钢包底吹氩去除钢中夹杂物的数值模拟

采用数值模拟方法,研究了某钢厂60 t钢包透气砖狭缝长度和条数及吹氩流量和时间对夹杂物去除的影响.结果表明,不同长度的狭缝都存在利于夹杂物去除的临界吹氩流量,狭缝长度从10 mm增到30 mm,临界吹氩流量由125 L/min增至225 L/min,夹杂物去除率由65%增至76%;夹杂物去除主要发生在前12 min,狭缝数为16条时,夹杂物去除率最大;其他条件一定时,吹氩量过大反而不利于夹杂物去除.工业实践表明,数学模型能很好地模拟钢中夹杂物的去除.     

板坯连铸结晶器水模型内吹气流动和夹杂物粒子去除模拟

利用数值模拟方法研究了连铸结晶器水模型内吹气作用下的流动和夹杂物粒子去除效果,分析了吹气量对结晶器内流动和夹杂物粒子去除的影响规律.研究结果表明,吹气可增加整个上回流的向上运动趋势,尤其是靠近水口附近的流动:随着吹气流量增大,自由液面波动减弱:夹杂物粒子上浮率增加,在2,4和6 L/min气流量下,夹杂物粒子去除率比无气体吹入时分别提高3.4%,5.9%和9.6%.     

吹氩板坯连铸结晶器内夹杂物去除的数值模拟

针对吹氩板坯连铸结晶器内非金属夹杂物去除问题,采用准单相模型和离散相模型描述了水-空气-夹杂模拟物体系和钢液-氩气-夹杂物体系的粒子行为和去除效率.结果表明,吹氩有利于夹杂物上浮去除,同一气量(6.0L/min)下夹杂物在拉速1.3m/min时去除率最低.同一拉速(1.2m/min)下存在临界气量9.0L/min,小于临界气量,吹氩可增加夹杂物上浮率,减小进入铸坯率;大于临界气量,夹杂物上浮率减少,进入铸坯率增大.准单相模型和离散相模型能较好地模拟夹杂物在气液两相中的运动和去除.     

吹氩宽厚板坯连铸结晶器内液面波动行为的水模型研究

基于相似理论,利用物理模拟研究了吹氩条件下宽厚板坯结晶器内的液面波动行为,考察了吹气量、水口侧孔倾角及水口浸入深度对结晶器内液面波动行为的影响.结果表明,结晶器吹氩后,各气量下液面平均波高均增加了1.2倍以上;结晶器内液面平均波高随吹气量的增加先增大后减小;随水口侧孔倾角及浸入深度的增大,液面平均波高均先减小后增大.从实验条件下得到的控制液面波动的最佳工艺参数为4 L/min的吹气量,-15°的水口侧孔倾角,140 mm的水口浸入深度.     

RH精炼装置流场对混合、脱碳、夹杂物行为的影响

基于计算流体力学、反应热力学及动力学,对RH气液流场、脱碳及夹杂物碰撞长大进行了数值模拟. 结果表明,在提升气量为400 NL/min条件下,气泡在上升管存在贴壁效应;1000 NL/min下,侧吹气体可形成吹透现象;RH脱碳处理中,0~3 s的脱碳速率为45~70 mol/s,3~500 s时降低到5 mol/s,500 s后脱碳速率进一步降低;经过14 min处理后夹杂物质量浓度可降低到5′10-5以下;数值模拟结果与实验测量结果符合良好,说明数值模拟方法可完全用于RH真空精炼过程中关键工艺参数的预测.     

钢包底吹氩砖的断裂机制及整改措施

钢包底吹氩是保证钢水稳定浇注的重要控制环节,它直接影响着生产的正常运行及铸坯的内部质量。其主要作用是均匀钢水成分及温度,促使夹杂物上浮,保证内部质量合格率。济钢集团有限公司宽厚板厂近期钢包底吹效果差,主要表现为砖体不透气或在其他位置透气,即砖体断裂,现已影响到生产的顺利进行。因此,探讨分析钢水底吹氩砖断裂的机制,并制定整改措施,具有十分重要的意义。0*1钢包的工艺条件及吹氩工艺     

氧气射流作用下的电弧炉熔池两相流数值模拟

建立了单氧枪供氧强度为3000 m3/h时炉壁氧气射流冲击电弧炉熔池的三维两相流数值模型. 流体动力学数值模拟结果表明,在超音速射流作用下,熔池中形成的涡流促进了钢液循环流动,涡流中心位置处于液面下0.3 m、距熔池中心1.6 m处,位于氧枪轴线上、涡流中心以下的钢液流的速度呈分段线性分布. 竖直方向每降低1 cm,熔池中下部的钢液速度降低0.0015~0.002 m/s,靠近炉底的钢液速度降低0.006~0.007 m/s. 熔池表层钢液直接受射流的冲击作用,在喷吹初期钢液速度即可达0.1~0.5 m/s,之后基本不变;熔池中下部和偏心炉底区钢液速度最低,速度随喷吹时间增加而增加.     

