底吹氩钢包内废钢熔化行为的数值模拟

以某厂70 t钢包为研究对象,采用数值模拟的方法对比了吹氩量对钢包内不同比表面积和预热温度的废钢熔化行为.结果表明:废钢熔化速度随着比表面积的增加而加快;底吹氩气可显著加速废钢熔化,但随着比表面积的增加吹气的促进效果逐步减弱.有底吹氩时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢中心温度上升速率相较于无底吹氩时分别提高了7.06、6.51和3.73 K·s^(-1),熔化速率分别增加了0.92、0.88和0.28 cm^(3)·s^(-1),熔化时间分别缩短了17、15和3 s.板形废钢初始温度由300升到1000 K时,其熔化速度由2.97提高到3.26 cm^(3)·s^(-1),熔化时间缩短了3 s.底吹氩流量显著影响废钢熔化速度,当氩气流量由100增至200 L·min^(-1)时,比表面积为120、130.22和160.81 m^(2)·m^(-3)的废钢熔化时间分别由44减小到35 s、42减小到34 s及34减小到31 s.

底吹氩钢包内流动及界面传热行为的数值模拟研究

钢包底吹氩是二次精炼中的常用手段,在均匀温度和成分、促进钢渣界面反应、去除夹杂物等方面效果显著,然而底吹氩在搅拌钢液的同时会加剧壁面耐材熔损,降低钢液洁净度,影响钢包寿命和使用安全性。采用数值模拟的方法研究了底吹氩钢包内钢渣流动及固液间传热行为,分析了单孔和双孔吹氩下气泡上浮及钢渣界面行为,对比了钢包不同结构界面处温度分布,探讨了吹氩量对钢包内流动传热及界面温度分布的影响。结果表明:底吹氩钢包内气泡羽流呈倒锥状分布,随着距渣眼距离的增加,钢渣界面速度和温度逐渐降低;同一气量下,相较于单孔吹氩,双孔吹氩下气泡羽流扩张角增大,渣眼面积减小,钢渣界面最大速度和湍动能较小;钢包不同结构界面温度由内向外逐渐降低,各界面渣线高度位置和底部存在较大的温度梯度;底吹氩所形成的局部循环流会导致工作层壁面的近钢渣界面位置形成高温热点区域。增大吹氩量,壁面高温热点区域温度和范围增大,近钢渣界面壁面的最大周向温差在20 K左右,双孔吹氩模式和低吹氩量有利于减小壁面周向温差。

120 t钢包底吹氩自动对接技术应用实践

针对马钢120 t钢包底吹氩自动对接技术在实际应用过程中存在的密封圈使用寿命偏低问题,分析了产生的原因并提出了具体的改进措施,提高了钢包底吹氩自动对接的可靠性和生产的安全性。

精炼炉钢包底吹氩控制装置的设计研究与应用

炼钢过程中,现使用的精炼炉钢包底部的吹氩设备多直接与外部供气管道连通,无法控制精炼炉钢包内各透气砖的供气量,同时缺少补压设备,一旦供气管道出现供气异常,就会导致精炼炉钢包内反应不充分。针对此问题,结合现有的精炼炉钢包底吹氩控制装置的设计与应用问题进行深入剖析,研究出一种新的精炼炉钢包底吹氩控制装置,并具体介绍该装置的设计结构、设计原理及应用优势。

140t铁水包底吹氩混合特性物理模拟研究

针对铁水包底吹搅拌工艺,以某厂140 t铁水包为原型,基于相似原理建立物理模型,探索了合理的混匀时间测定方法,研究了圆底及平底铁水包底吹氩的混匀特性,并考察了气量、透气砖位置及高径比对混匀特性的影响规律。提出一种合理的混匀时间测定方法,即:通过示踪流场找出混匀较慢的几个典型监测位置并测定其混匀时间,将所测数据的最大值作为本方案的混匀时间。研究结果表明:圆底铁水包中心底吹下,随吹气量增大,混匀时间整体呈减小趋势,最佳混匀气量为800 L/min,且混匀时间随高径比增加呈先增大后减小的趋势;中心底吹下,当吹气量小于200 L/min时,圆底铁水包的混匀效果要明显好于平底铁水包,当吹气量超过300 L/min后,平底与圆底铁水包的混匀效果相差不大;就本研究而言,平底铁水包中,随高径比增大,混匀效果最佳底吹位置由中心向0.33R偏移,且0.67R孔底吹的混匀效果始终最差。

