采用气幕挡墙感应加热中间包的模拟研究

为了研究气幕挡墙对感应加热中间包内传输行为的影响,根据实际单流双通道感应加热中间包数据,通过数值模拟的方法,建立三维非稳态数学模型研究了气幕挡墙对感应加热中间包内流动、传热及夹杂物传输行为的影响规律。结果表明,气幕挡墙能够使感应加热中间包浇注区内流场分布更合理,钢液成分更均匀,更有利于夹杂物的上浮去除;浇注区内钢液的温度场分布更均匀,温差不超过1 K,温度较低区域进一步缩小;使用气幕挡墙后夹杂物的去除率较使用前明显提高,去除率提高约41%。

浸入式喷吹铁水包内多相流行为与反应动力学

为提高喷吹式铁水预脱硫过程的脱硫效率,以某厂180 t铁水包为基础,建立了铁水包内CFD-DSM(计算流体力学-脱硫反应模型)耦合模型,系统研究了铁水预脱硫过程的气-固-液多相流行为及反应动力学,揭示了溶解镁脱硫、镁气泡脱硫、氧化钙脱硫与渣层脱硫对脱硫反应的贡献,阐明了载气及镁粉流量对脱硫反应的影响规律。结果表明:气泡流股的穿透深度较小,但其并未依附着喷枪壁面上浮。随氧化钙粉剂的连续喷吹,粉剂沿喷枪壁面上浮。脱硫过程中溶解镁脱硫为主要的脱硫机制,其次为镁气泡脱硫、氧化钙脱硫和渣层脱硫。各反应机制的脱硫速率均随时间先增大后减小。载气流量对脱硫反应影响较小,而镁粉流量对脱硫反应影响最大。当初始硫质量分数为470×10^(-6),铁水中硫质量分数脱至100×10^(-6)时,镁粉流量每增加1 kg/min,喷吹时间平均缩短约43 s。

圆坯连铸结晶器电磁搅拌工艺参数优化试验研究

结合某一圆坯连铸结晶器,开展了优化电磁搅拌工艺参数的试验研究,对电磁搅拌电流和频率这两个主要的工艺参数进行了优化.通过研究发现:工作电流和工作频率下连铸坯存在不同的质量问题,2.0级的皮下气泡、1.0级的缩孔及1.5级的中心疏松缺陷的分布比例均为14.28%;搅拌电流由280 A增大到300 A后,铸坯中心区等轴晶率提高约16%,且300 A时等轴晶率趋于饱和;搅拌电流由300 A增大到320 A时,铸坯质量变差.通过试验研究后,给出了优化的电磁搅拌工艺参数.

四流矩形中间包冲击碗应用水模实验研究

通过四流矩形中间包水模实验 ,研究了不同结构的冲击碗与不同控流装置的组合对中间包流动特性的影响 ,并比较了有无冲击碗对中间包流动特性的影响。合理使用适当结构的冲击碗能大大延长近中心流的响应时间 ,改善各流的流动特性的差异 ,提高平均停留时间和平均活塞区体积。冲击碗与单坝组合控流效果较好 ,而冲击碗与单墙单坝组合控流效果较差。

RH真空精炼装置内夹杂物行为的实验研究

选择乳状液滴作为模拟夹杂物,利用水模型研究了RH装置内夹杂物的物理行为,考察了处理时间、提升气量、真空室内液面高度对夹杂物去除行为的影响规律．结果表明: RH处理12 min能去除绝大部分模拟夹杂物;处理24 min可将能够去除的夹杂物几乎全部去除;较大提升气量的去夹杂效果优于较小提升气量的去夹杂效果,但提升气量存在一个最佳值,本实验为 20 L／min;真空室内的液面高度也存在一个最佳值,本实验为46 mm．