鱼雷罐中铁水预处理喷粉脱锰的动力学模型

基于耦联反应模型,建立了在鱼雷罐中,采用氧化性渣并考虑粉剂穿透比、停留时间和熔池均混时间对脱锰影响的铁水预处理喷粉脱锰动力学模型,并对其做了验证. 模拟实际生产条件的模型计算结果表明,将含58.5%FeO、碱度为0.85的粉剂以400 kg/min的加料速率与10 Nm3/min的O2载气喷入1623 K的250 t铁水中,处理2~3 min后,铁液中硅很快降到最低水平. 当硅含量降低到小于0.3%时,脱锰速率逐渐增大;当处理6~7 min时,熔池中锰含量降低到小于0.1%,达到最低水平,可满足低锰钢对锰含量的要求. 在相同计算条件下,脱硅速率大于脱锰速率;喷吹处理过程中存在一定程度的脱碳,但铁水中磷含量基本不变. 在保证粉剂全部成渣,与铁液充分接触且参与反应的条件下,减小粉剂颗粒粒径到25 mm,增加喷枪插入深度到1.6 m,增大粉剂喷吹速度到400 kg/min,适当提高渣中的FeO含量和降低铁水中的硅含量均有利于提高脱锰速率.     

60 t钢包浇注过程中汇流旋涡形成机理

依据相似原理,通过水模拟实验,对某钢厂60 t钢包浇注过程中钢水旋涡产生及卷渣过程进行研究,考察了初始液面高度、水口直径、水口偏心率和渣层对产生旋涡临界高度的影响. 结果表明,产生旋涡的临界高度随水口直径增大而增大,随水口偏心率增大而减小,初始液面高度对产生旋涡的临界高度影响不大,渣层在一定程度上可抑制旋涡的产生和发展,但其厚度对旋涡没有明显影响. 得到了钢包浇注过程中产生旋涡的临界高度h与钢包浇注水口直径d及水口偏心率e之间的关系式h=65.276+1.427d-76.778e.     

不同管口浸没方式下气泡生成行为特性

对三种管口浸没方式下气泡生成行为过程进行可视化实验和三维数值模拟。对比分析了管口浸没方式、管口直径、气体流量等因素对气泡生成形态、气泡脱离直径、气泡膨胀脱离时间以及气液流场速度的影响。实验与数值模拟取得较为一致的结果。研究发现,气泡生成过程可分为单气泡生成和双气泡生成聚并两种模式,两者之间存在明显的气泡脱离形态转折点;三种管口浸没方式下,气泡脱离直径均随着管径和气体流量的增大而增大;气泡膨胀脱离时间随管径的增大而增加,而随气体流量的增加先急剧下降然后趋于平缓;在底吹和侧吹方式下,气泡长短轴比C值分别在0.75和1.1附近波动,其最终脱离形式均接近于球形;而顶吹方式下,C值在1.5附近波动,气泡脱离形态为椭球形。     

ANS-OB钢包底吹排渣能力水力模型研究

ANS－OB是一种新的钢水炉外处理技术．在该工艺中，下罩前底吹排渣面积的大小直接影响着钢液处理的可靠性．本文采用水模的方法对110tANS—OB银包底吹Ar排渣能力进行了研究．结果表明，不同透气砖因底吹产生不同气液两相流结构，从而使其排渣能力有所不同．排渣效果受底吹流量和渣层厚度影响很大．对于110t钢包应将熔渣厚度控制在50mm以内，底吹流量上限为35Nm3／h即可满足ANS－OB对排渣效果的要求．     

250 t钢包底吹氩卷渣和钢液裸露的模拟

针对某钢厂250 t钢包底吹氩气过程进行水模型实验和数值模拟,考察了吹气量和渣层厚度对卷渣行为和吹气量、渣层厚度及透气砖透气性能对钢液裸露面的影响,分析了卷渣形成机理. 结果表明,吹气量对卷渣形成具有决定性作用,吹气量控制在0.96 m3/h(对应实际流量69 m3/h)以下可避免卷渣;随着吹气量的增加,钢液裸露面积逐渐增大,当吹气量达到0.70 m3/h时,钢液裸露面积百分比约达14%,继续增大吹气量,其增加幅度变缓;随着渣层厚度的增加,临界卷渣吹气量和钢液裸露面积逐渐减小,以37 mm(对应实际渣厚150 mm)厚渣层覆盖,可有效防止钢液二次氧化;透气砖堵塞对钢液裸露面积影响较大,顶部钢液形成两不同大小的裸露亮圈,并加重对包壁耐材的冲刷与侵蚀,降低钢的洁净度. 工艺优化后,钢包水口结瘤率降低至0.1%以下,且可降低生产成本.     

