弓形浸渍管RH混合传质均匀性的数值模拟

为了提高RH系统真空精炼的效率,采用了一种新型弓形浸渍管RH装置.通过欧拉-欧拉方法对弓形浸渍管RH装置进行了数值模拟,计算了循环流量、均混时间、真空室液面流速分布、真空室内传质均匀性、真空室内RTD和钢包内RTD,并与传统RH进行对比.结果表明,在实际生产条件下,弓形管RH的循环流量比传统RH增加了91％～99％,均...     

单管RH精炼过程钢液流场的水模型实验

采用物理模拟方法对单管 RH 真空精炼过程流场的循环流动、混合特性等进行了研究,建立与 RH 真空精炼装置原型相似比为1∶5的水模型,研究了不同工艺参数对单管 RH 装置内钢液循环流动的影响。对比实验测量数据发现,增大吹氩量和浸渍管插入深度以及浸渍管有效横截面有利于提高循环流量,减小均混时间;在相同的实验条件下,椭圆形浸渍管 RH 比传统浸渍管 RH 的循环流量要大15％以上,单管 RH 的均混时间比传统RH 可以缩短20％;单管 RH 钢包底部吹氩位置位于距钢包中心0.4R(R 是钢包半径)处时,均混时间最短。     

单嘴浸渍管RH和弓形浸渍管RH的应用效果

敬业钢铁有限公司现场试验了单嘴浸渍管结构RH炉和弓形浸渍管结构RH炉真空精炼超低碳钢的应用效果,记录两种RH炉提升气体流量和真空度的变化,多次取样检测钢液中w([C])和w([Mn]),分析对比两种RH炉的脱碳效果和混匀时间。结果显示,在真空处理6 min内,两种RH炉的真空度都可降至100 Pa以下,10 min后稳定在50 Pa左右;在真空处理20 min内,前者钢中w([C])基本脱至0.001 0%~0.001 5%,而后者钢中w([C])可以脱至0.000 5%左右,后者的脱碳速率也明显快于前者;前者和后者的混匀时间分别在3和1 min左右。结果表明,后者的冶炼效果明显优于前者,弓形浸渍管比单嘴浸渍管更适用于小吨位RH真空精炼炉。     

RH真空精炼过程循环流量的水模型研究

建立了钢厂250 t RH真空精炼装置1/4的水模型,研究浸渍管内径(520～750 mm)、驱动气体流量(1 000～3 000 L/min)、浸渍管浸入深度(525～800 mm)和真空室压力(0～25 kPa)等参数对RH循环流量的影响。结果表明,随驱动气体流量、浸渍管浸入深度增加、浸渍管内径增大以及真空室压力减少,RH钢水循环流量增加;为获得较大流量,浸渍管浸入深度应≥560 mm,真空室液面高度应≥200 mm。得出循环流量的回归方程,通过对钢厂250 t RH设备工艺参数作相应调整后,RH装置的生产效率明显提高。     

REDA与RH精炼过程钢液流动规律比较

以300 t REDA和RH精炼装置为研究对象,借助计算流体力学软件模拟REDA与RH两种精炼工艺下钢液流动行为,从精炼过程流场形态、循环流量、氩气行程及熔池表面湍动能等方面进行分析,研究结果表明:RH对钢包底部熔池的搅拌作用强于REDA,REDA的单浸渍管结构有利于延长浸渍管寿命及提高钢液循环流量,REDA只需RH提升气体流量的30%便能达到相同的循环流量。     

浸渍管形状对RH精炼中钢液流动和混合特性的影响

通过水模拟试验,对采用椭圆形和圆形浸渍管的RH设备分别进行了混匀时间和循环流量的测定,比较后得知:在真空压力97709Pa,插深130mm的条件下,当驱动气体流量大于2.33 m3/h时,椭圆浸渍管的RH循环流量优势明显,大于2.7 m3/h时混匀时间明显减少.测出椭圆浸渍管RH设备在不同工艺参数下混匀时间和循环流量的变化规律,并进行了流场流线试验.分析得知,在相同的单位浸渍管截面积供气强度下,椭圆管RH的循环流量和混匀时间均优于普通RH,试验条件下循环流量可增大50％,最后回归出2种模型间循环流量的关系式.     

