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。     

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%.     

120t复吹转炉底吹供气优化的模拟研究

针对天津钢铁集团有限公司120t复吹转炉,通过水力学物理模拟对转炉底吹供气进行了优化研究,寻求合理的底吹供气模式并进行生产实践。结果表明：转炉底吹对转炉熔池搅拌有很大的影响,喷嘴数目增加,熔池混匀时间有减小的趋势,与喷嘴流量均分模式相比,流量直线模式和“V”型模式混匀时间都得到改善,直线模式更有利于熔池的搅拌;优化后转炉冶炼有较大幅度的改善,转炉终点命中率提高,碳氧积更稳定,达到了强化转炉冶炼的目的。     

复吹转炉底枪布置优化探讨

通过复吹转炉底枪布置优化试验研究,结果表明底枪采用合适支数,特别是采取非对称集中布置方式,更有利于加强熔池搅拌强度.三明钢厂100 t复吹转炉底枪在国内首次采用非对称集中布置方案,实践应用结果表明冶炼终点各项技术指标得到很大的改善.     

150t复吹转炉底吹布置的优化与应用

基于水模拟实验优选出的4种底吹布置方案(A1~A4)与现有底吹布置方案(O1),利用数值模拟软件FLUENT对不同布置下的转炉熔池内多相流流动进行了研究,以确定最佳底吹方案。研究结果表明,方案A1与A4的熔池搅拌效果明显优于其他方案;但由于前者的侵蚀面积更大,最终采用方案A4。工业试验表明,优化后的底吹布置方案对熔池搅拌的效果更优,改善了熔池内动力学条件,冶炼时间缩短0.9 min,终点磷含量降低0.002%。     

260吨转炉底吹性能优化的实验研究

良好的转炉底吹元件的布置方式有利于熔池搅拌,加快炉内反应进行。以某钢厂260吨复吹转炉为研究对象,基于相似原理建立底吹物理模型。通过水模型实验测得不同底吹布置在各工况下的混匀时间,考察底吹喷孔之间角度、距离及底吹流量对熔池混合效率的影响。结果表明：随着底吹流量增加,混匀时间整体出现降低趋势;随着外侧底吹孔逐渐远离炉底中心,喷孔间15°布置在0.4-0.7D时混匀时间先降低后升高,而当底吹孔间30°布置时混匀时间则持续升高。15°布置方案熔池的混合效果整体好于30°布置方案;底吹孔之间15°布置在0.6D上的A2布置方案混匀时间最短,更利于整个熔池的搅拌。     

复吹转炉底吹非均匀供气对熔池搅拌混匀的影响

摘要：为了强化转炉熔池的搅拌,在200t复吹转炉1∶12的模型进行物理模拟试验,研究了底吹非均匀供气对转炉复吹和纯底吹熔池的搅拌混匀效果;采用数学模拟的方法计算了纯底吹条件下,转炉采用底吹非均匀供气时的熔池流体流动。研究结果表明,在所研究的不同的底吹非均匀供气方案中,与底吹均匀供气方案相比,线性底吹非均匀供气方案有利于改善转炉熔池搅拌效果,最佳的底吹非均匀供气方案的混匀时间比均匀供气降低了19%～25%。复吹时底吹非均匀供气的混匀时间降低程度要比纯底吹的非均匀供气大,即复吹条件下,底吹采用非均匀供气更有利于熔池搅拌混匀。采用线性底吹非均匀供气方案时,在熔池内形成了明显的大循环非对称流动,有利于整个熔池内的对流传质,从而缩短了混匀时间。     

大中型转炉底吹模拟研究与结构优化

优化转炉底吹布置方式，对于减小熔池内死区占比，改善熔池内部流体的动力学特性具有重要意义。本文以260t转炉为对象，提出“小集团”布置形式，通过数值模拟建立底吹模型，优化“小集团”布置方案。结果表明：“小集团”形式非对称集中布置在0.4D和0.6D上，并且“小集团”夹角为15°时，转炉池具有最好的动力学特性；基于该方案的布置，底吹流量720Nm³/h时取得最佳效果，继续增加流量熔池死区比例与混匀时间减少不再明显。相关结论为大型转炉的底吹优化提供借鉴。     

底吹电弧炉熔池混合特性的模拟研究

用３０ｔ电弧炉１：７水模型测定了底吹气体流量，喷嘴孔径及孔数，喷嘴布置方式以及渣对熔池底吹搅拌混合均匀时间的影响，确定了底吹气体流量为１．０～１．５Ｎｌ／ｍｉｎ，喷嘴孔径为φ１．０～１．５ｍｍ。回归了各种下溶液均匀混合时间与气体搅拌能密度的关系。     

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。     

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。     

应用物理和数学模型优化BOF底吹喷嘴布置

试验用BOF容器采用有机玻璃制作，几何相似比为1：6，通过在容器某一点喷吹氯化钾溶液（KCl）测量混合时间，同时测量其随时间变化的溶液电导率。结果发现：当底吹喷嘴（数量8个）布置在0．4的节圆直径时（PCD），采用复吹模型（顶部及底部同时吹人气体）溶池内的混合时间最短，但是，当仅采用底部供气时，在0．5PCD条件下，熔池内的混合时间最小。为了得到最佳的底吹喷嘴布置，使其混合时间保持最短，借助于κ-ε双方程湍流模式，采用一个数学模型（因为试验不能在靠近喷嘴位置处进行）模拟熔池内的流体流动，同时用不连续相模型模拟吹入溶池中的气泡。与0．5PCD的试验观察结果相比，采用数学模型预测的溶池内部混合时间，两者结果吻合性较好。如果底吹喷嘴布置位置为0．56PCD），而不是0．5PCD时，根据数学模型预测的溶池混合时间仍然较低。     

