100 t底吹氩钢包插入浸渍管对钢液流场影响的数值模拟

以100t单孔底吹氩钢包为原型,应用三维连续性方程、动量N-S方程及湍流κ-ε双方程模拟了底吹氩过程中钢包内的钢液流动状态。利用Mixture多相流模型对单孔吹氩（0~700 L/min）过程进行数值模拟,对比分析插入直径691.05 mm,深650 mmn浸渍管前后钢包内的流动状态和钢液表面的卷渣。结果表明,无浸渍管时,临界卷渣吹气量为102 L/min,插入浸渍管后,临界卷渣吹气量增大到217 L/min。插入浸渍圆筒可以在增加吹氩量的条件下提高钢液搅拌效果,加速钢液混匀。     

钢包底吹氩过程数学物理模拟研究

以130t钢包为研究对象建立水力学模型,以电导法测定了底吹氩钢包内钢液的混匀时间,讨论钢包底吹氩工艺中透气元件不同布置方式以及不同吹气量对钢液混匀时间的影响。同时用数值模拟的方法,对钢包内流场进行计算,探讨各种情况下钢包内流场变化,提出最佳底吹气搅拌位置及吹氩制度。     

210t钢包CAS精炼混匀时间的水模型试验研究

通过水模型试验研究了国内某钢厂210t钢包CAS精炼的过程中底吹位置、底吹气量和浸渍罩插入深度对钢包内钢液混匀状况影响。通过比较和分析钢包内液体的混匀时间，分别得出底吹位置、底吹气量和浸渍罩插入深度等参数影响钢包混匀状况规律，综合考虑水模型试验过程中现象和其他因素，得出210t钢包最佳参数选择：底吹位置在（0．5～0．6）r之间，正常精炼底吹气量为500-600L／min，浸渍罩插入深度在200mm左右。     

40t钢包浇铸过程的数学模拟研究

利用CFD商业软件,对建立在正交网格上的40 t钢包浇铸过程进行了数值模拟,模拟结果得出了钢包静置和钢包浇铸的钢水流动规律.研究发现:钢包静置时,温度梯度会逐渐变大,钢液呈自上而下的循环流,流速会逐渐变小,在浇铸前可在临界吹气量下喷吹惰性气体3 min以消除温度梯度;钢包浇铸时,钢液呈自下而上的循环流,根据临界高度的模拟结果可拟合出一条直线,对实际生产中临界高度的确定具有一定的参考价值.     

65t钢包精炼工艺参数优化数值模拟

针对唐钢65 t钢包实际条件,采用Fluent软件对钢包底吹结构和工艺参数对钢液流场、弱搅拌区和混匀时间的影响进行研究,并采用冷态模拟试验进行验证,为钢包底吹结构和工艺参数优化奠定了理论和试验基础。结果表明,钢液流速较高的区域主要集中在高速流股区域和钢包上部,而弱搅拌区主要集中在钢包底部;吹氩量为100 L/min的条件下,底吹夹角180°、底吹中心距0.6R时钢包的弱搅拌区体积率最小;底吹中心距0.6R、底吹夹角180°条件下,钢液弱搅拌区体积率和混匀时间均随着底吹气体流量的增加而呈下降趋势;冷态模拟试验结果证实了混匀时间随着底吹气体流量增加而呈现降低的趋势,而且数值模拟确定的混匀时间与冷态模拟试验结果基本一致,证实了数学模拟结果的可靠性。     

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。     

RH精炼过程吹气对喷粉脱硫影响的数值模拟

为研究RH精炼过程吹气参数对喷粉脱硫的影响规律，进而提高喷粉脱硫的效率，以实际230 t RH喷粉脱硫过程为研究对象，建立三维耦合的k-ε湍流模型、流体体积(VOF)模型、离散相模型(DPM)、用户自定义标量(User Defined Scaler, UDS)以及未反应核脱硫动力学模型，讨论了浸渍管吹气流量、真空室侧吹以及钢包底吹对钢液流速以及喷粉脱硫的影响。结果表明，脱硫剂在喷入真空室后主要集中在靠近下降管一侧的真空室相交界面上，并随着钢液循环流动从下降管进入钢包，钢包中脱硫剂也趋向于在下降管一侧聚集。钢液流速以及脱硫速率随着浸渍管吹气流量的增大而增大，但吹气流量(标准状况)从1 000 L/min增大至2 000 L/min时，钢液流速以及脱硫速率增大幅度较小；继续将吹气流量从2 000 L/min增大至3 000 L/min时，钢液流速增大明显，但终点脱硫效率只增加了4.0%。真空室侧吹流量为2 000 L/min时，钢液流速和脱硫速率略微增大。在上升管对应的钢包底部进行200 L/min的底吹时，钢包内钢液流速明显增大，但脱硫速率则由于钢包内脱硫剂停留时间的减小而发生了降低。本...     