钢包底吹氩自动控制系统

介绍钢包吹氩原理及钢包底吹氩工艺和装置,采用S7-300PLC作为控制器,用模糊控制与PCM控制相结合,实现精确智能的流量控制。比较自动底吹氩装置与传统底吹氩方式的优缺点,并对自动底吹氩装置进行优化。     

底吹位置对110t ANS—OB钢包熔池混合效果影响的水力学模型研究

采用水力学模型实验法对110tANS－OB钢包中底吹位置对烙池混合效果的影响进行了研究。结果表明，在浸罩条件下，偏心底吹优于中心底吹；中小流量下，底吹位置对熔池混合效果影响较大，而在大流量下，底吹位置对其影响较小．110tANS－OB钢包混合效果良好的底吹位置为r／R＝0．30～0．59，其中r／R＝0．59处较佳．     

210 t顶底复吹转炉溅渣护炉模拟研究

对某厂210 t顶底复吹转炉进行了溅渣护炉水模型实验,测定了炉衬不同部位的溅渣量,考察了操作参数对溅渣效果的影响,得到最佳工艺操作参数为：顶吹流量50000 Nm3/h,枪位3680 mm,氧枪喷头倾角15°,留渣量21 t,底吹元件布置方式A1,底吹流量900 Nm3/h.     

100 t LF精炼炉底吹氩钢液混合效果模拟

以南京钢铁厂100 t圆筒形钢包炉为原型,根据相似原理建立水模拟系统,分别测定不同吹气位置和不同吹气量下钢包的搅拌效果,确定最佳参数,并与数值模拟结果比较. 结果表明,原型单双吹工艺搅拌效果都较理想,双吹工艺(透气砖位于底部0.57R处,双孔夹角为84o)效率更高,最佳底吹气量为350 L/min. 优化后钢包脱硫率提高了18.75%,钢包寿命延长了29.4%.     

单流中间包气幕挡墙物理模拟研究

通过在实验室的物理模拟,研究透气砖底吹氩技术对中间包内钢液流动和夹杂物去除行为的影响。结合中间包内的停留时间曲线(RTD曲线)、平均停留时间及死区、活塞流体积分数,研究不同位置的透气砖对钢液流动特性的影响,并与不安装透气砖进行对比。结果表明,中间包底吹入气体后,能够有效改善钢液的流动状态,延长钢液的平均停留时间,并能延长响应时间、降低死区体积。当多孔导流隔墙距离中间包上沿600mm、气幕挡墙距多孔导流隔墙500mm时位置最优,平均停留时间最长,死区体积最小。     

自整定模糊PID控制器在钢包精炼炉底吹氩控制系统中的应用

介绍安钢第一炼轧厂钢包精炼炉底吹氩流量控制系统的组成、系统模型的建立及参数设计,分析了自整定PID控制器的应用效果,并在PLC中实现模糊化和模糊推理,实现一种简单易用的自适应流量模糊PID控制系统。     

250吨转炉底吹对熔池搅拌的影响研究

采用物理模拟和数值模拟,研究了某钢厂250 t转炉底吹对熔池混匀时间、气液两相区速度、熔池低速区体积、炉底剪切力和气体能量利用率的影响。结果表明,熔池混匀时间随底吹气量增大而减少,随底吹孔数增加而减少。底吹孔数为12个时,底吹气量由15 L/min增至50 L/min,熔池混匀时间降低54.8%。底吹气量不变(50 L/min),底吹孔数由12个减至3个时,混匀时间增加52.9%。底吹枪数量减少,搅拌区域减小,熔池中“死区”和“低速区”体积比分别增加4.89%和28.9%。底吹枪减至3个时,单个底枪气量增大,气液两相区最大速度由0.34 m/s增至0.64 m/s,底吹孔处炉底所受剪切力增大52%,对炉底耐材寿命不利。从数值模拟结果也可发现,底吹工况的变化影响气体在熔池中的利用效率。底吹总气量增大时,熔池动能增加,但气体能量利用率降低。底吹气量较小时,底吹孔数的变化对气体能量利用率影响较小。底吹气量较大(50 L/min)时,相比于12个底吹孔,6个和3个底吹孔的气体能量利用率分别下降18.4%和23.3%。