钢包底吹氩夹杂物去除行为的模拟研究

采用几何相似比为1∶5、弗鲁德准数与原型相等的水模型及数值模拟的方法,对某钢厂LF精炼过程底吹氩夹杂物去除行为进行了试验研究。通过对不同时间段、不同吹氩量下钢水中夹杂物去除情况的分析,发现夹杂物的去除行为主要发生在吹氩后的前8min内;最佳吹氩量为50L/min,夹杂物最高去除率达75%。数值模拟计算结果表明:吹氩量为50L/min时,死区面积所占比例为最小值10%。     

吹氩精炼钢包内非金属夹杂物去除机理

 通过物理模拟试验,研究分析了底吹氩精炼钢包内夹杂物去除机理以及吹氩量对其的影响规律。结果表明：钢包中夹杂物的上浮主要是通过上升的钢液流携带,底吹氩量对夹杂物在钢包表面的钢-渣界面去除行为存在重要影响。吹氩量较小时,钢-渣界面稳定,夹杂物在浮力、毛细作用力等共同作用下穿过平坦的钢-渣界面而被吸收;吹氩量较大时,钢-渣界面波动大,渣眼周围发生卷渣,夹杂物被卷入的液滴吸收,随液滴进入渣层;吹氩量大,渣眼周围形成渣泡,夹杂物被渣泡吸收,随渣泡进入渣层。吹氩量达到一定时,夹杂物被钢-渣界面的吸收成为其被去除的限制性环节,且吹氩量较大时夹杂物去除效果最差,为实际吹氩精炼过程吹气量的控制提供了指导。     

LF钢包炉吹氩与夹杂物去除

分析了钢包炉精炼过程中吹氩对夹杂物去除的影响因素,探讨了两者之间的关系,对钢包炉底吹氩制度提出了建议。     

钢包炉吹氩与夹杂物去除

为了掌握钢包炉的冶金功能和去除夹杂物的规律,分析了钢包炉的精炼功能和精炼过程中钢液的流动行为及其对夹杂物去除的影响。探讨了钢包炉吹氩时夹杂物颗粒的去除效率与搅拌功、均匀混合时间、氩气泡直径、夹杂物直径、透气砖数目、吹氩流量及吹氩时间之间的关系,提出了合理的钢包炉底吹氩制度,以满足钢液精炼的要求。     

钢包底吹氩试验

进行了实验室模拟试验及现场生产试验,结果表明：钢包底吹氩时,吹氩启动压力一般为０．３０～１．００ＭＰａ,工作原力一般为０．２０～０．６０ＭＰａ,吹氩时间〉３ｍｉｎ。按此吹氩工艺参数生产的２０ＭｎＳｉΦ２０ｍｍ螺纹钢铁材,其抗拉强度提高了３．７２ＭＰａ,其它力学性能指标与顶吹氩钢相近。     

不同钢包吹氩工艺对夹杂物去除效果的比较

通过对新钢改进钢包吹氩工艺后的钢样电解分析发现,改进后的钢包吹氩工艺对大型夹杂物平均去除率达到了34.3%,特别是对于直径大于300μm的大型夹杂物去除率达到100%.利用扫描电镜对所取金相试样进行了夹杂物分析,确定了钢液中夹杂物的类型主要有:硅酸盐和硫化锰.利用金相显微镜对金相样中的显微夹杂物进行统计分析发现,改进吹氩方案下各个粒径范围的显微夹杂物都有一定减少,由此表明改进吹氩方案对显微夹杂物的去除有显著效果.吹氩的合理与否将直接决定钢液中的大型夹杂物和显微夹杂物的去除率.     