钢包内喷嘴与透气砖吹氩去夹杂水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和偏心底吹钢包水模型实验,考察了喷嘴和透气砖吹气条件下时间、吹气量对夹杂物去除行为的影响规律．结果表明:较小气量和较大气量分别在8和16 min内可将绝大部分的模拟夹杂物去除, 28 min内可将模拟夹杂物几乎全部去除;喷嘴吹气时存在一个最佳去夹杂气量,而透气砖吹气时较小气量的去夹杂效果要好于较大气量,且在一定的气量范围内通过透气砖吹气的去夹杂效果要明显好于通过喷嘴吹气．

多流连铸中间包内钢液流动特性的分析模型

分析中间包内钢液的停留时间分布(RTD)曲线,从而定量描述其内流动特性的组合模型已被应用数十年,但对于多流中间包,目前还没有公认的流动特性分析模型.本文提出了针对多流中间包流动特性的分析模型,为多流中间包内的活塞区、混合区、死区体积分数的定量计算提供理论依据,并与已有的分析方法进行了比较.

多流连铸中间包各流流动特性一致性的判别

针对多流中间包各流流动特性一致性没有公认的分析方法这一事实,提出了一个新的分析方法,并结合一个工厂的六流中间包的物理模拟与已有的分析方法进行了对比研究,找出了较优的多流中间包各流流动特性一致性的定量分析方法,为定量分析多流中间包各流流动特性一致性提供了依据.

二次燃烧氧枪在120 t复吹转炉的应用实践

结合120 t复吹转炉生产实际,设计了二次燃烧氧枪喷头参数,优化了转炉冶炼工艺制度。实践表明,与普通氧枪相比,应用二次燃烧氧枪吹炼可以缩短供氧时间约93 s,供氧效率提升10.6%,熔池钢水平均温度提升约18.527℃,废钢比提高1.3%,脱磷率提高1.5%,且对煤气回收几乎没有影响。

连铸中间包内夹杂物去除行为的物理模拟

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包物理模型实验,考察了换钢包过程中,中间包初始液面高度、长水口注入流量及控流装置对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:中间包初始液面高度从工作液面的1/4到3/4过程中夹杂物去除率提高较快,3/4工作液面为较理想的换钢包操作液面;夹杂物的去除率随长水口注入流量的增加而增大,注入流量超过2.5m3h-1时,夹杂物去除效果明显改善;挡墙挡坝组合控流装置的去夹杂效果较无控流装置有明显改善,在此基础上加入抑湍器后,去夹杂效果明显改善.

薄板坯连铸中间包内抑湍器的模拟研究

控制中间包内钢液的合理流动对夹杂物的排除有重要影响,为此建立了模拟薄板坯连铸中间包流动情况的水模型。通过测定停留时间分布(RTD)曲线,研究了不同组合控流装置对中间包流体流动特性的影响。结果表明,结构及尺寸合理的抑湍器能延长水口响应时间及平均停留时间、提高活塞流区体积分数及降低死区体积分数;抑湍器与单坝组合的控流装置在控制流体流动方面效果极佳,而抑湍器与单墙单坝、单墙双坝组合的控流装置的控流效果不太理想。

吹氩宽厚板坯连铸结晶器内液面波动行为的水模型研究

基于相似理论,利用物理模拟研究了吹氩条件下宽厚板坯结晶器内的液面波动行为,考察了吹气量、水口侧孔倾角及水口浸入深度对结晶器内液面波动行为的影响.结果表明,结晶器吹氩后,各气量下液面平均波高均增加了1.2倍以上;结晶器内液面平均波高随吹气量的增加先增大后减小;随水口侧孔倾角及浸入深度的增大,液面平均波高均先减小后增大.从实验条件下得到的控制液面波动的最佳工艺参数为4L/min的吹气量,-15o的水口侧孔倾角,140mm的水口浸入深度.