RH上升管喷嘴数量及其布置对流动、混合与传质的影响

通过物理模拟测定了RH精炼过程的循环流量、钢包的均混时间、真空室内物料的平均停留时间及容量传质系数,重点分析了RH上升管内的提升气体用喷嘴个数及其布置对上述4个方面特性的影响．结果表明,提升气体用喷嘴个数及其布置对RH内钢水流动有很大的影响,循环流量随喷嘴个数和气泡行程的增加而增大,但均混时间、平均停留时随喷嘴个数和气泡行程的增加而减小．     

RH设备形状对钢液流动和混合特性的影响

采用水模拟和数值模拟方法对大真空室、椭圆浸渍管及常规RH模型的流场特性进行分析和比较.经过对循环流量和混匀时间的测定,得出椭圆管RH的流场特性参数最佳,大真空RH与普通RH相近.椭圆管RH增大循环流量后可促进脱碳,大真空RH则大大提高钢液表面反应层的脱碳效果,但其对提升气量和工艺操作条件有严格的要求.结合2种改进模型的特点,对RH设备进行几何和供气参数的优化匹配是提高精炼效率的关键.     

145 t RH真空精炼装置内钢液循环流动特性的水模型研究

基于相似原理,建立几何相似比1:7水模型研究了145t RH真空精炼装置内钢液循环流动行为,研究了提升气量(60~140 m³/h) 、浸渍管浸渍深度(400~600 mm) 、真空室液面高度(426~526 mm)对钢水循环流量和混匀时间的影响。结果表明,循环流量随提升气量增加而增大且呈近似线性关系,混匀时间随提升气量增加而呈非线性减小;500 mm的浸渍管浸渍深度和526 mm的真空室液面高度下均出现较理想的循环流量;130 m³/h提升气量、600 mm浸渍管浸渍深度和526 mm真空室液面高度可获得最佳循环流动特性。     

RH喷吹参数对循环流量和均混时间影响的物理模拟

以某厂300tRH真空精炼装置为研究原型,建立1∶6.5的水力模型对RH喷吹精炼工艺进行物理模拟。研究了喷吹位置、喷吹气量及驱动气体流量对循环流量和均混时间的影响。结果表明:不同喷吹气量、驱动气体流量条件下,获得大循环流量和短均混时间的最优喷吹位置不同。较小的喷吹气量(2.98~3.53m3/h)或者较小的驱动气体流量(0.93~1.02m3/h)时,宜采用低顶枪枪位(153.8mm)喷吹;喷吹气量大于3.91m3/h或者驱动气体流量大于1.12m3/h时,宜采用真空槽底部喷吹角度120°的侧喷嘴喷吹。顶枪与侧喷嘴复合喷吹有利于提高RH喷吹工艺的适应性及循环效率。     

RH精炼钢包底吹工艺优化物理模拟研究

为提高RH精炼效率,针对某钢厂120 t RH精炼装置进行了RH精炼钢包底吹位置以及流量对精炼效果影响的物理模拟研究。首先根据原型的水模拟确定了较为合适的工艺参数,其中提升气体流量为1 408 L/min、浸渍管深度为540 mm。然后该研究相对于上升管以及下降管的位置设置了3种不同底吹孔的位置,其分别为单孔在上升管的正下方、双孔连线与上升管和下降管的连线垂直以及平行,通过混匀时间、循环流量及流场速度3个指标研究发现,添加底吹时单孔的精炼效果较双孔的好,双孔垂直位置较平行位置精炼效果好,故建议采用单孔底吹工艺。     

缩短RH处理时间研究与实践

RH是世界上应用较广的一种精炼设备，随着生产效率的提高及品种结构的调整，太钢炼钢厂RH工序成为生产过程中的瓶颈。本文分析了影响RH真空处理脱碳时间的因素，据此设计了RH新插入管，增大了直径和增加了提升气体流量，进行了生产试验，取得一些效果。     

