RH熔池内弱搅拌区特性的模拟研究

以某钢铁厂170 tRH精炼装置为原型,运用数值模拟的方法对其在不同吹气量、浸渍管内径、插入深度和真空度下的流场进行了模拟,并对熔池内弱搅拌区的分布和变化进行了分析。研究表明:大包熔池上部存在3个弱搅拌区。随着吹气量的增大,1区、3区区域迅速减小;2区先增大后减小,在100 m3/h时达到最大。增大浸渍管内径,1区、2区、3区区域减小,2区在两浸渍管中下方出现了一狭长的弱搅拌区。增大浸渍管插入深度,3个弱搅拌区增大,熔池液面处速度降低,趋于平稳。增大真空度,3个弱搅拌区略有减小。在降低弱搅拌区的几个因素中,吹气量影响最大,浸渍管内径次之,真空度最小。

65t钢包底吹工艺对钢液弱搅拌区特性影响模拟研究

对65t LF钢包,研究了底吹工艺对钢液速度的影响。试验发现:在吹氩量相同的情况下,钢包中心距为0.6R比0.5 R、0.7 R两种中心距的弱搅拌区体积小。在钢包中心距为0.6 R时,底吹夹角为120°弱搅拌区的体积最大,底吹夹角60°的钢包弱搅拌区体积居中,底吹夹角为180°钢包弱搅拌区最小。当底吹夹角为180°,中心距为0.6 R,当吹氩量为100 NL/min时对钢液的搅拌能力较强,又可以避免卷渣的发生,弱搅拌区体积比值为28%。

变角氧枪对熔池弱搅拌区影响的数值模拟研究

针对唐钢50 t转炉冶炼条件,采用Fluent软件对氧气射流—钢液两相间相互作用进行了数值模拟研究,分析了变角氧枪作用下熔池内钢液流场、枪位及喷孔倾角对弱搅拌区比率的影响规律,为变角氧枪结构优化提供了理论依据。结果表明:与非变角氧枪相比,变角氧枪作用下钢液流场更均匀;熔池底部存在弱搅拌区,随着枪位的提升,熔池弱搅拌区比率有所增加;除喷头F外,研究的变角氧枪作用下熔池的弱搅拌区比率普遍低于非变角氧枪;在同一枪位下,与对角喷孔倾角相差0.5°相比,对角喷孔倾角相差1°时,熔池内弱搅拌区比率更低;在研究的9个喷头中,喷头D(11°/12°)作用下熔池内弱搅拌区比率最小。

转炉局域搅拌和混匀效果的水模型实验

为研究转炉的局域搅拌和混匀效果,以55 t转炉为原型,建立转炉水模型,在不同喷吹条件下,通过多点测量的方式,对转炉进行水模拟实验。结果表明:纯底吹条件下,底部中心处的混匀时间较短;顶吹条件下,底部中心处搅拌最弱;顶底复吹条件下,随着枪位的升高,熔池内4个测量点的混匀时间均先变小后增大,并找到平均混匀时间最短的底吹方式,在此底吹布置方式下的枪位为0.16 m时,侧壁面的上部和下部以及环流中心附近混匀效果较好,枪位为0.20 m时,底部中心处的混匀时间最短。进一步比较底吹对称布置和非对称布置下的搅拌和混匀效果可知,底吹喷嘴的非对称且集中布置更有利于改善转炉内流场,减少搅拌弱区。

65t钢包精炼工艺参数优化数值模拟

针对唐钢65 t钢包实际条件,采用Fluent软件对钢包底吹结构和工艺参数对钢液流场、弱搅拌区和混匀时间的影响进行研究,并采用冷态模拟试验进行验证,为钢包底吹结构和工艺参数优化奠定了理论和试验基础。结果表明,钢液流速较高的区域主要集中在高速流股区域和钢包上部,而弱搅拌区主要集中在钢包底部;吹氩量为100 L/min的条件下,底吹夹角180°、底吹中心距0.6R时钢包的弱搅拌区体积率最小;底吹中心距0.6R、底吹夹角180°条件下,钢液弱搅拌区体积率和混匀时间均随着底吹气体流量的增加而呈下降趋势;冷态模拟试验结果证实了混匀时间随着底吹气体流量增加而呈现降低的趋势,而且数值模拟确定的混匀时间与冷态模拟试验结果基本一致,证实了数学模拟结果的可靠性。