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%。     

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...     

转炉底吹枪优化布置的数值模拟

为了优化转炉底吹搅拌效果,以某钢厂转炉为研究对象,运用软件Ansys-Fluent建立三维Euler数学模型,研究了底枪支数对底吹氩转炉内钢液混匀行为的影响规律。结果表明,4支底枪分布,单支底吹流量大,熔池内回流区发展充分,底吹元件不易堵塞,并且熔池内钢液的平均速度大,弱流区、低速区和死区的范围小,混匀时间短,是最佳的底枪支数分布。部分底枪集中布置的8支和12支分布,流动形式等效于4支底枪分布,但能量的利用率较低,这种多支底枪分布有利于熔池上半部分的混匀,但是由于底吹元件多,单支底吹流量小,对炉底的搅拌作用差。实践表明,采用4支底枪分布,转炉吹炼终点各项技术指标得到很大的改善,与数值模拟结果相符合。     

邯钢260t转炉吹炼工艺的水力学模拟及应用

以邯钢260 t顶底复吹转炉、氧枪工艺参数为基础,通过1:9几何相似比水力学模型试验,研究了不同枪位、顶吹、底吹气体流量及炉料结构对转炉熔池混匀时间的影响规律。结果表明:低枪位、大流量有利于缩短混匀时间,当底吹为零时混匀时间在同等条件下延长30%以上;废钢会延长混匀时间,且随着废钢量的增加,混匀时间增加。将模拟结果应用于转炉生产实践后,转炉平均吹炼时间由950 s缩短至900 s,终点碳氧积平均由0. 002 7降至0. 002 2以下,渣中TFe含量由23. 5%降至17. 3%,经济效益显著。     

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.     

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。     

复吹提钒转炉熔池形状与底枪布置方式

 根据相似原理采用修正Froude准数相等,对承德150t提钒转炉进行物理模拟,选取相似比为1∶6。通过研究确定了纯顶吹状态下熔池冲击面积和穿透深度的变化规律,并得出冲击直径与穿透深度比值为3.1时混匀效果最佳。对底枪布置研究确立了底枪支数和布置方式对熔池混匀的影响,此试验中8支底枪非对称布置熔池混匀时间最短,平均混匀时间为38.6s。     

100 t复吹转炉底吹透气砖分布的数值模拟

利用ANSYS Fluent软件研究了某钢铁企业100 t复吹转炉底吹透气砖分布对钢水的流场和混匀时间的影响。结果表明,当底吹透气砖位置不同时,转炉内钢水的流场分布也不同。在总吹气量（100 m3/h）相同的情况下,当采用双透气砖底吹气（每个透气砖的吹气量为50 m3/h）时,钢水的混匀效果优于单透气砖底吹气时的混匀效果,2块底吹透气砖对角布置时钢水混匀时间最短,为204 s,其次为4块底吹透气砖平面对称布置,钢水混匀时间为255 s。     

工艺参数对120t转炉顶底复吹影响的水模型研究和应用

进行了120 t转炉几何相似比1:7的4因素5水平正交水模型实验,研究氧枪距离熔池高度(200~280 mm)、顶氧枪流量(72.5~99.0 m~3/h)、底吹流量(0.8~2.4 m~3/h)、底吹气孔(4~8孔)位置分布对转炉顶底复吹的影响。结果表明,底吹气孔位置分布是影响熔池搅拌效果的最重要的因素。当选取氧枪距熔池高度h=240mm,顶枪吹气体流量Q_1=99.0 m~3/h,底吹气体流量Q_2=2.4 m~3/h,底吹气孔(6孔)位置D(4)时,熔池搅拌效果最佳。120 t转炉顶底复吹生产Q235B钢应用结果得出,顶吹流量25 000 m~3/h,底吹流量560~800 m~3/h,底吹6孔布置吹炼14~16 min、钢水终点[C]0.14%~0.18%,碳氧积0.002 3~0.002 5,熔池搅拌效果良好。     

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。     

100t顶底侧吹转炉熔池混匀行为

在实验室建立了100 t顶底侧吹转炉模型,研究了侧吹枪的直径、侧吹位置、侧吹气量和底吹气量对转炉熔池混匀时间的影响.结果表明,采用侧吹技术可以显著降低顶底复吹转炉熔池的混匀时间;当侧吹气量小时,小直径的侧吹枪有利于降低熔池混匀时间;本研究的侧吹位置对熔池混匀时间影响不显著;存在一个临界侧吹气量,当侧吹气量小于临界气量时...     

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。     

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。     

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。     

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%。     

210 t转炉底吹供气参数优化模拟研究

为优化某厂210 t转炉底吹供气效果,利用气-液两相流相互作用数值模拟方法,研究了底吹元件数量、布置方式和供气强度变化对熔池搅拌效果的影响。通过对8支、10支、12支底吹元件数量下的作用效果分析,得出12支底吹元件布置在0.63D(D为熔池直径)的同心圆上时,熔池内钢液流动相对较稳定,"死区"比例最低,混匀时间最短。随着底吹强度增大,"死区"面积减少,混匀时间缩短,气流对炉底的侵蚀作用加剧。底吹强度为0.05 m~3/(min·t)时,"死区"比例为23.9%,底吹强度为0.10 m~3/(min·t)时,"死区"面积大幅降低,进一步提高至0.20 m~3/(min·t)时,"死区"比例降低至4.6%;当底吹强度增加至0.15 m~3/(min·t)时,熔池混匀时间大幅降低至30 s,继续提高底吹强度,混匀时间降幅不大,将底吹强度控制在0.10～0.15 m~3/(min·t)之间比较合理。     

300t转炉底吹布置优化水模试验

为了提高底吹布置的冶金效果,过多的底吹原件在炉役后期难以实现快速更换,希望优化目前数量过多的底吹布置数目。试验以相似模型实验理论为基础,对300 t复吹转炉,通过冷态实验,研究了底吹元件布置方式,底吹元件数量、底吹供气强度、氧枪枪位等对熔池混匀时间影响。结果表明,各因素对混匀时间影响各不相同。最短的混匀时间操作参数为:底吹布置8-B,顶吹流量为14.35 m~3/h(对应原型18007 m~3/h),氧枪枪位为128 mm(对应原型2400 mm),底吹流量为2.74 m~3/h(对应原型3673 m~3/h)。     

复吹转炉最佳底枪布置及有关参数的研究

复吹转炉采用的底枪支数及其布置对吹炼效果有明显影响;对目前供气参数条件下的150t 复吹转炉来说,四底枪效果较好;复吹顶枪氧流对熔池波动有抑制作用,熔池波动主要是由底气造成,产生熔池波动的临界气量是随底枪数增多而增大;采用中-小-大的底部供气模式较为合适;为取得稳定和最佳的复吹效果,顶底供气应有一个最佳配合.     

260t转炉底吹工艺水模试验与工业应用

通过建立260 t转炉1∶10水力学试验模型,研究了底吹气流量、底吹砖数量、分布位置等参数对混匀时间的影响,分析了不同底吹条件下熔池流场的典型特征。结果表明:提高底吹砖总气量能显著减少混匀时间;总气量12 L/min条件下,在熔池底部0.6R时, 12块砖混匀时间最长;选择采用8块底吹砖后,底吹砖寿命达到了5 000炉左右,能稳定控制[%C]·[%O]≤0.002 4,炉役平均碳氧积0.002 0;熔池流场呈现明显环流趋势,底吹气量过大时熔池出现振荡现象。