不同透气砖钢包底吹特性的水模研究

为满足ＡＮＳ－ＯＢ钢包底吹工艺的需要，对３种不同透气砖底吹气体的行为进行了水模研究，结果表明：弥散型和直通多微孔型透气砖底吹均产生细小气泡结构，狭缝式透气式砖则为大气泡结构：在排渣能力和钢渣液面的冲击力，前两种效果接近，后一种则有所不同，因此，生产中应根据钢水处理的需要选用相应的底吹透气砖。     

110tANS—OB钢包底吹氩混合特性研究

熔池混合特性是反映钢包内成分和温度混匀快慢的能力。本文采用水力学模型法进行了研究。结果表明，在ＡＮＳ－ＯＢ钢包中，熔池均匀混合的时间受底吹流量和浸罩深 度影响很大。采用直通多微孔型透气砖略比狭缝型优越。     

110tANS－OB钢包底吹氩混合特性研究

熔池混合特性是反映钢包内成分和温度混匀快慢的能力。本文采用水力学模型法进行了研究。结果表明，在ＡＮＳ－ＯＢ钢包中，熔池均匀混合的时间受底吹流量和浸罩深度影响很大。采用直通多微孔型透气砖略比狭缝型优越。对于１１０ｔ钢包，浸罩深度应控制在１００～２００ｍｍ范围内，底吹流量相应控制在１０～１８ｍ￣３小范围内，其熔池时间可＜３ｍｉｎ。１１０ｔ钢包内熔池混合时间，当ｈ／Ｈ＝０．０３９～０．１０７７时，可由下式近似计算：     

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。     

VD真空精炼多喷嘴底吹气液两相流的数值模拟

通过考虑气液两相流动过程中阻力、尾迹脱落、气泡摆动等气泡运动引起的液相湍流脉动及两相间湍流的相互作用,建立了可准确描述VD真空精炼过程气液两相流动的数学模型,研究了多喷嘴底吹对钢包内气液两相流场和熔池混合效率的影响,优化出了多喷嘴底吹条件下的最佳喷吹模式和吹气流量.结果表明：与双喷嘴和四喷嘴底吹相比,在相同条件下三喷嘴底吹时,钢液的流动更均匀,流动死区较小,熔池混合效率最高,此时采用3∶2∶1非均匀供气模式、100 L/min的底吹氩气流量可获得最优熔池动力学条件.     

弥散型透气砖在100吨精炼钢包的实践应用

传统的精炼钢包透气砖一般采用狭缝型砖芯,此型透气砖在使用中狭缝容易夹钢,需要每炉对透气砖夹钢进行氧气吹扫,以满足工艺所需通气量.吹氧过程会产生大量烟尘,污染作业环境;另外吹氧高温产生的热应力会对透气砖造成损害,影响透气砖的使用寿命和安全生产.为此,唐山不锈钢公司将狭缝型透气砖改换为弥散型透气砖.本文对比分析了弥散型透气...     

底吹钢包用圆孔透气砖冶金效果的水模型

采用水力学模型方法对钢包底吹氩工艺进行了实验研究,对比分析了圆孔型透气砖与狭缝式透气砖对冶炼效果的影响,并研究了圆孔透气砖的孔角和孔径对混匀时间、夹杂物去除率和渣眼面积的影响规律.结果表明:当吹气流量相同时,使用圆孔斜通透气砖时,钢包的混匀时间、夹杂物去除率和渣眼面积均优于狭缝式透气砖;相比于圆孔直通透气砖的钢包,使用圆孔斜通透气砖的钢包混匀时间更短,去除夹杂物效果佳,但渣眼面积略大;对于圆孔斜通透气砖,其孔径越小,钢包混匀时间越短,夹杂物去除率越高,渣眼面积越小.     

多孔介质模型在底吹精炼过程数学模拟中的应用

采用多孔介质模型描述流体在透气砖内的流动,并结合欧拉两流体模型描述容器内的气液两相流动,以底吹中间包为例,采用数学模拟的方法,研究了多孔介质模型对气泡逃逸速度及中间包内流体流动特性计算结果的影响.结果表明,不采用多孔介质模型计算的气泡的逃逸速度比采用多孔介质模型大,且随着底吹流量的增加,偏差加大.由于气泡进入钢液的初始速度的差异使中间包内钢液的流场不同,不采用多孔介质模型时对中间包内停留时间的计算偏长.水模实验研究表明,采用多孔介质模型描述流体在透气砖内的流动与实验结果更吻合.     

100 kg中频感应炉底吹氧搅拌的水模拟研究

采用几何相似比1:1的水模型对100 kg中频感应炉底吹氧的工艺参数(底吹流量0.2~0.56 m³/h,熔池高度120~330 mm)和流场进行模拟试验。结果表明,底吹熔池内形成的气相流速度在竖直方向上变化不明显,而在水平方向上存在较大梯度;随熔池高度和底吹流量的增加,气相流速度梯度变大,竖直气-液两相流变为倾斜向上运动;在熔池高度H小于240 mm、气体流量Q小于0.56 m³/h时,混匀时间分别随熔池高度和底吹流量的增加而减小,超过这一范围后混匀时间变化不明显。     

