适当地忽略钢包侵蚀对钢水温降的影响。     

蓄热式钢包烘烤的数值模拟

为了对钢包的烘烤温度进行在线预测,笔者耦合了流体流动、燃烧和换热过程,建立了多入口、多出口的三维非稳态钢包烘烤数学模型。利用计算流体力学软件CFX4．3,采用有限差分方法和修正的速度一压力耦合算法SIMPLEC,计算了某厂蓄热式钢包内衬的温度分布,重点分析了不同气体预热温度下钢包内衬温度的变化规律,并进行了实验验证。结果表明,采用助燃空气一煤气双预热的蓄热式燃烧技术能够有效地提高钢包的烘烤速度和加热均匀性;气体预热温度越高,包衬终点温度越高,温度均匀性也越好。计算结果与实验及工程现象基本吻合,证明该模型对指导现场生产具有重要意义。     

Transient flow and heat transfer in a steelmaking ladle during the holding period

Transient, turbulent flow and heat transfer in a ladle during the holding period are numerically investigated. The ladle refractories including the working lining, safety lining, insulation layer, and steel shell have been simultaneously taken into account. No assumptions are made for the heat transfer between the liquid steel and the inside ladle walls. Both the initial ladle heating and the heat loss from the slag surface are changed to examine their effect on thermal stratification in molten steel. A simplified model for the heat loss from the molten steel to the refractory is proposed. Correlations for the history of mean steel temperature, thermal stratification, and heat loss rate are obtained, which can be easily applied for industrial operations. Predictions are compared with experimental data in an industrial ladle and a pilot plant ladle, and those from previous studies.     

Improvement of the thermal operating conditions of steel-teeming ladles

The thermal state of a 30-t steel-teeming ladle is subjected to CFD simulation. The results obtained are verified by direct measurements of the lining and steel temperatures at various stages of technology under the conditions of an operating electric-furnace shop in a miniplant. The simulation results are used to determine the quantitative indices of the effect of the lining heating temperature on the energy consumed in steelmaking. It is shown that an increase in the temperature of the 30-t ladle lining by 100°C leads to a decrease in the temperature of metal tapping from EAF by ~11°C, which is equivalent to a saving of 4 kWh electric power per 1 t liquid steel.