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。     

顶底吹冶炼熔池搅拌的水力学研究

水力学模拟研究——寻找顶底吹过程的熔池混合均匀时间——混合指数τV/D被用来表达混合时间与其它因素的相关——本工作结果与不同规模工业试验的结果符合。研究中发现,熔池混合均匀时间主要和随气体输入的机械功率有关。底吹喷嘴的数目对混合均匀时间的影响不大,但喷嘴排列的位置却显得很重要。相对于整个炉底来说对称布置不利子搅拌,例如一个喷嘴的方案中,放喷嘴于炉底中心不如放在偏一边好。文中给出了有关纯顶吹、纯底吹和顶底复合吹的有关搅拌情况。     

复吹转炉渣金间传质物理模拟及应用

 将200 t复吹转炉按照1：12的比例缩小,用液体石蜡模拟炉渣、水模拟钢水、压缩空气模拟顶吹和底吹气体,在实验室建立模拟复吹转炉吹炼过程熔池渣金间传质的试验模型,在顶吹气体流量为88 m3/h条件下,通过相对集中非对称布置的4、6、8、10、12支底枪吹入不同底吹气体,用苯甲酸作为传输物质,试验测定了复吹转炉熔池渣金间的容量传质系数,考察不同底枪支数和布置以及底吹气体流量对渣金间传质速率的影响,优化复吹转炉底枪布置和底吹气体流量,以增强复吹转炉熔池的搅拌,改善熔池渣金反应动力学条件。研究结果表明,当底吹气体流量为1.14 m3/h时,在4～12支的底枪布置方案中,4、6支底枪布置方案的容量传质系数(分别为1.77×10-4、1.80×10-4 L/s)低于8、10、12支底枪布置方案的容量传质系数(分别为2.41×10-4、2.24×10-4、2.42×10-4 L/s);当底吹气体流量为0.57 m3/h时,在8～12支底枪布置方案中,10、12支底枪布置方案的容量传质系数(分别为1.68×10-4、1.69 ×10-4 L/s)明显大于8支底枪布置方案的容量传质系数(0.95 ×10-4 L/s);在底吹气体流量不小于1.14 m3/h后,8、10、12支底枪布置的容量传质系数相差不大,在2.24×10-4～2.87×10-4 L/s的范围;在气体流量小于1.14 m3/h时,随着底吹气体流量的增加,渣金间的容量传质系数增加显著,底吹气体流量大于1.14 m3/h后,容量传质系数增加变缓。将12支底枪布置方案应用到实际复吹转炉,整个炉役的平均碳氧积为0.001 96×10-4,在不同炉龄阶段,终点钢水平均碳氧积为0.001 88×10-4～0.002 04×10-4,终点钢水碳氧积小于0.002 5×10-4的炉次比例达到90.53%。     

底吹氧量及底枪配置对复吹转炉熔池混合特性的影响

为弄清13t复吹转炉的底枪配置及底吹氧量对熔池混合特性的影响,作者进行了水力模型实验。实验用的方法:一是在模型溶池一侧注入定量的饱和Nacl溶液,在另侧测定溶液电导率的变化,待电导率稳定的时间,即为溶池混匀的时间;二是用NaoH溶液模拟钢液,测定其对CO_2的吸收速度来模拟氧气与钢液的传质过程。实验结果表明,底枪安装位置,在单枪时以偏离中心的2~＃位搅拌效果较好,双抢时以相距0.4D底的1+1′位较好;液体对气体的传质通量AK与底部2~＃位的吹氧量有下列关系:AK=1.02+0.60V_g     

气体流量对底吹炼铜炉吹炼过程的影响

首先利用Fluent软件对底吹炉用的氧枪内气体流动过程进行模拟研究,分析了三种工况下进口参数与气体流量的对应关系,给现场进行流量调节提供了理论依据。然后以氧枪出口气体的流动参数作为边界条件,利用VOF模型对底吹炉渣、铜锍、粗铜、空气四相流动过程进行模拟研究。研究了不同流量下的熔体流动规律,包括熔池内的密度分布、熔池平均速度、液面波动状况以及喷溅量等。当气体流量为0.43kg/s时,熔池内的平均速度较高,混合强度大,但是也会造成液面波动和喷溅量过大的现象,严重时会导致下料口堵塞,影响正常生产过程。     

底吹钢包中钢-渣间传质的物理模拟

利用苯甲酸在水-油之间的传质模拟底吹钢包中冶金反应的传质过程,研究了渣中传质为速度限制环节时底吹流量、渣量、底吹位置对传质速度的影响.研究结果表明,传质速度随底吹流量的增加而增大,超过某一临界流量时速度增加更快,实验中苯甲酸的传质在低流量时kA∝Q0.20,在高流量时kA∝Q0.80,传质速度的突然加快是由于大量渣滴被卷入水中使渣钢接触面积变大;钢-渣间传质速度随渣量的增加而增加;中心底吹比偏心底吹传质速度更快,钢包优化底吹位置的确定应该综合考虑熔池的混匀时间和渣钢间的传质速率.     

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     

底吹转炉熔池内气泡特性的连续测定

底吹转炉熔池内气泡特性的连续测定［日］井口学等１前言近年来，钢铁冶炼不但积极地采用了气体喷吹技术，而且利用在较低温度下易处理的水、水银及伍德易熔合金等对熔池内气泡特性、流动特性以及均匀混合时间等进行了基础研究。有关吹入气体产生的气泡行为的冷模实验结果...     

