RH表观脱碳速率的影响因素研究

根据真空脱碳反应热力学讨论了实际真空度130Pa以下保持12min的RH脱碳反应的碳-氧平衡关系,指出受传质动力学的影响,RH脱碳结束时钢液中的氧含量还未达到真空度为1 000Pa时的平衡值。利用pH值测定法NaOH稀溶液吸收CO_2速率的实验原理在水模型中对RH真空[C]-[O]反应的表观脱碳速率进行研究,考察了提升气体流量、顶吹气体流量、顶枪枪位和气泡行程(浸渍管浸入深度)等因素对传质的影响。     

RH喷吹参数对循环流量和均混时间影响的物理模拟

以某厂300tRH真空精炼装置为研究原型,建立1∶6.5的水力模型对RH喷吹精炼工艺进行物理模拟。研究了喷吹位置、喷吹气量及驱动气体流量对循环流量和均混时间的影响。结果表明:不同喷吹气量、驱动气体流量条件下,获得大循环流量和短均混时间的最优喷吹位置不同。较小的喷吹气量(2.98~3.53m3/h)或者较小的驱动气体流量(0.93~1.02m3/h)时,宜采用低顶枪枪位(153.8mm)喷吹;喷吹气量大于3.91m3/h或者驱动气体流量大于1.12m3/h时,宜采用真空槽底部喷吹角度120°的侧喷嘴喷吹。顶枪与侧喷嘴复合喷吹有利于提高RH喷吹工艺的适应性及循环效率。     

唐钢RH钢包混匀时间及流场模拟计算与分析

研究了真空度、提升气体量和吹气孔位置对RH钢水混匀时间的影响,模拟了钢包流场情况。试验结果表明:提高RH系统真空度、增加RH提升气体量或增大气体的吹入深度均可减小混匀时间;唐钢RH精炼过程中无死区存在,在相应的混匀时间内可以实现整包钢水成分和温度的均匀;合理控制真空度、提升气体量和浸渍管插入深度有利于稳定出站钢水碳含量,提高Al2O3夹杂物的去除率。     

单支架RH脱碳的水模型实验研究

在实验室水模条件下,对单支架RH的脱碳问题进行了实验研究和探讨.实验结果表明,增加单支架吹气量、底吹气量、提高真空度和增大浸入管直径都能增强其脱碳能力.     

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。     

RH上升管吹气孔堵塞对循环流量的影响

为研究210 t RH上升管吹气孔堵塞对循环流量的影响,进行了1:4水模型试验。结果表明,顺次堵吹气孔3个以上时,循环流量明显降低;堵塞吹气孔数量相同时,对称堵吹气孔对循环流量的减少小于顺次堵吹气孔,堵吹气孔3个和3个以下时可以正常生产;降低吹气孔的位置可以显著提高循环流量。     

RH精炼过程循环流量的物理模拟

以某厂210t钢包RH精炼装置为研究对象,通过1∶4水力模型对现场生产过程进行物理模拟,研究驱动气体流量、钢液处理量、浸入深度、真空度和气孔数对循环流量的影响。研究结果表明:RH循环流量随着驱动气体流量、浸入深度、真空度、气孔数的增大和处理量的减小而增大;该RH装置的循环流量最大可以达到66.4%。     

顶吹底吹复合吹炼转炉熔池流场及循环流量的试验研究

用水模型对顶吹、中心小流量底吹及复合吹,在不同的气体流量下,用铝粉示踪法研究了熔池内的流谱,用频闪光照像法测定了涡环中的速度分布并由此计算循环流量.循环流量(Q_c)与顶吹流量(Q_T)和底吹流量(Q_B)间的关系为:Q_c=O.659Q_T+5.175Q_B-0.051 (Q_T)~2-4. 975(Q_B)~2-O.229Q_TQ_B.在试验的参数范围内,循环流量与顶吹气体流量之间为具有一极大值的曲线,循环流量与底吹气体流量之间为一条逐渐变缓的上升曲线,复合吹的循环流量小于单纯顶吹和底吹时的代数和,附加底吹所增加的循环流量随顶吹量的增大而减小.     

RH-MFB真空精炼过程中循环流量的物理模拟研究

在120 t RH-MFB多功能真空精炼装置1∶5.45比例的水模型上,采用毕托管测定下降管内钢水流速,从而测定循环流量的方法,研究了真空循环精炼过程中钢液的环流特性.考察了该冶金反应器主要结构参数和工艺操作因素,包括插入管内径、驱动气体流量、驱动气体用喷嘴个数及其布置、驱动气体引入位置(气泡行程)、插入管浸入深度、钢水处理容量等对循环流量的影响关系.结果表明,循环流量随插入管内径、驱动气体流量、驱动气体用喷嘴个数、气泡行程、插入管浸入深度的增加而加大.     

