90t复吹转炉水模实验研究

进行了90t复吹转炉水模实验，研究枪位、底吹流量对溶池搅拌、喷溅、冲击深度的影响。当底吹流量控制在0.45-0.75Nm^3/h，枪位在229mm时溶池混匀时间短，且吹练喷溅量少。顶底复吹条件下，较浅的溶池冲击深度就可达到良好的搅拌效果，有利于减少对炉底的冲击。采用铝粉示踪法显示了不同吹炼条件下熔池的流谱，同纯顶吹相比，顶底复吹时（4个元件底吹）炉壁面附近区域搅拌明显改善，凹坑下面区域的流体螺旋向上流动。     

底吹电弧炉水力学模型实验研究

本文在实验室条件下对１０ｔ电弧炉底吹搅拌进行了水力学模研究。研究结果表明，底吹气体搅拌可大大加快溶池混匀速度，中心底吹效果较偏心底吹好，在电弧炉中底吹搅拌特性与转炉有较大偏差。     

电炉底吹工艺的研究

本文概括了国内外电炉底吹技术发展状况，论述了此项技术的理论依据，选择了底吹的主要设备和元件，分析了研究在溶池搅拌能力、去气除夹杂和脱Ｓ、降低电耗和节省冶炼时间、均匀成分和温度等方面的致取得的冶金效果。     

底吹氧量及底枪配置对复吹转炉熔池混合特性的影响

为弄清13t复吹转炉的底枪配置及底吹氧量对熔池混合特性的影响,作者进行了水力模型实验。实验用的方法:一是在模型溶池一侧注入定量的饱和Nacl溶液,在另侧测定溶液电导率的变化,待电导率稳定的时间,即为溶池混匀的时间;二是用NaoH溶液模拟钢液,测定其对CO_2的吸收速度来模拟氧气与钢液的传质过程。实验结果表明,底枪安装位置,在单枪时以偏离中心的2~＃位搅拌效果较好,双抢时以相距0.4D底的1+1′位较好;液体对气体的传质通量AK与底部2~＃位的吹氧量有下列关系:AK=1.02+0.60V_g     

重钢转炉复吹熔池内的搅拌及冲刷作用研究

针对重钢转炉生产过程中实际结构尺寸和改造设计的特点，设计制作了复吹转炉冷态模拟模型，实验研究了流股对熔池的冲击作用效果，转炉不同炉役期熔池的搅拌混匀特性，熔体对炉壁的冲刷作用，得出了重钢转炉复吹搅拌的合理底吹供气强度。     

08Al钢转炉复吹工艺试验研究

为了提高08铝铜转炉复吹的冶金效果,进行了在吹炼后期和后搅拌期将底吹供(?)强度从0.02 Nm~3/min·t提高到0.04Nm~3/min·t的冶炼工艺试验。试验结果表明:采用这种工艺,与衡流量的全程底吹氩加后搅拌的原工艺相比,可进一步降低出钢前的铜中溶解氧含量,改善脱磷脱硫效果,提高酸溶铝的合格率。     

08Al钢转炉复吹工艺试验研究

为了提高08A1钢转炉复吹的冶金效果,进行了在吹炼后期和后搅拌期将底吹供氩强度从0.02米~3/分·吨提高到O.04米~3/分·吨的冶炼工艺试验。试验结果表明:采用这种工艺,与衡流量的全程底吹氩加后搅拌的原工艺相比,可进一步降低出钢前的钢中溶解氧含量,改善脱磷脱硫效果,提高酸溶铝含量的合格率。     

