向冶金熔池中心底吹惰性气体的两相流流场

为了适应浸入式喷嘴(风眼、多孔物)喷吹技术的发展和应用,在前人研究熔池中气体喷吹现象的基础上,采用二维两相流均流模型,对喷吹冶金熔池的两相流进行了研究。     

通过混合和传质模拟新型底吹搅拌方案改善BOF性能

在复合吹炼碱性氧气转炉炼钢中,底吹搅拌对熔池内的混合现象起到了十分重要作用。熔池内良好的混合可提高炉渣和金属之间的传质,导致较好的脱磷效果,这一现象已被大家公认。通常在底吹搅拌系统中,从每个喷嘴流经的气体数量相等。此处提出了一个新型的底吹搅拌方案,并且研究了在吹炼最后3～5min时间内,从不同喷嘴喷吹不同数量的气体。在与炼钢转炉相似比例的物理模型中,完成了有关混合和传质的研究。本设计为差速流底部搅拌,其主要目的是重新分配全部底吹气体流动,最终在熔池内横向方向得到线性流动梯度。试验发现：与从每个底部喷嘴流经相同的气体流量相比,差速流底部搅拌的设计可使混合效果提高30％-35％,传质速率也增加了30％。为了评价新设计对实际BOF熔池脱磷的影响,也进行了现场试验。根据现场试验得到的脱磷效果,确认提高了BOF性能。结果表明采用新设计后,不仅提高了磷分配比,终点磷含量相对较低,而且节约了底吹喷吹的气体数量。     

底部供气对转炉熔池搅拌的模拟研究

一、前言转炉顶底复合吹炼新工艺国内外已广泛应用,在顶底气流对熔池的搅拌作用方面,进行过较多的理论和模拟研究,发表了关于顶底吹气量,喷嘴位置以及熔池尺寸因素对混匀时间的影响的文章。许多文章指出,熔池混匀时间与气体流股作用于熔池的单位体积(或重量)能量(称能量密度)有关,此外,还与熔池的尺寸有     

氧气侧吹转炉垂直复合吹炼工艺

1. 氧气侧吹转炉垂直复合吹炼工艺的基本原理在炉体的一侧装有两排喷嘴,面吹喷嘴与沉吹喷嘴(见图1),氧气流股与熔池液面成不同角度喷入熔池,由于两排氧流引入熔池的位置不同以及氧流分配比的不同(通过调节氧压),而引起直接传氧和间接传氧的比例不同,从而可以控制吹炼过程.图2为面吹与沉吹两排喷嘴氧压对渣中∑(FeO)含量的影响.对两排喷嘴氧压对冶炼时间的影响,用方差分析方法所作的显著性检验表明,在可信度a=0.05时,面吹与沉吹氧压的交互作用对冶炼时间的影响显著;而面吹氧压的单独作用不显著;沉吹氧压的单独作用则较     

180 t转炉底吹气体与熔池相互作用的水模型实验

通过10:1水模型研究了转炉底吹流量0.55～0.75 m3/h和底吹喷嘴4孔对称、2孔对称、2孔不对称分布以及喷嘴位置d/D=0.1～0.9(d-喷嘴所在同心圆直径,D-转炉熔池直径)对熔池均混时间的影响.结果表明,d/D=0.3,底吹流量0.70 m3/h,4孔对称底吹时熔池搅拌效果最佳;2孔不对称喷吹时,最佳流量为0.60～0.70m3/h,最佳喷嘴位置d/D=0.3～0.5;2孔对称喷吹时最佳流量与喷嘴位置分别为0.65 m3/h和d/D=0.7.     

提钒用旋流氧枪喷头的数值模拟

利用Fluent软件模拟旋流氧枪的气体射流和提钒转炉内部的钢液流速,研究常规氧枪以及旋流角分别为5°、8°、10°和13°的旋流氧枪对熔池的搅拌效果和冲击特性.研究发现旋流氧枪射流分布相对分散,流股之间干扰少.增加熔池冲击面积,熔池内部等速线所包围的面积变大.10°旋流氧枪喷头喷吹时,等速线所包围面积最大,其面积约为熔池纵切面面积的75%,钢液的流动速度最大,有利于促进转炉提钒过程钒元素的扩散,从而提高提钒效率.      

