唐钢50 t复吹转炉水模型的实验研究

针对唐钢50 t复吹转炉,采用1:6.35水模型的正交试验,研究了氧枪枪型、枪位、顶吹流量和底吹流量对熔池混匀时间、穿透深度、冲击面积和喷溅量的影响。结果表明,与4孔氧枪相比,使用改进后的4孔变角氧枪可增加对熔池的冲击面积,降低穿透深度和炉口溅出量,缩短混匀时间。对于50 t复吹转炉实际枪位≤1.3 m,有利于缩短冶炼时间,提高冶炼强度;顶吹流量控制在13 000～14000 m³/h,可缩短混匀时间和减少炉口溅出量。     

300t双联复吹脱磷炉的物理模拟分析

进行了300t脱磷转炉水模型实验,研究了8支底吹元件下不同底吹布置方式、底吹流量大小、顶吹参数、废钢加入比及不同废钢单重对熔池混合效果的影响。研究得出,当底吹元件集中对称布置在炉底0.42 D圆周上,底吹供气强度达到2.94m3/h,氧枪的枪位控制在58~88mm之间时,熔池的混匀效果较好。通过熔池废钢加入的研究得出,当废钢比增加到10%时,熔池混匀时间值变化非常显著,不同单重废钢对熔池的混匀规律影响相似,在顶吹流量为30 000m3/h时,对于1.5t废钢单重,达到悬浮重量须满足底吹流量不小于4 010m3/h,研究结果可为实际操作工艺参数的优化提供参考依据。     

底枪支数和布置对复吹转炉熔池混匀的影响

在200 t复吹转炉的1∶12缩小模型进行了物理模拟试验,研究了4～12支底枪不同的布置方案对复吹转炉熔池混匀的影响。复吹条件下,在所研究的气体流量范围,4支底枪不同布置方案的混匀时间变化范围较大,混匀时间在20～49 s;6支底枪不同布置方案的混匀时间在18～42 s;而8～12支底枪不同布置方案的混匀时间在14～38 s;4,6,8,10,12支底枪的混匀时间小于27 s的底枪布置方案占对应试验总布置方案的比例分别为14%、13%、33%、44%、67%,有较多的8～12支底枪布置方案的混匀时间小于27 s,在转炉冶炼的一个炉役内可供吹炼选择的底枪布置方案较多。复吹时,当底枪支数由4支增加到8支,不同底吹方案的混匀时间平均值下降较为明显,当底枪支数由8支增加到12支,对于0.57 m~3/h的底吹气体流量,混匀时间平均值有所降低,而底吹气量为2.29 m~3/h时,混匀时间平均值变化不大。     

180 t转炉底吹和顶-底复吹射流与熔池作用的水模型研究

根据180 t转炉的实际生产情况,以修正的Froude准数为相似准数,建立几何相似比10 ： 1水模型,进 行了四孔对称单纯底吹试验,并在最佳的底吹工艺参数下(底吹最佳位置为喷嘴所在同心圆直径:转炉熔池直径= 0. 3处;最佳流量为0. 7 m³/h,均混时间18. 2 s),通过改变顶吹氧枪的气体流量和吹炼枪位进行了顶底复吹转炉射 流与熔池作用的试验。结果表明,在底吹条件下,增加顶吹工艺(最佳枪位150 mm,最佳流量39 m³/h),熔池平均 的均混时间减少了 5.6 s, 180 t转炉顶底复吹可显著提高经济效益。     

90 t 复吹转炉底吹工艺优化与应用

对三明钢厂 90 t 复吹转炉底枪布置进行物理模拟试验,结果表明,底枪沿耳轴方向非对称布置的熔池混匀时间比底枪采用对称布置要缩短28%.生产应用结果表明,底枪布置优化后复吹转炉冶炼技术指标有了很大的改善,终点钢中氧质量分数平均下降0.016%,终点碳与氧值的乘积平均下降6×10-4,锰质量分数平均提高0.029%,终渣T.Fe质量分数平均下降2.21%.     

复吹转炉顶吹枪位与非均衡底吹搅拌的水模拟

为优化120 t复吹转炉冶炼效果，通过水模型试验，模拟研究了复吹转炉底吹强度、顶枪枪位、底吹排布方式和流量分配比对渣 钢间传质效果和熔池混匀时间的影响。研究表明，在相同底吹条件下，顶枪低枪位操作时渣 钢间传质系数比高枪位操作时渣 钢间传质系数大，且随着底吹流量分配比增大，渣 钢间传质系数先增大后减小。在相同顶枪枪位操作条件下，底吹元件间隔排布时，渣 钢界面传质效果总体优于连续排布。随着底吹流量分配比增大，高枪位和低枪位混匀效果变化趋势近似相反。在高枪位下，底吹元件连续排布混匀时间总体少于底吹元件间隔排布时对应的混匀时间；在顶枪低枪位操作条件下，底吹元件连续排布混匀时间总体大于间隔排布混匀时间。通过顶枪枪位、底吹排布和流量分配比的合理匹配，较传统均衡流量底吹模式，传质系数可提高30%～125%，混匀时间可减少8.6%～51.5%。     

