单嘴精炼炉流场及环流速度的水模型研究

经用水模型实验证明，单嘴精炼炉内钢水循环流动良好．上升和下降流股之间的相互干扰不大。增大气体流量和单嘴内径可显著增大环流量，但单嘴内径对环流速度影响不大。单嘴出口处钢水下降速度约为0.4～0.5m／s，对35t的单嘴精炼炉而言，其钢水环流量约为47～53t／min。

80t单嘴真空精炼炉冶金功能的生产实验分析

对80t单嘴真空精炼炉的冶金功能进行了生产实验分析,结果表明,单嘴精炼炉具有脱氢、脱氮、脱碳、脱氧、脱硫、化学升温、去除钢中夹杂物和合金成分调整等冶金功能。利用80t单嘴精炼炉精炼钢水,实验合结钢中氢含量可达(0.9～1.2)×10^(-6)、氧含量(9～12)×10^(-6),超低碳钢中碳含量为(10～20)×10^(-6)、氮含量(29～37)×10^(-6)、钢水中硫含量为(10～30)×10^(-6);单嘴精炼炉具有较好的化学升温效果、去除夹杂物效果同RH精炼炉相当;采用单嘴精炼炉进行20炉超低碳钢合金成分调整结果表明,合金收得率高,硅、锰、铝的收得率分别为93%～96%、93%～95%、64%～67%。

单嘴精炼炉合金料加入方式及混匀特性水模型研究

根据相似理论,以80 t单嘴精炼炉1:4的水模型模拟,研究了单嘴精炼炉加合金料位置、吹气流量(2～10 L/min)、单嘴内液面高度(18.5～67.0 cm)、浸入深度(75～150 mm)、吹气位置等对混匀时间的影响。结果表明,在单嘴气体上升区对面加料混匀时间较短;吹气流量为6 L/min、浸入深度100～125 mm、单嘴内液面高度≥52 cm、在钢包底r/R=0.5位置吹气有利于混匀时间的缩短。

单嘴精炼炉真空处理过程气泡行为及冶金效果研究

根据相似理论,以钢厂80 t单嘴精炼炉1:4的水模型模拟了单嘴精炼炉内气泡行为,分析了吹气流量(2～10 L/min)、吹气塞直径(15～30 mm)对气泡行为、混匀时间的影响。水模拟结果表明,随吹气流量增加,混匀时间减少,但吹气流量≥6 L/min,混匀时间没有显著变化;在相同吹气量下,吹气塞直径增加,混匀时间减少。实验研究基础上,在80 t单嘴精炼炉上进行了超低碳钢的生产试验,结果表明单嘴精炼炉在18 min脱碳时间内,钢中碳含量可降到10×10(-6);脱硫剂消耗4 kg/t的情况下,成品钢中S含量为(20～30)×10^(-6),脱硫率平均达49%;吹氩强度平均为4 L/(t·min),是相同吨位RH的25%。

单嘴精炼炉吹氧精炼的水模型研究

通过单嘴精炼炉水模拟试验，研究了吹氧精炼过程，得到了数学物理模型：讨论了ＣＯ２流量、透气砖位置、单嘴水柱高度、氧枪支数等对ＡＫ值的影响．

单嘴精炼炉轴承钢脱氧的动力学模型

在单嘴精炼炉工业性试验基础上，进一步从理论上寻求轴承钢脱氧过程的一般规律，推导了单嘴精炼炉处理轴承钢脱氧模型，得出在现阶段工艺条件下，氧的传质速率常数为０．０９３８ｍｉｍ－１。

130 t单嘴精炼炉真空室内覆盖脱硫渣的钢液流场数值模拟

用Fluent软件和VOF模型模拟了130 t单嘴精炼炉内覆盖脱硫渣时钢包底吹氩流量(150～450L/min)和吹氩位置(中心至3/4浸渍管半径)对钢渣界面平均速度的影响。结果表明,吹气位置为1/2浸渍管半径(R)处最合理,钢渣界面平均速度随吹气流量的增加而增加,当流量一定时吹气位置为1/2R时界面平均速度最大;吹气位置>1/2R时才会对界面上渣相体积分数变化有显著影响。

50tVOD炉改造为单嘴精炼炉的实践

某炼钢厂由于产品升级,原有50t VOD无法满足生产要求,中国重型机械研究院股份公司结合该厂的实际情况,通过对该VOD炉的真空泵系统、真空槽、槽车系统、多功能顶枪系统、钢包运输车系统和液压顶升系统等结构和工艺进行了分析改进,将其改造为50t单嘴精炼炉。该单嘴精炼炉完全满足生产要求,且各项主要指标都优于原VOD炉。

单嘴炉吹氧精炼的水模研究

采用水模型,研究了单嘴炼炉的吹氧过程,得到了数学物理模型,并讨论了CO_2流量,透气砖位置,单嘴内水柱高度,氧枪支数等对AK值的影响。

单嘴精炼炉吹氩喷嘴个数对钢液流场和循环流量影响的数值模拟

为了研究在相同真空度和相同吹氩流量的条件下喷嘴分布方式对单嘴精炼炉中钢液的流场和循环流量的影响,基于欧拉-欧拉双流体模型,采用商业软件CFX对150t单嘴精炼炉的精炼过程进行了数值模拟。结果表明:单喷嘴和双喷嘴下钢液流场保持对称结构;单个喷嘴下钢液流场为一侧上升流,另一侧为下降流结构;单个喷嘴时循环流量最大。

