100 t 钢包底吹氩工艺优化的物理模拟

以钢厂100 t钢包为原型,根据相似原理建立1:4水模型,研究了双孔底吹位置(0.54~0.72R)、角度(45°~180°)和底吹流量(0.04~0.55 m~3/h)对混匀时间和钢-渣界面的影响,以确定最佳底吹工艺参数。结果表明,透气砖布置的最优位置为底吹孔距钢包底面中心0.63R,180°夹角;最大底吹气量在0.37 m³/h(原型18.0m³/h),软吹气量必须小于0.12 m³/h(原型小于6.0 m³/h),建议软吹气量≤0.04 m³/h(原型≤2.0 m³/h)。     

重钢85t复吹转炉的水模型试验

通过重钢85 t复吹转炉1∶8的水模型,试验研究了顶枪枪位、底吹流量对转炉熔池混匀时间、炉口喷溅量、冲击深度和液面扰动的影响。实验表明,模型获得最大搅拌能的顶枪枪位为50~100 mm;枪位在90~110 mm时,由射流冲击引起的物理喷溅量达到最大值。建立了重钢85 t转炉复吹工艺参数:冶炼前期顶枪枪位为1600~1760 mm,底吹流量240~350 m³/h;中期两参数分别为1100~1300 mm和160~200 m³/h,后期两参数分别为1040~1120 mm和200~350 m³/h。     

300t 顶底复吹转炉氧枪枪位的水模型研究和应用

研究了300t顶底复吹转炉1:10几何相似比的水模型顶枪枪位（150~230mm）和流量（44~48m³/h）对钢液混匀时间的影响。模拟结果得出,最佳枪位为170mm,最佳流量为45m³/h。钢厂300t顶底复吹转炉应用结果表明,顶吹流量60000m³/h和底吹流量1000m³/h时,当顶枪枪位由1900mm改进为1700mm时,碳氧积平均值由原来的27.94降为23.49,提高了转炉内熔池的搅拌效果,吹炼时间由原15.8min降低至15.5min,降低了生产成本。     

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。     

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。     

200 t LD-LBAr-CC流程生产低碳铝镇静钢的洁净度

钢厂试验的低碳铝镇静钢(/%:0.036～0.037C、0.009Si、0.173～0.176Mn、0.012～0.013P、0.005～0.006S)生产流程为200 t LD转炉-钢包吹Ar精炼(LBAr)-230 mm×1 300 mm板坯连铸工艺。通过LD转炉挡渣出钢,并加入Mn-Fe、铝丸进行预脱氧和合金化3 min,钢水T[O]和[N]分别为91.8×10^-6和19.4×10^-6,在氩站经10～12 min 25～45 m³/h流量吹氩和3～5 min 15～25 m³/h的软吹氩后,T[O]降至42.3×10^-6,[N]为22.0×10^-6,中间包和铸坯T[O]分别为38.3×10^-6和28.9×10^-6,[N]分别为23.6×10^-6和26.5×10^-6。该流程生产的铸坯满足T[O]≤30×10^-6的内控要求。经氩站精炼后,显微夹杂物去除率为30.0%,而大型夹杂物去除率达58.7%;显微夹杂物主要为脱氧产物Al₂O₃;大型夹杂物主要为SiO₂、Al₂O₃、SiO₂-Al₂O₃、CaO-SiO₂-Al₂O₃。     

130 t BOF-LF-150 mm x 150 mm CC 流程控制高碳钢SWRH82B氮含量的工艺实践

0.79%~0.86% C  SWRH82B高碳钢的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-8流150 mm×150 mm坯连铸工艺。通过转炉吹炼时采用较高泡沫渣高度,终点枪位较其他钢种高100~150 mm,转炉全程底吹氩0.02~0.05 m³/（t·min）,圆流出钢,LF精炼时快速成渣,合适的吹氩量20~30 m³/h,连铸全程保护等工艺措施,有效控制钢中氮含量,205炉氮含量分析表明,钢中氮含量为13.7×10^-6~37.4×10^-6,平均氮含量为23.3×10^-6     

150t钢包双孔底吹的水模型研究

为研究钢包的双孔底吹气量对钢包混匀时间、波高及卷渣和渣眼形成的影响,优化底吹工艺,以国内某厂 150 t 钢包为原型建立了钢包物理模型,模拟现场底吹工艺,综合混匀时间、波高及卷渣和渣眼的变化规律分析得到较优底吹气量。 结果表明,底吹气量越大,混匀时间越短,当底吹气量从 0.6 m³/h 增加至 1.2 m³/h 时,混匀时间大幅度缩短,瞬时波高及波动较小,之后随底吹气量的增大,混匀时间减少,速率变缓慢,而波高大幅度增长;临界渣眼的底吹气量和临界卷渣底吹气量不同,随着底吹气量增大,渣眼面积和卷渣深度均变大。 综合分析表明,实际底吹气量选择1.2 m³/h 较为合适,在波高、渣眼面积、卷渣增加不明显的情况下,大幅度缩短了混匀时间。     

