优化过程枪位控制减少复吹转炉炼钢喷溅

喷溅是转炉炼钢过程中常见的危害现象,主要分为金属喷溅、泡沫渣喷溅、爆发性喷溅,控制喷溅的关键就是控制枪位,所以合理的枪位在整个吹炼过程中尤为重要。根据莱钢特钢事业部90t复吹转炉实际生产情况,分别从吹炼前期、中期和后期喷溅进行原因研究分析,主要通过优化过程枪位控制的应用措施,使渣中聚集适当的（FeO）含量,有效减少了喷溅。并总结出优化后的大致枪位图,可供生产者参考借鉴。     

超音速射流冲击260 t转炉熔池界面行为研究

建立了260t转炉吹炼过程中的可压缩、非等温三维VOF 模型。研究了多孔超音速射流与转炉熔池作用过程特征,阐明了射流与熔融钢水界面接触的轮廓变化。揭示了钢液喷溅机制,定量分析了冲击坑形态大小。结果表明,吹炼过程具有瞬时性,随着吹炼进行,气液界面逐渐失稳并发生喷溅,喷溅会以大块金属带和液滴两种形式共存。在2.2 m枪位53000 m³/h的工况下,进行吹炼时形成的底部死区面积约为熔池底部面积的12%~15%,冲击坑直径占比熔池直径的55%左右,冲击坑深度占比熔池深度的30%左右。工业生产实践表明,过程枪位2.2 m,吹气量53000 m³/h,吹氧15.2 min,氧耗47.7 m3/t,脱磷率83.1%,钢铁料消耗降至1115 kg/t。     

长寿复吹转炉工艺技术开发

介绍了长寿复吹转炉在武钢二炼钢80t转炉上应用的基本工艺和冶金效果。通过溅渣，控制底吹喷嘴表面生长炉渣－金属蘑菇头的内部结构、生长高度和供气面积，不仅可保证良好的底部供气功能，而且有效地保护底吹喷嘴不受熔蚀，形成永久性蘑菇头。使底吹喷嘴的一次寿命与溅渣后转炉炉龄同步，并创造了22766炉的世界复吹转炉炉龄纪录。复吹比100％，始终保持良好的复吹冶金效果。     

大型转炉多孔喷头射流与熔池作用的水模研究

利用1／10有机玻璃模型,根据相似原理,研究了宝钢300t转炉多孔喷头射流与熔池的作用。测定了不同吹炼条件(氧气流量、枪位高度、喷头孔数、炉容比)下的熔池混匀时间、喷溅量、穿透深度与渣钢之间的乳化率。测定结果表明,氧气流量、炉容比对喷溅量影响较大;氧气流量、枪位高度对穿透深度有重要影响。渣钢间的乳化要求有适当的枪位高度。6孔交错布置喷头有较好的吹炼性能。     

Splashing mechanism in combined blowing

Abstract

In combined BOF blowing, lance parameters and the combination of bottom or side wall tuyeres have an influence on splashing behaviour. The aim of this study was to clarify the interaction of the lance jet cavity with the bottom blowing plume and the side wall blowing jet and to determine its effects on splashing. According to the water model tests, three basic axioms existed in the combined blowing. First, when the bottom tuyere (or side wall tuyere) was located exactly beneath the lance jet, the lowered cavity turned the direction of splashes to lower trajectories. Second, the total amount of splashing was constant and the splashing peak was generated on the wall above the bottom plume. Third, both the plume and the side wall jet formed a so called protected zone beyond it. The model experiments showed clearly that the combination of bottom tuyeres and interaction of cavities and plumes play a very important role in splash generation in real converters.     

260t顶底复吹转炉喷溅特征的水模型研究和应用

以260 t转炉为对象,通过几何相似比1∶7水模型研究了供气流量和枪位对炉口、耳轴以及炉壁喷溅量的影响.结果 表明:喷溅量的多少与冲击坑的大小存在直接关系,冲击坑越大越深,则喷溅量越大;炉口喷溅量、耳轴喷溅量以及炉壁喷溅量均与吹气流量密切相关,并且随流量的增大呈指数增长;三类喷溅量随枪位升高先增大后减小,在枪位H=40...     

Physical and mathematical models of gas‐liquid fluid dynamics in LD converters

Fluid dynamics of gas‐liquid interactions in a LD converter to refine steel was physically and mathematically simulated. Using a water model three cases of gas supply were considered, top blowing, bottom injection and combined process top blowing‐bottom injection. Mixing time in top blowing increases with bath height and the distance between the lance of the gaseous jet and the bath surface. The jet penetration was found to be dependent on the modified Froude number. The unstable and unsteady behaviour of the bath topography, as affected by the gaseous jet, was well simulated through a multiphase momentum transfer model. In top blowing, three zones of liquid splashing were found, penetration with low splash, heavy splash and dimpling with low splash intensity. These zones depend on the gas flow rate and the distance from the lance to the bath surface. During bottom injection mixing times decrease with the number of tuyères, increases of bath height and gas flow rate. In a combined process mixing time decreases considerably due to the recirculating flow formed by the action of the top jet and the submerged jets. When a submerged jet is located just below the top jet the mixing time does not decrease as compared with the separated processes either top blowing or bottom stirring.     