80t单嘴精炼炉生产实践

在介绍单嘴精炼炉工作原理,冶金功能及其特点的基础上,结合某厂单嘴精炼炉试验情况,针对脱碳、脱硫、脱氢效果以及能源介质、耐材成本与RH工艺进行对比。结果发现,单嘴精炼炉不仅在脱硫方面具有独特的优势,而且耐材寿命长,氩气用量少,生产成本低。

我国单嘴真空精炼炉技术的开发与实践现状

摘要单嘴真空精炼炉作为中国学者提出的一种新型真空钢水精炼设备，它具有结构简单、精炼效率高、真空冶炼喷溅少、生产成本低等优点，已经被越来越多的冶金工作者所认识和关注。通过资料调研，介绍了我国开发的单嘴真空精炼炉装备、冶金理论研究和工业实践历程，对比分析了其与RH生产成本。提出了重钢对预留的80t真空精炼装置选取单嘴精炼炉设想，将重钢成熟地机械泵真空系统应用成果与单嘴真空精炼炉有效地结合，将对单嘴精炼炉技术的推广和发展，甚至中国冶金科学技术的发展起到良好地示范作用。

80t单嘴真空精炼装置脱碳工艺试验研究

单嘴真空精炼装置是一种新型的炉外精炼设备。采用80 t单嘴真空精炼装置进行了127炉脱碳工业试验,试验结果表明,单嘴真空精炼装置可以获得较好的脱碳效果,试验最低碳质量分数为10×10-6。主要介绍了单嘴精炼装置的试验情况,分析了钢包底吹气体流量、钢包内渣层厚度、钢包自由空间高度、脱碳时间、钢水温度及成分对脱碳效果的影响,并提出了合理的工艺参数。

单嘴精炼炉真空处理过程钢液流动行为模拟研究

根据相似理论,以国内某厂80 t单嘴精炼炉1∶4的水模型模拟了单嘴精炼炉吹气流量、吹气位置等工艺参数对混匀时间的影响。在水模型研究的基础上,通过数学模型仿真计算分析了不同吹气流量、吹气位置对单嘴精炼炉内流场的影响,数值计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明:吹气流量为6 L/min、吹气位置r/R为0.5范围内有利于缩短混匀时间。

80t多功能单嘴真空精炼炉脱硫冶金特性

为了开发多功能单嘴真空精炼炉的脱硫工艺,在80 t RH基础上改造的80 t多功能单嘴真空精炼炉进行了37炉次的冶炼超低碳超低硫钢种的脱硫试验。试验结果表明:多功能单嘴真空精炼炉具有较好的脱硫效果,最高脱硫率可达到81.2%,钢液中最低w(S)可降低至10×10-6。研究了脱硫操作过程中脱硫剂、脱氧剂加入量及钢包渣厚对80 t多功能单嘴真空精炼炉脱硫效果的的影响。推荐的多功能单嘴真空精炼炉较优的脱硫工艺参数为:CaO-CaF2渣系的脱硫剂中石灰和萤石加入量分别为5.0～6.0和3.0～3.5 kg/t,脱氧剂金属铝的加入量为5.0kg/t。虽然钢包内渣厚对多功能单嘴真空精炼炉钢液终点硫含量及脱硫率没有明显影响,但为了发挥多功能单嘴真空精炼炉的其他精炼效果应严格控制来自转炉的渣厚。

单嘴精炼炉技术的开发与应用

单嘴精炼炉是由中国提出的一种新型真空钢水精炼设备。它具有结构简单、精炼效率高、真空冶炼喷溅少、生产成本低等优点,已经被越来越多的冶金工作者所认识。通过在工业性生产中冶炼轴承钢、超低碳钢和无取向硅钢等品种的实践表明:该炉型在深脱碳、脱硫、脱氧和夹杂物去除等方面表现出了很好的冶金特性,并取得了较为满意的精炼效果。采用物理模拟和数学模型相结合的办法,对单嘴精炼炉的主要操作参数:吹气流量、吹气位置、浸渍管内径、浸渍管插入深度等工艺参数和流动特性均进行了详细和深入的摸索,所得出的研究结果对实际生产起到了重要的参考和指导作用。随着单嘴精炼炉技术研究的不断深入和完善,这种新型炉外精炼设备必将发挥其自身特点,逐步得到应用和推广。还介绍了由日本新日铁提出的REDA精炼炉,它的装备和原理与单嘴精炼炉有一定的相似性,已经被成功应用于超低碳钢及不锈钢的生产。

轧钢加热炉单蓄热烧嘴的改进

通过分析重钢轧钢厂加热炉单蓄热烧嘴存在的问题,经过改进烧嘴空气喷口、煤气喷口设计以及烧嘴内耐火材料结构,实现了烧嘴本体和烧嘴砖整体浇注,提高了烧嘴使用寿命,彻底解决了煤气单耗和氧化烧损等问题。

单烧嘴均热炉的脉动火焰加热研究

在单烧嘴均热炉采用脉动火焰加热,根据模型实验结果,组织了工业试验。结果表明:均热期采用脉动火焰加热,可使炉内温度分布趋于均匀、钢锭加热质量得到改善、烧损降低、燃料单耗下降。在本钢条件下,每个炉坑的年经济效益可达50万元以上。

上部单烧嘴均热炉排烟口采用新型多孔辐射体结构

在上部单烧嘴均热炉排烟口处设置新型多孔辐射体，该辐射体具有孔大、孔向下倾斜的特点。生产实践证明：采取这种多孔辐射体可以使钢锭均热末期温度均匀，缩短加热时间，打炉底间隔延长，减少钢锭的氧化烧损，提高加热质量。在本钢条件下，每炉坑的年经济效益可达４０多万元。