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。     

30 t VOD钢包冶炼不锈钢钢液流动模拟研究

以西宁特钢30 t VOD冶炼不锈钢为工艺背景,采用数值模拟与物理模拟相结合的研究方法,研究了顶底复吹条件下30 t VOD钢包精炼过程中钢液流动及混匀特性。水模拟实验分析了钢包在底吹及复吹条件下的钢液混匀特性,数值模拟分析了不同复吹条件下钢液的流场特征。研究结果表明:当钢包底吹位置为1/4R(R为钢包底部半径)时,钢液既有最佳的复吹混匀效果,又有较好底吹混匀效果,其混匀时间相比中心位置分别降低46%、14%;钢液流场及湍流动能分析结果表明,当底吹位置1/4R时,在熔池液面区,顶吹与底吹二者作用于钢液形成流动的方向吻合程度较好,且熔池内部钢液活跃体积比高于其他吹气位置,其横截面活跃面积可达47%,结合实际冶炼效果对比,钢包底吹位置1/4R处为VOD钢包的最佳吹气位置。     

钢包底吹氩性能优化水模型试验

利用水模型模拟了本钢炼钢厂精炼过程的吹氩工艺,研究了优化吹氩孔布置方案对钢液混合效果的影响,以及吹气量大小对混匀时间以及夹杂物的影响。结果表明:在电极圆以外区域可以找到比现行吹氩位置混匀效果更优的双气孔吹氩孔布置方案,混匀时间明显缩短;当吹气孔位于钢包底部1/2R半径上时,两个气孔夹角为30°吹气效果最优;当吹气孔位于钢包底部2/3R半径上时,气孔夹角为150°吹气效果最优;在条件相同的情况下,位于1/2R圆上的双透气砖组合的混匀效果整体上优于位于2/3R圆上的双透气砖组合;钢包底吹氩时的透气量大小要适中,气量过大时对提高溶液混合效果贡献不大,且气量过大会产生明显的卷渣现象。     

钢包双孔对称交替底吹气混匀行为的物理模拟

混匀是衡量钢包底吹氩精炼冶金效果的重要指标,优化底吹氩工艺来促进混匀是钢包精炼研究的核心内容。首次提出采用双孔对称交替底吹气的方式来增强搅拌、促进混匀,采用几何相似比为1∶4的水模型,模拟现场吹气量为300L/min,对150t钢包交替吹气位置0.1R~0.5R、交替吹气时间0~15s进行研究。结果表明,随着交替吹气时间的增加,混匀时间先增加后减少;随着底吹气孔与钢包中心距离的增大,混匀时间先减少后增加;底吹气孔与钢包中心的距离为0.3R时,混匀时间最短;交替时间为15s时,混匀时间最短,比不交替吹气缩短5.5%。     

110t不锈钢钢包炉底吹氩水模拟

依据相似原理建立钢包的物理模拟体系,采用水模型对110t LF钢包底吹氩过程进行研究,分析了吹气量、吹氩位置、钢包覆盖渣和钢包液面高度对钢包混匀的影响,并进行了相应的试验验证。研究结果表明：水模型试验结果和大工业应用具有较好的一致性,验证了水模型的可行性;钢包液面高度越高,混匀时间越长;吹气量越大,混匀时间越短;相同的液面高度和吹气量下,底吹氩最佳位置为0.33r 附近;钢包覆盖渣较黏时会使钢液流动显著减慢,增大吹气量容易产生卷渣现象。     

40t钢包底吹优化物理模拟研究

通过建立相似比为1∶3钢包物理模型及与原型相同孔隙率的透气砖模型,研究不锈钢偏心吹氩工艺;对钢液混匀时间、钢液面流速及渣眼等软吹工艺参数进行优化。试验结果表明,钢液混匀底吹气量在103.1 L/h(现场流量2.1 m3/h)以上时,混匀时间比达到50%以上。钢液表面流速表明在液面隆起边缘处(渣眼边缘)容易发生卷渣。渣眼直径受到吹气孔位置影响,底吹气孔越靠近钢包包壁,渣眼直径越小。距圆心1/2R及2/3R处进行软吹搅拌,可保证渣眼面积比分别小于12.4%及10.5%。优化后的钢包流场可以有效减少静吹氩过程中产生的二次氧化现象。     

120t钢包底吹氩工艺优化水模型研究

以钢厂120 t钢包为研究对象,对相似原理为基础,建立几何比例1:3的水模型,通过测定单、双透气砖最低吹氩条件(透气砖位置,吹气量0.4~2.0 m~3/h等)对混匀时间的影响,确定钢包的底吹工艺。实验结果表明,单孔布置时,透气砖距离钢包0.63R(R为钢包底半径)时混匀时间最短;双孔布置时,增大两透气砖之间的距离有利于缩短混匀时间,双孔180°夹角0.6R布置方式效果最好,混匀时间最短;在等气量下,双透气砖效果明显优于单透气砖。     

250 t钢包精炼底吹氩吹孔位置优化的水模型试验

采用几何相似比1:3水模型,对250 t钢包底吹氩位置优化进行模拟试验,用电导法测定了单孔喷吹、双孔夹角90°和180°对称喷吹在至钢包中心不同距离处(0.37~0.61 R)采用不同吹气量(5~25 m³/h)时钢水的混匀时间。试验结果表明,单孔底吹氩,吹孔距钢包底部中心0.61 R(R为钢包底部半径)时混匀时间最短;双孔喷吹对称分布的混匀时间比单孔喷吹的混匀时间短;当双孔喷嘴0.61 R对称分布时,混匀时间最短,死区最小,且双孔喷嘴间距由0.37 R增至0.61 R时混匀时间明显减小。     

120 t钢包底吹氩气物理模拟

为了优化国内某钢厂钢包的底吹位置和气体流量等工艺参数,更好地提高钢水洁净度,对120 t钢包建立1∶3水模型,模拟研究了底吹位置和气体流量对钢液混匀时间和钢渣覆盖情况的影响.结果表明,底吹位置不同时,混匀时间存在明显差异;随着气体流量增大,钢包混匀时间整体呈下降趋势,但减小幅度越来越小,吹气流量有最佳值;底吹位置为0....     

