VOD精炼过程的水模型实验

通过相当于太钢75 t椭圆形钢包容量1/9的水模型,采用N2模拟底吹氩和顶吹氧试验,研究了VOD底吹位置和吹气量对钢液混匀时间的影响。试验结果表明,模型合理吹气量为1.1~1.3 m³/h,相当于75t钢水VOD处理的吹气量350~460 L/min;单底吹砖位置越靠近钢包中心,混匀时间越短;用双底吹砖或三底吹砖吹气时,混匀时间明显缩短,但存在最佳底砖分布位置。顶底复吹时,为取得较好的效果,亦存在顶吹-底吹气量的最佳配合及相应的有利位置。     

单嘴精炼炉真空处理过程气泡行为及冶金效果研究

根据相似理论,以钢厂80 t单嘴精炼炉1:4的水模型模拟了单嘴精炼炉内气泡行为,分析了吹气流量(2～10 L/min)、吹气塞直径(15～30 mm)对气泡行为、混匀时间的影响。水模拟结果表明,随吹气流量增加,混匀时间减少,但吹气流量≥6 L/min,混匀时间没有显著变化;在相同吹气量下,吹气塞直径增加,混匀时间减少。实验研究基础上,在80 t单嘴精炼炉上进行了超低碳钢的生产试验,结果表明单嘴精炼炉在18 min脱碳时间内,钢中碳含量可降到10×10^-6;脱硫剂消耗4 kg/t的情况下,成品钢中S含量为(20～30)×10^-6,脱硫率平均达49%;吹氩强度平均为4 L/(t·min),是相同吨位RH的25%。     

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。     

钢包双孔对称交替底吹气混匀行为的物理模拟

混匀是衡量钢包底吹氩精炼冶金效果的重要指标,优化底吹氩工艺来促进混匀是钢包精炼研究的核心内容。首次提出采用双孔对称交替底吹气的方式来增强搅拌、促进混匀,采用几何相似比为1∶4的水模型,模拟现场吹气量为300L/min,对150t钢包交替吹气位置0.1R~0.5R、交替吹气时间0~15s进行研究。结果表明,随着交替吹气时间的增加,混匀时间先增加后减少;随着底吹气孔与钢包中心距离的增大,混匀时间先减少后增加;底吹气孔与钢包中心的距离为0.3R时,混匀时间最短;交替时间为15s时,混匀时间最短,比不交替吹气缩短5.5%。     

插入浸渍圆筒底吹氩钢包内钢液搅拌行为的水模型研究

以150 t钢包为原型,采用几何相似比1:7的水模型,研究插入钢包的浸渍圆筒直径(50~130 mm) , 插入深度(30~150 mm)和底吹气体流量(0.03~0.48 m³/h)对钢液混匀时间和液面振幅的影响。结果表明,随浸渍圆筒直径和插入深度的增加,液面振幅减小;随底吹气量增加,液面振幅增大;不插入浸渍圆筒时不发生卷渣的临界底吹气量为0.09 m~³/h,混匀时间为10 s;插入直径130 mm、深度90 mm的浸渍圆筒时,不发生卷渣的临界底吹气量为0.30 m³/h,最短混匀时间为4 s。实验数据回归分析得出150 t钢包内钢液均混时间-t’与底吹气量-Q’、浸渍圆筒直径-d’和插入深度h’的关系为t’=2.69+0.017 9 d’+0.011 2h’-0.425 Q’。     

