富氧底吹熔炼炉内氧枪结构参数的优化分析

以提高底吹熔炼炉反应区的熔炼效率及优化底吹炉反应区的氧枪结构参数为目标,运用数值模拟的方法,建立底吹熔池熔炼炉内气液两相流动的三维数学模型。应用正交表设计数值模拟的试验方案,以气含率、熔池内熔体平均速度以及平均湍动能为优化指标,采用田口方法对底吹熔池熔炼炉进行了氧枪结构多目标优化研究。结果表明,通过统计分析方法得到氧枪结构最优组合如下:氧枪直径为0.06 m,氧枪间距为0.98 m,氧枪倾角为17°。对优化结果进行统计验证,表明采用田口方法优化底吹炉氧枪结构可行,优化结果可靠。

260t转炉用新型双结构氧枪的工业实验

以鞍钢260 t顶吹炼钢转炉为研究对象,进行新型双结构氧枪的冶炼工业实验。分析讨论了具有代表性连续6炉的关键冶炼参数,并将结果与传统结构氧枪喷头进行比较。结果表明,当新型双结构氧枪采用大小孔分别为12°、17°倾斜角度且大孔流量占比60%设计,在预处理铁水成分以及出钢成分相同的情况下进行同一钢种的冶炼,其平均吹氧时间比目前的氧枪缩短近1min;吨钢的钢铁料消耗降低了20.3 kg;平均供氧强度提高了0.23 m^3/(t·min)。

大中型转炉用六孔双结构氧枪的工业实验

为进一步优化和控制氧枪的吹炼性能,研发了一种260t转炉用新型双结构氧枪,从理论上对比了双结构氧枪和传统氧枪与熔池作用的冲击坑特性;将所设计的双结构氧枪应用于工业实验,统计分析了双结构氧枪的关键吹炼参数,并与目前的传统氧枪的吹炼特性进行了对比,结果显示:双结构氧枪的各项关键吹炼指标对比传统氧枪优势明显,其中吹氧时间平均缩短了近50s,对熔池的吹炼强度有所提高;脱磷率平均提高3%左右,平均钢铁料消耗降低了15kg/t。

新型双结构氧枪与转炉熔池交互行为的水模实验

以钢厂260 t顶吹炼钢转炉为研究对象,建立了1:7的物理模型,分析了新型双结构氧枪喷头与熔池作用的交互作用,讨论了不同工况下的冲击坑深度和宽度以及射流对转炉熔池的搅拌强度,并将结果与传统结构氧枪喷头进行比较。结果表明,新型喷头与熔池作用形成的冲击坑深度与传统氧枪喷头的差别不大,设计流量下,枪高为H=35 de时,新型喷头形成的冲击坑深度最大为147 mm;不同枪位下,新型氧枪射流冲击坑直径比传统氧枪射流冲击坑直径平均增加22%;新型喷头的射流对熔池的搅拌效果好于传统喷头,设计流量下的最佳操作枪位为35~40 de。

提高氧枪寿命工艺研究

氧枪系统是转炉生产不可或缺的一部分。由于氧枪工作环境恶劣,工人操作失误,导致氧枪喷头变形漏水和枪身粘钢结瘤等问题时常发生。本文利用SEM表征,扫描电镜能谱和XRD对氧枪样品进行了分析。SEM表征分析说明,氧枪表面产生裂纹。样品经X射线衍射分析,得到其主要物相组成为Ni、Cr、Fe、Mn、Zn相互组成的氧化物。样品经扫描电镜能谱分析,基体和过渡层主要元素为Ni、Cr和Fe;但扫描电镜能谱分析结果显示氧枪表面镍含量为零,主要是Cr、Fe、Mn、Zn、O形成的化合物,与XRD物相分析结果一致。而镍是重要的合金化元素,能提高钢的强度和耐腐蚀能力。因此氧枪表面镍的消失,是直接导致氧枪产生裂纹的原因,进而降低了氧枪的使用寿命。所以优化结构设计和完善喷涂材料,以确保氧枪自身材料性能的稳定,从而提高氧枪的使用寿命,对实际生产起到一定指导意义。

有色金属富氧底吹熔炼用氧枪设计与实验研究

氧枪是铜和铅等有色金属富氧底吹熔炼工艺的核心设备之一,氧枪的性能对有色金属冶炼过程中关键化学反应的效率、产品质量、生产率、底吹炉的耐火材料的寿命、运行成本等有着非常重要的影响。因此,合理的氧枪结构和材料成为有色金属冶炼中备受关注的重要环节。本文针对目前氧枪所普遍存在的寿命短及氧气高速射流造成的物料喷溅等问题研发了新型底吹用氧枪,采用了多路螺旋结构输送氧气,并根据底吹炉参数设计与之匹配的旋流喷射角度,显著改善了反应熔池内的气固液三相混合效率及混合的均匀性,氧气卷吸物料的同时减少了物料喷溅,减少喷溅可有效保护炉内耐火材料减少损伤,进而提高了炉龄,氧气通道周围布置了扇形冷却气体通道,高效冷却并保护氧枪。本文利用水模型冷态实验和ANSYS软件基于东营方圆底吹炉参数对此氧枪模型进行物理实验及数值模拟,验证了氧枪模型的合理性和可靠性,为下一步的工业化奠定了基础。

260t转炉用新型双结构氧枪水模实验与工业应用

为克服传统氧枪在转炉炼钢工艺技术中的局限性,利用水模型实验对不同结构的新型双结构氧枪与转炉熔池的作用过程进行研究,分析了新枪的大小孔倾角、大小孔流量比对冲击坑形态以及熔池搅拌强度的影响。结果表明:双结构氧枪与熔池作用形成的冲击坑独立较好;对比其他变量,小喷孔倾角对冲击坑直径的影响更大,大喷孔流量比对冲击坑深度以及熔池搅拌强度的影响更大。将双结构氧枪应用于260 t转炉并统计110炉吹炼效果发现,双结构氧枪的平均吹氧时间比目前的5孔氧枪缩短了45 s,平均供氧强度提高了0.16 m^3/(t·min),平均钢铁料消耗降低了15 kg/t,终渣成分和渣量与原5孔氧枪的差别不大。