钢包自动底吹氩装置在炼钢厂的应用分析

目前所采用的精炼炉钢包底吹氩装置大都是直接和外界的供气系统相连,无法对精炼炉钢包内的每个透气砖的供气量进行有效的调控。同时,由于缺乏额外的压力补偿装置,如果供气系统发生故障,将可能引发精炼炉钢包的反应速率降低。对此,本文将对当前精炼炉钢包底吹氩控制装置的设计和使用问题进行详细的探讨,从而找到一种全新的精炼炉钢包底吹氩控制装置。

中间包底吹氩行为的数值模拟

根据某钢厂连铸中间包的实际操作参数,采用欧拉两相流模型,气体入口边界条件按照多孔介质进行处理,利用CFX软件模拟计算了底吹氩中间包内钢液的流场。结果表明:底吹氩气技术代替上挡墙或下挡墙2种情况下,注入区钢液混合加剧,有利于夹杂物碰撞长大。浇注区靠近液面处速度提高易引起卷渣。当采用湍流控制器、上挡墙、下挡墙、底吹氩技术时,吹氩位置对钢液流动的影响较大,当在湍流控制器和上挡墙之间吹入气体时,钢液的流动特性有利于夹杂物的上浮去除。

钢包底吹氩卷渣临界条件的水模型研究

以钢厂70t钢包为原型,建立模型与原型尺寸比为1:2.75的水模型。通过水模型实验对钢包临界卷渣吹氩量进行测量,得到临界卷渣气量是450 L/min。实验测量不同吹气量下钢包液面水平流速,分析水平流速与钢包卷渣的关系,得到钢包临界卷渣的液面流速为0.652m/s、韦伯准数为6.967。讨论了采用临界卷渣韦伯准数计算临界卷渣液面流速,通过测量达到临界卷渣液面流速时的吹氩量,来确定临界卷渣吹氩量的方法。

130t钢包底吹氩喷嘴布置模式优化的水模型试验

通过建立的130 t钢包水力学模型,用电导法测定了单喷嘴、双喷嘴垂直分布和对称分布时不同供气量下钢水混匀时间。结果表明,双喷嘴喷吹的混匀时间较单喷嘴的混匀时间短,搅拌效果优于单喷嘴。单喷嘴底吹氩,喷嘴距钢包底部中心0.55R(钢包底半径)时混匀时间最短;双喷嘴间距由0.40R增至0.70R时混匀时间明显减少。

钢包渣处理技术和底吹氩参数优化

在钢包中加入精炼渣可使钢包渣中Σ(FeO+MnO)≤264%,碱度平均提高121;钢包底吹氩参数控制在流量8～12Nh,吹氩时间大于5min时,可使钢水中T[O]含量平均降低2588%。

钢包底吹氩搅拌卷渣机理的水模型研究

针对炼钢工业中广泛采用的钢包底吹氩搅拌工艺，在水模型试验的基础上，得出了在不同渣厚下的临界吹氩量的大小；并进一步定量研究了钢包卷渣现象的过程和机理，推导了发生卷渣现象的临界界面流速和破碎颗粒的大小，为实际生产严格控制吹氩制度打下了理论基础。

40t椭圆形钢包底吹氩水模型的研究

以某厂40 t椭圆形钢包为原型,建立模型与原型比为1︰2的钢包水模型,分析了采用双孔底吹氩的情况下透气转位置、吹气量对钢液混匀时间和流动性的影响。结果表明:原型方案底吹气量的临界值为196.65 NL/h,超过临界值后气量增加的动能主要消耗在鼓动液面和吹开渣面上,对钢液混匀的效果较小。原型方案底吹气孔位于圆周0.55R处,呈135°分布,两孔距离较远,渣面裸露面积较小,两孔间的相互干扰较小。