铁水喷粉脱硫的数学模型

铁水喷粉脱硫 ,特别是用镁粒脱硫 ,已为越来越多的钢铁厂所采用。预测喷吹操作和粉剂特性对脱硫效率影响的动力学模型将有助于改善喷吹操作 ,并使喷吹操作达到最佳化。对于铁水喷粉脱硫 ,热力学和化学动力学条件 (脱硫剂和温度 )通常是固定的。脱硫效率主要由传质动力学 (喷吹参数和在罐内的混合程度 )决定。因经 ,有必要对传质动力学进行详细的系统的模拟研究 ,以提高粉剂的利用率和铁水的脱硫率。通过动力学分析 ,能得到一些重要的可决定脱硫率和粉剂利用率的参数。这些重要参数是粉剂进入铁水的穿透比 (ＰＲ) ,粉剂在熔池内的停留时间分…     

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。     

300 t脱磷炉渣-钢界面搅拌与传质效果模拟

 为达到良好的高效复吹效果,改善熔池搅拌情况,采用双指标（混匀时间和传质速率）研究了底吹布置方式对转炉吹炼过程中渣-钢界面搅拌与传质效果的影响。试验研究结果表明,最优布置方案为内8孔布置,此时渣-钢界面传质速率最大,混匀时间最小。大部分底吹布置的混匀时间与传质速率存在反比关系。从整体来看,内圈孔数越多,渣-钢界面传质速率越大,混匀时间越小。对于2-6分布,将底吹元件分布的内圈与外圈合并一起看,底吹元件分布得越均匀,则此布置的搅拌与传质效果越好。     

在顶底复吹转炉中底吹喷嘴布置对熔池搅拌的影响

通过测量熔池的混合时间,采用物理模型研究了底吹喷嘴布置形式对顶底复吹转炉熔池搅拌的影响。结果表明：与对称的底吹喷嘴布置形式相比,由于不对称的底吹喷嘴具有更好的熔池搅拌作用,因此不对称底吹喷嘴布置能够缩短熔池混合时间。在非对称的底吹喷嘴布局中,由于顶吹高速气流导致的熔池振荡将会恶化熔池搅拌并且延长熔池混合时间。实际生产数据表明：在非对称底吹喷嘴布置的转炉中,其冶金效果更好,平均终点氧含量减少160ppm,终点碳氧平衡值从0．0031减少到0．0025,渣中平均终点（TFe）e含量减少了2．21％,出钢锰含量增加了0．029％。     

转炉采用石灰石造渣水模拟试验研究

为研究复吹转炉采用石灰石造渣过程中的熔池特性,建立了石灰石造渣时CO2释放的水模型,用水模拟铁水,用干冰模拟石灰石.采用熔池电导率法考察了不同条件下的混匀时间.研究结果表明,顶吹气体和底吹气体是熔池搅拌的主要动力,增加供气流量能缩短熔池混匀时间;混匀时间随枪位的提高逐渐增长.通过增加顶吹气体流量及氧枪枪位,可使火点区凹...     

专利名称：熔池熔炼直接炼铅的方法及其装置

本发明一种熔池熔炼直接炼铅的方法及装置,将高铅渣熔体通过溜槽直接流入底吹熔池还原炉中还原;底吹熔池还原炉内从底部或底侧部用气体喷枪向熔体供入氧气和天然气或氧气和煤气;从底吹熔池还原炉加料口向还原炉中加入炭粒;高铅渣熔体经底吹熔池还原炉还原后产出粗铅、烟气和终渣,装置包括熔池熔炼氧化炉,熔池熔炼氧化炉的出渣口通过溜槽与底吹熔池还原炉的进渣口相连,     

顶底吹转炉钢氧位和操作条件的关系

本文就顶底吹转炉吹炼过程中(％TFe),即钢液氧位和操作条件之间关系进行定量的论述。 1.实验方法测定熔池混合时间所用的水力学模型装置如图1所示,模型内径500mm,炉底风嘴布置选用了13种方案,见图2,顶吹用的是出口张角12°四孔喷头,熔池深125mm,熔池体积22.21,顶部气体流量40.5Nm~3/h,3ml标准KCl水溶液作示踪剂,熔池混合时间测定用的是电导法;实际转炉的冶金特性是根据拉碳时取样分析钢渣成分进行评价的。     

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。     

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.     

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。     

向冶金熔池中心底吹惰性气体的两相流流场

为了适应浸入式喷嘴(风眼、多孔物)喷吹技术的发展和应用,在前人研究熔池中气体喷吹现象的基础上,采用二维两相流均流模型,对喷吹冶金熔池的两相流进行了研究。     

底吹熔池中氧气能量的分配及其影响因素

在氧气底吹转炉中,氧气进入熔池后所引起的气体和液体的流动状态,对整个吹炼过程有着极为密切的关系。例如,吹炼过程中可能出现的喷溅,炉衬的被侵蚀,元素氧化程度等,都是与上述流动状态有关的。氧气带着一定的能量经过喷嘴进入熔池,而后很快膨胀,将其能量尽可能地转成动能,并逐渐将此动能的一部分传递给熔