100t钢包底吹氩混匀时间与卷渣水模拟

基于相似原理,按照1∶4对某钢厂100 t底吹氩钢包建立水模型,研究不同底吹位置、吹氩流量对混匀时间和卷渣行为的影响。研究表明:单喷嘴底吹氩,喷嘴位于钢包底部中心0.5R(钢包半径)至0.65R位置时的混匀时间较短;双喷嘴距钢包底部中心0.5R,夹角为180°时的混匀时间较短;相同流量下,单吹混匀时间稍低于双吹;为减轻包壁的侵蚀,喷嘴距包底中心距离最好小于0.65R。在试验条件下得出的最佳吹氩流量是426 L/min,单吹临界卷渣流量为142 L/min,双吹临界卷渣流量为213 L/min,有利于渣钢界面反应的流量应大于284 L/min。     

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。     

Research on molten flow simulation of 30t VOD ladle smelting stainless steel

30tVOD ladle smelting stainless steel was used as the process background, and the numerical and physical simulations were applied to investigate the flow and mixing characteristics of molten steel during the 30tVOD refining process. The cold experiment was employed to investigate the mixing behaviors of molten steel under the bottom and combined blowing systems. The flow features of molten steel were analyzed by numerical simulation with different blowing conditions. The results show that when the plug position of the ladle is located on 1/4R(R is the radius of ladle bottom), whether top- bottom blowing or bottom blowing, the molten steel is mixed well, and mixing time compared to the central position is reduced by 46% and 14% respectively. In addition, the comparison of flow field and turbulent kinetic energy of the molten steel show that when the bottom blowing position is 1/4R, the flow direction of the molten steel caused by the top blowing and the bottom blowing is better near the bath surface, and active volume ratio of molten steel is higher than that of other blowing positions. Current results were validated in industrial VOD furnace, which indicates that 1/4R is regarded as the optimum injection position for combined stirring.     

CAS喷粉精炼熔池混合行为的水模型试验

通过1:4水模型装置模拟150 t CAS钢包精炼过程熔池内流场特征和渣面裸露情况,以确定最佳的喷吹位置和研究喷吹参数对熔池均混时间的影响。结果表明,喷吹气量和底吹流量越大,喷枪插入越深,浸渍罩插入越浅,则均混时间越短;底吹位置离钢包中心越近,均混效果越差。分析得出,150 t CAS钢包增加喷粉后,最佳底吹位置为离钢包中心0.35R(R为钢包下口半径)处。     

300 t脱磷炉渣-钢界面搅拌与传质效果模拟

 为达到良好的高效复吹效果,改善熔池搅拌情况,采用双指标（混匀时间和传质速率）研究了底吹布置方式对转炉吹炼过程中渣-钢界面搅拌与传质效果的影响。试验研究结果表明,最优布置方案为内8孔布置,此时渣-钢界面传质速率最大,混匀时间最小。大部分底吹布置的混匀时间与传质速率存在反比关系。从整体来看,内圈孔数越多,渣-钢界面传质速率越大,混匀时间越小。对于2-6分布,将底吹元件分布的内圈与外圈合并一起看,底吹元件分布得越均匀,则此布置的搅拌与传质效果越好。     

180 t转炉底吹和顶-底复吹射流与熔池作用的水模型研究

根据180 t转炉的实际生产情况,以修正的Froude准数为相似准数,建立几何相似比10 ： 1水模型,进 行了四孔对称单纯底吹试验,并在最佳的底吹工艺参数下(底吹最佳位置为喷嘴所在同心圆直径:转炉熔池直径= 0. 3处;最佳流量为0. 7 m³/h,均混时间18. 2 s),通过改变顶吹氧枪的气体流量和吹炼枪位进行了顶底复吹转炉射 流与熔池作用的试验。结果表明,在底吹条件下,增加顶吹工艺(最佳枪位150 mm,最佳流量39 m³/h),熔池平均 的均混时间减少了 5.6 s, 180 t转炉顶底复吹可显著提高经济效益。     

钢包底吹氩过程数学物理模拟研究

以130t钢包为研究对象建立水力学模型,以电导法测定了底吹氩钢包内钢液的混匀时间,讨论钢包底吹氩工艺中透气元件不同布置方式以及不同吹气量对钢液混匀时间的影响。同时用数值模拟的方法,对钢包内流场进行计算,探讨各种情况下钢包内流场变化,提出最佳底吹气搅拌位置及吹氩制度。     

100t钢包内混匀时间的水模拟研究

对天津钢管公司100t钢包吹氩搅拌进行水模拟实验,研究钢液在不同吹氩方式和吹氩流量下的最佳混匀时间。通过实验,发现原型钢包吹氩位置和吹氩流量不尽合理,实验后确定合理的吹氩参数是：将吹氩孔设在钢包半径的2／3或0．618处;两吹氩孔间夹角为135°;吹氩流量为150—200L/h（即实际流量为100～130L/min）。