100t DC EAF-LF-VD-CC流程硫易切削钢SAE1144的生产实践

中碳硫系易切削钢SAE1144（/%:0.42~0.47C,0.15~0.30Si,1.45~1.65Mn,0.24~0.30S,≤0.025P）采用100t DC EAF-LF-VD-280 mm×320 mm坯连铸工艺流程生产。通过控制出钢钢包温度≥1000℃,出钢时加入200 kg硅铁,钢包底吹氩搅拌;LF采用专用精炼渣系（/%:45~55CaO,15~25Al₂O₃,15~25SiO₂）,喂硫线,≥15 min VD处理后控制钢水过热度20~35℃,二冷比水量0.18 L/kg,拉速0.45~0.55 m/min等工艺措施,可稳定控制钢水硫含量和钢水的可浇性,铸坯中心疏松和缩孔级别≤1.5;[O]为14×10^-6~15×10^-6,[H]1.3×10^-6~1.5×10^-6,非金属夹杂物满足质量要求。     

功率超声作用下钢包内流场特性的模拟

以120 t钢包为研究对象,对功率超声作用下钢包内的流场进行数值模拟,研究了功率超声对流场特性的影响.结果表明：功率超声能够显著增加钢包内钢液的速度,作用范围主要集中于探头周围区域;与传统吹氩搅拌相比,功率超声作用可大幅度缩短均混时间.同时,在功率超声一个周期τ(4.17×10^-5 s)的不同阶段,功率超声强度和钢液流速均呈现周期性变化,τ阶段作用范围最大.当超声波的功率为800 W时,平均速度与峰值速度最大值分别为2.49×10^-5 m/s和2.40×10^-3 m/s,显著作用区域为钢液总体积的1/10,均混时间由底吹氩200 L/min流量条件(标准态)下的108 s降低至65 s.当功率为800～2 000 W时,超声波对流场的影响主要体现在流速及均混时间方面,随着超声波功率的增加,流场流速增加,均混时间缩短.2 000 W功率条件下的平均速度与峰值速度分别为2.77×10^-5 m/s和1.60×10^-3 m/s,均混时间为32 s.     

300 t转炉IF钢低枪位低终点氧冶炼工艺实践

在脱磷理论分析基础上,采用低枪位冶炼和低终点氧出钢,增大出钢口直径和降低终点温度,并优化底吹工艺降低碳氧积,取得了较好的脱磷效果。生产应用结果表明:采用增大出钢口和优化底吹工艺后,300t转炉出钢时间缩短至5.1 min,缩短了1.9 min;IF钢终点温度降低至1 670.6℃,降低了17.4℃;碳氧积降低至13.3,降低了8.9;终点氧降低至422.5×10^-6。在铁水磷升高0.010%,枪位降低30 cm,终点氧降低153.3×10^-6的条件下,工艺优化后的平均终点磷含量为0.012 4%,能够满足转炉冶炼IF钢对脱磷效果的要求。     

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0.4R-0.6R,气体流量为500~700 L/min时,混匀时间由大到小的双孔角度为双孔135°＞双孔90°≥双孔120°;相同吹气量条件下单孔透气砖布置比双孔透气砖引起的钢渣卷入深度更大,深度差距基本为20~70 mm,而引起的渣眼面积大小则为双孔大于单孔。综合考虑混匀时间和钢渣覆盖情况,最优的透气砖布置和工况参数为双孔120°-0.4R-0.6R、气体流量500~600 L/min。     

200 t LD-LBAr-CC流程生产低碳铝镇静钢的洁净度

钢厂试验的低碳铝镇静钢(/%:0.036～0.037C、0.009Si、0.173～0.176Mn、0.012～0.013P、0.005～0.006S)生产流程为200 t LD转炉-钢包吹Ar精炼(LBAr)-230 mm×1 300 mm板坯连铸工艺。通过LD转炉挡渣出钢,并加入Mn-Fe、铝丸进行预脱氧和合金化3 min,钢水T[O]和[N]分别为91.8×10^-6和19.4×10^-6,在氩站经10～12 min 25～45 m³/h流量吹氩和3～5 min 15～25 m³/h的软吹氩后,T[O]降至42.3×10^-6,[N]为22.0×10^-6,中间包和铸坯T[O]分别为38.3×10^-6和28.9×10^-6,[N]分别为23.6×10^-6和26.5×10^-6。该流程生产的铸坯满足T[O]≤30×10^-6的内控要求。经氩站精炼后,显微夹杂物去除率为30.0%,而大型夹杂物去除率达58.7%;显微夹杂物主要为脱氧产物Al₂O₃;大型夹杂物主要为SiO₂、Al₂O₃、SiO₂-Al₂O₃、CaO-SiO₂-Al₂O₃。     

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...     