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。     

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。     

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。     

Buoyant Surface Discharges into Water Bodies. II: Jet Integral Model

The near-field region of a buoyant surface discharge into water bodies often displays significant jet-like motions in form of free jets, shoreline-attached jets, and wall jets, respectively, as classified by the CORMIX3 expert system [see Jones et al., (2007, Paper I)]. A new jet integral model CorSurf has been developed that addresses in a single formulation this entire spectrum of jet motions in both deep or shallow environments. The model employs an entrainment closure approach for the separate contributions of entrainment resulting from transverse shear, buoyant damping, advected puff motions, frontal mixing, and interfacial mixing due to lateral spreading. It also contains a quadratic law turbulent drag force mechanism. An alternative model formulation applies to the two-dimensional bottom-attached form of the jet. This formulation contains a deflecting pressure force mechanism as well as the bottom shear force. Specific criteria describe bottom attachment and detachment processes. Finally, a number of confinement effects on the jet dynamics due to shallow water and/or lateral boundaries are included. The model has been validated under a wide range of geometric and dynamic conditions using, in particular, hitherto unavailable high-resolution laboratory data.     

RH精炼底吹工艺优化的物理模拟

为了提高RH精炼效率，缩短精炼时间。以某钢厂150 t RH真空精炼装置为原型，建立相似比为1∶4的水模型，研究底吹孔个数与底吹流量的影响。结果表明，实施底吹工艺后，RH循环流量和混匀时间相较无底吹时都有明显改善。相同底吹流量情况下，单孔底吹对循环流量提升效果明显优于双孔底吹工况，如当底吹流量为90 L/min时，单孔底吹工况相较于无底吹工况循环流量增加34%，而双孔底吹工况只增加13%。底吹流量小于90 L/min时，单孔底吹和双孔底吹工况下混匀时间相差不大。底吹流量大于90 L/min时，双孔底吹工况下混匀时间反而有所增加。建议生产现场采用单孔底吹工艺，如采用双孔底吹工艺时，底吹流量应小于90 L/min。     

210 t LF精炼底吹氩过程气、渣、钢液三相流场优化的数值模拟

基于湍流模型和VOF模型,通过CFD流体工程模拟软件FLUENT6.3.26,对吹氩过程210 t钢包炉(LF)内气、渣、钢液三相流场进行了数值模拟和分析,得出底吹氩孔位(单孔中心,单孔偏心,双孔)和氩气流量(100~500 L/min)对钢液循环流动、渣眼尺寸和卷渣等行为的影响。研究显示,单孔底吹钢包的孔位不同,混合速度和渣眼尺寸不同;渣眼处易卷渣;双孔底吹比单孔底吹死区小得多;氩气流量越大渣眼越大,但渣眼尺寸大于611mm时,其尺寸变化不大;210 t钢包的双孔底吹钢包内合适的吹氩量为200~300 L/min。     

Numerical Simulation of Fluid Flow in Bath during Combined Top and Bottom Blowing VOD Refining Process of Stainless Steel

The fluid flow in a bath in combined top and bottom blowing vacuum‐oxygen decarburization (VOD) refining process of stainless steel has numerically been simulated. The three‐dimensional mathematical model used is essentially based on that proposed in our previous work for the flow in combined side and top blowing argon‐oxygen decarburization (AOD) process, but considering the influence of reduced ambient pressure. Applying it to the flow in the bath of a 120 t VOD vessel under the refining conditions, the results present that the model can fairly well simulate and estimate the flow phenomena. The flow pattern of molten steel in the bath with the combined blowing is a composite result under the common action of the jets from a three‐hole Laval top lance and gas bottom blowing streams. The jets have a leading role on it; the molten steel in the whole bath is in vigorous stirring and circulatory motion during the blowing process. The streams do not alter the basic features of the gas agitation and liquid flow, but can evidently change the local flow pattern of the liquid and increase its turbulent kinetic energy to a certain extent. The flow field and turbulent kinetic energy distribution in the combined blowing with three tuyeres are more uniform than those in the blowing with double tuyeres. Increasing properly the tuyere eccentricities is of advantage for improving the velocity and turbulent kinetic energy distributions, the stirring and mixing result in the practical VOD refining process.     