重钢转炉复吹熔池内的搅拌及冲刷作用研究

针对重钢转炉生产过程中实际结构尺寸和改造设计的特点，设计制作了复吹转炉冷态模拟模型，实验研究了流股对熔池的冲击作用效果，转炉不同炉役期熔池的搅拌混匀特性，熔体对炉壁的冲刷作用，得出了重钢转炉复吹搅拌的合理底吹供气强度。     

转炉多元喷吹提钒的基础研究

转炉提钒是实现钢-钒分离的关键环节,反应动力学条件弱严重影响转炉提钒效果.基于此,提出转炉多元气体喷吹提钒,通过热力学研究了 CO2与C、V反应的选择性氧化转化温度,根据物理热及化学热两方面分析了多元气体的综合冷却效果,并利用熔池搅拌能量密度量化了多元气体的搅拌能力.研究表明:利用多元气体喷吹提钒是可行的,CO2的物理...     

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。     

转炉炉体的风冷技术

国外一些转炉钢厂为提高转炉的炉体寿命,采用了一种对炉体进行吹风冷却的技术。它是通过设置于转炉炉腹钢板和耳轴托圈之间的风冷装置,向炉体喷吹空气使之冷却。采用风冷技术后,可使转炉炉壳钢板的温度降低约300℃,从而可显著提高炉龄。日本神户钢铁公司加古川钢铁厂为提高该厂250t复吹转炉的炉龄,对炉体采取了吹风冷却的措施。它采用由多个喷嘴构成的空气喷吹装置对炉体喷吹空气使之冷却。通过合理地选择喷嘴的直径、喷嘴的间距和壁厚,可将喷嘴喷出的空气量的波动控制在3％上下。加古川钢铁厂所采用的风冷装置的喷嘴直     

转炉型反应器内熔池传热的研究

通过水力学模型，对转炉反应中各流量参数、熔池深度、喷枪高度及底吹喷嘴位置等因素对熔池传热规律的影响进行了研究。结果表明，在一定范围内，增加顶吹喷枪主孔气体流量及底吹气体流量，都将使熔池表现传热系数提高，从而有利于熔池传热，提高转炉热利用率；顶吹喷枪副孔气体流量在本试验中对熔池表现传热系数无影响；熔池深度、喷枪高度以及底吹喷嘴的布置等因素对熔池传热有一定的影响。文中还从熔池搅拌角度对各因素的影响进行了分析，并通过试验得到了用准数方程表示的描述转炉型反应器内传热规律的经验关系式，为今后工业生产提供了试验依据。     

复吹转炉熔池内流体流动的数值模拟

建立了描述复吹转炉熔池内流体流动的数学模型，采用PHOENTCS （Parabolic Hyperbolic、Or Elliptic，Numerical Integration Codes Seties)商用软件模拟计算分析了底吹、顶吹、顶底复吹等不同工况下熔池内气体的流动状况和速度分布，喷吹气体对熔池的搅拌混匀作用，得出转炉采取顶底复吹工艺时。底吹喷枪的合理布置位置应在熔池直径的(0．5～0．7)倍圆周上。     

在顶底复吹转炉中底吹喷嘴布置对熔池搅拌的影响

通过测量熔池的混合时间,采用物理模型研究了底吹喷嘴布置形式对顶底复吹转炉熔池搅拌的影响。结果表明：与对称的底吹喷嘴布置形式相比,由于不对称的底吹喷嘴具有更好的熔池搅拌作用,因此不对称底吹喷嘴布置能够缩短熔池混合时间。在非对称的底吹喷嘴布局中,由于顶吹高速气流导致的熔池振荡将会恶化熔池搅拌并且延长熔池混合时间。实际生产数据表明：在非对称底吹喷嘴布置的转炉中,其冶金效果更好,平均终点氧含量减少160ppm,终点碳氧平衡值从0．0031减少到0．0025,渣中平均终点（TFe）e含量减少了2．21％,出钢锰含量增加了0．029％。     