30 t钢包偏心单吹流场的数值模拟

利用连续性方程、动量方程、Navier-Stokes方程、欧拉方程和k-ε双方程,运用Fluent软件的Simple算法,气液两相区采用欧拉两相流模型进行稳态下的钢包流场计算,得到了不同喷吹量及偏心位置不同时单孔吹气时,钢包内的流场三维分布图。首先通过偏心单吹死区比例的计算和流场的变化规律,确定最优单吹方案为包底0.55R处、气量为60 NL/min,然后对最优偏心单孔进行不同吹气量的流场数值模拟计算,得出钢包纵截面的流场分布图,分析发现吹气量的增加仅让钢包内钢液流动的速度提高了,但钢液的流动形态并未改变,大约在钢包的4/5高度处形成涡心,涡流运动十分明显。     

基于fulent软件的65t钢包底吹系统模拟研究

以某厂65 t钢包实际生产工艺为研究基础,采用Fluent软件模拟分析了不同底吹结构及工艺参数对钢包卷渣、钢液湍动能及钢包壁面侵蚀率的影响规律。研究结果表明:吹氩量100 L/min为临界卷渣吹氩量,此时渣-金界面钢液速度为0.15~0.20 m/s,小于临界卷渣速度0.229 m/s,不易发生卷渣。底吹夹角180°、底吹中心矩0.6R时钢包内钢液的湍动能分布最合理。数值模拟确定的混匀时间与冷态模拟试验结果基本一致,误差均值在5%以内,证实了数学模拟结果的可靠性。     

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。     

210t转炉底吹供气参数优化模拟研究

为优化某厂210t转炉底吹供气效果,利用气-液两相流相互作用数值模拟方法,研究了底吹元件数量、布置方式和供气强度变化对熔池搅拌效果的影响.通过对8支、10支、12支底吹元件数量下的作用效果分析,得出12支底吹元件布置在0.63D(D为熔池直径)的同心圆上时,熔池内钢液流动相对较稳定,"死区"比例最低,混匀时间最短.随着...     

顶底侧吹转炉炼钢新技术开发研究

在顶底复吹转炉熔池侧壁上安装侧吹枪,形成顶底侧吹转炉。通过实验室物理模拟研究了顶底侧吹条件下转炉熔池的混匀行为;在工业试验中,对比了顶底侧吹转炉和顶底复吹转炉炼钢的冶金效果。实验室研究结果表明,顶底侧吹技术可以显著提高转炉熔池的搅拌能力,大幅度降低转炉熔池的混匀时间,存在一个临界侧吹气量,当侧吹气量大于该临界值后,熔池混匀时间变化不大。工业试验结果表明,转炉采用顶底侧吹技术,可以降低钢铁料消耗,吨钢石灰消耗可降低将近3kg,提高了转炉的脱磷能力,降低炉渣和钢水的氧化性,平均出钢碳氧积为0.0025×10-4,钢水氧化性的降低提高了合金收得率。     

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。     

氩气流量对100 t 底吹钢包内渣眼形成影响的数值模拟

通过建立的氩气底吹钢包三维非稳态三相流动数学模型以及Fluent软件和Simple算法研究了钢包精炼底吹氩过程保护渣的流动特性,并分析了喷嘴直径0.1 m时200~3500 L/min喷气量对渣眼尺寸、渣层运行的影响。结果表明,随喷气量增大渣眼增大,当氩气流量为400~2000 L/min时渣眼大小和钢包内流场分布较合理,有利于精炼;随渣层厚度增加,渣眼减小,但渣厚超过200 mm时,渣层厚度的增加对渣眼大小影响不显著。     

重钢复吹转炉熔池内的搅拌和冲刷作用的模拟研究

针对重钢顶吹转炉 (铁水装入量 85t)改造成顶底复吹转炉钢液和渣液深度及炉子结构、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。实验结果得出重钢转炉在整个役期内合理的底吹供气强度为0.06～0.11 m³/min·t;顶底复吹时 ,基本枪位下操作对熔池搅拌混匀时间最短     

100t顶底复吹转炉底吹透气砖分布对钢液流场影响的数值模拟

利用Fluent流体软件,研究钢厂100 t顶底复吹转炉底吹透气砖数量（14）和分布对钢液流场及混匀时间的影响。结果表明,底吹砖数量和布置不同时,熔池的流动形成及搅拌效果也不相同;在气体总流量（100m³/h）相同的情况下,单透气砖钢液混匀时间最长,为380 s;两块底吹砖非对称对角分布时,钢液的混匀时间最短,为204 s;其次为4块底吹砖平面对称分布结构,混匀时间为255 s。     

氧气转炉出钢脱硫-LF精炼生产超低硫钢的工艺

因210tBOF冶炼终点NVA32(%:0.12～0.18C、1.30～1.60Mn)钢中硫含量由0.005%升高至0.020%,通过BOF出钢过程加入1000kg二元合成渣CaO-CaF₂、200kg铝粒,并加入硅锰和硅铝钡合金,可使钢中硫含量降低0.007%～0.008%,脱硫率达30%。在LF精炼时,通过进一步加入合成渣800kg,600～900L/min吹氩,加热后喂600m硅钙线,30～45L/min吹氩10min,终渣碱度R=4.5～5.5,钢中硫含量进一步降低至0.001%～0.002%。     

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。     

Bath mixing behaviour in top–bottom–side blown converter

Abstract

The influence of blowing process parameters on bath stirring was investigated in a model of a top–bottom–side blown converter using physical modelling experiments. It was shown that the side blowing gas flowrate has an important influence on bath mixing time which decreases as side tuyere gas flowrate increases up to a critical flowrate and then plateaus. Bottom gas injection is favourable for bath mixing for top–bottom–side blown converters; however, top lance height, top gas flowrate and bath level have little influence.