40 t钢包双透气砖底搅拌物理模拟研究与应用

以40 t双透气砖钢包为原型,基于相似原理建立模型与原型尺寸比为1∶2的钢包底吹氩物理模拟系统,研究吹气流量、双透气砖位置对钢包混匀时间的影响规律,以便提升钢包搅拌效率。研究表明,双透气砖最佳吹气位置为0.70R-0.70R(R为钢包半径),当双透气砖支路吹气流量相等时,钢包混匀时间随双透气砖与包底中心距离的增加而缩短,随吹气流量的增大而逐渐减少;当模型吹气量超过56 L/min(原型吹气量达到112 L/min)后,混匀时间随吹气量的增加并未减少,反而有所增加;当吹气总流量相等但双透气砖支路流量不同时,支路流量比为1∶3的混匀时间比支路流量比为1∶1的混匀时间长。工业试验表明,通过优化脱氧制度、改进底搅拌工艺以及采用氩气保护浇注等技术,可降低轴承钢氧含量,其中轴承钢氧的质量分数为7×10~(-4)%以下炉数占比达60%以上,氧的质量分数10×10~(-4)%以下炉数占比达100%,提升了夹杂物控制水平和产品品质。     

100 t底吹氩钢包流场数值模拟及现场实践

为了研究国内某钢厂100 t双孔底吹氩钢包的流场现状,针对此钢包精炼过程流量200 L/min(方案1)和300 L/min(方案2)的钢水流动行为进行了数值模拟与现场实践。结果表明,每个吹氩流股均会在钢包形成两个循环流,分别位于流股与钢包壁之间和两个流股之间;方案2比方案1混匀时间缩短36 s,渣眼平均直径增大 0.055 m,耐火材料侵蚀加重。数值模拟通过现场实践验证了其正确性,为现场生产提供了有效指导。     

不同钢包底吹氩模式对钢液精炼效果的影响

以180 t双孔底吹氩钢包为研究对象,对6种钢包底吹氩模式进行数值模拟,并结合现场试验与当前采用的吹氩模式进行对比。研究发现：（1）钢液的混匀时间随吹氩量的增加而减少,吹氩量一定时,差流量吹氩模式对钢液的搅拌强于等流量吹氩模式。（2）不同的钢包底吹氩模式,渣眼形成的位置不同,渣眼面积也不同。总流量一定时,差流量吹氩模式钢液面最大流速大于等流量吹氩模式,易发生钢液卷渣。（3）差流量吹氩模式渣线处渣层厚度的波动大于等流量吹氩模式,且流量差值越大,波动越剧烈。（4）差流量吹氩模式通过“强-弱”流股的配合,进一步强化了钢包底吹氩的钢液精炼效果。工业试验表明,采取等流量吹氩模式（500 L/min—500 L/min）,钢中的较大夹杂物的数目明显多于差流量吹氩模式（400 L/min—600 L/min）。     

80t LF钢包底吹氩行为的数值模拟

在物理模拟的基础上,利用Fluent软件对某钢厂80tLF钢包底吹氩行为进行数值模拟计算,分析了不同喷嘴布置条件下钢包的流场和混匀效果。结果表明:对不同喷嘴布置条件下的流场进行数值模拟的结果与物理模拟结果相吻合,且可以弥补物理模拟不容易得到精确流场的不足;采用两喷嘴分别在距中心0.5R(R为钢包内径)处,夹角45°的布置方案,钢包混匀时间最短,该方案为最优。     

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。     

150 t钢包底吹氩工艺优化

对梅山钢铁公司150 t钢包建立水力学模型,试验研究不同喷嘴布置方式(单喷嘴、双喷嘴90°夹角布置和双喷嘴 180°夹角布置)、布置位置(喷嘴距包底中心0.40R、0.55R、0.70R)和吹气量(35～60m3/h)对钢包内钢液混匀时间及卷渣的影响,得出150 t钢包底吹氩的优化工艺参数为单喷嘴0.55R布置,吹气量控制在45 m3/h.应用生产后,单包钢水在中间包两次测温的平均温差仅2.66℃,吹氩处理前后夹杂物含量下降了30.1%,Al收得率较工艺优化前提高了50%.     

