顶底侧吹转炉炼钢新技术开发研究

在顶底复吹转炉熔池侧壁上安装侧吹枪,形成顶底侧吹转炉。通过实验室物理模拟研究了顶底侧吹条件下转炉熔池的混匀行为;在工业试验中,对比了顶底侧吹转炉和顶底复吹转炉炼钢的冶金效果。实验室研究结果表明,顶底侧吹技术可以显著提高转炉熔池的搅拌能力,大幅度降低转炉熔池的混匀时间,存在一个临界侧吹气量,当侧吹气量大于该临界值后,熔池混匀时间变化不大。工业试验结果表明,转炉采用顶底侧吹技术,可以降低钢铁料消耗,吨钢石灰消耗可降低将近3kg,提高了转炉的脱磷能力,降低炉渣和钢水的氧化性,平均出钢碳氧积为0.0025×10-4,钢水氧化性的降低提高了合金收得率。     

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...     

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.     

重钢复吹转炉熔池内的搅拌和冲刷作用的模拟研究

针对重钢顶吹转炉 (铁水装入量 85t)改造成顶底复吹转炉钢液和渣液深度及炉子结构、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。实验结果得出重钢转炉在整个役期内合理的底吹供气强度为0.06～0.11 m³/min·t;顶底复吹时 ,基本枪位下操作对熔池搅拌混匀时间最短     

转炉聚合射流氧枪水模实验

以炼钢厂180t转炉为原型,进行顶底复吹转炉聚合射流氧枪吹炼的水力学模拟实验.实验通过降低枪位提高射流到达液面的速度,模拟聚合射流氧枪,在优化顶底复吹参数的基础上,研究聚合射流氧枪对转炉钢液搅拌效果的影响.实验结果表明:聚合射流氧枪可显著降低熔池均匀混合时间,其搅拌效果与顶底复吹相当.     

顶吹、底吹和复吹转炉熔池搅拌强度的实验研究

通过实验,研究了顶吹氧量、枪位和喷头型式对纯顶吹熔池搅拌强度的影响,底吹气量、风嘴数目、直径和布置及熔池深度对纯底吹熔池搅拌强度的影响,以及不同顶、底吹关系下(包括顶吹超软吹和非超软吹,底吹小气量和大气量等)的复吹熔池搅拌强度。从而提出了表述顶底复吹转炉熔池搅拌混匀时间的半经验式:T_(0·c)=K·T_(0·T)~a·T_(0·b)~b,及纯顶吹和纯底吹的熔池搅拌混匀时间半经验式。     

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。     

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。     

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。     

150t转炉喷粉提钒的水模拟研究

利用水模拟试验,将转炉提钒喷粉过程的气粉混合物近似看作一种密度较大的气相流,通过测定电导率对比不同喷粉流量和喷粉位置混匀时间的变化,研究150t提钒转炉喷粉的搅拌效果和冲击特性。研究发现:采用底吹喷粉时,容易发生钢水倒灌堵塞喷粉枪;采用低于熔池液面300mm转炉侧部30°喷吹时,混匀时间仅为54.5s;侧吹30°下部关于轴A的对称位置应为最佳喷粉位置,有利于增强提钒熔池搅拌能力,促进提钒反应进行,为实现转炉喷粉高效提钒提供理论支撑。     

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。     

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。     

300t 顶底复吹转炉氧枪枪位的水模型研究和应用

研究了300t顶底复吹转炉1:10几何相似比的水模型顶枪枪位（150~230mm）和流量（44~48m³/h）对钢液混匀时间的影响。模拟结果得出,最佳枪位为170mm,最佳流量为45m³/h。钢厂300t顶底复吹转炉应用结果表明,顶吹流量60000m³/h和底吹流量1000m³/h时,当顶枪枪位由1900mm改进为1700mm时,碳氧积平均值由原来的27.94降为23.49,提高了转炉内熔池的搅拌效果,吹炼时间由原15.8min降低至15.5min,降低了生产成本。     

100t顶底复吹转炉冶炼过程的水力学模拟研究

以100 t顶底复吹转炉与氧枪工艺参数为基础,采用冷态模拟方法,研究了熔池深度、枪位、顶吹和底吹气体流量对转炉冶炼效果的影响规律。结果表明,100 t顶底复吹转炉的熔池深度控制在1.25 m以内,有利于延长炉底的使用寿命;枪位控制在60~90 mm(实际枪位为1.25~1.5 m)范围内、顶吹流量为37 Nm3/h(实际流量为21 000 Nm3/h)时,能提高搅拌强度,保证适当的熔池冲击深度以及最小的炉口喷溅量。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。