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。     

大型转炉顶底复吹混合效果模拟

 为研究复吹参数对脱磷转炉混匀行为和脱磷效果的影响,根据相似原理,针对300 t双联脱磷转炉进行实验室的水模拟试验,研究了21种不同底吹元件数量和布置方式,顶吹强度、氧枪枪位以及底吹强度对熔池混匀效果的影响,利用数值模拟方法进行了进一步的分析比较。结果表明,采用8支底吹元件的对称集中布置方式,同时保持较大流量的底吹强度可加强对熔池的搅拌效果。通过工业试验得出,半钢平均磷质量分数由试验前的0.024 9%降低到0.017 3%,半钢脱磷率由试验前的75.3%提高到85.4%,提高了熔池整体的搅拌效率和脱磷效果。     

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。     

复吹转炉底吹非均匀供气对熔池搅拌混匀的影响

为了强化转炉熔池的搅拌,在200 t复吹转炉1∶12的模型进行物理模拟试验,研究了底吹非均匀供气对转炉复吹和纯底吹熔池的搅拌混匀效果;采用数学模拟的方法计算了纯底吹条件下,转炉采用底吹非均匀供气时的熔池流体流动。研究结果表明,在所研究的不同的底吹非均匀供气方案中,与底吹均匀供气方案相比,线性底吹非均匀供气方案有利于改善转炉熔池搅拌效果,最佳的底吹非均匀供气方案的混匀时间比均匀供气降低了19%～25%。复吹时底吹非均匀供气的混匀时间降低程度要比纯底吹的非均匀供气大,即复吹条件下,底吹采用非均匀供气更有利于熔池搅拌混匀。采用线性底吹非均匀供气方案时,在熔池内形成了明显的大循环非对称流动,有利于整个熔池内的对流传质,从而缩短了混匀时间。     

180 t转炉底吹气体与熔池相互作用的水模型实验

通过10:1水模型研究了转炉底吹流量0.55～0.75 m3/h和底吹喷嘴4孔对称、2孔对称、2孔不对称分布以及喷嘴位置d/D=0.1～0.9(d-喷嘴所在同心圆直径,D-转炉熔池直径)对熔池均混时间的影响.结果表明,d/D=0.3,底吹流量0.70 m3/h,4孔对称底吹时熔池搅拌效果最佳;2孔不对称喷吹时,最佳流量为0.60～0.70m3/h,最佳喷嘴位置d/D=0.3～0.5;2孔对称喷吹时最佳流量与喷嘴位置分别为0.65 m3/h和d/D=0.7.     

脱磷炉冶炼工艺研究与技术指标分析

阐述了脱磷炉相关工艺研究以及与常规转炉冶炼时的主要技术指标对比情况。主要工艺有少渣高效冶炼工艺、底吹系统优化,底吹深脱磷工艺、底吹可视化工艺,转炉终点静止脱碳工艺。技术指标对比分析结果显示：脱磷炉终点平均磷含量为O．014％,常规转炉终点平均磷含量为0．019％,脱磷炉脱磷效果明显;脱磷炉石灰消耗控制在41．45kg／t,常规转炉石灰消耗控制在53．27kg／t;脱磷炉终点渣中平均TFe含量为11．73％,常规转炉终点渣中平均TFe含量为14．38％,脱磷炉金属收得率高;脱磷炉平均终点钢水残锰0．102％,常规转炉平均出钢残锰0．075％,脱磷炉合金消耗少;脱磷炉平均喷溅渣量为3．93kg／t,常规转炉平均喷溅渣量为13．23kg／t,脱磷炉过程控制平稳,金属损耗少;脱磷炉冶炼钢水终点碳氧积为0．002129,常规转炉冶炼钢水终点平均碳氧积为0．002659。脱磷炉控制水平较好。     

300 t复吹转炉底吹系统优化模拟

 顶底复合吹炼转炉炼钢法是当下主流的炼钢方法,底部供气元件的种类、支数、排布方式和底吹供气强度直接影响着转炉熔池的混匀效果,合理的流场不仅可以降低生产成本,更能缩短冶炼周期,增加企业效益。基于冷态水模拟以及CFD数值模拟手段各自的研究特点,以某钢厂300 t转炉为原型,将不同底吹条件下熔池的混匀时间、死区以及弱流区体积作为评判依据,对300 t转炉的底枪排布方式、底吹供气模式(非均匀供气和均匀供气)以及底吹供气强度进行了系统研究,研究结果表明,当底枪排布位置由0.3D(D为炉底直径)到0.5D,底吹系统对炉壁处钢液的搅拌能力明显增强,但熔池内死区以及弱流区体积却会明显增加,使得整个熔池混匀时间增长;在对适宜底吹强度研究发现,当熔池底吹强度的临界值为0.28 m3/(t·min),此底吹强度下对熔池的搅拌效果最好;底吹系统对熔池的搅拌效果会随着供气模式的不同而改变,当底吹流量分配为2:1时,底吹系统对熔池的搅拌效果最佳,均匀供气模式(1:1)次之,而当分配比为3:1和4:1时,由于熔池的大流量侧供气强度相对较大,会极大影响底吹系统对熔池的搅拌效果。     

130 t钢包底吹氩喷嘴布置模式优化的水模型试验

通过建立的130t钢包水力学模型，用电导法测定了单喷嘴、双喷嘴垂直分布和对称分布时不同供气量下钢水混匀时间。结果表明，双喷嘴喷吹的混匀时间较单喷嘴的混匀时间短，搅拌效果优于单喷嘴。单喷嘴底吹氩，喷嘴距钢包底部中心0．55R（钢包底半径）时混匀时间最短；双喷嘴间距由0．40R增至0．70R时混匀时间明显减少。