45t直筒型钢包底吹氩物理模拟研究

在相似原理的基础上,以45t直筒型精炼钢包为研究对象,建立1：2．5的水力学物理模拟模型,考察钢包底吹精炼过程中喷吹位置、喷吹量对混匀效果的影响。研究结果表明,随着底吹气量的增大,混匀时间减小,当气体流量超过临界流量90L／min,减小幅度减弱;底吹透气砖布置在距包底中心1／2处时,混匀效果最好。     

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.     

100 t复吹转炉底吹透气砖分布的数值模拟

利用ANSYS Fluent软件研究了某钢铁企业100 t复吹转炉底吹透气砖分布对钢水的流场和混匀时间的影响。结果表明,当底吹透气砖位置不同时,转炉内钢水的流场分布也不同。在总吹气量（100 m3/h）相同的情况下,当采用双透气砖底吹气（每个透气砖的吹气量为50 m3/h）时,钢水的混匀效果优于单透气砖底吹气时的混匀效果,2块底吹透气砖对角布置时钢水混匀时间最短,为204 s,其次为4块底吹透气砖平面对称布置,钢水混匀时间为255 s。     

80t LF钢包底吹氩混匀时间的影响因素及分析

以莱钢80 t LF精炼钢包为基础,通过物理模拟,研究了物料加入位置、渣层厚度、电极电弧等对钢水混匀时间的影响,结果表明,物料加入位置应为透气砖正上方处时混匀时间最短;渣层越厚,混匀时间越长,根据现有渣量,确定单孔软吹流量为15 L/min,硬吹流量为90 L/min;电极电弧能增加精炼钢包的混匀时间。     

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。     

提高钢包底吹氩畅通率的实践

介绍了提高钢包底吹氩畅通率应采取的措施。主要措施有：透气砖的设计以及其它底吹氨畅通技术，它能使底吹氩的畅通率达99．5％以上，能够满足品种钢生产要求。     

150t钢包底吹氩位置的优化研究

根据相似原理,对兴澄特钢150 t钢包建立几何比例为1∶3的水力学模型,通过测定不同底吹条件下钢包的混匀时间,确定最佳的底部透气砖位置及吹气流量。研究表明：原型双孔吹气方案下混匀效果欠佳,较大气量下气流股会对包衬造成冲刷侵蚀。优化后得到最佳方案为：双孔在1/2 R圆周上,成135°布置,吹气量控制在550～600 L/min,可获得最短的混匀时间为53 s。     

钢包渣处理技术和底吹氩参数优化

在钢包中加入精炼渣可使钢包渣中Σ（ＦｅＯ＋ＭｎＯ）≤２．６４％,碱度平均提高１．２１;钢包底吹氩参数控制在流量８￣１２Ｎｍ＾３／ｈ,吹氩时间大于５ｍｉｎ时,可使钢水中Ｔ（Ｏ）含量平均降低２５．８８％。     

底吹氩技术在安钢25t钢包上的应用

介绍了底吹氩技术在安钢25t钢包上的设计及应用情况,对使用过程中存在的问题进行了分析,提出了相应的改进措施.     

LF炉135t钢包底吹氩的水模拟实验

针对135 t LF炉钢包进行了水模型物理模拟,就钢包内流体混匀时间、液面波动及夹杂上浮时间等流动特性进行了研究。结果表明:在一定的吹氩流量控制范围内,加大钢包底吹Ar搅拌流量,可达到快速脱S的目的,并使软吹达到较好的去除夹杂物效果。     

钢包底吹液面产生液峰高度的水模型研究

对钢包底吹过程中液峰的高度变化规律朱力学模型实验研究的结果表明，底吹气体流量对液高度影响很大，不同底吹透气砖其产生的液峰高度，随包内渣层厚度的增加面降低；随包内浸罩深度的增加亦提高。     

偏心底吹DC—EAES—LF熔池三维流场的研究

通过保角变换，采用贴体坐标，应用矢性流函数－涡量法，修正的ｋ－ε双方程涡流模型，建立了非规范正交曲线坐标下直流电弧电渣钢包炉内熔体输运过程的三维数学模型，进行了联立藕合求解。并在生产过程中实测了直流电渣钢包炉内熔体的电磁场和温度场，理论计算与实验结果基本一致，从而提高了数学模型的可靠性与实用性。     

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。