300t转炉水力模型实验研究

以1:13水力学模型模拟研究300 t转炉冶炼时,氧枪供氧量、枪位等工艺因素对转炉熔池的搅拌、喷溅、穿透深度的影响。水模型实验结果表明:当弗鲁德准数控制在113．1,枪位在0．167 m (相当于300 t转炉的枪位2．17 m)时,搅拌均匀时间短,吹炼时喷溅少;而且较浅的熔池冲击深度就可以达到良好的搅拌效果,有利于减少对炉底的冲击。     

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。     

迁钢转炉复吹的进步

介绍了迁钢转炉复吹的发展历程,并对迁钢新开发的转炉全炉役底吹稳定控制技术（SEBC）进行了介绍。采用该技术后,解决了低底吹搅拌强度下的转炉底吹效果难以稳定控制的难题,实现了转炉全炉役碳氧积稳定控制,平均碳氧积不高于0.002 0,即使在炉龄6 000炉次以后,碳氧积依旧能够保持稳定控制。以1号转炉为例,转炉复吹效果的提高和稳定带来转炉溅渣成本降低31.83%,转炉补炉料成本降低38.28%,转炉脱磷率由85%提高到87%,终渣TFe质量分数由17.29%降低到15.60%,溅渣时间缩短45 s,氧活度降低1.64×10-4。     

漩流氧枪转炉炼钢熔体的喷溅行为

 转炉冶炼过程金属熔体的喷溅对于转炉反应器的性能有重要影响。氧枪作为氧气射流的产生及控制单元,决定了转炉吹炼过程熔体的喷溅行为。通过水模型试验,研究了漩流氧枪转炉冶炼过程熔体的喷溅,考察了氧枪喷孔扭转角设计及操作参数下熔体喷溅速率和喷溅的空间分布规律,基于此,分析了漩流氧枪对转炉反应器性能的影响。结果表明,相比于传统氧枪吹炼,漩流氧枪吹炼时熔体喷溅速率降低,喷溅高度下降,喷溅在径向空间分布趋于均匀,且随着喷孔扭转角的增大,该分布规律变化更为显著,扭转角大于20°时,喷溅到炉口及炉外的熔体降为零。漩流氧枪吹炼时,喷溅速率及喷溅量在不同径向和高度位置处分布随着顶吹气量的增大而增大,受枪位的影响规律与扭转角有关。     

宣钢150t转炉长寿技术创新

分析了溅渣转炉炉衬的主要破坏机理,阐述了宣钢150 t转炉炉衬维护在应对各种形式的侵蚀时采用的创新性技术。系统地介绍了溅渣护炉技术的合理应用,炉帽部位的长寿技术,受料面长寿技术,出钢口部位的维护技术,炉底底吹元件长寿技术,综合炉衬指标的优化等关键的技术情况。为大型转炉长寿技术的发展提供了借鉴。     

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。     

LBE转炉优化吹炼工艺参数的水模实验研究

根据相似原理 ,采用水模实验方法 ,以优化LBE转炉吹炼工艺为目的 ,研究了影响熔池搅拌的各工艺参数 ,主要包括顶枪枪位、底吹位置布置方案、底吹气体流量、顶吹气体流量与混匀时间的关系     

180 t转炉聚合射流流场的水力学模型的实验研究

采用几何相似比1∶10水模型对180 t顶底复吹转炉内射流与熔池相互作用进行模拟试验,研究了在最佳枪位(150 mm)时氧气流量(38~42 m³/h)对均混时间的影响以及最佳顶枪流量(39 m³/h)下聚合射流氧枪枪位(40~150 mm)对均混时间的影响。结果表明,聚合射流氧枪对熔池的搅拌效果完全能达到顶底复吹的搅拌效果,如能在转炉冶炼工艺中应用,可取消底吹系统,简化转炉设备,提高转炉炉龄。     

Fundamental Study on Interaction between Top Blown Jet and Liquid Bath

It is important to understand the physical interaction between top‐blown oxygen jets and liquid steel in basic oxygen steelmaking furnaces (BOF). In the present study, cold model experiments and CFD simulations were carried out with single‐ and multi‐hole nozzles and the velocity profiles of jets were successfully simulated. Water model experiments were also performed to study the cavity formation and the spitting phenomena by the impinging jets. The cavity shapes and the spitting behavior were correlated to the top‐blowing conditions by considering the characteristics of multi‐hole nozzle jets.     

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%。     

转炉水力模型实验研究

进行了水力学模型实验,研究了氧枪供氧量、枪位等因素对转炉熔池的搅拌、喷溅、穿透深度的影响。研究表明:当弗鲁德准数控制在113.1,枪位在0.167m时搅拌均匀时间短,吹炼时喷溅少,而且较浅的熔池冲击深度就可以达到良好的搅拌效果,有利于减少对炉底的冲击。     

复吹转炉氧枪喷头优化研究

介绍了装入量为125t的复吹转炉的氧枪喷头参数设计、水模型实验及生产试验情况。研究结果表明：优化设计的5孔氧枪的供氧能力明显增强，且吹炼过程平稳，成渣快，喷溅少。可以满足转炉扩装后的冶炼操作。     

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。