钢包底吹氩实验研究

本文就我厂钢包底吹氩实验中,底吹供气元件的类型,供气元件安装位置等因素对钢包吹氩处理效果的影响,从实践和理论上进行了分析和比较,得出了我厂底吹氩的成熟方法和可靠性工艺。     

钢包底吹氩工艺实践

广钢50t钢包底吹氩工艺，采用先进的吹氩控制装置，实现透气砖及座砖与钢包底寿命同步。透气砖重复开吹率100％，操作简便可靠，工艺效果和经济效益明显。     

钢包炉精炼不同吹氩工艺对夹杂物去除效果的研究

在水模试验的基础上改变了天津钢管集团有限公司第一炼钢厂150 t钢包的吹氩工艺,通过示踪剂追踪、金相分析、大样电解、扫描电镜(SEM)、电子探针(EDS)等手段比较分析了改进后的工艺与原工艺对石油套管用钢39Mn2V非金属夹杂物的去除效果.结果表明,原工艺精炼前后氧的质量分数降低率为35.42%,微观夹杂物和大颗粒夹杂物的去除率分别为59.85%、93.43%,而改进后的工艺精炼前后对应值为44.31%、64.29%、95.88%.由此可见,改进后的工艺在降低氧含量和去除夹杂物方面均优于原工艺.     

钢包底吹氩系统优化与工业试验

采用相似比为1∶3的水模型研究了某厂100 t钢包底吹氩位置及流量等因素对钢液混匀时间的影响,利用机油模拟钢渣,对不同钢包底吹位置及流量下钢液面裸露进行了比较,并利用数值模拟分析了不同透气砖位置对钢液流场的影响,找到最优的钢包底吹氩控制方式,并在现场进行了优化后工业试验。研究结果表明:合理的钢包底吹氩位置及控制工艺对夹杂物上浮去除有着重要作用,双孔夹角135°、吹气孔位于各自半径0.5R圆周上时混匀时间短且钢液面裸露面积小;同时在钢包底吹氩一定时间后,钢包内钢水全氧含量降低明显且没有增氮,铸坯中w(T.O)=(7～9)×10~(-6),明显低于优化前工艺铸坯w(T.O)水平(平均13×10~(-6)),全氧含量控制水平明显提高。     

210 t钢包底吹工艺优化物理模拟

 为研究钢包底吹孔布置对钢液混匀时间及液面波动的影响,确定钢包最优底吹工艺,以某厂210 t钢包为原型,根据相似原理建立钢包物理模型,模拟钢包底吹氩工艺。通过研究不同底吹孔位置与角度对混匀时间和液面波动的影响,确定钢包最优底吹工艺。结果表明,最优底吹位置为底吹孔位于距钢包底部圆心距离为[0.60R/0.60R,]夹角为100°。底吹孔在[0.40R]的位置,两气柱会相互影响;底吹孔在[0.60R]的位置是较理想的位置;底吹孔在[0.79R]的位置,气流对包壁冲刷严重。     

南钢精炼钢包吹氩工艺水模实验研究

以南钢(南京钢铁股份有限公司)30 t精炼钢包为原型,在相似原理的基础上,通过水模型实验对钢包不同吹氩位置的合理性进行了研究.结果表明:采用单孔底吹时,最佳位置在距钢包底部中心0.55 R处.同时通过顶渣实验和喂丝点位置优化实验,确定了合适的吹氩量和合适的喂丝点位置,研究结果为优化吹氩工艺提供了依据.     

钢包炉吹氩去除夹杂的影响因素分析

从钢包炉吹氩的原理出发,分析了精炼过程中搅拌功率、透气砖、氩气流量等因素对吹氩去除夹杂物的影响,并对钢包炉底吹氩制度提出了合理的建议,以满足钢液精炼的要求。     

100t钢包吹氩精炼过程的物理模拟

针对某电炉厂在冶炼轴承钢过程中,钢包底吹精炼混匀效果和去夹杂效果不佳的问题进行了水模型研究.实验结果表明：钢包原型底吹位置由于两气柱间距离较近,在大气量下气柱产生偏移和叠加,造成钢液流场不稳定.根据实验结果建议：底吹位置应位于0.5R-0.5R-135°（R为钢包底部半径）;该方案临界卷渣气量为0.24m³·h^-1.     