水口吹氩工艺参数对180mm×700mm板坯结晶器宽面含气率分布的影响

通过建立的6:10几何相似比的模拟180mm×700 mm板坯结晶器的水模型（108 mm×420mm）,使用数字图像处理技术,分析了水量2.54~3.16 m³/h,气量0.037~0.110 m³/h,滑板开口度51%~100%,水口浸入深度78~108 mm等参数对水口吹氩板坯结晶器水模型内宽面含气率分布的影响。结果表明,当水量3.16 m³/h（相当于原型1.50m³/h）,气量0.037 m³/h（原型0.120 m³/h）,水口底部形状为凹形,滑板开口度51%,水口浸入深度78 mm（原型130 mm）时,水模型内气泡分布相对均匀,有利于流场的改善和夹杂的上浮去除。180 mm×700mm铸坯的生产性试验表明,采用优化的参数生产的超低碳钢连铸坯中≥30μm的夹杂物量和夹杂物总量均显著降低。     

强底吹供气工艺对转炉终点碳氧反应的影响

针对转炉透气砖供气强度小,炉役后期溅渣护炉易堵塞的情况,结合某钢厂实际情况,开发了一种新型的“中心管+环管”底吹供气元件,通过设计计算确定“中心管”内径7 mm,“环管”缝隙1 mm,确定了合理的底吹布置结构;通过试验研究确定180 t转炉合理的底吹元件为6个,选取炉底0.4 D～0.6 D范围内不同位置布置,满足了转炉大流量底吹要求,底吹强度由0.03 m³/(min·t)提高到0.17 m³/(min·t),大幅提高了熔池钢水搅拌强度,碳氧积小于0.002 0,有效地促进炼钢碳氧反应的进行。该研究为复吹转炉生产高质量钢种的冶金工艺提供了重要参考依据。     

180 t转炉聚合射流流场的水力学模型的实验研究

采用几何相似比1∶10水模型对180 t顶底复吹转炉内射流与熔池相互作用进行模拟试验,研究了在最佳枪位(150 mm)时氧气流量(38~42 m³/h)对均混时间的影响以及最佳顶枪流量(39 m³/h)下聚合射流氧枪枪位(40~150 mm)对均混时间的影响。结果表明,聚合射流氧枪对熔池的搅拌效果完全能达到顶底复吹的搅拌效果,如能在转炉冶炼工艺中应用,可取消底吹系统,简化转炉设备,提高转炉炉龄。     

插入浸渍圆筒底吹氩钢包内钢液搅拌行为的水模型研究

以150 t钢包为原型,采用几何相似比1:7的水模型,研究插入钢包的浸渍圆筒直径(50~130 mm) , 插入深度(30~150 mm)和底吹气体流量(0.03~0.48 m³/h)对钢液混匀时间和液面振幅的影响。结果表明,随浸渍圆筒直径和插入深度的增加,液面振幅减小;随底吹气量增加,液面振幅增大;不插入浸渍圆筒时不发生卷渣的临界底吹气量为0.09 m~³/h,混匀时间为10 s;插入直径130 mm、深度90 mm的浸渍圆筒时,不发生卷渣的临界底吹气量为0.30 m³/h,最短混匀时间为4 s。实验数据回归分析得出150 t钢包内钢液均混时间-t’与底吹气量-Q’、浸渍圆筒直径-d’和插入深度h’的关系为t’=2.69+0.017 9 d’+0.011 2h’-0.425 Q’。     

X80管线钢夹杂物控制工艺的研究

X80微合金化管线钢冶炼的工艺流程为300 t顶底复吹转炉-钢包吹氩微合金化-LF-RH。通过转炉气动挡渣法控制出钢下渣量≤4 kg/t;钢包顶底吹氩搅拌6 min铝粒脱氧;控制LF顶渣CaO/Al₂O₃=1.7～1.9,碱度(CaO/SiO₂) =4.5～6, (FeO+MnO)≤1.0%; RH喂FeCa线0.8 kg/t,使T[O]达到13×10^-6,夹杂物尺寸≤10μm, ≤5μm夹杂物占98.93%,钢中Al₂O₃尖晶石夹杂物转变为CaO-MgO-Al₂O₃系三元夹杂。分析了冶炼过程夹杂物数量、尺寸形态和组成,得出管线钢夹杂物变性的规律。     

复吹转炉水模分散相粒度分布的研究

通过二维水模型模拟复吹转炉吹炼过程。利用数码相机进行摄影,通过对得到图像中分散相的提取与粒度的计算,研究了复吹过程中炉渣与钢液分散相粒度分布的变化。结果表明：复吹转炉存在于连续相中的一定大小分散相出现的频率与其尺寸成一定的比例关系;钢滴分散相的粒度分布随顶吹和底吹强度的增加出现极值;在软吹条件下,渣滴分散相的粒度分布主要受到底吹强度QB的影响,顶吹流量QT几乎对其无影响,在硬吹条件下则受到顶、底吹共同作用的影响。并给出复吹边界条件对分散相的出现频率与其尺寸比例关系影响的经验公式。