侧吹熔池熔炼气液混合特征的数值模拟研究

为阐明侧吹气液两相流的流动特性,提高熔池反应区熔炼效率及炉体寿命。首先采用VOF多相流模型模拟气液两相流动过程;其次在水模型试验验证模拟结果基础上,分析多水平因子条件下气体射流对熔体流动过程的影响;最后以此为依据提出侧吹熔池风口排布及喷吹优化方案。结果表明:在速度300 m/s,风口高度为0.9 m喷吹对熔池的搅拌效率更高,熔池内的速度场分布更为合理;双侧喷吹获得更好的动力学条件,但熔池表面喷溅较为严重;风口附近的湍流造成射流回击,带动熔体冲击炉衬。     

浸入式喷吹气体的流体力学

此文介绍冶金过程中向熔池喷吹气体的水力学方面的研究.主要谈到的是气体喷嘴浸入液相的喷吹情况.水平气体喷吹有很多研究工作是关于单相气体喷射的问题.shalygin和Meyerovich研究过水平喷嘴的气体压力对工业炼钢转炉后墙使用状态的影响,指出当空气压力较低时,气体流股穿透液体金属的距离很小,因此氧化过程发生在喷嘴附近.事实上,当空气压力低于一定程度,喷入熔池的气体会形成一个冲向后墙的流股,因而转炉喷嘴上部的后墙被侵蚀得很     

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。     

大型氧气底吹炉熔池数值模拟及工艺参数优化

底吹炉大型化是目前氧气底吹炼铜技术重要发展趋势,但大型底吹炉熔池搅拌状况不明晰。以某企业大型氧气底吹炉为研究对象,建立大型底吹炉等效简化模型。分析了大型化底吹炉“准稳态”过程,探究大型底吹炉熔池流动状况,选定熔池气含率、熔体平均速度和湍动能作为大型氧气底吹熔池状态评价指标,研究了渣层厚度、喷吹流量、氧枪夹角对熔池流动的影响。结果表明,在渣层厚度65~70 cm、喷吹流量控制在0.60~0.65 kg/s、氧枪夹角达到30°~40°条件下,熔池搅拌情况较好。     

转炉预直炼法脱磷期亚音速顶吹的物理模拟

在1∶6物理模型上,通过水模型实验,对梅钢复吹转炉亚音速喷吹条件下的熔池搅拌情况进行了研究。结果表明,亚音速喷吹条件下的熔池均混时间明显长于超音速的。在亚音速喷吹条件下降低枪位、增加顶底吹气体流量可降低均混时间;A2底吹为本实验最佳布置方式,A6为适合预直炼的布置方式。     

浸入式水平喷吹复合粉剂在熔池中偏析的研究

通过浸入式喷吹混合粉剂颗粒进入金属熔池后的受力分析，建立了描述浸入式水平喷吹复合粉剂在熔池中运动轨迹的表达式，在此基础上讨论了引起复合粉剂偏析的原因以及解决偏析的对策，最后针对石灰、烧结矿两种粉剂进行了计算。     

基于 CFD的喷吹气流对底吹炉熔池的搅拌作用

利用Fluent软件,以规格为Ф4.4×16.5m的底吹熔炼炉为研究对象建立数学模型,选择VOF两相流模型对其氧枪吹氧过程和气液两相流在熔池中的相互作用进行数值模拟计算,结果表明：7°氧枪比22°氧枪在熔池内形成旋流的对称性和完整性好,但搅拌作用较差,死区范围较大;底吹流量在10～50m3／h范围内,随着底吹流量增加,射流流股变得连续和集中,气体对熔池内液相搅拌作用增强,液面波动变大。     

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。     

CAS喷粉精炼熔池混合行为的水模型试验

通过1:4水模型装置模拟150 t CAS钢包精炼过程熔池内流场特征和渣面裸露情况,以确定最佳的喷吹位置和研究喷吹参数对熔池均混时间的影响。结果表明,喷吹气量和底吹流量越大,喷枪插入越深,浸渍罩插入越浅,则均混时间越短;底吹位置离钢包中心越近,均混效果越差。分析得出,150 t CAS钢包增加喷粉后,最佳底吹位置为离钢包中心0.35R(R为钢包下口半径)处。     

炉外精炼用粉剂喷吹罐及其设计分析

引言喷射冶金技术,最初主要用于高炉喷吹煤粉和转炉喷吹石灰粉,七十年代末扩大到铁水和钢水的炉外处理,八十年代初,在出现转炉复吹炼钢方法后,又开始用于喷吹石灰石粉作为新气源来搅拌熔池和喷吹煤粉来补充热源。     

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。     

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     

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。     

氧气转炉熔池流体力学模拟方法的探讨

从氧流与熔池作用流体力学过程的实际情况出发,用因次分析的方法导出两个无因次数作为相似准则。在此基础上研究了以水模拟钢液,以压缩空气模拟氧气的普通冷模型中有关参数的确定方法,并在实验室内对15吨氧气顶吹转炉和10吨氧气底吹转炉中氧流对熔池的穿透情况、熔池的可吹性进行了模拟测定,结果证明此种模拟方法与实际情况比较接近。     

复吹转炉底吹氧气和石灰粉水模拟

 为了考察复吹转炉底吹氧气和石灰粉过程中的熔池特性,建立复吹转炉底吹喷石灰粉的水模型,用水模拟铁水,用空心玻璃微珠模拟石灰粉。利用图像处理法研究了底吹氧气和石灰粉时粉剂分布情况及熔池搅拌情况。采用熔池电导率法考察了相同条件下底吹喷粉与不喷粉时的混匀时间。研究结果表明,喷粉能够促进熔池搅拌,且粉剂扩散速度随底吹载气流量增大而增大;未喷粉时,混匀时间随载气流量增大而减小;在相同底吹载气流量条件下,喷粉时熔池的混匀时间明显低于未喷粉时的混匀时间,且在试验范围内,混匀时间在底吹载气流量为2 m3/h(标准态)时出现极小值。     

复吹熔池混合条件的模拟研究

在复吹炼钢条件下,研究了从炉顶和炉底同时向熔池喷入气体时,熔池的混合程度及其对传质的影响。传质过程的速率常数是用来表示熔池的混合程度及其与气体引起的搅拌能有着较好的伴随关系。这表明在混合吹炼过程中,熔池的混合程度可以单独地由顶部和底部气体喷吹参数来控制。     

脱磷站铁水喷吹工艺优化研究

通过铁水包喷吹脱磷工艺水模拟实验,对不同工艺条件下熔池混匀时间及液面喷溅进行实测,研究了脱磷剂加入速度、铁水装入量、氧枪枪位、喷粉枪枪位、氧气流量、氮气流量对熔池流场的影响规律,并结合工业试验,针对实际生产工艺,得出了最佳的铁水包喷吹脱磷工艺参数范围,指导现场操作.     

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.     

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。