转炉氧枪的数值模拟及优化实践

介绍了南方某钢厂30t转炉的氧枪喷头参数优化设计,优化前后氧枪的数值模拟及优化后氧枪的生产应用情况.研究结果表明:优化设计后的氧枪喷头供氧能力增强,喷溅减少,钢铁料耗下降,冶炼节奏加快,脱磷效果等冶炼指标均有所改善.     

转炉氧枪喷头参数的数值模拟研究

为解决某厂转炉冶炼时出现操作氧压高、化渣困难、喷溅严重等问题,对其转炉氧枪喷头进行了结构优化改进,并建立起描述该喷头射流特性的数学模型,利用FLUENT软件对原喷头和改进后喷头的氧气射流进行了冷态数值模拟.结果表明:在距喷头相等距离上,改进后喷头的氧气射流速度明显降低,冲击面积增大.研究结果为下一步进行工业实验提供了坚实的理论基础.     

攀钢炼钢转炉氧枪的数值模拟及优化实践

根据攀钢集团攀枝花钢钒有限公司120 t转炉的具体实际条件,通过计算机对氧枪喷头和转炉内的氧气和钢水流动过程进行数值模拟。模拟了不同支管角度下的主射流流场的速度衰减规律,不同角度氧气射流及转炉内各种流体的流动情况;利用计算机对转炉钢水的混匀时间进行了定量描述。通过数值模拟,最终确定了氧枪喷头支管的具体角度参数为16°。采用数值模拟结果,将优化后的536-16氧枪应用于工业实践,得到了很好的效果。     

珠钢2^#电炉氧枪系统控制功能的优化

介绍了广州珠江钢铁有限责任公司2#电炉氧枪系统控制功能的优化。由于原有控制系统氧枪布置不够合理,严重制约了2#电炉产能和效率的提高。为了进一步降低2#电炉的冶炼成本、提高冶炼效率,对2#电炉氧枪系统控制功能进行了优化,自行设计和安装了五号氧枪。生产实践证明,五号氧枪控制系统运行稳定可靠,达到了降低电耗和电极消耗、缩短冶炼周期的目的。     

聚合射流氧枪射流特性的数值模拟及应用

利用Fluent软件对电炉炼钢中两种常用氧枪,聚合射流氧枪和普通超音速氧枪进行了射流特性的数值模拟,分析了保护气位置、射流角度及压强对聚合射流氧枪射流特性的影响,并在天津钢铁集团公司110t电炉进行了生产实践。结果表明,使用聚合射流氧枪后电炉冶炼效果改善,平均冶炼周期缩短10～15min,各项消耗指标改善。     

电炉侧壁氧枪系统的优化改造

分析了电炉炉龄低、设备寿命短的原因,提出了电炉侧壁氧枪系统的优化改造方案。     

电炉用吹氧枪的修复

对氧枪修复中铜与钢的连接缝出现的裂纹原因进行了分析，并制订了防止裂纹的措施和焊接工艺。     

电炉内燃式煤氧枪的试验研究

在电炉外燃式煤氧枪的研究应用基础上，进行了内燃式煤氧枪的研究开发。试验结果表明：其综合性能优于外燃式煤氧枪，最佳工况为：氧煤比１．６０￣１．７６Ｎｍ＾３／ｋｇ，一次氧／二次氧等于３，一次燃烧区长度１４０ｍｍ，内燃式煤氧枪装设自动点火器，有利于在电炉熔化期提前发挥作用。     

氧枪喷头射流的数值模拟

采用可实现k-ε模型对4孔氧枪的一个喷孔进行了二维流场模拟。以O2、N2和CO2射流为例,通过模拟计算确定在实际炼钢转炉环境下3种射流的流场分布,并对比分析了3种不同气源的射流特性,为进一步优化氧枪参数提供了依据;模拟计算也得出了激波和膨胀波的产生形式。结果表明,O2和N2的射流流场分布几乎不存在差别,而CO2射流流场核心区长度比前两射流要短,因此要达到同样的射流流场效果,要提高CO2射流的入口压力;在实际的操作环境下,很难做到完全满足喷孔的设计条件,产生了微弱的斜激波。     

单孔炼钢氧枪冲击深度的数值模拟

转炉炼钢是一个高温冶金过程,传统的方法难以计算炼钢过程中氧枪冲击钢水的深度。关于氧枪枪位和冲击深度的关系式有些是出于理论计算,有些是经验的。利用Fluent软件对不同枪位的氧枪冲击深度进行模拟,发现模拟结果与现有理论公式相差较大,然后利用origin数学工具软件拟合出较合理的枪位和冲击深度的关系式。     

基于采场结构参数优化后的充填体强度数值模拟

合理的采场结构参数能够有效控制岩体位移,改善围岩应力分布状态,提高采场稳定性.为确定高尔奇铅锌矿采场最优结构参数,根据矿山地质条件和矿体赋存状态,建立5种采场结构模型,通过有限元软件ANSYS进行数值模拟,综合考虑顶板、间柱和充填体柱的拉应力、压应力及位移变化,引入安全系数对各模拟方案进行对比分析.结果表明:拉应力在模...     