连铸中间包内钢液流动特性分析模型的研究进展

介绍了中间包内钢液流动特性分析模型的研究进展,针对中间包内钢液的去夹杂流动特性,论述了典型的单、多流中间包去夹杂流动特性分析模型,并通过对比分析找出了较优的单、多流中间包去夹杂流动特性分析模型。对于多流中间包内钢液的流动特性,不仅要考虑非金属夹杂物的去除,还要考虑多流中间包内各流流动特性的一致性,对比分析了典型各流流动特性一致性分析模型的特点并找出了合适的分析模型。所找到的合理的去夹杂及各流流动特性一致性分析模型为中间包内钢液流动特性分析提供了理论依据。

高拉速吹氩板坯连铸结晶器内的卷渣机理研究

基于相似理论,利用物理模型研究了高拉速吹氩条件下结晶器内的卷渣行为,考察了工艺操作参数对结晶器内液面波动和卷渣行为的影响．研究结果表明：在结晶器水口吹气条件下,大气泡对渣层的卷混是引起卷渣的主要方式,其次是漩涡卷渣,通常认为的剪切卷渣则不易发生．此外,本研究还对各种卷渣行为进行了分析,揭示其内在机理,提出了避免卷渣的措施．

五流T型中间包内控流装置优化的水模型实验

通过水力学模拟五流T型连铸中间包后发现 ,在现有的操作条件下 ,无控流中间包五个流的流动特性一致方面存在不足 ,尤其是近水口响应时间极短 ,从而影响夹杂物的上浮 ,甚至会造成铸坯中产生大型夹杂及温度的均匀性 .设置合适形状抑湍器和“V”型挡墙会大大改善上述不足 ,如果两者合理搭配则效果更加显著 .通过实验研究后 。

连铸中间包内夹杂物去除行为的水模型研究

通过选择乳状液滴模拟夹杂物和连铸中间包水模型实验,考察了控流装置、浇铸速度、夹杂物粒径对中间包内夹杂物去除行为的影响规律.结果表明:挡墙-挡坝组合控流夹杂物去除效果最佳,中间包内强湍流区夹杂物的碰撞聚合以及向上和表面流速的增加是主因;中间包注流区加入抑湍器,虽然其流体流动特征发生改变,但对夹杂物去除率的影响并不显著;较高的浇铸速度下,单纯靠控流装置的优化已不能很好地改善夹杂物的去除效果.

浸入式水口堵塞过程板坯结晶器内流动与液面波动的模拟

用水模型研究拉速为1．4-2．4m／min的220mm×1300mm板坯连铸结晶器浸入式水口发生堵塞和吹氩时，结晶器内的液面与流动行为。结果表明，水口发生堵塞时，水口两侧的流股不对称，气泡的平均直径减小，气泡进入结晶器的深度增加，引发卷渣和气泡缺陷的机率将明显增加。

145t 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145 t 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 m^3/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 m^3/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。

钢包底吹氩位置对钢水去夹杂影响的水模型研究

基于相似理论,利用1:9水模型研究了钢包吹氩钢水中夹杂物的物理行为,试验了不同底吹位置下吹气时间2～28 min、吹气量(1.19～4.75)×10^(-2)m^3/h对夹杂物去除行为的影响。结果表明,较小吹气量在8 min内可将绝大部分的模拟夹杂物去除,而较大吹气量时,中心和偏心喷吹方式分别需要20 min和16 min;不管中心还是偏心喷吹方式,去夹杂效果均随吹气量的增加先增大后减小,且存在一个最佳去夹杂吹气量;较小吹气量范围内,偏心喷吹方式的去夹杂效果要优于中心喷吹方式,而较大吹气量范围内则相反。

145吨吹氩钢包内渣-金界面卷混及夹杂物去除行为的物理模拟研究

基于相似原理,利用物理模拟方法研究了145吨吹氩钢包内的渣-金界面卷混行为及夹杂物的去除行为。选择煤油和真空泵油的混合物来模拟钢包渣,考察了吹气量对渣-金卷混的影响;选择乳状液滴作为模拟夹杂物,考察了时间、吹气量对夹杂物去除行为的影响规律。结果表明:存在一个发生钢包渣卷入钢液中的临界气量,吹气量一旦超过该气量,钢包发生卷渣的频率随气量增加而增大;大多数夹杂物通过吹氩处理8 min可去除;夹杂物的去除率随气量增加先增大后减小,且0.379 NL·min-1的气量为最优的去夹杂气量。