210 t转炉非均匀底吹供气模式的水模拟研究

利用水力学模拟实验,对210 t转炉非均匀供气模式对熔池混匀时间的影响展开研究。结果表明,调整两个底吹元件对应的非均匀底吹供气模式有利于底吹流股对熔池的搅拌,并且此影响与两个底吹元件的相对位置存在一定的关系;将非均匀底吹供气模式应用于实际转炉冶炼过程中,试验发现,当采用非均匀底吹供气模式时,脱碳效率与脱磷效率均较常规工艺有所增大,碳氧浓度积有所降低,其中调整对角线两个底吹元件对应方案变化最为明显,其脱碳效率与脱磷效率分别为常规工艺的1.07倍与1.06倍,碳氧浓度积较常规工艺减小10.54%。

LF炉升温钢种碳粉造渣工艺研究与实践

根据首钢迁钢公司冶炼双联钢种的工艺特点,分析讨论了在造渣过程中加入适量碳粉对炉渣发泡性能的影响,基于此开发了LF炉碳粉造渣工艺。通过开展工业生产试验,定量描述了碳粉加入量与钢中氧含量、钢中碳含量、电极升温效率之间的关系。试验结果表明,LF炉冶炼升温钢种时,加入适量碳粉作为发泡剂,碳粉可与精炼渣和钢中的氧反应,有效促使精炼渣发泡,发泡率最大可达125.7%,同时能够改善电极埋弧效果,提升电能利用率。所加碳粉与钢中氧反应可降低钢中的氧含量,在加入总量≤80 kg的条件下,不会影响钢液成分。

主盐浓度对化学镀Ni-Fe-P合金性能的影响

研究了镀液中主盐浓度对铜基体化学镀的影响,通过测定镀速、硬度、镀层形貌、自腐蚀电位,以确定主盐的最佳使用浓度.结果表明当主盐的浓度为25 g/L时,镀速、耐腐蚀性、硬度适宜,镀层分布均匀、紧凑、颗粒细小.

集束氧枪结构参数对射流流场分布特征的影响

采用数值模拟及热态燃烧实验方法,分析了3种不同集束氧枪末端几何结构在常温及高温条件下的射流速度场及温度场分布特性,并重点研究了常用枪位条件下射流动压对熔池的冲击形貌特点的影响.研究结果表明,采用收束式约束集束氧枪可有效抑制射流能量向径向的扩散,从而延长伴随流高温区长度,达到提高超音速射流核心段长度及熔池搅拌效果的目的.

基于数值模拟的110 t复吹转炉氧枪优化研究

针对优化前后种顶吹氧枪参数及枪位特点,结合VOF多相流模型对转炉复吹熔池流场进行了三相流模拟,并将模拟结果进行对比分析,以确定最佳顶吹氧枪结构方案。模拟结果表明,优化后氧枪对转炉熔池冲击与搅拌效果明显优于原氧枪,但其加速了钢渣截面处炉衬侵蚀程度。工业试验结果表明,转炉平均供氧时间缩短1.5 min,吨钢氧耗降低1.33 m3/t(标准),终点压枪时冷却水温满足安全生产要求,因此优化后氧枪结构可为转炉冶炼提供了良好的动力学条件。

六孔氧枪喷射对转炉流体流动影响的数值模拟研究

以某钢厂300t转炉为研究对象,运用Ansys-Fluent建立三维数学模型,通过VOF方法将多个超音速射流冲击到由转炉熔融炉渣和金属组成的熔池的自由表面上。研究了冶炼过程中不同操作压力对射流速度,射流干扰性,射流对熔池的冲击面积与深度,射流对熔池流场分布的影响规律。模拟结果显示,氧枪操作压力提高,氧枪射流对熔池的冲击强度明显增强,射流强度利用率提高;熔池流动死区位置从熔池中部转移至熔池两侧炉壁附近;冲击面积随着喷枪压力的增加而增大,冲击深度不随着操作压力的增大而增大。操作压力高于设计压力5%时干扰性消失,使钢液冲击面积增大。