转炉氧枪喷头工艺参数的优化与改进

唐钢一钢氧枪的供氧强度偏大、冶炼过程不易控制,并且氧枪的结构和材质不太合理,容易发生回火的现象。通过对转炉氧枪喷头工艺参数进行了优化与改进,氧枪成渣速度快,吹炼枪位波动范围小,控制平稳,纯吹时间控制合理,并且提高了氧枪安全性能。     

安钢100 t电炉炉壁集束氧枪改造及工艺优化研究

 安钢100 t电炉进行了炉壁集束氧枪改造,对改造后出现兑铁时间长、烧枪事故频繁、消耗高等难题进行了相关工艺优化研究,包括：兑铁系统改造、合适枪位的确定、生产组织优化、废钢料结构优化、提高吨钢输入电功率,以及吹氧、造渣、喷碳工艺优化等,取得了良好的使用效果。     

超音速氧枪射流特性的数值模拟

利用GAMBIT建立了轴向计算长度2 200 mm和径向计算长度800 mm的超音速氧枪的数学模型,并采用FLUENT软件对氧枪射流特性进行数值仿真研究。分析了单孔氧枪超音速射流特性,以及操作压力(0.6~1.0 MPa)和环境温度(298~1 873 K)对流动特性的影响。结果表明,入口滞止压力在设计压力±25%内对射流轴向衰减及径向扩展影响不大,其与射流的超音速区长度呈二次曲线关系变化,随环境温度升高,射流轴向衰减变缓慢,核心区长度增加,超音速区长度和环境温度呈线性关系,环境温度对射流径向影响很小。     

50 t转炉氧枪喷头冷却水流的数值模拟和优化

用流体商业软件Fluent对50 t转炉氧枪喷头的冷却水流动进行数值模拟,从冷却水流动的速度矢量图分析其流动特征。通过模拟分析,提出一种兼顾控制冷却水流动、提高冷却效率和喷头端面强度的带有水冷隔板的新结构氧枪喷头。模拟结果表明,由于新结构氧枪喷头内形成独立的进回水通道,可减少水流在水冷腔中对冲造成的能量损失和喷头中心水流死区的产生,有良好的冷却效果,增强了端部中心机械强度,抑制喷头变形。     

电炉炉壁氧枪在Consteel电炉的应用

武钢集团鄂城钢厂与北京科技大学合作在电炉炼钢厂75 t Consteel EBT电弧炉上采用USTB炉壁氧气喷吹工艺.使用结果表明,电耗降低70～163kWh/t,氧耗增加7.5～9.6m3/t.取得了良好的经济技术效果.     

铜闪速吹炼炉操作参数优化的数值模拟研究

金冠铜业闪速吹炼炉自2013年投产以来,操作参数的持续优化对炉况运行稳定性的大幅提升起到了至关重要的作用。公司前期主要依托生产实践经验对参数进行优化,调控幅度和影响程度缺乏理论数据支持。为此,本文开展了闪速吹炼炉的数值仿真计算,同时,利用正交试验,研究操作参数的影响并寻找闪速吹炼炉最优操作参数。研究表明,工艺风速度越小、工艺风富氧浓度越高以及分散风流量越大,则上升烟道出口烟气中的氧气质量分数越低,反应越充分;与基准工况相比,正交试验得到的最优工况下,上升烟道出口烟气中氧气的质量分数从8.32%减少至6.37%,氧气利用率从88.96%提高至92.67%。     

空气单蓄热烧嘴燃烧过程的数值模拟与设计参数优化

建立了空气单蓄热烧嘴的物理模型和数学模型,采用CFD软件对蓄热式烧嘴的燃烧过程进行了三维数值模拟.研究表明:蓄热式烧嘴的火焰行程方向、火焰形态与空气和煤气入射的配合角度密切相关;高温空气的入射角度对火焰行程的方向影响较煤气更大,并对烟道排烟量也有一定影响.通过实验研究对比验证了模拟的可靠性.     

65t钢包精炼工艺参数优化数值模拟

针对唐钢65 t钢包实际条件,采用Fluent软件对钢包底吹结构和工艺参数对钢液流场、弱搅拌区和混匀时间的影响进行研究,并采用冷态模拟试验进行验证,为钢包底吹结构和工艺参数优化奠定了理论和试验基础。结果表明,钢液流速较高的区域主要集中在高速流股区域和钢包上部,而弱搅拌区主要集中在钢包底部;吹氩量为100 L/min的条件下,底吹夹角180°、底吹中心距0.6R时钢包的弱搅拌区体积率最小;底吹中心距0.6R、底吹夹角180°条件下,钢液弱搅拌区体积率和混匀时间均随着底吹气体流量的增加而呈下降趋势;冷态模拟试验结果证实了混匀时间随着底吹气体流量增加而呈现降低的趋势,而且数值模拟确定的混匀时间与冷态模拟试验结果基本一致,证实了数学模拟结果的可靠性。