透气砖布置和吹氩流量对钢包内钢液流动行为的影响

针对攀钢200t钢包,采用物理模拟与数值模拟相结合的方式,研究了透气砖布置方式和吹氩流量对钢液流动行为的影响规律。结果表明,当两透气砖呈120°布置在距包底中心0.62R(R为包底半径)处时,钢液的平均流速和平均湍动能大,"死区"范围小,混匀时间短,是合理的透气砖布置方式,其临界吹氩流量为27m3/h;与单透气砖相比,双透气砖喷吹的能量利用率高,"死区"范围小,单透气砖的吹氩流量需控制到45m3/h才能达到与双透气砖吹氩流量为27m3/h时相同的搅拌效果。实践证明,研究得到的透气砖布置方式和吹氩流量能保证熔池的搅拌效果,使转炉钢水经吹氩处理后,钢包不同位置温差小于10℃,Δw[C],Δw[Si],Δw[Mn]小于0.03%;在一定的软吹氩流量条件下,吹氩时间大于等于8min,可以使钢中wT[O]小于25×10-6。研究表明,用离散相模型对钢包底吹氩过程进行数值模拟,可以得到与物理模拟试验和生产实践较为吻合的结果。     

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。     

四流中间包气幕挡墙水模拟研究

采用不同参数的多孔透气砖进行了25 t四流中间包的底部吹气水模拟实验,结合RTD曲线和标准差分析,研究透气砖面积(210～105 mm×56～28 mm) 、4种吹气位置和吹气量(60～120 L/h)对中间包液体流动特性的影响,并与不吹气的情况进行了对比。结果表明,中间包吹气能改善液体的流动特性,均衡其在不同水口间的停留时间,并能延长峰值时间和降低死区体积。透气砖靠近挡墙,采用小气量和小面积更有利于改善现有中间包流场。     

60 t LF钢包底吹氩行为的物理模拟

基于相似原理和莱钢60 t LF钢包,建立了一套水模拟试验装置,水模型和钢包原型的几何相似比例为1∶4,用该装置进行了钢包底吹氩行为的物理模拟研究.结果表明,底吹气体流量越大,混匀时间越短;吹气流量对混匀时间的影响程度远远大于透气砖位置的影响.60 t钢包适宜采用单透气砖,其硬吹气体流量应>0.133 m3/h,软吹气体流量应<0.02 m3/h.     

天钢顶底复吹转炉底吹透气元件维护实践

介绍了天津钢铁集团有限公司120t顶底复吹转炉底吹透气元件的维护方法。分析出底吹透气元件失效的主要原因是透气砖堵塞、透气元件侵蚀。通过采取有效的措施,采用初期形成炉渣一金属蘑菇头、中后期控制炉底波动的手段,使整个炉役过程中复吹效果良好。     

Process metallurgical evaluation and application of very fine bubbling technology

The potential of VFB(v ery f ine b ubbling)‐technology in steelmaking, developed for the production of super clean steels, was investigated. Recent R&D work has proven that with very fine argon bubbling through a developed special porous plug (SPP) at low flow rates, the total oxygen content of low carbon steel grades can be lowered to a level of 6 ppm under industrial vacuum conditions [1; 2] and to a level of 10 ppm under argon protective atmosphere [2]. The perspective of industrial application of the VFB technology to a 56‐t ladle furnace of Helliniki Halyvourgia S.A., Greece, in order to improve steel cleanliness, requires additional R&D efforts. It is important to define the limits of VFB technology in respect of alloys dissolution, mixing time and homogenisation of steel and slag/metal reactions. In this work, a gas driven bubble aqueous reactor model simulating the bottom gas stirred ladle by means of gas injection through a SPP and a conventional porous plug was studied. Various operating conditions as well as different positions for the porous plug with and without a top oil layer were simulated. Tests concerning mixing time, solid‐liquid mass transfer and critical gas flow rate, liquid/liquid mass transfer, using the SPP and a conventional porous plug have been performed. The evaluation of experimental results delivered important information for the design and operation of steel ladles, applying VFB‐technology. Experimental results with SPP bubbles’ agitated steel (1600 °C) in laboratory and technical scale experiments in IF and VIF are presented and discussed.     

210 t LF精炼底吹氩过程气、渣、钢液三相流场优化的数值模拟

基于湍流模型和VOF模型,通过CFD流体工程模拟软件FLUENT6.3.26,对吹氩过程210 t钢包炉(LF)内气、渣、钢液三相流场进行了数值模拟和分析,得出底吹氩孔位(单孔中心,单孔偏心,双孔)和氩气流量(100~500 L/min)对钢液循环流动、渣眼尺寸和卷渣等行为的影响。研究显示,单孔底吹钢包的孔位不同,混合速度和渣眼尺寸不同;渣眼处易卷渣;双孔底吹比单孔底吹死区小得多;氩气流量越大渣眼越大,但渣眼尺寸大于611mm时,其尺寸变化不大;210 t钢包的双孔底吹钢包内合适的吹氩量为200~300 L/min。     

模拟转炉底吹氧气和石灰粉的冷态及热态试验

为了研究转炉底吹氧气和石灰粉的冶炼工艺,进行了冷态和热态模拟试验.冷态模拟试验通过改变气源压力的方法,基本实现了对石灰粉流量的控制.喷粉罐的中路气流和下路气流发挥了主要作用.在内径6mm的输粉管和喷粉枪内径5mm的条件下实现了5min之内喷吹石灰粉6～9kg的目标.平均粉气比为11.2～23.3 kg/m3,输粉气平均...