VD精炼脱碳过程的工艺因素分析

基于质量守恒、动量守恒和能量守恒原理,并结合脱碳动力学,建立了真空精炼(VD)处理过程中钢液流动和脱碳过程相耦合的数学模型.用该模型模拟研究了各工艺因素对VD精炼脱碳过程的影响.模拟结果可为VD精炼脱碳工艺的制定和优化提供指导依据.     

VD炉钢包底吹氩的物理模拟

针对一重VD钢包进行物理模拟,通过使用电导仪、浪高仪等实验设备,从混匀时间、液面扰动对钢包内流体流动特性进行研究。实验研究得出VD炉真空脱气、深脱硫、去夹杂的底吹氩参数分别为600、200、150 L/min时,可以达到良好的脱气、脱硫和去除夹杂的效果,这为实际生产提供了理论依据。     

真空精炼过程底吹氩气工艺对风电钢中大颗粒夹杂物的影响

为提高Q345D风电钢VD精炼过程大尺寸夹杂物的去除效率,展开了VD底吹工艺优化试验研究。在VD真空处理前,方案1即VD精炼高真空的前10 min底吹单孔流量400 L/min、后5 min单孔流量250 L/min条件下,钢中夹杂物主要为高Al₂O₃含量的钙铝酸盐,而优化方案2～3即VD精炼高真空的前10 min底吹单孔流量500 L/min、后5 min单孔流量150～100 L/min条件下钢中夹杂物平均成分为更低熔点钙铝酸盐;VD处理后钢中夹杂物均为低熔点夹杂物。方案1中VD精炼过程大于10μm和大于15μm的夹杂物平均尺寸分别增加66.24%和62.32%;方案2中大于10μm和大于15μm的夹杂物的平均尺寸分别增加23.40%和33.39%,尤其夹杂物数密度仅分别增加16.33%和28.57%。这充分说明了VD精炼过程高真空的前10 min强搅拌、后5 min中强搅拌的工艺有利于对大颗粒夹杂物的去除,同时减小卷渣概率。     

氧气底吹精炼工业硅的试验研究

为了降低工业硅中的钙，铝含量，介绍了氧气底吹精炼工业硅的工艺设备和工艺操作。试验表明，氧气底吹精炼工业硅的方法在技术上和经济上都是可行的。     

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.     

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。     

底吹氩VD钢包炉流场优化的数值模拟研究

以某钢厂150 t VD钢包炉为研究对象,采用商业软件Ansys-Fluent,建立钢包底吹氩气模型,结合正交设计方法,模拟了不同钢液量,两个吹氩口不同吹氩量工艺条件下钢包内流场和流速变化,同时考虑了静置10 min后钢包炉内钢液流动情况。所有试验均监测钢包下部同一位置的速度大小,通过正交设计方法选择最优的生产方案。研究结果表明:钢包内钢液量和底吹氩气量在小范围内变动对钢包内钢液流场和流速影响不大,且钢液量和氩气口吹氩量对静置10 min后钢液内流场流速的影响可以忽略不计。吹氩量过大会导致渣眼开度较大引起卷渣和吸气现象,吹气量过小钢液流速较低则导致形成稳定循环流场所需时间较长。最终通过对比分析得出在钢液高度选用3 590 mm,1#和2#氩气口流量均采用0.9 m~3/h时钢包炉内综合流动效果较好,减少了钢水受污染程度,提高了生产效率。     

VD真空精炼脱氢和脱氮过程的三维数值模拟

基于质量、动量守恒计算了真空脱气装置内流场,并结合反应热力学和动力学理论建立了真空精炼过程中脱氢、脱氮与流场耦合的三维数学模型,研究了不同工艺参数对VD脱氢和脱氮过程的影响。结果表明:钢包内流场对脱气过程中氢和氮浓度空间分布具有明显影响;脱氢和脱氮速率随底吹气量的增加而增大,终点氢和氮浓度随底吹气量的增加而减小;在实际生产中,应在避免发生卷渣的前提下合理选择吹气量;不同底吹方式对脱氢和脱氮过程影响明显,其中偏心底吹效果优于中心底吹,双底吹效果最好。     

Numerical Simulation of Recirculating Flow and Decarburization in RH Vacuum Refining Degasser

