狭缝式透气砖内气流速度分布规律及阻力研究

建立了狭缝式透气砖内气体流动速度和阻力的数学模型;忽略质量力时,对定常流动不可压缩流体连续方程进行了简化,并进行了数值计算.结果表明,其速度沿狭缝厚度方向按抛物线规律分布,狭缝中心速度最高,流动状态一般为层流;沿程阻力大小与狭缝大小、供气压力、透气砖长度等存在密切关系.为透气砖的设计提供了相关理论依据,可资参考、借鉴.     

椭圆水管冷却壁对流换热与阻力特性研究

采用数值模拟的方法对冷却壁内等周长的椭圆水管管内换热和阻力特性进行研究,通过对椭圆水管内冷却水的进出口压力、速度和温度变化以及单位时间带走热量的讨论,引入综合换热效率,得出椭圆水管管内阻力系数和综合换热效率随短长轴之比的变化规律。计算结果表明:水管越圆,达到相同进口速度需要的压力差越小,冷却水进口速度相同时出口速度缓慢增大,冷却水管的阻力系数不断减小;同时,相同进口速度条件下冷却水的进出口温差越小,冷却水单位时间带走热量增加但幅度很小,椭圆水管内冷却水综合换热效率逐渐提高。从阻力损失和综合换热效率考虑,冷却壁采用等周长的椭圆水管时,短长轴之比在0.4~0.7较合适,且应适当增大进口速度来提高综合换热效率。     

透气砖温度场和气体流动特性的研究与应用

本文从实验室实验、现场生产试验和模型计算三方面对透气砖的温度场和气体流动特性进行了研究,分析了透气砖内气体流动的热阻滞现象,确定了透气砖温度场和气体流动特性随各种影响因素的变化规律,并建立了透气砖侵蚀量的监测技术,以及透气砖的补炉效果及其使用情况的监测技术,提出了合理设计透气砖的方法。 研究结果表明,根据透气砖中热电偶烧坏与否以及透气砖侵蚀量的监测模型,可以实现透气砖侵蚀量的连续监测,其精度可分别保证在+10 mm和±20mm范围内。根据烧结补炉后透气砖中离热面最近的热电偶温度随补炉后冶炼炉次增多的变化情况,也可对补炉烧结层的侵蚀情况进行监测。     

提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果的新技术

为了提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果,研究了大流量透气砖底吹不对称供气技术。采用水模试验方法,底吹气量按3.3∶1分两路供气,每隔1炉交换1次。结果表明,供气强度在0.2m~3/(t·min)时,透气砖侵蚀速度与单根毛细管的气体流量呈正比。毛细管根数增加1倍,透气砖的供气能力提高1倍。采用大流量、大尺寸透气砖不对称交错供气的技术,可使透气砖的侵蚀速度减少50%,寿命提高1倍。转炉炼钢的熔池混匀时间缩短19.2%,铁水脱磷预处理熔池混匀时间缩短63%,复吹转炉的冶金效果得到明显改善。与复吹转炉预埋透气砖和更换透气砖的方法相比,可以更有效地提高转炉的复吹炉龄和冶金效果。     

提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果的新技术

为了提高复吹转炉透气砖寿命和冶金效果,研究了大流量透气砖底吹不对称供气技术。采用水模试验方法,底吹气量按3.3:1分两路供气,每隔1炉交换一次·试验结果表明,供气强度在0.2Nm~3/t.min时,透气砖侵蚀速度与单根毛细管的气体流量成正比。毛细管根数增加1倍,透气砖的供气能力提高1倍。采用大流量大尺寸透气砖不对称交错供气的技术,可使透气砖的侵蚀速度减少50%,寿命提高1倍。转炉炼钢的熔池混匀时间缩短19.2%,铁水脱磷预处理熔池混匀时间缩短63%,复吹转炉的冶金效果得到明显改善。与复吹转炉预埋透气砖和更换透气砖的方法相比,可以更有效的提高转炉的复吹炉龄和冶金效果。     

底吹气体参数对透气砖侵蚀速度的影响

为了研究底吹气体喷吹参数(压力、流量、喷孔直径等)对透气砖侵蚀速度的影响,对比了食盐、硼砂、碳酸钠和不同比例的食盐与碳酸钠的混合物在水中的溶解速度,选定天然盐砖来模拟透气砖材质进行侵蚀水模拟试验。以水模拟钢水,在1∶10的有机玻璃模型中喷吹压缩空气,改变喷吹参数(压力、流量和喷吹时间),测量喷吹前后透气砖喷孔尺寸的变化,计算喷孔的侵蚀情况(径向侵蚀速度、轴向侵蚀速度和侵蚀角),构建气体的喷吹参数与透气砖侵蚀速度之间的关系。根据喷孔尺寸、气体的喷吹参数和无量纲数(修正的弗劳德数、雷诺数和表观马赫数等),对喷吹气体进入熔池中的流动状况进行分析,如气流中气泡的当量体积和当量直径、喷吹过程中所形成的气柱高度、气泡流和喷射流的转变等。研究结果表明,透气砖喷孔的轴向侵蚀和径向侵蚀速度均随底吹供气流量提高而增大,侵蚀角受喷孔直径、气体流量的影响很小,采用直径较小的喷孔,可以提高底吹气体对熔池的搅拌效果。研究结果对复吹技术的提高具有参考意义。     