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。

150t钢包底吹氩的水模型研究

采用几何相似比1:4.5的水模型对150 t钢包底吹氩的工艺参数进行模拟试验,研究了喷孔圆周(0.40～0.70 R)、同圆周夹角(60°～120°)流量(189～378 L/h)对混匀时间的影响,测定吹氩流量与表面流速的关系以及分析了不同流量下的卷渣现象。结果表明,最佳的底吹方案是120°夹角,0.7 R双孔同圆周,流量378 L/h(对应实际流量600 L/min);最佳喂线位置为0.4 R;软吹时临界卷渣流量为110 L/h(对应实际流量175 L/min)。

炉外精炼中钢包底吹氩流场的数学模拟

主要用数学模型模拟研究了CAS-OB和常规底吹氩在不同底吹位置时的流场,并详细分析各种情况下的流场特点,旨在得到一个较好的流场,能更好地提高发热剂的发热效率,增加提温速度,减少浸渍罩耐材的剥落。模拟结果表明,CAS-OB和常规底吹氩流场有较大的不同,在流速一定的情况下,流场与浸渍罩深度、底吹位置有较大关系,CAS-OB钢包中底吹位置在偏心0.45r处,所得流场比较有利于改善钢液质量。

100t钢包底吹氩工艺优化的物理模拟

以钢厂100 t钢包为原型,根据相似原理建立1:4水模型,研究了双孔底吹位置(0.54~0.72R)、角度(45°~180°)和底吹流量(0.04~0.55 m^3/h)对混匀时间和钢-渣界面的影响,以确定最佳底吹工艺参数。结果表明,透气砖布置的最优位置为底吹孔距钢包底面中心0.63R,180°夹角;最大底吹气量在0.37 m^3/h(原型18.0m^3/h),软吹气量必须小于0.12 m^3/h(原型小于6.0 m^3/h),建议软吹气量≤0.04 m^3/h(原型≤2.0 m^3/h)。

100t钢包底吹氩数值的模拟研究

以某钢厂100 t钢包为研究对象,利用商业软件PHOENICS对该钢包内的流场进行数值模拟计算,研究钢包底吹氩精炼过程在不同工艺条件下对钢液混匀效果和包壁冲刷的影响。结果表明,底吹氩钢包内透气元件采用A-β方案,在避免钢液对包壁造成较严重冲刷和裸露的同时,有利于缩短钢包内钢液的混匀时间,从而获得较好的搅拌效果。

120t钢包底吹氩混匀过程的数值模拟研究

以某钢厂120 t单孔底吹氩钢包为研究对象,利用ANSYS-FLUENT软件对不同吹氩条件下钢包内钢液的流场进行数值模拟,并预测混匀时间。结果表明,吹孔位置位于1/2R处,氩气流量为100 L/min时,钢液的混匀时间最短,钢包内钢液的搅拌效果最好。

120t钢包底吹氩工艺优化水模型研究

以钢厂120 t钢包为研究对象,对相似原理为基础,建立几何比例1:3的水模型,通过测定单、双透气砖最低吹氩条件(透气砖位置,吹气量0.4~2.0 m^3/h等)对混匀时间的影响,确定钢包的底吹工艺。实验结果表明,单孔布置时,透气砖距离钢包0.63R(R为钢包底半径)时混匀时间最短;双孔布置时,增大两透气砖之间的距离有利于缩短混匀时间,双孔180°夹角0.6R布置方式效果最好,混匀时间最短;在等气量下,双透气砖效果明显优于单透气砖。

PLC在钢包底吹氩系统中的应用

分析了炼钢工艺中氩流量控制难的原因,提出采用高可靠性的可编程序控制器作为控制器,应用模糊控制方案和PCM脉冲编码技术,对钢包吹氩流量进行智能精确地控制。该系统已在数家炼钢厂投入使用。