NUMERICAL SIMULATION ON FLOW AND MIXING PROCESSES IN BOTTOM BLOWN LADLES

An improvement on the flow and mixing conditions in bottom blown ladles may be made by either shifting the nozzle from centre to off-centre or changing from one to two nozzles. Thus the shorter time for homogeneous mixing in ladle seems to be available.

喷吹方式对大型铜熔炼底吹炉流动特性影响研究

基于计算流体力学方法,采用VOF多相流模型和Realizable k⁃ε湍流模型,对不同喷吹方式的大型底吹炉流动特性进行模拟,分析了预稳过程、喷吹气体运动特征、气⁃锍⁃渣相互作用特征以及熔池混合效果。结果表明,大型底吹炉的双枪喷吹由枪座上的两支氧枪共同形成一个叠加的气动搅拌区,其内部存在显著的气⁃锍⁃渣相互作用,为大型底吹炉提供良好动力学条件。9°双枪喷吹混合效果较佳,熔池气含率达到2.70%,平均速度为0.20 m/s,平均湍动能为0.059 m^(2)/s^(2),熔池内部扰动剧烈并且熔体喷溅较少,有利于提高熔炼效率。

两排氧枪角度设置对大型底吹炉流动特性的影响

在不同氧枪倾角和角度间距下,建立氧气底吹炉仿真模型,分析不同工况对熔体流动特性的影响。研究结果表明:两排氧枪角度设置对底吹炉内流动特性的影响主要体现在炉径方向。氧枪倾角会对核心搅拌区的空间位置产生“偏移”作用,控制核心反应区向氧枪所在一侧炉壁偏移程度;角度间距会对核心搅拌区的扰动状态产生“分散”作用,控制搅拌源形成的核心搅拌区聚散程度。为了更好地调控大型底吹炉熔池气动搅拌特性,将两排氧枪角度设置为0°&15°组合较为合理,熔池内有较好的气动搅拌强度和气体分散效果,进而提高熔炼效率,且未产生熔体恶性喷溅。

基于CFD的大型底吹炉内熔体气动搅拌二维分析

在大型铜熔炼底吹炉冶炼过程中,气动搅拌对熔体混合和反应速率起着重要作用。为研究高温、密闭的大型底吹炉内熔体搅拌现象,采用计算流体力学(CFD)方法,建立了与实际装备相对应的等效几何模型,并通过数值模拟计算分析了大型底吹炉内气动搅拌机理。结果表明:气泡是大型底吹炉气动搅拌的基本单元,气泡周期性的生长脱离、上升形变、熔体表面破裂过程,将自身动能传递给熔体,促进熔池内成分均一化。持续产生的气泡对熔体做功,为熔池和入炉物料提供了充足的搅拌能。熔池内部形成核心搅拌区和澄清区,为铜冶炼过程的反应和分离提供了良好条件。研究得出的气动搅拌机理对今后大型底吹炉优化设计和工程应用起到了指导作用。

氧枪座布置对大型铜熔炼底吹炉流动特性的影响

大型铜熔炼底吹炉在现代铜冶炼工业中发挥重要作用,相较中小型底吹炉其氧枪特征发生较大改变。以氧枪座为喷吹单元的气动搅拌已成为炉内扰动源,氧枪座布置情况直接影响大型底吹炉的熔炼效果。本文以某冶炼厂的大型底吹炉为研究对象,建立以枪座为基础的局部模型,通过CFD数值模拟分析了两个氧枪座参数,即枪座角度和两枪间距,对熔池流动特性的影响。结果表明:枪座角度和两枪间距分别对气泡上浮路径和有效搅拌区范围有显著影响,适当减小枪座角度将延长气泡上浮的运动空间,适当增大两枪间距将弱化有效搅拌区重叠。旋转炉体或重新设置氧枪是值得推荐的,有利于强化大型底吹炉熔炼过程。