RH-MFB传质特性的物理模拟研究

采用NaOH稀溶液吸收CO2实验来模拟120tRH—MFB顶吹O2条件下真空脱碳反应过程的传质现象。在1：5．45的水模型中,考察了提升气体流量、顶吹气体流量、顶枪枪位、插入管内径、浸入深度、喷嘴个数与气泡行程等因素对传质的影响,测定不同参数组合条件下的容量传质系数,进而考察容量传质系数与气体分压等的关系。结果表明,容量传质系数随提升气体流量、顶吹流量、气相分压、插入管内径和浸入深度的增大而增大。     

Simulation on flow field and mixing phenomenon in RH degasser with ladle bottom blowing

Abstract

A numerical method has been employed to investigate the flow field and mixing characteristic in the Rheinsahl–Heraeus (RH) degasser with side–bottom blowing. The numerical results showed that stream flows in the up snorkel, the vacuum chamber, the down snorkel and the ladle form a large rectangular circulation zone in the RH degasser with side–bottom blowing, which can enhance the circulation flow rate effectively. For an RH with side–bottom blowing, when the included angle of the line between bottom blowing location and ladle centre and the line between two snorkels is zero, the circulation flow rate increases initially with increasing dimensionless distance between the bottom blowing location and the ladle centre and then decreases, while the mixing time increases with increasing dimensionless distance. On the other hand, when the dimensionless distance is 0·2, both the circulation flow rate and the mixing time decrease with the increasing included angle initially, reach their minimum value and then increase. The optimum values for the dimensionless distance and the included angle to achieve large circulation flow rate and small mixing time are 0·2 and π/4 in the present work.     

RH精炼过程钢液流动行为与循环流量数值模拟

以某厂300 t RH-MFB工艺参数为基础,建立了整体RH装置的三维数学模型,探讨影响钢液循环流量的因素.用双流体模型处理气液两相流,分析了相同真空度条件下吹氩流量、浸渍管深度、吹氩喷嘴排布等因素对钢液流场和循环流量的影响.结果表明:吹氩流量在4 000 NL/min以下时,循环流量随吹氩流量增加而提高;在一定范围内适当增加浸渍管插入深度有利于提升循环流量;吹氩喷嘴上下交错排布比上下一致排布更合理.     

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。     

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。     

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。     

Mathematical Simulation of Flow Field for Molten Steel in an 80–ton Single Snorkel Vacuum Refining Furnace

The three–dimensional flow field of molten steel in an 80–ton single snorkel vacuum refining furnace has been mathematically simulated to attain the optimal configuration and operation parameters, such as the bottom blowing Ar flow rate, the eccentric position of bottom blowing Ar port at ladle bottom, the single snorkel inner diameter, and the single snorkel immersion depth into molten steel. The mathematical simulation results show that a stable flow field of molten steel can be achieved in 70–second; meanwhile, the maximal circulation intensity of molten steel in the 80–ton single snorkel vacuum refining furnace can be found on a cross–section with y as 0 mm based on the middle of ladle bottom as circular point of the Cartesian space coordinate under the condition of injecting Ar gas on x coordinate considering the asymmetry of flow field for molten steel in the single snorkel vacuum refining furnace. The recommended parameters of the 80–ton single snorkel vacuum refining furnace with ideal circulation intensity as 970.1 kg/s are the bottom blowing Ar flow rate as 450–500 Nl/min, the eccentric position of bottom blowing Ar port as 250 mm, the single snorkel inner diameter as 1000 mm, and the single snorkel immersion depth as 500 mm.     

RH处理过程钢液流动行为的三维数值模拟

以300 t RH-MFB工艺参数为基础,建立了整个装置内钢液流动的三维数学模型。用双流体模型处理气液两相流,以分析吹氩流量、真空度、吹氩喷嘴排布等因素对钢液流场和循环流量影响。结果表明,当吹氩流量在4000 L/min以下时,循环流量随吹氩流量提高而提高;该装置以67 Pa,吹氩流量3500 L/min,浸渍管浸入深度600 mm和上下交错排布16个吹氩喷嘴较合理。     

VD真空精炼脱氢和脱氮过程的三维数值模拟

基于质量、动量守恒计算了真空脱气装置内流场,并结合反应热力学和动力学理论建立了真空精炼过程中脱氢、脱氮与流场耦合的三维数学模型,研究了不同工艺参数对VD脱氢和脱氮过程的影响。结果表明:钢包内流场对脱气过程中氢和氮浓度空间分布具有明显影响;脱氢和脱氮速率随底吹气量的增加而增大,终点氢和氮浓度随底吹气量的增加而减小;在实际生产中,应在避免发生卷渣的前提下合理选择吹气量;不同底吹方式对脱氢和脱氮过程影响明显,其中偏心底吹效果优于中心底吹,双底吹效果最好。     

钢包底吹对RH脱氢和夹杂物的影响

RH(Ruhrstahl Heraeus)真空精炼过程钢包底吹作为提高精炼效果的一种方式近年来受到广泛关注,为研究钢包底吹在实际生产中的影响,通过工业生产试验研究了 RH真空精炼过程钢包底吹对脱氢和夹杂物的影响.结果表明,增加钢包底吹优化了钢包内部钢液的流动和混匀情况,增大了夹杂物的碰撞聚集长大速率和夹杂物的平均尺寸,...