250 t钢包精炼底吹氩吹孔位置优化的水模型试验

采用几何相似比1:3水模型,对250 t钢包底吹氩位置优化进行模拟试验,用电导法测定了单孔喷吹、双孔夹角90°和180°对称喷吹在至钢包中心不同距离处(0.37~0.61 R)采用不同吹气量(5~25 m³/h)时钢水的混匀时间。试验结果表明,单孔底吹氩,吹孔距钢包底部中心0.61 R(R为钢包底部半径)时混匀时间最短;双孔喷吹对称分布的混匀时间比单孔喷吹的混匀时间短;当双孔喷嘴0.61 R对称分布时,混匀时间最短,死区最小,且双孔喷嘴间距由0.37 R增至0.61 R时混匀时间明显减小。     

120 t钢包底吹氩气物理模拟

为了优化国内某钢厂钢包的底吹位置和气体流量等工艺参数,更好地提高钢水洁净度,对120 t钢包建立1∶3水模型,模拟研究了底吹位置和气体流量对钢液混匀时间和钢渣覆盖情况的影响。结果表明,底吹位置不同时,混匀时间存在明显差异;随着气体流量增大,钢包混匀时间整体呈下降趋势,但减小幅度越来越小,吹气流量有最佳值;底吹位置为0.4R-0.6R,气体流量为500~700 L/min时,混匀时间由大到小的双孔角度为双孔135°＞双孔90°≥双孔120°;相同吹气量条件下单孔透气砖布置比双孔透气砖引起的钢渣卷入深度更大,深度差距基本为20~70 mm,而引起的渣眼面积大小则为双孔大于单孔。综合考虑混匀时间和钢渣覆盖情况,最优的透气砖布置和工况参数为双孔120°-0.4R-0.6R、气体流量500~600 L/min。     

水口出口形状对高拉速板坯连铸结晶器内流场特征的影响

采用1∶1的水力学模型研究了浸入式水口出口形状(椭圆形、矩形、方形)对结晶器自由液面特征、流股特征与流场的影响。在通钢量为3.20和4.48t/min时,结晶器液面波动与表面流速都遵循椭圆形水口矩形水口方形水口的变化规律。椭圆形水口的流股为"旋转流股",流股扩展角和倾角最大,流股分散,且在出口处流速分布均匀;方形与矩形水口流股为"平滑流股",方形水口流股的扩展角和倾角最小,流股集中在出口偏下半部分处;矩形水口流股扩展角、倾角、流股分散与均匀程度居中。综合考虑:在高拉速条件下(通钢量为4.48t/min),椭圆形水口条件下结晶器液面的平均波高为5.5mm,表面流速为0.32m/s,仍然有提高拉速的空间,且流股速度在出口处分布均匀,所以较优的水口出口形状为椭圆形。     

100t顶底复吹转炉底吹透气砖分布对钢液流场影响的数值模拟

利用Fluent流体软件,研究钢厂100 t顶底复吹转炉底吹透气砖数量（14）和分布对钢液流场及混匀时间的影响。结果表明,底吹砖数量和布置不同时,熔池的流动形成及搅拌效果也不相同;在气体总流量（100m³/h）相同的情况下,单透气砖钢液混匀时间最长,为380 s;两块底吹砖非对称对角分布时,钢液的混匀时间最短,为204 s;其次为4块底吹砖平面对称分布结构,混匀时间为255 s。     

120 t钢包底吹氩工艺水模型研究

研究了钢厂即将投产的120 t钢包底部最佳透气砖位置,在实验室以1:3建立钢包水模型进行模拟试验,得出最佳透气砖位置及吹气方式。实验表明,越靠近包壁的透气砖,其混匀效果越好,但对包壁的冲刷也越严重。在相同喷吹位置的情况下,双透气砖方案比单透气砖方案混匀效果好,且大角度(≥90°)的双透气砖方案比小角度双透气砖方案好。本实验的最佳吹气方案为离包底中心0.60R(半径)处,夹角为120°的双孔底吹气方式。     

Combined injection of oxygen and neutral gas in the converter bath

Comparison reveals defects in existing methods for the combined injection of oxygen and neutral gas in the converter bath. A new technology is proposed, in which oxygen and neutral-gas jets are introduced in the working space through a two-level upper lance, while neutral gas is introduced through bottom units.