底吹钢包内流动与混合的数值模拟

利用数值模拟的方法对几种典型喷吹方式的底吹钢包内的流动与混合过程进行了理论分析结果表明,变化喷吹方式,即从中心喷吹到偏心喷吹、从单喷嘴喷吹到双喷嘴喷吹,钢包内的流动混合状态得到改善。

富氧底吹熔炼炉内气液两相流动的数值模拟

以某公司的富氧底吹熔池熔炼炉为原型,运用数值模拟的方法对炉内氧气铜锍两相流动进行三维瞬态模拟,研究炉内气泡主要参数、气含率分布规律、氧枪出口附近压力变化以及液面波动情况。并借助于高速摄像仪设备,对水模型实验中气泡形成、合并、变形及破碎过程进行研究,所得结果与模拟结果进行比较。结果表明:所建立的数学模型是合理的。氧气铜锍两相流动模拟结果表明,炉内气泡形成时间为0.12~0.25 s,生成频率为4~5 Hz,其短轴大小集中在3.5d^6.5d(d为氧枪直径尺寸);气泡停留时间为0.2~0.4 s,其在熔池内的平均上浮速度约为4 m/s;7°和22°氧枪出口气泡后座现象出现的平均频率分别为5 Hz和7 Hz,作用时间为0.06 s;高效反应区存在于熔池上部区域;气相搅动液相所形成的表面重力波在沉淀区传播的过程中,波幅衰减很快,当波传播到出渣口附近时,液面趋于静止。

富氧底吹炼铜炉关键技术研究

对目前国内关于底吹熔炼炉的文献进行了总结,并对比了几种先进熔炼方法的技术特点,还对长径比、隔墙和氧枪等关键部位的设计进行了分析和讨论。结果表明,底吹熔炼炉在流动、传质、单位床能力和单位能耗等方面有着一定的优势。

精炼钢包透气砖中喷粉颗粒的运动特性

在底喷粉条件下,通过考虑颗粒与气体之间的相互作用,对气／固两相流中的颗粒进行了受力分析．建立了描述颗粒在垂直流中的基本运动疗程,确立了颗粒运动速度与时间及距离关系的解析式,发现颗粒经过极短时间或距离加速后进入速度增加缓慢的平缓区．为底喷粉工艺参数的制订及喷粉类透气砖的设汁提供了理论依据．

顶底复吹转炉底吹流量优化控制技术

通过理论与实践相结合,开发出一种性能优良的流量调节算法-专家变参数PID调节算法,实现顶底复吹转炉底吹流量优化控制。在30～120 t顶底复吹转炉的实际应用表明,专家变参数PID控制技术具有优良调节性能,实际底吹流量曲线控制平稳、迅速,流量控制精确,有效防止底枪堵塞,明显提高了经济效益。

130t BOF-LF-150mm×150mm CC流程控制高碳钢SWRH82B氮含量的工艺实践

0.79%~0.86%C SWRH82B高碳钢的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-8流150 mm×150 mm坯连铸工艺。通过转炉吹炼时采用较高泡沫渣高度,终点枪位较其他钢种高100~150mm,转炉全程底吹氩0.02~0.05 m^3/(t·min),圆流出钢,LJ精炼时快速成渣,合适的吹氩量20~30 m^3/h,连铸全程保护等工艺措施,有效控制钢中氮含量,205炉氮含量分析表明,钢中氮含量为13.7×10^(-6)~37.4×10^(-6),平均氮含量为23.3×10^(-6)。

100t顶底复吹转炉底吹透气砖分布对钢液流场影响的数值模拟

利用Fluent流体软件,研究钢厂100 t顶底复吹转炉底吹透气砖数量(1~4)和分布对钢液流场及混匀时间的影响。结果表明,底吹砖数量和布置不同时,熔池的流动形成及搅拌效果也不相同;在气体总流量(100m^3/h)相同的情况下,单透气砖钢液混匀时间最长,为380 s;两块底吹砖非对称对角分布时,钢液的混匀时间最短,为204 s;其次为4块底吹砖平面对称分布结构,混匀时间为255 s。