150 t钢包炉(LF)精炼过程控制钢水增氮的工艺实践

兴澄特钢生产碳素结构钢和船板用钢的生产流程为150 t BOF-LF-RH-200~250 mm板CC工艺。统计分析了精炼过程造渣埋弧操作、送电制度、LF加热时间、钢包底吹氩等工艺因素对钢水增氮的影响。通过控制除尘吸风管道阀门开启度,保持LF内微正压操作,精炼前采用较高供电功率,后期用低供电功率,精炼前、中、后期分别采用氩气流量200,400~500,200~300 L/min,以及控制LF渣量1.2%等措施可使LF精炼过程的增氮量≤5×10^-6,不经过RH真空处理,可控制板坯氮含量≤50×10^-6。     

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。     

100 t 钢包底吹氩工艺优化的物理模拟

以钢厂100 t钢包为原型,根据相似原理建立1:4水模型,研究了双孔底吹位置(0.54~0.72R)、角度(45°~180°)和底吹流量(0.04~0.55 m~3/h)对混匀时间和钢-渣界面的影响,以确定最佳底吹工艺参数。结果表明,透气砖布置的最优位置为底吹孔距钢包底面中心0.63R,180°夹角;最大底吹气量在0.37 m³/h(原型18.0m³/h),软吹气量必须小于0.12 m³/h(原型小于6.0 m³/h),建议软吹气量≤0.04 m³/h(原型≤2.0 m³/h)。     

底吹氩钢包内夹杂物粒子上浮行为的水模实验研究

将修正伽利略准数作为对钢包内夹杂物上浮规律模拟的判据,以某厂150t底吹氩钢包为原型,建立了模型与原型尺寸比为1:4的物理模型。通过实验研究了吹气量、吹气孔与钢包中心距离、两吹气孔与钢包底中心连线的角度,对夹杂物粒子上浮去除的影响规律。实验结果表明:合理的吹气量为300 L/min;吹气孔靠近钢包中心、吹气孔与钢包中心连线角度小时,夹杂物上浮去除时间短,有利于夹杂物去除。     

300t 顶底复吹转炉氧枪枪位的水模型研究和应用

研究了300t顶底复吹转炉1:10几何相似比的水模型顶枪枪位（150~230mm）和流量（44~48m³/h）对钢液混匀时间的影响。模拟结果得出,最佳枪位为170mm,最佳流量为45m³/h。钢厂300t顶底复吹转炉应用结果表明,顶吹流量60000m³/h和底吹流量1000m³/h时,当顶枪枪位由1900mm改进为1700mm时,碳氧积平均值由原来的27.94降为23.49,提高了转炉内熔池的搅拌效果,吹炼时间由原15.8min降低至15.5min,降低了生产成本。     

130 t BOF-LF-150 mm x 150 mm CC 流程控制高碳钢SWRH82B氮含量的工艺实践

0.79%~0.86% C  SWRH82B高碳钢的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-8流150 mm×150 mm坯连铸工艺。通过转炉吹炼时采用较高泡沫渣高度,终点枪位较其他钢种高100~150 mm,转炉全程底吹氩0.02~0.05 m³/（t·min）,圆流出钢,LF精炼时快速成渣,合适的吹氩量20~30 m³/h,连铸全程保护等工艺措施,有效控制钢中氮含量,205炉氮含量分析表明,钢中氮含量为13.7×10^-6~37.4×10^-6,平均氮含量为23.3×10^-6     

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。