自旋转氧枪对熔池混匀时间影响的冷态模拟

摘要：针对传统氧枪对熔池搅拌能力有限,无法高效冶炼磷含量较高铁水的问题,设计一种新型自旋转氧枪,并建立了相应的冷态模拟系统,对比研究了自旋转氧枪与传统氧枪对熔池混匀时间的影响规律。结果表明,随着顶吹、底吹流量的提高以及枪位的下降,熔池混匀时间均缩短;自旋转氧枪对熔池的搅拌效果明显优于传统氧枪,熔池流场更加均匀;转速分别为0、3.14～5.23、7.33～9.42、11.51～13.61rad/s时,混匀时间分别降低12.0%、23.8%、24.4%、8.1%;能量密度的变化对混匀时间的影响小于传统氧枪。     

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CO_2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,可使火点区凹坑面积增大,而增加底吹气体则起到相反的作用。石灰石加入熔池后释放CO_2气体,向熔池中加入适量的石灰石,能降低熔池的混匀时间。     

100 t顶底复吹转炉水力学模型研究

利用100t顶底复吹转炉进行水力学模型实验,研究纯底吹条件下不同底吹供气元件布置方案对熔池搅拌效果的影响,在此基础上,设计正交试验,分别研究复吹条件下底吹流量、顶吹流量和枪位对熔池混匀时间、冲击直径及冲击深度的影响.研究结果表明:底吹供气元件布置方案对熔池混匀效果影响很大;在顶底复吹条件下,顶吹流量对熔池混匀效果影响最大,且对于熔池冲击直径和冲击深度,顶吹流量和枪位起主要作用,底吹流量对其影响不大.     

顶底侧吹转炉炼钢新技术开发研究及初步应用

在30t顶底复吹转炉熔池炉壁增加侧吹枪组成顶底侧吹转炉,通过实验室模拟试验,测定不同吹气搅拌技术的转炉熔池的混均时间。结果发现:顶底侧吹搅拌效果最好,熔池混匀时间比原顶底复吹转炉平均降低65%,且熔池混匀时间呈现τ顶底侧吹τ顶侧吹τ纯底吹τ顶底复吹τ纯顶吹的规律。该技术首先在福建三钢(集团)公司炼钢厂的30t顶底复吹转炉熔池侧壁增加一支侧吹枪进行大生产工业试验,结果表明:顶底侧吹转炉碳氧积低,脱磷效果好,降碳快,全炉役侧吹枪可见,冶炼技术指标得到很大改善。     

150 t转炉高马赫数氧枪的开发

针对河钢唐钢一钢轧厂150 t转炉炉型特点和冶炼工艺情况,对原有氧枪喷头参数进行了优化设计。将氧枪喷头马赫数由1.97提高到2.15时,相应喷孔数、喷孔夹角、工况压力、喉口和出口直径以及扩张段长度等都做了适当调整。生产实践表明,高马赫数氧枪的使用可增加转炉供氧强度,优化转炉内动力学反应条件,使纯吹氧冶炼时间平均缩短106 s,脱磷率提高3.6%,终渣w(TFe)量降低1.7%,铁水消耗降低24 kg/t,不仅有利于转炉提高废钢比,还可提高金属收得率。     

150t提钒转炉熔池流场优化研究

通过1:6的水力学模型,对顶枪枪位、顶枪气体流量、底吹气体流量、底部供气元件的布置等影响提钒转炉混匀时间的因素进行研究和优化.确定最佳喷吹方案为:枪位183.3mm,顶吹气体流量85.6 m3/ h,底吹气体流量1.05 m3/h;最佳底枪布置方案为:8支底枪分两组布置在转炉底部直径0.4D和0.6D的两个环上,相邻4...     