氩气流量控制在钢包精炼炉底吹中的实现

通过对LF精炼炉底吹氩工艺过程的研究，分析氩气流量难以控制的原因，针对整个被控制系统的特点，选用具有分级结构的模糊自适应控制对氩气流量进行控制，并通过实践证明此方法抗干扰能力优于PID控制方式，取得较好的精炼效果。     

底吹方式对渣-钢界面影响规律的水模型

 利用水模试验方法模拟底吹方式对转炉吹炼过程中渣-钢界面搅拌与传质效果的影响,研究底吹强度、底吹枪个数等因素对渣-钢界面搅拌与传质的影响规律。试验研究结果表明,由于底吹搅拌作用,使渣-钢间传质速率呈规律性变化。不同底吹枪个数与底吹搅拌强度的组合,存在渣-钢界面传质速率的最大值。单支底吹枪的底吹强度为0.020～0.025 m3/（t·min）时,渣-钢间传质速率最大。     

250t钢包底吹氩精炼工艺优化的物理模拟

以250t底吹氩钢包为原形,根据相似原理进行水模型实验,研究了不同透气砖布置参数、吹氩量、加料位置及透气砖透气性能变化对精炼效果的影响.结果表明：0.75R（透气砖在距钢包底部中心为0.75倍钢包底部半径R的位置）的双透气砖布置较0.64R、0.5R混匀时间短,但对包壁的冲刷严重;双透气砖大夹角（135°、180°）布置比小夹角（45°、90°）混匀时间短,0.64R-180°的双透气砖对称布置方案最优.在透气砖上方或双透气砖连线中垂线区域内添加物料,混匀时间最短;吹气量控制在67~70m³/h之间,可充分利用气体的搅拌能量,满足混匀时间短且不会产生卷渣的洁净钢精炼要求;透气砖堵塞较双孔正常吹气混匀时间延长,顶部钢液形成两个大小不一的裸露亮圈,并加重对包壁耐材的冲刷与侵蚀,降低钢液的混均效果及钢的洁净度.     

椭圆形钢包底吹氩的流动特征

以一种150t椭圆形钢包为原型建立1：4的钢包水模型,在相似原理基础上,以氮气模拟现场用氩气进行底吹,以水模拟钢液,进行水模型实验.分析了底吹气孔位置、吹气量对钢液混匀及流动的影响.结果表明：原型方案两吹气孔位置距离近,相互干扰性强,动能耗散大,影响钢液搅拌效果.底吹气量存在临界值（327.6L·h^-1）,超过临界值后气量增加的动能主要消耗在鼓动液面和吹开渣面上,对钢液混匀的效果较小.优化后两底吹气孔分别位于长轴0.6R处,呈180°分布,优化后钢液混匀时间整体下降,相同吹气量下混匀效果更好.采用优化后方案,相同吹气量下钢液面裸露面积大大降低,减少了钢液二次氧化,钙处理过程全氧从58×10^-6降低到47×10^-6,软吹过程平均增N量<3×10^-6.     

钢包软吹氩时间对GCr15轴承钢中夹杂物的影响

针对石钢60tLD-LF-VD-CC生产工艺,对4炉采用不同钢包软吹氩时间的GCr15轴承钢进行取样分析.采用金相显微镜和扫描电镜结合能谱分析,研究了4炉轴承钢中间包样品中夹杂物的尺寸分布及种类特征.结果表明,随着精炼后软吹氩时间的延长,GCr15轴承钢中全氧质量分数降低,中间包中的夹杂物平均直径减小,大于15μm的夹杂物比例也明显降低,但对夹杂物的种类没有明显影响.钢中夹杂物主要为Al_2O_3、MgO·Al_2O_3和MgO-Al_2O_3-SiO_2-CaO(CaS)夹杂物等,这与冶金热力学计算结果一致.