底吹布置模式对100t转炉熔池动力学条件的冷态研究

为了探究不同底吹布置模式对熔池的搅拌效果,以某钢厂100 t转炉为研究对象,通过冷态水模拟研究不同底吹布置方式以及不同底吹气体流量对熔池混匀时间的影响。研究表明,四孔矩形底吹布置时,底吹流股对熔池的搅拌更充分,死区面积小,混匀时间最短。熔池混匀时间随着底吹气体流量的不断增大,存在先减小后增大的规律。

南钢110t转炉顶吹氧枪喷吹特性模拟与应用研究

本研究利用Fluent软件对南钢110t转炉顶吹氧枪喷头参数对超音速射流流场分布特性影响进行三维数值模拟,并将研究结果应用到南钢110t转炉常规冶炼过程。研究结果表明,13.5°四孔氧枪在1.7m处(理论枪位)保持较高的射流速度,且射流有效冲击半径最大。即13.5°四孔氧枪可有效提高氧气与熔池的接触面积,提高氧气利用效率。基于412炉次冶炼数据结果发现,相比于原氧枪,在采用设计流量为24000m^3/h,喷孔夹角13.5°的优化后氧枪时,在相同冶炼条件下,110t钢水的平均冶炼时间及终点碳氧积分别减小1.5min及0.0003,熔池脱磷率提高4.1%,终渣TFe含量下降1.7%。

转炉氧枪超音速射流特性的数值模拟研究

运用Fluent模拟计算软件,并与工业实验相结合,对150 t提钒转炉用氧枪所产生的超音速氧气射流特性进行综合研究。通过对数值模拟与实验数据的分析,研究了马赫数、设计流量对氧枪射流长度、径向速度、动压分布及湍动能分布的影响,以此优选氧枪的设计参数,并将该优选氧枪应用于实际提钒转炉的冶炼过程中。工业实验结果表明:马赫数2.0,设计流量20000 m^(3)/h(标准)的氧枪,在实际生产过程中能有效改善转炉内渣钢的流动特性,提高枪头寿命,并将半钢平均冶炼时间缩短42 s。

异型截面喷管优化设计及数值模拟

提出了一种圆角矩形喷管的设计方法,并通过数值模拟软件对圆角矩形、椭圆、矩形以及轴对称喷管流场进行了对比分析。数值计算表明:在相同的入口条件和出口面积条件下,圆角矩形喷管和椭圆喷管均可获得较大的总温总压均匀区,马赫数略高于矩形喷管,均能提高设备能量利用率,但圆角矩形喷管结合了轴对称喷管和矩形喷管的优势,可获得更好的试验均匀区,边角处温度和压力梯度较小。圆角矩形喷管较大的侧壁平面也为氧化烧蚀试验中平板材料的固定提供了一定的便捷性。

面向转炉高废钢比冶炼工艺的废钢比与碳排放理论计算

提高转炉废钢比是降低高炉-转炉长流程碳排放的重要手段。为了定量评价不同废钢比提升工艺的降碳效果,基于热量平衡理论,构建面向预热废钢、添加补热剂、提高二次燃烧率3种常用废钢比提升工艺的废钢比与碳排放计算模型,并以国内某大型钢铁企业的A厂210 t转炉和B厂300 t转炉为例进行相关计算。研究结果表明,1000℃预热温度下,废钢烘烤热利用率对吨钢水CO_(2)排放量的影响是燃料燃烧热利用率的6.25倍,提高废钢烘烤热利用率更有利于吨钢水CO_(2)排放量的降低。A、B两厂使用硅质补热剂提升废钢比的效果优于碳质补热剂,但硅质补热剂碳排放因子较高,若热量利用率较低,可能会导致吨钢水CO_(2)排放量增加。A厂转炉二次燃烧率增大20%、燃烧热利用率为50%时,废钢比由基准态的15.0%提高至21.0%,吨钢水CO_(2)排放量由基准态的1.661 t降低至1.545 t。随着二次燃烧率的提高,燃烧热利用率对废钢比和吨钢水CO_(2)排放量的影响越发显著。

