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）。     

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。     

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。     

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。     

钢包底吹对钢液混匀时间和排渣面积的影响

通过实验室水力模型实验,研究了钢包底吹方式、气体流量对钢液混匀时间、液面排渣面积的影响。实验结果表明,采用双孔底吹方式可使钢液混匀时间缩短,液面排渣面积减少,为在生产中使用合理的钢包底吹方式以及控制气体流量,有效促进夹杂物去除及减少卷渣提供依据。     

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。     

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。     

钢包弱搅拌水模拟实验研究

通过对江阴兴澄钢铁有限公司100 t钢包弱搅拌进行水模拟实验研究,比较了不同吹氩方式和不同喷吹气体流量条件下钢水混匀、夹杂物上浮和流场分布三方面的特征.结果表明:双孔喷吹比单孔喷吹效果好;在相互垂直的1/2R上采用双孔喷吹较合理;在一定的时间内周期轮流喷吹搅拌有益.     

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。     

45t钢包底吹氩钢液流动的水模拟研究

以国内某钢厂45t钢包为研究对象,在相似原理的基础上建立了钢包吹氩水模型(模型与原型的几何比为1∶2.5),研究了吹氩孔的位置和吹氩流量对钢液混匀特性的影响。实验发现:无论是单孔吹氩还是双孔吹氩都存在一个临界流量,在临界流量时钢液混匀特性最好。其中对于单孔吹氩工艺,吹氩位置在距离钢包底部中心0.5R(钢包底半径)处较合理,模型临界流量为0.35m3/h;对于双孔吹氩工艺,两孔位置在0.5R、角度为45°较理想,模型临界流量为0.40m3/h。工业试验表明,改进后的吹氩方案在降低总氧和夹杂物方面均优于改进前的吹氩方案。     

VD过程钢渣混卷行为的水模型

通过水模型研究了VD精炼过程的钢渣混卷行为, 定义了钢渣临界半混和临界全混状态, 并对不同底吹气量、真空度、底吹位置下的混合状态进行了研究;分析了临界搅拌功率和流场稳定性对混卷行为的影响.结果表明:在实验条件下, 临界半混和临界全混气量随着真空度的增大而减小;2/3R双孔底吹位置的临界气量大于2/3R+中心孔底吹位置的;并基于导出的真空度与底吹气量拟合公式, 外推出真空度为67 Pa时实际生产过程中的临界气量;VD过程钢包流场特性主要受底吹位置影响, 并进一步影响混卷行为, 在稳定性流场中当钢渣混合达到同一状态时, 搅拌功率几乎是定值.     

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.     

180t钢包底吹氩过程钢液流场特性数值模拟

为增强钢厂180 t钢包底吹氩过程搅拌效果,根据模型设计参数建立了底吹氩数学模型,运用CFD软件fluent对钢包底吹氩过程流场进行数值模拟.基于流体力学理论,计算并分析了底吹氩过程中心间距1/3R,1/2R和2/3R和底吹氩气流量300～1000 L/min对钢包内流场、"死区"比例及混匀时间等的影响规律.结果 表明...     

底吹钢包内流动及混合的两相流数值模拟

应用欧拉-欧拉模型建立了钢包内钢液流动及混合过程的数学模型,考察了吹气量对中心底吹及偏心底吹钢包内流场及均混时间的影响。计算结果表明,钢包底部四周为流动缓慢区域;吹气量越大,一方面可以降低均混时间,另一方面会导致钢包自由液面的钢液流速增大,从而容易造成卷渣;从缩短混合时间,提高生产效率考虑,偏心底吹更为有利。     

钢包底吹去除夹杂物的水力学模型

采用水力学模型方法对40t钢包单底吹去除钢水中夹杂物的行为进行了研究,分析了元件类型、渣层厚度、位置和流量等对夹杂物去除的影响规律。结果表明:在钢包底吹过程中钢水内夹杂物的去除率方面,弥散式透气砖均优于狭缝式底吹元件;底吹位置越靠近钢包中心时,去除夹杂物的效果越佳;在实验条件下渣层越厚,夹杂物去除率越高;底吹氩去除夹杂物存在一个最佳流量值。     

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。     

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....     

BOF-LF-CC流程生产齿轮钢铸坯全氧含量控制实践

莱钢采用BOF-LF-CC工艺流程生产20CrMnTiH齿轮钢,在不经过VD炉真空处理的情况下,通过提高转炉终点碳命中率,使用组合式挡渣工艺,优化转炉底吹流量及钢包底吹氩模式,转炉全铝一次脱氧,调整精炼渣系,提高大包长水口密封性,避免钢水吸氧二次氧化,引进钢包下渣自动监测系统等工艺优化改进措施,有效降低了铸坯全氧含量,平均铸坯全氧含量达到了0.001 3%。     

300 t复吹转炉底吹系统优化模拟

顶底复合吹炼转炉炼钢法是当下主流的炼钢方法,底部供气元件的种类、支数、排布方式和底吹供气强度直接影响着转炉熔池的混匀效果,合理的流场不仅可以降低生产成本,更能缩短冶炼周期,增加企业效益.基于冷态水模拟以及CFD数值模拟手段各自的研究特点,以某钢厂300 t转炉为原型,将不同底吹条件下熔池的混匀时间、死区以及弱流区体积作...