RHvacuumdegasseractingasoneofthemost importantsecondaryrefiningprocesseshasreceived considerableattentionintheproductionofhigh qualitysteel.ThemainfunctionsofRHvacuumde gassingprocessaredegassinganddecarburization duringrecirculationofmoltensteelbetweena…     

120t复吹转炉底吹控制实践

针对原系统中底吹流量曲线单一、恒定的问题,结合现场数据跟踪建立底吹控制模型,根据模型及时调整底吹流量,实现了底吹流量的半自动控制。数据表明,通过底吹工艺优化,同等条件下吹炼终点碳氧积[1]由0.0029降低到0.0027,终点渣样中(TFe)含量下降2.82%,Al/Si合金收得率由18.3%提高到25.4%,吨钢耗氧量由60.58 m3/t降至54.2 m3/t。     

底吹喷枪结构对熔池搅拌效果的影响特性研究

针对目前底吹熔池熔炼过程中,如何改变喷枪结构起到强化搅拌目的的难题,采用数值模拟的方法建立了底吹熔池熔炼炉多相流非稳态数学模型,构建了多层栅栏结构的氧枪模型。计算结果表明,氧气底吹过程具有周期性,可分割成大气泡形成、气流柱形成和气流冲破熔池液面三个过程,并对有无栅栏喷枪结构在这三个过程下的相图、面平均湍动能、平均压力进行比对分析,结果表明多层栅栏枪口结构有助于强化熔池内部搅拌。     

电弧炉底吹氩气搅拌工艺实践

介绍了底吹系统的使用工艺条件、构成原理及其在100 t超高功率电弧炉的应用情况。使用底吹氩气技术对电弧炉均匀钢液温度,缩短冶炼时间,降低钢铁料消耗等具有明显的效果。     

80t复吹转炉底吹系统工艺技术优化

包钢炼钢厂80 t复吹转炉底吹系统的改造方案采用结构简单,维护方便的供气结构,有效改善了熔池的搅拌能力,缩短了吹炼供氧时间,降低了终渣中w(FeO),提高了脱磷率,更有利于精确控制钢水成分和温度,提高钢水质量。     

RH吹氧操作对超低碳钢脱碳速率的影响

以迁钢RH精炼炉为背景,建立了RH强制脱碳数学模型,确定了脱碳的4个反应地点:真空室内钢液自由表面,氩气表面,真空室钢液内部与飞溅液滴表面,并进行了RH强制脱碳机制研究。模型计算结果表明,在真空处理前期,钢液内部脱碳速率在4个脱碳地点中占据主导地位,而在后期以液滴脱碳为主;在迁钢现有的压降模式下,确定了第3分钟进行吹氧操作,保证40m3/min的吹氧流量为最佳的工艺处理方式,并通过迁钢实际生产炉次的对照验证了模型计算结果。     

Numerical Simulation of Fluid Flow in Bath during Combined Top and Bottom Blowing VOD Refining Process of Stainless Steel

The fluid flow in a bath in combined top and bottom blowing vacuum‐oxygen decarburization (VOD) refining process of stainless steel has numerically been simulated. The three‐dimensional mathematical model used is essentially based on that proposed in our previous work for the flow in combined side and top blowing argon‐oxygen decarburization (AOD) process, but considering the influence of reduced ambient pressure. Applying it to the flow in the bath of a 120 t VOD vessel under the refining conditions, the results present that the model can fairly well simulate and estimate the flow phenomena. The flow pattern of molten steel in the bath with the combined blowing is a composite result under the common action of the jets from a three‐hole Laval top lance and gas bottom blowing streams. The jets have a leading role on it; the molten steel in the whole bath is in vigorous stirring and circulatory motion during the blowing process. The streams do not alter the basic features of the gas agitation and liquid flow, but can evidently change the local flow pattern of the liquid and increase its turbulent kinetic energy to a certain extent. The flow field and turbulent kinetic energy distribution in the combined blowing with three tuyeres are more uniform than those in the blowing with double tuyeres. Increasing properly the tuyere eccentricities is of advantage for improving the velocity and turbulent kinetic energy distributions, the stirring and mixing result in the practical VOD refining process.