氧含量、温度与铋对易切削钢中MnS形貌的影响

运用热态实验、化学分析、扫描电镜分析、热力学计算等方法研究了全氧、温度和Bi元素对MnS夹杂物形貌的影响.结果表明,钢中较高的氧含量、高温加热和Bi均可有效降低钢中夹杂物的长宽比,并可以提高大粒径夹杂物的比例.统计分析发现,MnS夹杂物的长宽比随全氧含量升高而降低.无论在铸态钢或轧材中,夹杂物的长宽比随着单个夹杂物的面积增大而增大.随热处理温度的升高,钢中出现大粒径的夹杂物,同时夹杂物的外围轮廓变得清晰. 900℃和1200℃热处理后钢中面积0～5μm2夹杂物长宽比低于2. 0,比加热前夹杂物长宽比降低了43%.热态实验发现T. O=2. 2×10-5、0. 0010%Bi的易切削钢中,面积0～5μm2夹杂物长宽比低于1. 6,比900℃和1200℃热处理后的夹杂物的长宽比降低了20%以上.

集束氧枪环流布置模式对射流流场影响规律研究

为进一步提高集束氧枪对熔池的冲击搅拌效果,重点分析了在两种环境下,不同环流布置模式对超音速氧气射流流场与冲击能力的作用效果.通过对比在高温喷射试验与数值模拟研究结果,分析射流轴向速度与射流总温流动状态,研究不同环流布置模式下集束射流冲击特性.通过分析不同数量网格的可靠性,选取合适的数值模拟模型,并采用涡耗散概念模型和多步燃烧反应机理计算超音速状态下氧气与甲烷的混合与燃烧过程.研究结果表明数值模拟结果与高温喷射试验数据吻合程度较好.环流布置对拉瓦尔管出口流速无明显影响,主氧射流核心段随环流孔径与主氧射流间距的增大,有先提高后下降的趋势,且不同环流布置模式对主氧核心段均有延长效果.

水口结瘤对板坯连铸结晶器钢水行为影响的数值模拟

以230 mm×1 600 mm板坯连铸机结晶器为研究对象,采用CFD数值模拟的计算方法,建立了VOF模型,研究了连铸水口结瘤对钢渣界面波动与钢液流动行为的影响。研究结果表明,当水口无结瘤时,结晶器内流场为典型的双环流形貌。当水口有结瘤时,结晶器内水口两侧会出现严重的非对称流,结瘤侧流股范围小,非结瘤侧流股范围大。水口不结瘤一侧动能增大导致结晶器下涡心位置下降,会使钢液冲击深度增大;水口结瘤一侧水口因涡心位置较高,加剧了弯月面处的波动和钢渣表面的波动紊乱。结瘤情况下的钢液波动较大,最大波动差为4.03 mm;不结瘤情况下钢液波动较平稳,最大波动差为1.4 mm。

非直接测量变量对转炉热平衡计算的影响和评估

为进一步提高转炉热平衡计算的精度、提升终点温度控制水平,基于210 t转炉自动炼钢工业实践,通过工业试验测定、数据回归方法研究了非直接测量变量(铁水温度变化、铁水碳含量、转炉生产过程中的铁水装入、补炉、空炉以及炉衬热状态等因素)对热平衡计算的影响,并提出了具体的算法和经验公式。结果表明,使用铁水中碳的饱和溶解度对直接化验碳含量进行修正,可以更真实地反映铁水碳含量水平,减小热平衡计算过程中总耗氧量的误差。生产中可根据前炉次的平均出钢温度来评估炉衬蓄热能力,从而实现对下炉次热平衡计算的修正,减小热力学理论计算偏差。经过持续优化后,转炉炼钢过程热平衡计算误差显著降低,终点温度命中率由70%提升至90%以上,实现了转炉自动炼钢出钢温度的精准控制。