气粉流喷吹熔池的通用数学模型

根据气粉液三相流的质量守恒和动量守恒，推导出适用于气粉流顶吹，侧吹和底吹熔池的通用数学模型。

基于PLC和IPC的长寿复吹转炉底吹自动控制系统设计与应用

针对长寿复吹转炉的特点,提出了基于PLC和IPC的长寿复吹转炉底吹控制系统的设计方案,介绍了底吹工艺流程及其控制要求,阐述了底吹控制系统硬件配置和软件设计。该系统具有运行稳定、可靠,操作、维护容易等特点,实际应用表明,充分发挥了顶底复吹工艺优势,取得了明显的经济效益。

底吹熔池自由表面的数学模拟研究

本文用电位法自动扫描在线测试系统测量了底吹自由表面的形状,考察了喷吹流量,喷嘴大小及液面高度对自由表面形状的影响。在继研究初始段和上升段流动特性的基础上,建立了自由表面形状的数学模型和末段的气、液上升速度模型。模型和实验达到较好地一致.

氩气流量对100t底吹钢包内渣眼形成影响的数值模拟

通过建立的氩气底吹钢包三维非稳态三相流动数学模型以及Fluent软件和Simple算法研究了钢包精炼底吹氩过程保护渣的流动特性,并分析了喷嘴直径0.1 m时200-3 500 L/min喷气量对渣眼尺寸、渣层运行的影响。结果表明,随喷气量增大渣眼增大,当氩气流量为400-2000 L/min时渣眼大小和钢包内流场分布较合理,有利于精炼;随渣层厚度增加,渣眼减小,但渣厚超过200 mm时,渣层厚度的增加对渣眼大小影响不显著。

无级调节底吹搅拌技术的开发

以120 tLF精炼炉钢包底吹搅拌系统为例,通过借用电路中的并联原理对吹氩管路改变布置,提出电磁阀组的新概念,改变了传统的单一管道阀门调节。在完成钢水搅拌过程中的气体流量监控、压力监控等功能的同时,操作人员可以根据钢水情况实现对搅拌流量的任意无级设定调节,达到最佳搅拌效果。通过现场运行证明该系统具有较好的安全性、良好的可移植性和稳定性,改善炼钢生产钢水质量。

大型富氧底吹铜熔炼炉气-锍-渣多相流模拟及澄清区优化研究

铜富氧底吹熔炼作为先进的铜冶炼技术被广泛应用,针对国内单体最大铜底吹熔炼炉存在的熔炼效率低、渣含铜过高的问题,进行了底吹炉内气-锍-渣多相流场的三维数值模拟研究。以改善熔池搅拌、降低渣含铜为目标,对氧枪数量、熔池深度进行了优化。结果表明,改变靠近排渣端氧枪数量对延长澄清区长度、降低渣含铜具有显著的积极影响。关闭2支氧枪后,渣-锍澄清区相较于原工况延长了27.425%(0.925m),关闭4支氧枪后,渣-锍澄清区延长了50.165%(1.695m)。根据熔池搅拌区气含率和搅拌均匀性,得出熔池较优的深度范围为1.5~1.7m。

底吹熔炼炉余热锅炉流动与传热数值模拟及结构优化

[要]采用Realizable k-ε湍流模型和Do辐射模型对底吹熔炼炉余热锅炉流场与温度场进行数值模拟,得到余热锅炉内部烟气流场和温度场的分布,据此对余热锅炉内部结构进行优化。通过优化余热锅炉内烟气流场和温度场指导炉体结构设计,对底吹熔炼炉余热锅炉的发展有着重要的指导意义。

底吹电弧炉熔池流动状态的解析

采用激光多普勒测速仪测量底吹电弧炉熔池在中心底吹和内三孔底吹两种布置方式下，气体搅拌熔池水模型的速度场．利用ＳＩＭＰＬＥＣ算法计算两种底吹布置方式下水模型流场．结果表明：内三孔布置方式下的流场分布优于中心布置方式下的流场分布．