转炉多元喷吹提钒的基础研究

转炉提钒是实现钢-钒分离的关键环节,反应动力学条件弱严重影响转炉提钒效果。基于此,提出转炉多元气体喷吹提钒,通过热力学研究了CO_2与C、V反应的选择性氧化转化温度,根据物理热及化学热两方面分析了多元气体的综合冷却效果,并利用熔池搅拌能量密度量化了多元气体的搅拌能力。研究表明:利用多元气体喷吹提钒是可行的,CO_2的物理和化学冷却效果均强于O_2和N_2,底吹CO_2的搅拌能力大于N_2。影响熔池搅拌能量密度的因素由大到小依次为CO_2利用率、氧枪枪位、顶吹流量和冶炼温度。     

TBM法——蒂森转炉炼钢法

TBM法由西德蒂森钢公司转炉钢厂开发的炼钢工艺,其特点是搅拌气体通过炉底吹入熔池内,而氧气仍是通过氧枪从上部吹到熔池上面的,其底部喷嘴的数目、布置及内径要根据转炉的几何形状和吹炼要求而定,搅拌气压力取决于喷嘴直径、熔池高度和所要求的搅拌强度,每个喷嘴的气体吹入量可单独或一起调节,同时可根     

转炉复吹用等截面有摩擦绝热管流属性研究

摘要：为了优化氧气转炉复吹技术,有必要了解等截面管有摩擦绝热流的空气动力学性质。采用钢管束测量气流的关键参数(压力P、流量Q和推力F等）,结合理论分析,得到表征沿管道流动方向和管道出口的有摩擦绝热管流的性质的数据（马赫数M、速度V、温度T、密度ρ、弗鲁德准数Fr、熵增ΔS、喷吹效率η和边界层厚度δ等）。测量的主要参数和所用钢管可满足转炉透气砖的设计。研究底吹气流与熔池作用和制定复吹工艺制度,为发展复吹技术提供了必要的基础数据。本实验是国内首次系统、全面地对透气砖用等截面管有摩擦绝热流进行研究,所采用的管束方法可以简化实验设备和减少测试数据的系统误差。同时提出了根据钢管尺寸和等截面绝热流的喷吹效率来计算边界层厚度的公式。     

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。     

120t复吹转炉底吹供气优化的模拟研究

针对天津钢铁集团有限公司120t复吹转炉,通过水力学物理模拟对转炉底吹供气进行了优化研究,寻求合理的底吹供气模式并进行生产实践。结果表明：转炉底吹对转炉熔池搅拌有很大的影响,喷嘴数目增加,熔池混匀时间有减小的趋势,与喷嘴流量均分模式相比,流量直线模式和“V”型模式混匀时间都得到改善,直线模式更有利于熔池的搅拌;优化后转炉冶炼有较大幅度的改善,转炉终点命中率提高,碳氧积更稳定,达到了强化转炉冶炼的目的。     

氧气底吹转炉熔池运动动力学的探讨

本文从多方面探讨了氧气底吹转炉熔池运动的动力学。并提出了下述参数和公式:(1)选择供氧压力的参数,即喷嘴出口处的压强比值ε’_(?)≤0.25;(2)保持吹炼平稳的条件式,该式指明在风嘴直径、熔池深度和氧气压力之间必须服从一定的关系,以免使喷入熔池的氧流从“气泡化”过渡到“流股化”;(3)熔池良好循环运动的条件式,该式表明F'_r值应具有一定数值;(4)确定炉子容积的公式,该式揭示出在熔池直径、氧气流量、风嘴数目、装入量和炉子容积之间必须保持一定的关系,以便防止喷溅。