底吹气体参数对透气砖侵蚀速度的影响

为了研究底吹气体喷吹参数(压力、流量、喷孔直径等)对透气砖侵蚀速度的影响,对比了食盐、硼砂、碳酸钠和不同比例的食盐与碳酸钠的混合物在水中的溶解速度,选定天然盐砖来模拟透气砖材质进行侵蚀水模拟试验。以水模拟钢水,在1∶10的有机玻璃模型中喷吹压缩空气,改变喷吹参数(压力、流量和喷吹时间),测量喷吹前后透气砖喷孔尺寸的变化,计算喷孔的侵蚀情况(径向侵蚀速度、轴向侵蚀速度和侵蚀角),构建气体的喷吹参数与透气砖侵蚀速度之间的关系。根据喷孔尺寸、气体的喷吹参数和无量纲数(修正的弗劳德数、雷诺数和表观马赫数等),对喷吹气体进入熔池中的流动状况进行分析,如气流中气泡的当量体积和当量直径、喷吹过程中所形成的气柱高度、气泡流和喷射流的转变等。研究结果表明,透气砖喷孔的轴向侵蚀和径向侵蚀速度均随底吹供气流量提高而增大,侵蚀角受喷孔直径、气体流量的影响很小,采用直径较小的喷孔,可以提高底吹气体对熔池的搅拌效果。研究结果对复吹技术的提高具有参考意义。     

110t钢包砌筑优化实践

通过钢包水力学物理模型结合生产实际对现有钢包透气砖安装位置进行了研究,发现最优的透气砖安装位置为下透气砖距中心0.63?R,上透气砖距中心0.55?R,两透气砖夹角154°。在优化钢包透气砖安装位置的基础上,改进保温层、永久层材质和钢包壁砌筑方法,实际应用效果表明,优化后的钢包能有效降低钢水的温度损失,提高钢包包龄,增加合金收得率和LF炉电弧热效率。     

钢包底吹气液两相流结构研究

通过水力学模型方法，对弥散型、直通多微孔型和狭缝型３种类型的透气砖底吹时在熔池中所产生的气液两相流结构进行了研究。结果表明，弥散型与直通多微孔型透气砖底吹所产生的气泡行为很接近，而与狭缝型透气砖却有所不同。弥散型和直通多微孔型透气砖底吹时，在熔池中开始产生大气泡，并使流股偏离底吹位置而摆动时的临界流量值高于狭缝型透气砖；弥散型和直通多微孔型透气砖底吹产生的气液两相流扩张角基本一致，而在一定的气体流量下，其扩张角明显大于狭缝型透气砖。     

新型陶瓷棒复合钢包透气砖应用实践

介绍了包钢透气砖的工作环境,研究了陶瓷棒透气砖的原理及优点,通过实验对陶瓷棒透气砖的使用情况进行了总结。实验结果表明:新型陶瓷棒透气砖底吹吹成率高,透气效果好,可降低生产成本。     

Slip-Lined Culvert Inlet End Treatment Hydraulics

Relined culverts must be able to pass the design flood while meeting the necessary embankment freeboard condition. For inlet and outlet control culvert flow conditions, the discharge capacity of a slip-lined culvert is influenced by the geometry of the inlet end treatment. A number of factors including: reduced inlet flow area, the liner pipe wall roughness, and the inlet end treatment influence the relined culvert discharge capacity relative to the original culvert. To develop a better understanding of the influence of slip-lined culvert inlet end treatment geometry on discharge capacity, four different inlet end treatments associated with a thin-wall projecting host pipe and the segmental-lining culvert rehabilitation technique were evaluated experimentally. Inlet control head-discharge relationship and outlet control entrance loss coefficient trends were evaluated as a function of liner projection distance and liner-to-host pipe transition detail (sudden or tapered). The tapered projecting inlet was as much as 7% more efficient under inlet control and approximately 12% more efficient (entrance loss coefficient reduction) under outlet control, relative to the nontapered projecting inlet condition.     