RH精炼循环流量优化的水模型研究

以70 t钢包RH精炼装置为原型建立了1:3.27水模型,用流速法测量RH循环流量。分析了实际工艺条件下钢水的RH循环流量以及上升管吹气量、吹气孔内径、吹气孔高度、浸渍管插入深度等参数对RH循环流量的影响,并得出优化工艺参数。70 t钢包RH精炼实验结果表明,当上升管吹气量1 200 L/min,吹气孔内径3 mm时,轴承钢平均[O]比原工艺降低3×10^-6;超低碳钢碳含量可降低到0.002%以下,脱碳时间比优化前明显减少。     

RH真空循环脱气装置水模型循环流量的实验分析

循环流量是判断RH真空脱气装置冶炼效率的最重要的指标之一。本文中采取了两种方法－－超声波流量计法和粒子示踪法对RH真空脱气装置的水模型的循环流量进行测量分析，同时也研究了新型的多管RH装置的循环流动，比较新型装置同传统装置的循环流动的差别。结果表明：利用超声波流量计和粒子示踪法两种方法测量的结果都显示新型多管RH真空脱气装置循环流量大于传统的两管RH装置循环流量，并且，随着喷入气体量的增加，新装置循环流量的增加幅度也大于传统装置的增加幅度。     

RH炉精炼工艺的研究

对RH炉精炼工艺的钢液循环流动、脱碳与脱气的原理及其影响因素进行了分析。在100tRH炉真空精炼工艺下,真空度、提升气体的压力和流量决定了钢液循环流量和混匀时间。介绍了RH炉脱氢率和脱氮率与钢中初始氢含量和氮含量的关系。     

RH真空处理装置浸渍管优化及应用

针对小钢包使用RH精炼设备进行真空处理过程中存在钢包空间有限、浸渍管内径小、钢水循环量低等问题,阐述了一种经过优化的真空槽浸渍管结构,并同过计算和流体仿真对比了新型浸渍管和传统浸渍管钢水循环量的差异,通过实际工程项目验证了新型浸渍管的实用性。     

不同浸渍管参数下RH装置内钢液流动行为

采用均相流模型考察了不同浸渍管参数对RH装置内流场的影响.数值结果表明,偏心移动浸渍管时,在真空室底部、真空室及钢包钢液表面的下降管处发现较大的漩涡,但对循环流量影响较小;减小浸渍管间距,真空室左侧壁面的回流增强,循环流量减小;减小浸渍管插入深度,循环流量增大.在RH设备设计中,在不发生钢渣卷混的前提下,尽量减小浸渍管插入深度或增大浸渍管间距可提高钢液循环流量.     

提高RH精炼循环流量的研究与实践

针对武汉钢铁有限公司炼钢厂某分厂品种钢RH精炼过程循环不良的问题,提出扩大插入管内径及适当提高驱动气体流量,以提高RH精炼循环流量,改善RH精炼效果,并采用向钢中添加铜示踪剂验证优化效果。工业试验结果表明,RH精炼循环流量提高后,脱碳终点平均碳质量分数较优化前降低1.2×10~(-6),精炼过程全氧质量分数下降幅度由62.33%提高到74%,耐材使用寿命提高,耐材消耗降低0.04 kg/t,综合经济效益显著。     

RH真空精炼法浸渍管结构形式的发展

回顾了RH浸渍管结构形式的发展历史。除了简述常规双圆形浸渍管结构外,还介绍了单浸渍管结构、双椭圆形浸渍管结构、多浸渍管结构等3种新型RH结构及其试验研究。比较认为,新结构RH在循环流量、流场、脱碳方面均优于或至少相当于常规RH,但是由于其它新结构的RH结构复杂,只有单浸渍管结构RH已投入工业应用。     

300 t RH精炼装置浸渍管浸入深度的试验研究

基于相似原理,按照1:4的比例对马钢300 tRH精炼装置建立了水模型,考察了不同浸渍管浸入深度对循环流量、混匀时间、真空室内停留时间等参数的影响。试验结果表明,随着浸入深度的增加,循环流量呈上升趋势,当浸渍管浸入深度大于500 mm时,循环流量上升趋势减缓;浸渍管浸入深度大于500 mm时,混匀时间出现低点;当浸入深度到达520 mm时,真空室停留时间上升趋势开始减弱,当浸入深度超过560 mm后,真空室停留时间变化较小。综合考虑以上因素,马钢300 t RH最佳的浸渍管浸入深度应控制在520～560 mm内。