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。     

超级双相不锈钢生产工艺实践

超级双相不锈钢S32760生产工艺流程为20tEAF→AOD→LF→30cm模铸。由于S32760成分设计中高铬、低磷、低硫、超低碳这一特点,冶炼后期钢水过氧化程度严重。为改善钢水洁净度、降低钢中氧质量分数,通过采取合理的脱氧造渣工艺,采用Al-Si-Ca复合脱氧,使钢中气体、夹杂物得到了有效控制,改善了钢水洁净度,成品钢中硫质量分数控制在0.002%以下,氧质量分数控制在0.004%以下。     

钢包底吹氩一些问题的分析

本文就钢包底吹氩的供气元件类型、供气强度和供气元件安装的位置等因素对吹氩处理效果的影响,从理论和实践方面进行分析和比较,认为钢包底侧吹氩冶金效果最好。     

70吨钢包吹氩的实践与效果

通过钢包吹氩试验及生产数据的统计分析,肯定了底吹效果优于顶吹。但是底吹的吹成率低,尚需改进。     

50t钢包吹氩行为的物理模拟与优化

以50t钢包为原型,采用水模拟的方法研究吹气位置、吹气量对钢水混匀时间和卷渣情况的影响,从而得出最佳工艺参数:喷嘴布置方式为180°对称分布,喷嘴与中心间距为0.5～0.66R之间,吹气量控制在150～200L/min。     

用渣钢铁生产大断面铸钢锭的钢水净化

用渣钢铁冶炼生产合格铸钢锭可以充分合理应用金属资源,其关键问题是降低钢水中的非金属夹杂物数量。在用EBT+LF+模铸工艺的生产条件下,对精炼渣成分、预脱氧和吹氩精炼制度进行了试验和分析。结果表明:应用合适碱度和渣量的CaO-SiO2-Al2O3-MgO渣系造渣,然后在每吨钢中加入1.2 kg硅铝钙钡进行预脱氧,并在精炼的不同阶段配合不同流量和时间的吹氩处理后,可使钢水中T[O]的质量分数降低至40×10-6以下,夹杂物特别是大颗粒夹杂物(D≥50~80μm)数量减少50%以上,使钢锭的铸造合格率从85.7%提高到100%。     

钢包底吹氩性能优化水模型试验

利用水模型模拟了本钢炼钢厂精炼过程的吹氩工艺,研究了优化吹氩孔布置方案对钢液混合效果的影响,以及吹气量大小对混匀时间以及夹杂物的影响。结果表明:在电极圆以外区域可以找到比现行吹氩位置混匀效果更优的双气孔吹氩孔布置方案,混匀时间明显缩短;当吹气孔位于钢包底部1/2R半径上时,两个气孔夹角为30°吹气效果最优;当吹气孔位于钢包底部2/3R半径上时,气孔夹角为150°吹气效果最优;在条件相同的情况下,位于1/2R圆上的双透气砖组合的混匀效果整体上优于位于2/3R圆上的双透气砖组合;钢包底吹氩时的透气量大小要适中,气量过大时对提高溶液混合效果贡献不大,且气量过大会产生明显的卷渣现象。     

中间包底吹氩水模型试验及冶金效果

通过水模型试验和工业试验,研究了中间包底吹氩参数对中间包流场的影响。水模型试验结果表明:中间包底吹气可以改善中间包流场,较佳的吹气参数是透气砖距离冲击区765 mm,吹气量在0.06~0.10 m3/h。工业试验结果表明:中间包采用底吹氩后,T[O]降低了26.67%;大型夹杂物总含量由0.430 mg/kg降至0.079 mg/kg,降低了81.82%。     

浇注钢包环出钢口多孔透气塞吹氩去夹杂行为数值模拟

针对浇注钢包环出钢口多孔透气塞吹氩去夹杂工艺,以国内某钢厂130 t钢包为研究对象,建立VOF-DPM耦合数学模型,考察了浇注吹氩条件下钢液流场的发展过程以及余钢高度、吹氩流量、透气塞堵塞个数对钢包浇注过程夹杂物去除的影响规律。结果表明,浇注初期,随吹氩时间增加,气液两相区逐渐增大,钢包水口上方的2个循环流逐渐变大,当吹氩时间为12 s时,钢包内形成稳定的气液两相流;随余钢高度的降低,夹杂物的去除率逐渐增加,但当余钢高度从500 mm降至250 mm范围内时,夹杂物去除率增幅变缓;随吹氩流量的增加,夹杂物去除率存在2个局部最优点(30 L/min和60 L/min),在这2个局部最优吹氩流量前后,夹杂物的去除率均呈先增大后减小的趋势;与未堵塞相比,堵塞1个透气塞时,夹杂物的去除率相差不大,而堵塞2、3个透气塞时,夹杂物去除率下降明显。研究结果可为该工艺实际应用提供理论指导。     

Nitrogen Desorption in Molten Stainless Steel during Immersion Argon Blowing

The behavior of nitrogen desorption reaction in molten stainless steel for AISI 304 and 316 during immersion argon blowing through an immersed alumina nozzle with 3 mm in I.D. has been investigated by sampling method. Some kinetic parameters such as reaction order, rate constant and apparent activation energy of nitrogen desorption reaction for AISI 304 and 316 have been obtained. Results show that nitrogen desorption reaction from molten stainless steel for AISI 304 and 316 is the second order reaction. The rate constant at 1550 ℃ and 1580 ℃ for AISI 316 is 0.08407%-1·min-1 and 0.82370%-1·min-1, respectively. The rate constant at 1550 ℃ for AISI 304 is 0.4166%-1·min-1. The apparent activation energy Ea of nitrogen desorption reaction for AISI 316 is 2136.47 kJ/mol. This huge value of apparent activation energy verifies that the nitrogen desorption reaction has a complex and multistep reaction mechanism. The rate of nitrogen desorption reaction from molten stainless steel is mixed controlled by the desorption reaction of diatomic molecule nitrogen or of monatomic nitrogen from molten metal at the gas-metal interface and the mass transfer of nitrogen in molten metal. The rate equation of process for nitrogen desorption has been deduced.