RH炉浸渍管非对称腐蚀的数值模拟和应用

某钢厂 100 t RH炉存在上升管与下降管非对称腐蚀的问题,下部槽在上升管侧入口处的侵蚀远大于下降管侧出口处的侵蚀,无法满足设计的下部槽与浸渍管更换频率为1∶3的要求。通过数值模拟,对RH 炉吹气进行了流场模拟,得出了上升管和下降管的速度场分布,确定了该问题存在的原因是上升管与下降管内钢液的流速差异大,采取浸渍管对调等优化措施后,下部槽和浸渍管寿命分别达到 333和111炉,第3次浸渍管能与下部槽同步下线,降低了耐材成本。     

喷粉透气砖狭缝内气——固两相流动数值模拟

狭缝型喷粉透气砖是铁水底喷粉脱硫预处理工艺重要功能性元件,对底喷粉脱硫工艺的顺利实施影响重大.结合实际应用情况,基于欧拉-欧拉双流体和颗粒动力学理论,对喷粉透气砖狭缝内气-固两相流进行了三维数值模拟,得到狭缝内的流场、压力场和颗粒相体积分数场分布.喷粉透气砖狭缝内颗粒相体积分数非均匀段长度一般为250 mm,加速段长度一般小于250 mm,在颗粒直径为20μm时单缝内的压降最大,为2350 Pa.工业试验结果表明,底喷粉工艺脱硫效率比同类型顶喷粉工艺提高15%以上.      

高炉风口换热过程数值模拟

高炉风口是高炉输送高温鼓风和煤粉必需的冷却设备。以外观尺寸相同的空腔式风口和贯流式风口为研究对象,运用数值模拟分析软件Fluent,采用k-epsilon双方程模型,压力基求解方法,对两者的换热过程进行模拟并对照分析了入口流速对其换热性能的影响。结果表明:随着水流量增加,风口表面温度下降,但进出口压损增加;相同水流量情况下,贯流式风口比空腔式风口换热能力更强,但产生的压损更大。综合考虑,2种模型的进水流速均以5～10m/s为宜。     

开槽阳极对铝电解气液两相流及气泡分布特性影响的数值模拟

基于计算流体动力学原理,建立了全尺度三阳极铝电解槽内气液两相流三维CFD-PBM耦合计算模型,采用Grace曳力系数模型和Simonin湍流扩散力模型分别计算气液相间曳力和湍流扩散力,研究和讨论了开槽阳极对阳极底掌区域内气液两相流体流动及气泡分布特性的影响。结果表明,电解质流场预测结果与文献测试结果吻合良好;对阳极进行开槽可明显加快气泡的逸出方式,从而改变电解质流场和气体体积分数分布;长度方向开槽可明显降低气体体积分数和减小气泡索特平均直径。     

基于遗传算法DRI竖炉内流场的影响因素

 气基直接还原铁（DRI）竖炉内的气流分布对DRI生产过程有着重要影响。利用分析软件ANSYS对直接还原铁竖炉内还原气气流分布规律及其影响因素进行研究。模拟分析中将球团矿简化为多孔介质,通过试验测得的惯性阻力系数和黏性阻力系数作为模拟过程的一个基础输入参数。将计算结果通过神经网络找到相互的映射关系,得到气基竖炉部分工艺参数与炉内压强、过渡段串流情况的关系。通过遗传算法优化,得出竖炉内理想气流分布时的状态影响因素。研究结果显示,炉内气流分布状况与状态影响因素有直接关系,并得出影响竖炉内合理流场的主要状态影响因素为炉顶压强和冷却气出口压强。     

矿用空气幕数值模拟研究

矿用空气幕作为一种新型的矿井风流调控技术,具有广泛的应用前景。建立了矿用空气幕的数学模型和有限元模型,并应用ANSYS软件对风流特性进行数值模拟,结果表明:(1)矿用空气幕供风器的结构影响其供风风压及风流速度,在供风器出口面积一定时,供风器出口宽度小能量损失也小,空气幕的作用效果好;(2)当矿用空气幕风机风量为14m3/s、风压为480Pa、供风器异面矩形管的进出口面积分别为1.0m2和0.54m2时,其进出口最佳宽度分别为333mm和180mm;(3)解决了以往矿用空气幕的研究和设计主要依靠经验所带来的不足,对矿用空气幕调控风流技术的推广应用具有重要意义。     

Performance of Inductors Attached to a Galvanizing Bath

By taking a galvanizing bath with inductors from an Iron and Steel Co., Ltd as an example, the distributions of Lorentz force and generated heat in the inductor are simulated. As a result, the zinc flow and the temperature distribution driven by the Lorentz force and the generated heat in the inductor of a galvanizing bath are simulated numerically, and their characteristics are analyzed. The relationship of the surface-weighted average velocity at the outlet and the temperature difference between the inlet and the outlet and the effective power for the inductor is studied. Results show that with an increase in effective power for the inductor, the surface-weighted average velocity at the outlet and the temperature difference between the inlet and the outlet increase gradually. We envisage this work to lay a foundation for the study of the performance of the galvanizing bath in future.     

Fluid flow and tracer dispersion in shallow tundishes

A mathematical model is developed to describe fluid flow and tracer dispersion in shallow tundishes. Two tundish designs are considered, namely one with a point inlet and a point outlet, and another with a point inlet and a slot outlet. Each of these designs is investigated, both in the absence and presence of flow control devices, the latter consisting of either conventional use of dams and weirs, or a magnetic field imposed perpendicularly to the main flow direction.