大型转炉高供氧强度吹炼的水模实验

为使大型转炉的生产率达到国际先进水平,在300~350t大型氧气转炉上实现4.0~5.0m3/(t·min)的高供氧强度吹炼,设计了新的大流量氧枪喷头,并在1∶10的有机玻璃模型上进行氧射流与熔池作用的水模实验。水模实验大流量氧枪喷头的主要参数为:喷头孔数6~8个,采用双角度交错布置,喷孔倾角10°~17°,喷孔出口马赫数2.0~2.2。同时测定了枪位高度为1.8~2.6m时的熔池喷溅率、混匀时间和穿透深度。研究结果表明,大流量新喷头的喷溅量和射流对熔池的穿透深度都在转炉正常吹炼范围内,熔池混匀时间平均缩短6s,泡沫渣可将喷溅率降低50%。大流量新喷头良好的吹炼性能为大型转炉高供氧强度吹炼的氧枪喷头设计提供了可靠的数据。     

转炉熔池中废钢的运动

 根据相似原理计算了水模喷吹参数, 第一次模拟并拍照了在不同熔池搅拌能量条件下,转炉熔池中废钢运动的实际情况,使炼钢工作者对废钢在熔池中的运动有了清楚的了解。测量了废钢对熔池混匀时间和喷溅的影响,大型转炉炼钢熔池中有10%废钢,熔池混匀时间较无废钢时平均延长35.3%,铁水脱磷预处理转炉有10%废钢,熔池混匀时间平均延长62.8%。定量地研究了熔池中不同质量废钢块与悬浮能量之间的关系,为使废钢熔化有良好的动力学条件,应使熔池的搅拌能量不低于大块废钢的悬浮能量。丰富了废钢熔化的基础知识,为转炉合理地利用废钢和优化转炉吹炼工艺提供依据。     

180 t转炉超音速射流和聚合射流与炼钢熔池作用的水模型实验研究

以鞍钢180 t顶底复吹转炉为原型,设计超音速氧枪喷头进行了复吹转炉传统射流与聚合射流对熔池相互作用的水力学模型实验。超音速射流水模实验确定最佳的均混时间为12.6 s;在保持最佳顶吹气体流量的条件下,以降低枪位模拟聚合射流对熔池的相互作用。结果表明:当氧枪枪位下降到40 mm时,均混时间为11.8 s,这说明聚合射流完全可以达到传统射流对熔池的搅拌效果,可取消底吹系统,简化转炉设备和提高转炉炉龄。     

120t复吹转炉底吹布置对熔池混匀的影响

转炉底吹的布置和流量控制对转炉熔池混匀的影响至关重要，是决定碳氧反应、脱磷反应的动力学条件。为了给国内某钢厂120 t转炉的底吹供气元件布置方式提供理论依据，通过水模试验，研究了不同底吹布置方案及底吹流量对熔池搅拌均匀混合时间的影响，为确定最优底枪布置方式提供参考。结果表明，在保持其他参数一致的条件下，转炉底吹采用环形布置，底枪夹角为40°、底吹半径R=0.55D的混匀效果较好；通过比较发现，非对称布置混匀效果要优于环形对称布置。实际应用过程中，若考虑对炉龄的影响，建议选择环形对称布置方式(夹角40°、R=0.55D);若忽略对炉龄的影响，建议选择非对称布置方式。     

120 t 转炉强化冶炼技术的应用

炼钢厂新建的120 t顶底复吹转炉,通过采用TBM底吹深脱磷技术和新型6孔大流量氧枪,与80 t转炉比较,加快了熔池内钢-渣反应速度,使转炉钢-渣反应更趋于平衡,一倒脱磷率平均提高48.9%,供氧时间平均缩短3.5 min,冶炼周期平均降低5 min;转炉终点(FeO)降低2.93%;钢铁料消耗平均降低1 kg/t。     

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%。     

复吹转炉射流与钢水熔池相互作用的水模型试验

根据鞍钢180 t复吹转炉的实际生产情况,设计了超音速射流氧枪并进行水模型实验,避免了亚音速射流氧枪所带来的氧枪枪位修正问题.通过10:1水模型.保证最佳的底吹工艺参数不变(4孔对称,底吹流量0.70m3/h),改变顶吹氧枪的气体流量(38-42 m3/h)和吹炼枪位(130-210 mm)进行实验.结果表明:水模型最佳的工艺参数是枪位150 mm,流量39 m3/h.     

转炉底吹供气方式对熔池混匀效果的数值模拟

通过数值模拟的手段,以北方某钢厂300 t转炉为原型,建立了转炉底吹的三维模型。研究了在非均匀供气制度下转炉底吹氩气对转炉混匀效果的影响,优化了设计方案。结果表明,随着底吹氩气流量的增加,熔池内平均流速和平均湍动能均增加,弱流区比例减小,但死区比例降低的幅度不大。单个透气砖氩气流量为440 m3/h时,流量分配比为1∶1、2∶1、3∶1和4∶1的平均速度分别0.189、0.204、0.167和0.168 m/s,死区比例分别为17.5%、11.60%、23.53%和20.23%。流量分配比为2∶1时转炉混匀效果最好,1∶1时次之,4∶1时再次,分配比为3∶1时混匀效果最差。